Бесплатная техническая библиотека

О пользе "фантомов"

Справочник / Искусство аудио

 Комментарии к статье

Ну, и дела! То мы ханжески ворчим на Hi-Fi-усилитель за неотключаемый тембр, то всерьез подумываем: "А не причислить ли к неприкасаемому High End'y дорогущие многоканально- кодированно- электронно-  обрабатывающие звук домашние кинотеатры... Крайностям не только в мнениях, но и в аппаратуре, противостоит спасительная середина с более спокойным подходом к звуку и демократичной ценой. Очертив таким образом границы влияния данного материала, можно спокойно поговорить об устройстве и принципах работы электронных процессоров объемного звучания. Тем более, что тему подсказала редакционная почта с вашими вопросами, уважаемые читатели.

Речь пойдет не о настоящих "театральных" процессорах (например, разработки от Dolby Laboratries), а о многочисленных Surround'ax, которые обнаруживаются в современных микро-мини-миди-системах и портативном аудио под этим именем или, например, под аббревиатурой DSP (Digital Signal Processor). Здесь пора первый раз упомянуть "то, чего на свете нет": мнимые источники звука, виртуальные образы, если хотите, фантомы или звуковые привидения - "милые и симпатичные" (любопытная игра слов: привиделся звук...). Коротко говоря, подавляющее число электронных систем, модифицирующих стереозвучание музыкальных программ, основано на идее формирования с помощью обычной стереопары (два разнесенных на определенное расстояние громкоговорителя) такого акустического поля, которое можно ощутить или в совершенно другой обстановке (вместо кухни - пространство ревущего от восторга стадиона), или при увеличении количества источников звука (кинотеатр), или при расширении звукового пространства (настольная магнитола с голосом системы с двухметровой стерео-базой).

Немного истории по вопросу объемности звучания. Стерео, основанное на биноуральном (два уха!) принципе, является самодостаточным. Два канала давно и прочно утвердились в бытовой аппаратуре, они неплохо прорисовывают пространственную картину, позволяют локализовать на слух музыкальные инструменты. Разительное отличие стерео от моно не заставит вас поменять стереосистему на одинокий до грусти точечный источник звука. А если применить четыре информационных канала и четыре громкоговорителя? Квадрофония (Q-sound) оказалась не простым орешком: удорожание было явно неадекватно достигаемому эффекту. Стерео выстояло, но его позиции в настоящее время атакуются со стороны энтузиастов многоканального Home Cinema.

И вот рядом с проблемами объемного звука как раз и нашлось место простым электронным средствам обработки звука: DSP, 3D-sound, Surround, Sound Retrieval System, Incredible Sound... Как правило, такие системы с помощью того или иного схемно-технического решения, оформленного, например, в виде микросхемы, реализуют один или несколько алгоритмов частотно-фазовой обработки исходного электрического сигнала. На заре портативных стереомагнитол уже применялись простейшие схем  искусственного расширения стереобазы, действующие по методу вычитания. А вот примеры современных "генераторов звуковых фантомов": Digital controlled audio processor (SGS-Thomson, tdA7344), Matrix surround IC (NEC, PC1853), Spatializer (Desper Products), RSS (Roland), SRS или Vivid 3D (Hughes), Incredible Sound (Philips Research Laboratories).

Существование этих средств оправдано из-за относительной дешевизны и универсальности. А самое главное - из-за того, что для проявления дополнительных звуковых эффектов достаточно одной стереопары. Элементная база разнообразных процессоров в настоящее время активно используется разработчиками бытовой аудиоаппаратуры. Так, например, многие современные модели мини-систем Sharp и Kenwood оснащены процессорами Sound Retrieval System (SRS) американской корпорации Hughes; голландский Philips выпускает широкую номенклатуру аппаратуры (от портативных аудио до ТВ) с функцией Incredible Sound; в магнитоле Panasonic-"кобра" установлен Spatializer. Надо сказать, что в своем большинстве DSP довольно близки друг другу по конечному результату.

Давайте посмотрим на конкретном примере, как используются процессоры DSP. Инженеры фирмы Sharp разработали на базе SRS-технологии систему виртуального окружающего звучания - Virtual Surround, которая работает со стереосигналом любого источника (кассета, CD, LD, ТВ, видео, радио) и не требует дополнительных громкоговорителей. Дизайнеры сделали две градации трехмерности звука при виртуальном расширении стереобазы: музыкальный режим (Virtual I - создается ощущение, что колонки раздвинуты от первоначального положения), режим кинотеатра (Virtual 2 - возникает иллюзия работы дополнительных боковых громкоговорителей). Кроме того, есть возможность воссоздать акустическую обстановку концертного зала средних размеров (Hall, заметна реверберация), собора с куполом (Dome, большое время реверберации проявляется как гулкость многократных отражений) и "живое" пространство концертной площадки (Live).

Истины ради необходимо отметить, что искусственно приобретенная объемность стоит не только денег, но и связана с нежелательными артефактами, которые могут проявляться, например, в нарушении тонального баланса. Впрочем, такого рода искажения как раз и формируют пространственные ощущения. А теперь для самых любознательных и терпеливых хочу предложить разобраться с вопросом: "Как именно с помощью электроники на обычном стерео достигаются эффекты объемности?" Возьмем за основу материалы о системе, которая получила широкое распространение в аппаратуре Philips - Incredible Surround Sound, которая является предметом изобретения Рональда Аартса и Роберта Деккерса (авторы - сотрудники исследовательской лаборатории Philips).

Стоит лишний раз подчеркнуть, что качество стереозвучания большинства портативных систем, мультимедийных комплексов и ТВ ограничено малым расстоянием между громкоговорителями, поэтому электронное расширение стереобазы часто становится одним из немногих, сравнительно недорогих способов сделать звучание объемным. Это обстоятельство, по-видимому, и послужило причиной поиска нового технического решения. Суть изобретения "Расширение стереобазы при воспроизведении звука - Incredible Sound (невероятный звук)" поможет понять схема. На ней изображены: слушатель, блок обработки сигнала, стереопара, мнимые громкоговорители ("фантомы") и картина распространения прямых (неотраженных) звуковых волн. Показано, что виртуальные источники фактически расширяют расстояние и угол между левым и правым громкоговорителем.

Авторы, обобщив данные психоакустических исследований, проведенных в том числе на реальных людях, получили зависимость изменения звукового давления в левом и правом ухе при последовательном перемещении реальных громкоговорителей от исходного положения в расширенное. Из иллюстрации следует, что звуковые волны, которые приходят к слушателю от смещенных динамиков, по восприятию будут существенно отличаться от исходных по фазовым и частотным параметрам, зависящим от времени прихода фронта волны к барабанным перепонкам левого и правого уха, эффектов затенения и дифракции волн на голове слушателя.

Найденная функциональная зависимость трансформации звука, которая получила название Head Related Transfer Function (HRTF), была определенным образом заложена в электронную схему, обрабатывающую выходной стереосигнал. Введение соответствующих изменений в левый и правый каналы приводит к воссозданию существующими громкоговорителями в зоне слушателя именно той структуры акустического поля, которая характерна для модифицированного положения излучателей. Таким образом у слушателя возникает реальное ощущение, что перед ним распахивается звуковое пространство Можно предположить, что полученная авторами информация была исчерпывающая, а функция имела линейную структуру, поскольку управление ею на практике осуществляется с помощью простейшего двухканального потенциометра. Поэтому в аудиоаппаратуре (например, переносная магнитола AZ8070) стало возможным плавно изменять режим расширения базы от обычного стерео (0% расширения) до максимального проявления эффекта - 100% "невероятного звука".

Кстати, группа зарубежных экспертов, проведя сравнение по методу "двойного слепого тестирования" упомянутых в нашей статье систем искусственного расширения стереобазы, отметила наилучший тональный баланс и естественность звучания именно у Incredible Sound, несмотря на то, что это техническое решение очень просто реализуется на практике и стоит совсем недорого...

А в исследовательских лабораториях новые охотники за "привидениями" продолжают поиски натурального звука, и не надо удивляться, если завтра с помощью крохотной магнитолы в комнате материализуется громадный звуковой "фантом".

Автор: Сергей Клобуков

 Рекомендуем интересные статьи раздела Искусство аудио:

▪ Многополосная активная акустическая система

▪ Старое, но золотое

▪ Выбор правильного калибра

Смотрите другие статьи раздела Искусство аудио.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Плоская Вселенная не обязательно бесконечна 08.10.2026

Как устроено пространство Вселенной - один из фундаментальных вопросов современной космологии. На первый взгляд может показаться, что если пространство не имеет заметной кривизны, то оно должно простираться бесконечно во всех направлениях. Однако геометрия и топология пространства - не одно и то же, поэтому плоская Вселенная вовсе не обязана быть бесконечной. Новые результаты американских ученых позволяют увереннее говорить о геометрии космоса, но одновременно показывают, почему вопрос о его истинных размерах остается открытым. Ключом к определению геометрии Вселенной стал космический микроволновый фон (CMB) - излучение, сохранившееся с ранних этапов ее развития. Оно представляет собой своеобразный космический снимок очень молодой Вселенной, а распределение температуры в этом излучении содержит информацию о свойствах пространства, через которое свет распространялся на протяжении миллиардов лет. Анализируя характерные особенности CMB, исследователи могут проверять, соответствует ли н ...>>

Музыкальный плеер New Matter Sudo SP-01 08.10.2026

Смартфон давно объединил в одном корпусе практически все устройства, которые раньше человеку приходилось носить с собой по отдельности. Однако именно это удобство для некоторых пользователей стало недостатком: прослушивание музыки постоянно соседствует с уведомлениями, звонками и другими функциями телефона. Стартап New Matter решил обратиться к идее самостоятельного музыкального гаджета и представил портативный плеер Sudo SP-01, внешний вид которого явно отсылает к классическим iPod. Новинка получила компактный металлический корпус размером 103,5х58,6х8,5 мм. Внутри предусмотрено 64 ГБ встроенной памяти, а расширить ее можно с помощью карты microSD объемом до 1 ТБ. Таким образом, Sudo SP-01 рассчитан прежде всего на хранение крупной музыкальной коллекции непосредственно на устройстве, без необходимости постоянно обращаться к памяти смартфона или подключать внешние накопители. Одной из наиболее заметных деталей плеера стало фирменное колесо прокрутки. Оно напоминает легендарный Cl ...>>

Новая ткань одновременно охлаждает человека и получает энергию от движений 07.10.2026

Одежда обычно выполняет довольно простую задачу: защищает тело от окружающей среды и помогает поддерживать комфортную температуру. Однако современные материалы постепенно превращают привычные предметы гардероба в своеобразные носимые устройства, способные не только регулировать теплообмен, но и получать энергию непосредственно от человека. Исследователи из Университета Иллинойса разработали именно такой материал - напечатанную на 3D-принтере ткань, которая одновременно охлаждает тело и вырабатывает электричество во время движения. Новая технология создана в Инженерном колледже Грейнджера. Основой материала служит композит на базе оксида циркония, нанесенный на текстильную подложку. В состоянии покоя такая поверхность способна отражать до 96% солнечного излучения, благодаря чему одежда значительно меньше нагревается под воздействием солнечных лучей. Одновременно материал помогает отводить тепло, выделяемое самим человеком, за счет его излучения в инфракрасном диапазоне. Особенно и ...>>

Случайная новость из Архива Влияние зрителей на выполнение задач шимпанзе 15.11.2024 Исследование японских ученых выявило, что присутствие зрителей способно повлиять на когнитивные способности шимпанзе. Этот эффект, известный у людей как "эффект аудитории", предполагает, что под наблюдением других человек может лучше справляться со сложными задачами. Ученые из Японии решили выяснить, проявляется ли подобное явление у других видов, и, в частности, у шимпанзе, близких родственников человека. В ходе эксперимента, продолжавшегося шесть лет, исследователи проанализировали тысячи сессий, в которых шимпанзе выполняли задания на сенсорном экране. Условия эксперимента менялись, и шимпанзе решали задачи в разной степени сложности под наблюдением разного числа экспериментаторов. Эти данные помогли выявить, что на производительность животных действительно влияли зрители. Интересно, что шимпанзе показывали лучшие результаты при решении сложных задач, если за их действиями следило больше наблюдателей. Такое присутствие, видимо, оказывало положительное влияние на мотивацию животных и помогало им концентрироваться, улучшая выполнение заданий. Этот результат указывает на то, что "эффект аудитории" может быть не только человеческим феноменом. Вместе с тем, для простых заданий эффект был противоположным. Когда число зрителей увеличивалось, производительность шимпанзе снижалась. Это может быть связано с тем, что внимание зрителей отвлекало или даже вызывало дискомфорт у приматов при выполнении задач, которые в обычных условиях были для них легкими. Один из авторов исследования, Синья Ямамото, прокомментировал: "Наши результаты показывают, что забота о том, кто за ними наблюдает, не является исключительно человеческой чертой". Эти данные позволяют предположить, что способность воспринимать внимание других и реагировать на него могла появиться у общего предка людей и других приматов. Социальные факторы могут играть важную роль в поведении шимпанзе, влияя на их концентрацию и мотивацию. Присутствие зрителей, возможно, активирует у шимпанзе социальные навыки, которые эволюционно развились для укрепления социальных связей и взаимодействий внутри группы. Новое исследование подчеркивает, что "эффект аудитории" может быть частью общего для человека и других приматов механизма, связанного с восприятием внимания других и реакцией на него. В будущем подобные исследования могут помочь нам лучше понять, как социальные условия влияют на когнитивное поведение не только людей, но и других животных.

Другие интересные новости:

▪ Гидрокостюм против акул

▪ Изолированные DC-DC модули P6CU с защитой от КЗ

▪ Инновационная концепция орбитального жилья от Airbus

▪ Доказана связь тревоги и тестостерона с рецепторами мозга

▪ Толпа обладает коллективным разумом

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электробезопасность, пожаробезопасность. Подборка статей

▪ статья Адвокатура и нотариат. Конспект лекций

▪ статья Какой из видов растений дольше всех других существует на планете? Подробный ответ

▪ статья Грузчик по отпуску комбикормов на автотранспорт. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Цифровое реле времени. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Приемник персонального радиовызова для диапазона 148...174 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026