Пространственное звучание тыловых колонок

Сабвуферы и акустические системы

Понятно, что многоканальная запись лучше, чем ее имитация, даже весьма совершенная. Но что делать с имеющимися двухканальными записями? Ждать, пока их перемикшируют в многоканальные, да так, что будет не узнать? Или решать проблему своими силами?

Конечно, современные цифровые звуковые процессоры могут многое, но пока что радиолюбителям аналоговые методы обработки сигнала более доступны. Поскольку не всем читателям доступна первоначальная публикация (1), будет полезным вкратце напомнить основные моменты без этого понимание принципа работы системы будет затруднено.

Из истории систем объемного звучания. Более чем полувековое господство монофонической записи пошатнулось в конце 50-х годов прошлого века Уже в начале 60-х годов двухканальная стереофония получила широкое распространение в мире, и она обеспечивала объемное звучание, устраивающее большинство слушателей.

Фронтальные тыловые колонки принцип подключения

tylovye-kolonki

Но известная истина гласит, что лучшее враг хорошего. Последующие эксперименты с многоканальными стереофоническими системами были убедительными и обнадеживающими, а главное сулили новые рынки сбыта.

Наиболее перспективной тогда казалась система с четырьмя равноценными каналами возник даже термин “Квадрафония”, и в начале 70-х появилась первая серийная аппаратура. Однако чрезмерная поспешность в разработке коммерческих систем привела к тому, что все проекты оказались весьма “сырыми”.

Камнем преткновения стала совместимость с существующими духканальными системами радиовещания и механической звукозаписи, плюс техническая сложность кодирования и декодирования информации дополнительных каналов Грампластинки оказались “не совсем стерео” и “не до конца квадра”, а с радиовещанием так и вообще ничего не вышло.

Единственной альтернативой на короткое время стал четырехканальный магнитофон. Как бы то ни было, в конце 70-х о квадрафонии уже и не вспоминали*. Однако в ходе этих экспериментов еще в 60-е годы было обнаружено, что можно добиться значительного расширения зоны стереоэффекта и даже “эффекта присутствия” более простым способом.

Необходимо лишь подать на два отдельных тыловых громкоговорителя разность сигналов двух стереоканалов. Причем тыловые каналы не должны быть равноценны фронтальным мощность примерно «0 ..15 % от мощности фронтальных, а полоса частот даже уже 200 Гц…6 кГц.

В простейшем варианте даже не требуется дополнительный усилитель — тыловые АС включаются противофазно между выходами усилителей левого и правого каналов — это устраняет их локализацию (рис. 1).

Такие псевдоквадрафонические системы пришли в середине 70-х на смену квадрафоническим и имели определенный успех; в более сложных вариантах стали использовать не только разность сигналов, но и их сумму, а также частотную коррекцию. Появилось множество промышленных конструкций и ряд любительских разработок.

Собственно говоря, все они были вариациями на одну и ту же тему и отличались только схемной реализацией и коэффициентами в уравнениях преобразования сигналов. Как пример удачных решений можно отметить систему 4D Kvadrasound. запатентованную западногерманской фирмой ELAC, и не дошедшую до внедрения отечественную систему ABC, не имевшую, впрочем, принципиальных отличий от немецкого прототипа.

Однако интерес ко всем этим системам достаточно быстро угас, а звучание, поначалу вызывавшее восторг, стало предметом критики.
Для понимания дальнейшего важно отметить, что студийные записи музыкальных произведений, исполнявшихся на электронных инструментах, в 60-е годы проводились по традиционной технологии с использованием микрофонов и, как правило, за одну сессию.

Это объясняет “живой” характер звучания: в фонограмме было естественное соотношение между всеми сигналами суммарным и разностным, прямым и реверберационным. Широкое распространение в 70-х годах многоканальной прямой (без использования микрофонов) записи электронных инструментов с последующим сведением, хотя и упростило работу музыкантов и звукорежиссера, одновременно “убило” атмосферу зала.

Исчез диффузный (рассеянный) звук, и даже технически безупречные записи стали звучать весьма плоско и невыразительно, а после обработки системами объемного звучания и вовсе неестественно. Причина этого явления фиксированное соотношение суммарных и разностных составляющих в студийной записи, не зависящее ни от уровня громкости, ни от характера фонограммы.

Соотношение, заданное звукорежиссером в соответствии с его эстетическими критериями, применительно к двухканальной стереозаписи. Поэтому для большинства студийных записей того периода характерна прямая зависимость уровня разностного сигнала от уровня громкости. В реальной же звуковой картине соотношение между суммарным и разностным сигналами непрерывно изменяется.

Причем относительный уровень разностного сигнала максимален именно при малых уровнях громкости и уменьшается с ее ростом При достаточно больших уровнях содержание разностной информации падает на 30…40 % (2). Это обстоятельство стали учитывать много позже, и именно в нем заключается причина провала простейших систем объемного звучания: в первозданном виде они были пригодны лишь для обработки записей созданных в

микрофонной технике, т. е. имеющих естественное распределение суммарных и разностных составляющих На студийных фонограммах прямой записи при малом относительном уровне тылового сигнала пространственный эффект был малозаметен, а при его увеличении появлялись разрыв звуковой сцены и ее перемещение назад (эффект “окружения оркестром”).

В принципе, обеспечить совместимость студийной стереозаписи с такими системами объемного звучания было бы проще всего именно в процессе сведения записи (об этом упоминали и создатели системы ABC (3J), но это требовало от звукорежиссеров соблюдения определенных правил, и процесс “не пошел”.

Проблему попытались решить с другого конца и появились системы с автоматической регулировкой уровня сигнала тыловых каналов. Но принятые модели регулирования были крайне упрощенными, результатом стало хаотическое изменение уровня тыловых сигналов (эффект “тяжелого дыхания” или “всхлипывания”) и невысокое отношение сигнал/шум. В придачу к этому реализованные практически полностью на дискретных элементах системы оказались сложными и дорогими, поэтому успеха не имели

Короткий ренессанс аналоговых систем объемного звучания настал в конце 80-х. и причина этого, как ни удивительно, компакт-диск. Малый уровень собственных шумов фонограммы позволил проводить аналоговую обработку разностного сигнала, не ухудшая заметно его качество. Изменилась и элементная база, что позволило сделать систему массовой.

Чтобы не вспоминать неудачные квадрафонические системы, маркетологи придумали новый термин “окружающее звучание” (surround sound). Яркие представители таких систем Dolby Surround и Circle Surround. Но и они для безупречной работы требовали фонограмм, сведенных определенным образом. И хотя большинство звукорежиссеров придерживалось этих требований, системы surround все же приказали долго жить…

Последним аналоговым чудом стала система Dolby ProLogic. Термин Surround исчез из названия неспроста разработчики полностью отказались от попыток извлекать пространственную информацию из стереосигнала, и сигналы тыловых каналов записывались вместе с фронтальными с помощью аналогового кодирования. Но лучшее враг хорошего, и дискретная многоканальная цифровая запись в формате 5 I Dolby Digital похоронила все другие системы объемного звучания.

Принцип работы

tylovoj kanal sistemy

Блок-схема адаптивного тылового канала представлена на рис. 4.
На вход суммарно-разностного преобразователя подаются сигналы левого и правого стереоканалов Суммарный сигнал управляет порогом срабатывания следящей АРУ охватывающей канал разностного сигнала. Помимо следящей АРУ, поддерживающей постоянный уровень разностного сигнала относительно суммарного, разностный сигнал подвергается также частотной коррекции.

После обработки разностный сигнал подается на усилитель мощности и АС тылового канала. Распределение усиления и коррекции по тракту позволило повысить перегрузочную способность и улучшить отношение сигнал/шум Как правило, звукорежиссеры позиционируют инструменты с высоким уровнем НЧ составляющих (большой барабан, бас-гитара) приблизительно в центр звуковой картины, и ожидаемый уровень разностного сигнала в этом диапазоне невелик.

Тем не менее вероятность появления низкочастотного сигнала только в одном из каналов не исключена ФВЧ на входе каскада регулирования уровня устраняет возможность перегрузки регулятора. Полосовой фильтр на выходе канала обработки завершает формирование АЧХ и ограничивает уровень шумов разностного сигнала. Сформированная АЧХ соответствует спектру диффузного эхо-сигнала уровень НЧ составляющих ограничен, подчеркнуты средние частоты.

Сигнал, подаваемый на вход детектора АРУ, в общем случае должен формироваться отдельным фильтром Раздельная фильтрация сигналов, подаваемых на УМЗЧ и в цепь АРУ, позволяет независимо устанавливать их оптимальный спектр. Для оценки эффективности метода сравнивалось звучание концертных и студийных записей электронных музыкальных инструментов с включенным и выключенным тыловым каналом.

Во всех случаях эксперты отдавали предпочтение звучанию с включенным тыловым каналом. По сравнению с первоначальным вариантом заметно улучшилось звучание студийных записей, они приобрели объемность и глубину несмотря на малый объем фазоразностной информации. Хотя в данном случае имело место не восстановление пространственной информации, а лишь ее имитация, но достаточно правдоподобная.

Наиболее интересен оказался эффект послезвучия, подчеркнутый работой АРУ. На концертных записях аплодисменты и другие второстепенные звуки локализовывались по бокам и сзади, создавая ярко выраженный эффект присутствия в концертном зале Приведу отзыв одного из слушателей: впечатление человека, сидящего в первых рядах. Так и хочется сказать “Shut up!” (Заткнись!) сидящему справа он без конца повторяет “Greatly! I like it!”…”

В процессе исследования предлагаемого метода обработки сигнала было разработано несколько вариантов схемной реализации устройства, отличающихся построением, элементной базой и дополнительными функциями. Вниманию читателей предлагаются три наиболее интересных варианта.

Электрическая схема

2015-07-25_231639

Оцените статью
radiochipi.ru
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я принимаю политику конфиденциальности.

Adblock
detector