Адаптивные стереофонические системы

Стереофоническая запись

Существует три способа стереофонической записи.

Система А-В

Способ А-В — запись с помощью ненаправленных микрофонов небольших размеров, расположенных в ушных проходах так называемой «искусственной головы» (Kunstkopf). Эту систему еще называют бифонической, бинауральной или системой «искусственной головы». Такой способ записи хорошо имитирует условия приема звука двумя ушами и способствует наиболее достоверной локализации кажущихся источников звука в месте прослушивания, более точному восстановлению пространственной структуры первичного реверберационного процесса. При стереовоспроизведении, благодаря особенностям бинау-рального слуха, частично восстанавливается пространственность прихода отзвуков, свойственная первичному помещению, и вследствие пространственной демаскировки улучшаются условия для их восприятия.

Недостатки бифонической системы.

1. Бифоническая запись идеальна для воспроизведения через головные телефоны: КИЗ формируются не внутри головы (как это имеет место при обычной стереофонии), а оказываются вынесенными за ее пределы в место расположения реальных источников звука. Хорошие результаты дает при прослушивании с помощью переносной аппаратуры.

2. Система неэффективна для условий коллективного прослушивания, сильно ухудшается чувствительность на высоких частотах при изменении направления на источник звука. Для воспроизведения через громкоговорители сигналы должны быть обработаны бифоническим процессором. Структурная схема одного из вариантов такого процессора показана на рис. 1.6 [4].

3. Наличие реверберации, как в первичном, так и во вторичном помещении, затрудняет работу механизма дешифрации «фронт-тыл» и часто приводит к локализации «зеркальных КИЗ», особенно, если время реверберации в помещении прослушивания превышает 0,3 с. Таким образом, бифонические записи необходимо прослушивать в хорошо заглушённом помещении.

4. Звучание бифонической системы звукопередачи (благодаря минимальной обработке сигнала при записи) уверенно предпочитается обычному стереофоническому, однако правильная пеленгация пространственной информации оказывается возможной практически только в одной точке.

5. Не позволяет получить качественный моносигнал. Применение тыловых громкоговорителей по системе «трапеция», с помощью которых осуществляется компенсация перекрестных сигналов громкоговорителей, обеспечивает правильную передачу направлений во всей азимутальной плоскости, при величине поперечного смещения слушателя до 1 м. Схема простейшей схемы подключения тыловых громкоговорителей показана на рис. 1.6.в. Конденсаторы выбирают из расчета образования фильтра НЧ (для тыловых громкоговорителей) с частотой среза около 0,7 кГц в соответствии с рис. 1.6.5.

Система X-Y

Для записи по системе X-Y применяют систему из двух микрофонов с кардиоидными характеристиками направленности, конструктивно размещенных в одном корпусе на одной оси друг над другом, причем акустические оси микрофонов повернуты на 90» относительно друг друга. Так как микрофоны расположены практически в одной точке, они воспринимают звуковые сигналы с одинаковой фазой. Как и в системе А-В, выходные напряжения микрофонов подают на входы правого и левого каналов стереофонической системы.

Система M-S

При записи по системе M-S также используют 2 микрофона — один с круговой диаграммой направленности (или в виде кардиоиды), а второй — с косинусоидальной (дипольная в виде восьмерки), минимум которой направлен на источник звука. С помощью специального дифференциального трансформатора (суммарно-разностный преобразователь) на одной из вторичных обмоток получают суммарный сигнал обоих микрофонов, а на другой — разностный. Сумму напряжений подают на вход одного канала, а их разность — на вход другого.

Все рассмотренные способы записи относят к мономикрофонным. Некоторые звукорежиссеры по сей день остаются сторонниками мономикрофонной записи даже больших исполнительских коллективов. При этом в большинстве случаев трудно добиться удовлетворительного музыкального баланса, который при этом в значительной степени зависит, как от акустики студии, так и от аранжировки конкретного музыкального произведения.

Чтобы иметь возможность активно влиять на уровни сигналов различных инструментов, в студии звукозаписи устанавливают несколько микрофонов. Во избежание «пиков» и «провалов» осуществляют акустическое разделение с помощью специального размещения исполнителей, использования односторонне направленных микрофонов, имеющих кар-диоидную диаграмму направленности, а также отделение одной группы исполнителей со своими микрофонами от другой с помощью установки в студии щитов. Чтобы идеально чисто записать звуки каждого инструмента в отдельности, все микропроявления их фактуры без снижающих детальность реверберационных наложений, фонограммы часто пишут в хорошо заглушённых и изолированных студиях. Современный звукорежиссерский пульт представляет собой совокупность следующих устройств: коммутаторы, регуляторы уровня (индивидуальные, групповые, общие), панорамно-кодирующие устройства для синтеза стереопанорамы, корректоры АЧХ, ревербераторы, линии задержки и др. Функции регуляторов направления и ширины панорамы в панорамно-кодирующем устройстве разделены. В зависимости от изменяемого параметра полезного сигнала различают обработку по спектру (частотная обработка), по уровням (динамическая обработка), шумоподавление и спецэффекты — с помощью шумоподавителей, ревербераторов, линий задержки и др. устройств. Звучание музыкальных инструментов и певцов согласует между собой по громкости (в соответствии с замыслом композитора и руководителя ансамбля) звукорежиссер. Такую технику записи называют полимикрофонной. К недостаткам этого способа можно отнести то, что местоположение КИЗ зависит не только от замысла звукорежиссера, но и от его опыта и мастерства.

Широкое внедрение эквалайзеров (особенно на гираторах), электронных и цифровых регуляторов громкости и тембра, электронных коммутаторов, различных шумоподавителей с внесением каждым устройством специфических искажений только увеличило тракт записи-воспроизведения и ухудшило достоверность, музыкальность и комфортность звучания. Чтобы сделать вывод о допустимости использования гираторных эквалайзеров в высококачественной звукозаписи, достаточно обработать им сигнал типа «меандр». Возникающий при этом «звон» красноречиво говорит сам за себя.

С целью дальнейшего повышения качества звучания в начале 70-х годов была разработана и внедрена псевдоквадрофоническая система CD-4 (патент фирм JVC/Victor), а также ряд матричных систем: SQ (патент фирм CBS/Sony), QS (патент фирмы Sunsui), Dynaco (патент фирм Dynaco/Gately), RM (Pioneer), QR (Kenwood), QM (Toshiba), UMX, UD-4 и другие. В 80-е годы была разработана и отечественная матричная система ABC. Однако из-за ряда недостатков (матричные системы очень чувствительны к фазовым искажениям тракта передачи сигнала) ни одна из этих систем так и не прижилась.

Аналоговая система многоканального звука Dolby Surround (начало 90-х) была разработана для повышения качества звука в киноиндустрии. При записи формируются 4 звуковых канала: левый фронтальный LF, центральный С, правый фронтальный RF и тыловой S. С помощью кодера они преобразуются в 2 сигнальных канала L и R.

Алгоритм кодирования при записи (на стороне передачи) следующий:

L = LF-0,5·С-0,5·S; (1.9)

R = RF-0,5·С+0,5·S. (1.10)

Алгоритм декодирования на стороне приема (при воспроизведении):

LF= L, RF = R, S = 0,7· (L - R). (1.11)

На тыловые АС подают сигнал S в противофазе:

LS = S, RS= -S.

Все четыре АС располагают на одинаковом расстоянии от слушателя. Основной недостаток — в слабом разделении каналов — всего 3 дБ.

Адаптивные стереофонические системы

Основная цель адаптации — повышение качества звучания (по сравнению с обычной стереофонией), расширение зоны стереофонического эффекта с высоким уровнем предпочтительности и, как следствие этого, — возможность успешного применения в помещениях как малого (жилая комната), так и большого объема (кино- и видеозалы). В пределе — повышение качества звуковоспроизведения до многоканальной (5...9 каналов) системы.

Суть адаптации заключается в оперативном изменении коэффициентов передачи каналов воспроизведения в зависимости от текущего состояния сигналов стереопары L и R. После декодирования сигналов каналов, сигналы обрабатываются схемой повышения заметности стереоэффекта путем увеличения коэффициента передачи в канале, уровень сигнала в котором превышает уровни в остальных каналах. С помощью специальных критериев оценки происходит разделение сигнала на группы, для каждой из которых в блоке управления формируется свой сигнал управления. В случае совместимости систем кодирования на стороне передачи (при записи) и на стороне приема (при воспроизведении) каждый первичный сигнал при воспроизведении формирует свой определенным образом расположенный в пространстве звуковой образ (КИЗ). Его место однозначно определяется вариантом расположения громкоговорителей.

Характерным представителем этого класса аппаратуры является усовершенствованный вариант системы Dolby Surround — система Dolby Pro Logic, которая имеет разделение каналов 20...25 дБ.

В декодере Dolby Pro Logic помимо обработки сигналов для подчеркивания стереоэффектов производится задержка сигналов тыловых АС на 20...50 мс. Так же как и в предыдущих версиях декодера, полоса частот тылового и центрального каналов ограничена частотой 7 кГц.

Следует отметить, что любая динамическая обработка сигнала увеличивает тракт звуковоспроизведения и вносит дополнительные искажения. Например, работа шумоподавителя «Маяк» заметна на слух даже если порог срабатывания отрегулирован на уровне -50...55 дБ. Расширение динамического диапазона с помощью динамических шумоподавителей часто приводит к характерной тембральной модуляции, заметной на слух. В итоге имеем нарушение заложенной изначально гармонии. В качестве примера на рис. 1.7 показаны переходные процессы в ограничителе сигнала (рис 1.7.а) и в шумоподавителе (рис. 1.7.б).

 

Ни для кого не секрет, что любой тракт усиления и обработки сигнала вносит определенные искажения, проявляющиеся как в потере определенной информации (например, обертонов за счет сужения полосы частот до 18...20 кГц), так и во внесении разного рода искажений: линейных (АЧХ, фазовых, нарушение баланса, сужение динамического диапазона), нелинейных (высшие гармоники, субгармоники, интермодуляционные искажения оказывают существенное влияние на тембр звучания). Чем длиннее тракт усиления и обработки сигнала при записи, тем больше «соавторов» у музыки.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: