Технологии звукового воспроизведения

Объёмный звук

Объёмный звук — это метод воспроизведения звука, который позволяет создать эффект присутствия, погружая слушателя в звуковую атмосферу. Он достигается благодаря использованию многоканальных фонограмм, воспроизводимых через несколько динамиков, расположенных вокруг слушателя. Это применяется как в кинотеатрах, так и в домашних кинотеатрах, обеспечивая более глубокое и реалистичное звуковое восприятие.

Историческая справка

Технологии объёмного звука обязаны своим появлением, прежде всего, развитию звукового кино. Разработчики новых систем кинематографа старались повысить зрелищность не только за счёт увеличения экрана, но и за счёт многоканального звуковоспроизведения, когда направление звука совпадает с изображением его источника. В 1940 году в Нью-Йорке был продемонстрирован первый фильм с объёмным звучанием: «Фантазия» студии Уолта Диснея. Многоканальная система записи и воспроизведения была названа «Фантасаунд» (англ. Fantasound). Звук записывался на 8 дорожек оптической фонограммы переменной ширины: 6 дорожек содержали запись отдельных секций оркестра, седьмая — микс этих шести дорожек и восьмая — весь оркестр для записи реверберации. Эти дорожки позже микшировались на три оптические фонограммы удвоенной ширины, которые вместе с четвёртой управляющей дорожкой печатались на отдельную 35-мм киноплёнку, которая синхронизировалась с цветной фильмокопией. В результате фильм демонстрировался в кинотеатрах, оборудованных от 30 до 80 отдельными громкоговорителями, установленными за экраном и по периметру кинозала. «Фантасаунд» также отличал широкий динамический диапазон, в сравнении с обычными фильмами, представляющий более полный, энергичный звук. Достигалось это благодаря дополнительной управляющей дорожке, которая содержала запись изменяющегося тона, соответствующего различным уровням звука. Этот сигнал при воспроизведении автоматически регулировал уровень громкости усилителей. При этом также снижался уровень шума, таким образом тихие пассажи не заглушались шумами и могли быть усилены без искажений. Систему «Фантасаунд» демонстрировали как чудо техники. По ряду причин эта технология не получила широкого развития. Затраты кинотеатров на оборудование для проигрывания «Фантасаунда» оказались слишком высоки, а транспортировка и установка всего комплекса занимали слишком много времени, что также было убыточно. К тому же начавшаяся Вторая мировая война приостановила исследования в области объёмного звука.

В сентябре 1952 года в Бродвейском театре Нью-Йорка с колоссальным успехом прошёл показ демофильма «Это — „Синерама“» (англ. This Is Cinerama), представляющего новую панорамную кинематографическую систему с горизонтальным углом обзора 146° и 7-канальным звуком. В системе «Синерама» (англ. Cinerama) 5 каналов звука были отведены на панорамирование источников по экрану, а каналы эффектов создавали иллюзию окружающего звука из боковых и тыловых громкоговорителей. Однако, производство фильмов было слишком дорогим, так как для демонстрации фильма требовалось три 35-мм фильмокопии и отдельная 35-мм магнитная фонограмма с 7 дорожками.

Система «Синемаскоп» (англ. CinemaScope) (1953—1967 гг.) представленная компанией Двадцатый Век Фокс содержала 4 магнитных дорожки, наносимых на киноленту по специальной технологии. Для воспроизведения фонограммы в кинопроекторах устанавливался ещё один звукоблок с магнитными головками, а в кинозале монтировались дополнительные громкоговорители. Три канала были фронтальными и один отвечал за окружающий звук. Однако, не все владельцы кинотеатров могли позволить себе дополнительное оборудование, и компания 20th Century-Fox пошла на уступки, добавив обычную оптическую дорожку к фильмокопии. Советский формат «Широкий экран» предусматривал аналогичную четырёхканальную магнитную фонограмму, которая в середине 1960-х годов уступила место фильмокопиям с одноканальной оптической дорожкой. Универсальная фонограмма «Magoptic», одновременно снабжённая оптической и магнитными дорожками в СССР не использовалась.

C 1955 года и более чем на 20 лет стандартом многоканальной записи звука к 70-мм кинофильмам стала система «Тодд-АО» (англ. Todd-AO), до появления разработок фирмы Dolby. Фильм «Оклахома!» стал первым в истории широкоформатным фильмом, снятым по системе «Тодд-АО». Фильмокопия содержала, помимо изображения, шестиканальную магнитную фонограмму, записанную на четырёх магнитных дорожках. Две из них размещались на широких закраинах 70-мм киноплёнки снаружи перфорации, а две — между перфорацией и изображением. На наружных, более широких дорожках, размещались по два канала, а на внутренних — по одному. Пять громкоговорителей размещались за экраном, а один канал «звуковых эффектов» передавал окружающий звук, распределённый вдоль стен зала.

В конце 1950-х годов аналогичные эксперименты были проведены в СССР. Первыми фильмами с 6-канальной стереофонограммой стали мосфильмовские «Поэма о море» и «Повесть пламенных лет», снятые по советской широкоформатной системе НИКФИ. В дальнейшем система была усовершенствована компанией Dolby, предложившей заменить два промежуточных фронтальных канала низкочастотными эффектными (система «Dolby Baby Boom»), а затем оставившей только один из них с использованием освободившейся дорожки для дополнительного канала звукового окружения (система «Dolby Split Surround»).

В 1950-е годы немецкий композитор Карлхайнц Штокхаузен экспериментировал и представил электронные композиции, такие как Пение отроков (1955—1956) и Контакты для фортепиано, ударных инструментов и электронных звуков (1958—1960), последняя использовала полностью раздельный и вращающийся квадрофонический звук, создаваемый промышленным электронным оборудованием в студии электронной музыки WDR (Западно-Германское радио, Кёльн). «Электронная поэма» Эдгара Вареза совместно с Ксенакисом создана для павильона концерна Philips в 1958 году на Всемирной выставке в Брюсселе, где использовалось 425 громкоговорителей для создания пространственного эффекта перемещения звука по всей площади павильона. Многие другие композиторы создавали подобные работы в тот период времени.

По мере удешевления электронных компонентов объёмный звук появился и в бытовой звуковоспроизводящей аппаратуре. Первый бытовой магнитофон с двухканальной записью стереозвука Grundig TK 830 появился на рынке в 1957 году. Тогда же компания Audio Fidelity Records записала экспериментальную грампластинку по стандарту, вскоре ставшему общемировым, а через год выпустила первые коммерческие грампластинки с двухканальной фонограммой. В течение нескольких лет стереофония стала стандартом в бытовой звукозаписи. Следующим шагом стали квадрофонические устройства. Однако они оказались слишком сложными для бытового использования, требуя специальных помещений с акустической подготовкой. К началу 1980-х годов многоканальным стереозвуком начали оснащать видеомагнитофоны, а с появлением цифровых носителей, прежде всего DVD, объёмный звук стал стандартом для домашних кинотеатров.

Сферы применения

Технологии многоканального пространственного звучания могут использоваться при производстве самого разнообразного содержимого: музыки, речи, натуральных или искусственных звуков для кино, телевидения, радиовещания или компьютерных игр и приложений. В музыкальных представлениях могут использоваться многоканальные технологии в концертных залах, на открытых площадках (стадионах и т. п.), в музыкальных театрах и для целей вещания. В кинематографе подобные технологии используются в кинотеатрах или дома (так называемый домашний кинотеатр). Помимо киноиндустрии объёмный звук может применяться на выставках, постановках в театрах и образовательных целях. Другая область применения включает игровые приставки, персональные компьютеры и другие платформы.

Типы звуковых систем

Существует несколько технологий, обеспечивающих объёмный звук:

1. Стереофония — базовый формат, использующий два канала для создания звукового пространства.
2. Квадрофония — система, использующая четыре канала, что позволяет создать более сложные звуковые эффекты.
3. Системы 5.1 и 7.1 — популярные форматы в домашних кинотеатрах, где используются пять или семь динамиков плюс сабвуфер для глубоких низких частот.
4. Аудиосистемы Dolby Atmos — современные технологии, которые добавляют вертикальное звучание, создавая эффект звука, исходящего не только с боков, но и сверху.

Таким образом, объёмный звук продолжает развиваться и находить новые применения в различных сферах, улучшая качество звука и создавая эффект присутствия для слушателей.