Объёмный звук

Объёмный звук

Многим кажется, что термин «объёмный звук» вошел в употребление совсем недавно — с появлением модных словосочетаний типа «домашний кинотеатр» и «многоканальный звук». Однако если задаться целью и найти, скажем, список фильмов со звуковым сопровождением в самом популярном сейчас цифровом формате Dolby Digital 5.1, то выяснится, что прошло уже более десятка лет с того момента, как мы начали уворачиваться от пуль, просматривая голливудские блокбастеры.

При более детальном рассмотрении обнаруживается еще более любопытный факт — оказывается, многоканальные записи существовали уже пятьдесят лет назад!  Исторически сложилось, что термин «объемный звук» неразрывно связан с кинематографом, поэтому было бы неразумно рассматривать историю окружающего звука в отрыве от того, ради чего он, собственно, и был создан. Строго говоря, эксперименты по созданию многоканального звукового сопровождения к кинофильмам велись практически одновременно с созданием самого звукового кино. А стартовой точкой «эры звука» принято считать 1927 год, когда компания Warner Bros. выпустила первый в истории кино звуковой фильм «The Jazz Singer» («Певец джаза»), озвученный при помощи оригинальной звуковой системы, использующей синхронизированные проигрыватели виниловых дисков на 78 оборотов. Однако появлению стандарта предшествовало еще двух десятков лет экспериментов, а толчком к скорейшему его установлению стала жесточайшая конкуренция со стороны появившегося в конце 40-х годов телевидения, начавшего агрессивный захват рынка развлечений. В результате этой конкуренции к середине 50-х годов в США могли похвастаться популярностью лишь огромные кинотеатры. В этих гигантах устанавливалась дорогая проекционная аппаратура, работающая с кинопленкой формата 70 мм. А также высококачественная шестиканальная система пространственного звучания, изощренным образом сконфигурированная. Так как подобные кинотеатры имели поистине огромные экраны, им требовалось больше двух каналов фронтального стерео для получения качественной стереобазы и четкого позиционирования источников звука для всех без исключения зрителей. Поэтому пять каналов из шести располагались вдоль экрана и обеспечивали четкость звуковой картинки, а шестой канал был расположен с тыла и отвечал за окружающее звучание. Количество «объемности» в фильме приходилось точно дозировать — исходя из технических ограничений реализации звукового формата, сигнал в тыловом канале был слабым по уровню и сильно зашумленным, поэтому тыловой канал работал лишь в редкие моменты.

Примерно в это же время на рынке профессионального аудио появилась английская компания Dolby Laboratories во главе со своим бессменным идеологическим лидером Рэем Долби. Компания сразу же зарекомендовала себя как производитель высококачественных профессиональных аудиоустройств — шумоподавителей и аппаратов обработки звука. Однако главным хитом этой компании стала система Dolby Stereo, разработанная в 1968 году и запущенная в серийное производство в 1970-м. Система была специально спроектирована для небольших залов, коих было большинство, и давала возможность недорогого апгрейда существующей аппаратуры до четырехканального стерео.
В Dolby Stereo было четыре канала — правый, левый, центральный и тыловой, причем звуковая дорожка была обратно совместима со старыми монофоническими системами. Система представляла собой разумный компромисс между количеством каналов, качеством воспроизведения и стоимостью всего комплекса в целом — именно поэтому она обрела столь огромную популярность. А в середине 80-х она пришла в дома в виде домашнего кинотеатра — правда, чтобы избежать путаницы с бытовым стерео, систему переименовали в Dolby Surround, а позже выпустили модернизированный вариант, широко известный как Dolby Surround Pro Logic.
Компания Dolby постоянно модифицировала свою систему многоканального звукового сопровождения, совершенствуя алгоритмы шумоподавления. А в 1991 году анонсировала полностью цифровую шестиканальную систему Dolby Digital Surround (сейчас она называется Dolby Digital 5.1), которая была лучше предыдущих аналоговых систем во всех отношениях. Ее главным достоинством были пять полностью независимых каналов звукового сопровождения, способных передавать практически весь слышимый звуковой спектр и специальный низкочастотный канал для сабвуфера. По сравнению с предыдущей четырехканальной конфигурацией ее отличало два коренных нововведения — тыловых каналов стало два, то есть они стали стереофоническими; низкочастотные звуковые эффекты теперь воспроизводились отдельным сабвуфером. Именно этой системе было суждено на долгие годы стать основным выбором как в кинотеатрах, так и в домашних системах.

Объёмное звучание

Dolby Digital 5.1

В настоящее время Dolby Digital 5.1 является де-факто основным форматом, в котором создается многоканальное звуковое сопровождение. По утверждению создателей, пять полностью цифровых каналов звука Dolby Digital 5.1 идентичны на слух шести дорожкам в формате PCM WAV с параметрами 20 бит/48 кГц.
Каким же образом создается многоканальная звуковая дорожка в формате Dolby Digital?
Исходными материалами для нее являются шесть независимых дорожек, записанные в несжатом формате PCM WAV с частотой 48 кГц и разрешением 20 бит. Представляю-щие собой, центральный, правый и левый фронтальные, правый и левый тыловые каналы и канал сабвуфера. Такой материал подается в специальное устройство — энкодер (кодировщик, который, кстати, не обязательно должен быть железным — сейчас доступны и программные решения для мастеринга Dolby Digital).
Это устройство обрабатывает поступившую в него цифровую информацию, компилируя ее при помощи алгоритма перцептуального кодирования AC-3. Название алгоритма происходит от сочетания Audio Coding 3 («алгоритм кодирования аудио номер три»), до него компания Dolby успела разработать форматы AC-2 и AC-1, обеспечивающие сжатие и распаковку аудиоинформации без потерь.  Процесс сжатия по AC-3 происходит с потерями звуковой информации — отношение сжатого материала к оригиналу составляет 1:15.
Представители компании Dolby утверждают, что благодаря алгоритму перцептуального кодирования аудиоинформации разницу между сжатым и несжатым материалом заметить невозможно. Дело в том, что при использовании технологии AC-3 частотный спектр каждого из шести каналов разделяется на узкие полосы, оптимизированные с учетом избирательности органов слуха человека. Тот диапазон звукового спектра, в котором человеческое ухо наиболее восприимчиво, подвергается меньшей компрессии (в том числе и низкочастотный канал), а те частоты, которые мы «пропускаем мимо ушей», подвергаются большему сжатию. Интересная деталь данной технологии заключается в оригинальном алгоритме шумоподавления. В процессе кодирования он понижает уровень слабого сигнала при наличии в этом же временном промежутке более сильного, который своим присутствием как бы маскирует слабый. Это является и главным достоинством формата Dolby Digital и одновременно его слабым местом: дело в том, что избирательное кодирование «съедает» динамический диапазон, делая его неравномерным, что особенно заметно на записях концертов, где заранее известна динамическая составляющая звука. Грубо говоря, слушатель заранее знает, что гитара или ударные на концерте должны звучать с постоянной громкостью, в то время как эти инструменты в исполнении AC-3 звучат порой некорректно. При кодировании имеется возможность варьирования битрейта выходного потока в пределах от 32 до 640 кбит/с, однако на практике широко применяются только два значения из этого диапазона — 192 кбит/с для двухканального аудио (Dolby Digital 2.0) и 384 кбит/с для шестиканального аудио (Dolby Digital 5.1). Впрочем, сейчас попадаются DVD-диски с более качественными дорожками AC-3 — 448 кбит/с.

Последняя модификация системы многоканального окружающего звука от Dolby создавалась в тесном сотрудничестве с компанией Lucasfilm, разработавшей спе-цификацию THX. Формат Dolby Digital проектировался для малых и средних кинозалов. Большие кинозалы закупали шестиканальную Dolby Digital весьма неохотно, так как считали ее недостаточно подходящей, поэтому было решено сделать модификацию на базе Dolby Digital, учитывая все специфические требования больших залов. В это время, в 1997 году, в Lucasfilm только что закончились работы над ремастерингом классических частей «Звездных войн», планировалась съемка первого эпизода — фильма, которому требовалось достойное звуковое сопровождение. Созданный к премьере «Phantom Menace» («Призрачной угрозы») формат Dolby Digital Surround EX стал первым успешным семиканальным форматом в конфигурации 6.1. Главным новшеством, помимо незначительных улучшений, было введение центрального заднего канала, позволяющего локализовывать звук в любой точке пространства.
Главным конкурентом Dolby Laboratories была и является компания DTS Entertainment с собственным стандартом окружающего звука DTS, который был выведен на рынок в 1993 году. Аббревиатура DTS расшифровывалась по-разному — иногда как DigiTal Surround («Цифровой звук»), иногда как Digital Theater Sound («Звук цифрового театра»), а порой как Digital Theater Systems («Системы для цифрового кинотеатра»). Главное отличие от Dolby Digital заключается в том, что звуковая дорожка Dolby располагается на кинопленке, в DTS же она хранится отдельно на двух дисках CD-ROM. Во время показа фильма она воспроизводится специальным устройством, напоминающим диджейскую CD-вертушку с двумя лотками для загрузки дисков, и синхронизируется с ки-нопроектором посредством тайм-кодов, отпечатанных на рулоне кинопленки.
В то время как технологии компрессии Dolby основываются на собственных разработках компании, формат DTS опирается на разработки группы MPEG. По спецификациям формата MPEG-1 в потоке MPEG можно «упаковывать» до восьми отдельных звуковых каналов. В первоначальном варианте DTS их использовалось пять (отдельный канал сабвуфера как таковой отсутствовал; он воспроизводился через правый и левый тыловые каналы, откуда отфильтровывался аналоговым методом). Сейчас же, с введением в формат новых спецификаций, можно задействовать больше десятка каналов.
Процесс мастеринга саундтрека в DTS мало чем отличается от создания аналогичного саундтрека в Dolby — несжатые дорожки в формате PCM WAV с частотой 48 кГц и разрешением 20 бит поступают в аппаратный или программный кодировщик, а на выходе получаются либо образы мастер-дисков с DTS-дорожкой, либо файлы для последующего их размещения на DVD-диске. Тайм-коды для кинопленки генерируются отдельно. Достоинствами DTS являются более высокий по сравнению с Dolby Digital битрейт цифрового потока (1200 кбит/с для кинопроката и 768 кбит/с для DVD-изданий), а также большая гибкость в выборе звукового сопровождения. Например, для DTS обновить звуковую дорожку или заменить ее на другую (возможно, на другом языке или нецензурную) — задача нескольких дней и небольших затрат, в случае же с Dolby данное мероприятие куда более трудоемко.

В том же 1993 году появился еще один конкурент Dolby Digital — цифровая звуковая система SDDS (Sony Dynamic Digital Sound) компании Sony. Она обладала целыми восемью каналами и основывалась на фирменном алгоритме сжатия звука ATRAC, «обкатанном» на мини-дисках. Кодек ATRAC долгое время считался одним из самых прогрессивных и музыкальных. Формат позиционировался в основном для крупных кинотеатров, где конкуренция с Dolby была не столь острой; его будущее было вполне безоблачно. К сожалению, должной поддержки со стороны крупных кинокомпаний он не получил (возможно, по причине позиционирования формата в качестве системы «только для кинотеатров»). Сейчас SDDS распространен крайне мало.

Если полистать прайс-листы компьютерных компаний, то можно заметить, что половина предлагаемых звуковых плат обладает конфигурацией пространственного звучания не 5.1 и даже не 6.1, а 7.1. К сожалению, в настоящее время на рынке нет ни одного формата, поддерживающего восемь каналов (максимальное их количество сейчас использует Dolby Digital Surround EX). Причина проста — разработчики форматов пространственного звучания не торопятся вкладывать в их развитие деньги, опасаясь, что затраты могут не окупиться. Таким образом, восьми-канальные семплы можно услышать лишь на тестовых дисках к топовым звуковым платам от Creative, Terratec или M-Audio.

Еще десять лет назад многоканальное аудио спокойно сосуществовало на рынке с двух-канальным бытовым стерео. Однако похоже, что сейчас аудиорынок избрал направлением своего развития курс на пространственный звук, и это означает, что через некоторое время простое стерео может стать редкостью. При этом совершенно неважно, говорим ли мы о компьютерном, бытовом или профессиональном рынках звука. Компьютерная акустика движется в этом направлении семимильными шагами. Лишь только портативная аппаратура еще не успела стать многоканальной, однако через короткий промежуток времени рынок будет завален специальными наушниками, поддерживающими окружающий звук. В самое ближайшее время нам предстоит наблюдать настоящий триумф многоканальности

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *