Сьогодні похід у кінотеатр нічим не нагадує відвідування зали сімдесят років тому. Зображення стало чіткішим. Кольори – яскравіше. А ціна квитка більніше б’є по кишені. Але головне зрушення відбувається не візуально. Він – аудіальний.
У 1930-х роках звук був плоским та монофонічним. Ви чули його із одного динаміка за екраном. Без глибини. Без спрямування. Просто шум, що рухається вперед.
Сьогодні ви очікуєте, що звук буде огинати вас. Виходити з-за спини. Шептати вам у ліве вухо, тоді як праворуч лунає вибух. Це вже не просто розкіш. Це базовий стандарт розваг. І технології, які раніше існували лише у дорогих кінотеатрах, тепер стали стандартом для віталень.
Ми розберемо системи об’ємного звуку, що визначають сучасне кіно. Потім ми покажемо, як зібрати вдома установку, здатну змагатися з великим екраном.
Еволюція звукового занурення
Перехід від моно до стерео був першим кроком. Але для справжнього занурення потрібно більше. Потрібно просторове усвідомлення. Ранні системи Dolby запровадили дискретні канали. Вони ізолювали звуки. Давали їм простір.
Це створило звуковий ландшафт. Не просто саундтрек. Глядач міг визначити місце розташування вертольота. Чути кроки, що рухаються кімнатою. Це перетворило пасивний перегляд на активне слухання.
Домашні кінотеатри гналися за цим. Ціль була проста: відтворити кінотеатральний досвід. Без натовпів. Без запаху попкорну. Лише звук.
Визначення об’ємного звуку для домашнього кінотеатру
Що саме робить систему “об’ємною”? Це кількість каналів та їх розташування. Стандартні системи 5.1 використовують п’ять основних динаміків та один сабвуфер. Цифра “.1” позначає канал низькочастотних ефектів. Це ваш бас.
Розташування має значення.
- Передні лівий та правий динаміки відповідають за діалоги та основну дію.
– Центральний динамік закріплює голос. - Бічні (навколишні) динаміки створюють атмосферу.
– Сабвуфер відповідає за низькочастотні вібрації.
Таке налаштування створює звуковий міхур. Ви знаходитесь усередині нього. А не просто перед ним.
Чому це важливо для звичайних користувачів
Вам не потрібне встановлення за 5000 доларів, щоб отримати цей ефект. Але вам слід розуміти основи. Дешева система із поганою розв’язкою каналів звучить як хаос. Добре налаштована система 5.1 звучить точно.
Різниця полягає у відомості. Студії зводять фільми під ці формати. Якщо ігнорувати їх, ви втрачаєте задум творців фільму. Ви упускаєте шепіт. Ви втрачаєте напругу.
Складання власної системи дозволяє контролювати цю якість. Йдеться не лише про покупку динаміків. Йдеться про їхнє розміщення. І про розуміння того, як цифрові сигнали перетворюються на фізичний звук.
Ми розпочнемо з апаратного забезпечення. Ресівери. Кодеки. Реальні пристрої, що генерують звук. Тому що, перш ніж почути майбутнє, потрібно його підключити.
Моно було початковим способом запису звуку. Це, як і раніше, найпростіший метод. Одна аудіодоріжка живить один динамік. Згадайте спіральну борозенку на вінілової пластинки або магнітну смужку на плівці. Весь звук виходить із одного напрямку. Ранні звукові фільми покладалися на це. Це працювало. Це було дешево. Але цього не вистачало глибини.
Потім з’явився стереозвук. Двоканальний запис розділяє звук між лівим та правим динаміками. Це стандарт для домашніх ресіверів, телевізійних трансляцій та FM-радіо. Технічно «стерео» — це лише один тип багатоканального запису. Специфічний тип, званий бінауральним записом, використовує два мікрофони на живому заході. Вони імітують людські вуха. Ви надягаєте навушники або використовуєте окремі динаміки. Результат створює відчуття, ніби ви у натовпі.
За межами стерео
Об’ємні записи додають більше каналів. Звук надходить із трьох і більше напрямків. Термін “об’ємний звук” часто відноситься до конкретних систем Dolby. Більшість людей використовують його як загальне позначення багатоканальних домашніх кінотеатрів. Ми використовуватимемо його саме так.
Можна подумати, що для цього використовуються спеціальні мікрофони, які природно захоплюють об’ємний звук. Вони є. Але студії рідко використовують для фільмів. Натомість звукорежисери та зведення створюють ефект у студії відомості. Вони беруть окремі доріжки. Діалоги зі знімального майданчика. Звукові ефекти зі студії дубляжу чи комп’ютера. Музичну партитуру. Вони вирішують, який канал що отримує. Саме тут стається магія.
«Панорамування звуку включає загасання звуку в одному аудіоканалі одночасно з його посиленням в іншому.»
Ранні експерименти з об’ємним звуком
Фільм Уолта Діснея “Фантазія” (1941) змінив очікування глядачів. Він занурив аудиторію у класичну музику. Звукоінженер Вільям Гаріті записував кожну секцію оркестру окремо. Він звів їх у чотири окремі аудіодоріжки. То були оптичні доріжки на окремій кіноплівці.
Система керувала динаміками, які розміщені навколо зали. Музика здавалася рухомою. Це було панорамування звуку. Мелодія скрипки згасала зліва, одночасно посилюючись праворуч. Для демонстрації цього ефекту кінотеатрам був потрібний додатковий проектор для звукової доріжки. Їм також були потрібні дорогі ресивери та динамічні установки. Технологія називалася “Фантазунд” (Fantasound). Вона була вражаючою. Але також надмірно дорогий. Більшість кінотеатрів не могли собі цього дозволити.
До кінця 1950-х років Голівод перейшов до простіших багатоканальних форматів. З’явилися системи на кшталт Cinerama та Cinemascope. Вони використали різні візуальні ефекти. Але звукова технологія в основному залишалася тією ж. Ці системи об’єднувалися під загальною назвою “стереофонічний звук”. Або просто кінотеатральне стерео.
Стереофонічний звук
Звук у кіно не просто став гучнішим у 1970-х роках; він став просторово складним. До того як цифрове аудіо взяло гору, студії покладалися на стереофонічні звукові системи, що використовували аналогові магнітні аудіодоріжки. Це були не ідеальні оптичні лінії, які ви бачили на стандартних копіях. Натомість інженери розміщували чотири або більше магнітних смуг по краях фізичної кіноплівки.
Тут мав свій компроміс. Магнітні доріжки не могли зрівнятися із кришталево чистою точністю звичайного оптичного звуку. Вони піддавалися деградації, поступово перетворюючись на шипіння у міру старіння котушок. Але перевага економії простору була незаперечною. У стандартному кадрі кіноплівки було місце лише для двох оптичних доріжок. Магнітні смуги? Ви могли втиснути до шести із них, використовуючи порожній простір навколо кадру.
Конфігурація динаміків
Ця додаткова пропускна здатність дозволяла забезпечити багатший звуковий досвід. Стереофонічна установка зазвичай управляла трьома-п’ятьма каналами динаміків, розташованими за екраном. Найбільш популярною конфігурацією була чотириканальна система.
Ось як завжди працювала ця чотириканальна схема:
– Лівий динамік : обробляє звук для лівої частини екрана.
– Правий динамік : обробляє звук для правої частини.
– Центральний динамік : забезпечує основу для діалогів та дій.
– Об’ємні динаміки : розміщуються з боків та позаду залу для створення ефектів оточення.
Деякі преміальні системи просували це далі, використовуючи п’ять каналів за екраном плюс виділений канал об’ємного звучання.
Де живе звук
У цих фільмах більшість звуку прямувала на передні канали. Це забезпечувало те, що діалоги здавалися безпосередньо від акторів на екрані. Якщо персонаж стояв ліворуч, його голос звучав із лівих динаміків. Праворуч? Звук відповідним чином зміщувався.
Центральний канал був критично важливим. Він служив звуковим якорем, фокусуючи звук на візуальних діях. Тим часом задні доріжки були зарезервовані для звуків ефектів. Сюди входили шуми фону, віддалені удари або голоси, що долинають за межами кадру. Такий поділ створював відчуття глибини, яке прості моно-або стереосистеми не могли відтворити.
Втручання Dolby
До 1970-х років промисловості був потрібний найкращий спосіб управління цими складними доріжками без втрати чіткості з часом. Dolby Laboratories запропонувала новий звуковий формат. Він базувався на тій же фізичній конфігурації, але вводив методи обробки, які усували магнітне шипіння та максимізували динамічний діапазон. Цей перехід підготував грунт для динамічних систем Dolby, які стали новим стандартом для кінотеатрального звуку.
Dolby Stereo не просто покращив звук. Він переосмислив підхід до обробки звуку у кінотеатрах. Система зберегла три передні канали та додала виділений канал навколишнього звуку. Ця структура імітувала стереофонічний звук, але йшла далі.
Раніше використовувані системи покладалися на магнітні доріжки. Вони були незручними та швидко деградували. Dolby повернувся до оптичних доріжок. Технологія була старішою, але набагато надійнішою. Фізична кіноплівка передавала аудіодані чітко та стабільно. Відтворення стало помітно чистішим.
Ще одне поліпшення було закладено у сам сигнал. Dolby впровадив просунутий процес шумоподавлення. Він усував статичні перешкоди, які зазвичай супроводжували аналогові записи. Результатом став чіткіший і деталізований звук.
Чому перемогли оптичні доріжки
Перехід на оптичні доріжки був зумовлений не просто ностальгією. Це було рішення на користь якості. Магнітні стрічки зношувалися та збирали сміття. Оптичні доріжки, що вигравірували безпосередньо на плівці, залишалися стабільними. Це спрощує встановлення для власників кінотеатрів. Їм не потрібно було складне магнітне калібрування. Стандарт прижився, бо він просто працював краще.
Інженерне занурення
Більш якісний звук дозволив режисерам робити більше. Джордж Лукас побачив потенціал ще на ранньому етапі. «Зоряні війни» стали одним із перших фільмів, закодованих спеціально для формату Dolby Stereo. Ціль полягала не просто у фоновому шумі. Йшлося про просторове сприйняття.
Звукоінженери використовували канал навколишнього звуку створення ефекту руху. Уявіть космічний бій. Винищувачі TIE пролітають крізь уламки. Звук був статичним. Він панорамувався. Звук переміщався від передніх динаміків через весь зал та потрапляв у задні канали.
«Поступово панорамуючи звук винищувачів від передніх каналів до заднього, звукоінженери створювали відчуття, що кораблі пролітають повз екран, над головами глядачів.»
Цей прийом змінив звички глядачів. Ви просто перестали дивитися на екран. Ви почали відчувати простір довкола себе. Кораблі не просто з’являлися у кутку вашого зору. Вони пролітали повз вас.
Це був простий прийом. Але він перевизначив те, чим можливо перегляд фільму. Технологія була аналоговою. Ефект – занурюючим.
Режисери швидко усвідомили, що об’ємний звук це не просто фокус. Він став інструментом оповідання. Фільми почали слідувати «формулі „Зоряних війн“». Вони використовували додаткові аудіо канали для створення фантастичних ефектів. Фоновий шум заповнював простір, визначаючи місце сцени. Це додавало глибину, якої могли досягти моно- чи стереозвук.
Наступні версії системи надали власникам кінотеатрів можливість модернізувати обладнання. Вони могли підключити субвуфер. Цей пристрій обробляв звуки екстремально низької частоти. Кросовер поділяв ці глибокі гули з основними аудіоканалами. Режисери це оцінили. Вони використовували субвуфер для створення потужного гуркоту. Коли на екрані стався вибух, глядачі відчували його у своїх кріслах. Землетруси трясли зал. Цей канал технічно називається канал ефектів низької частоти (LFE). Він присутній як в аналогових, так і цифрових системах об’ємного звуку.
Еволюція домашнього кінотеатру
Технологія не залишилася лише у кінотеатрах. У 1982 році Dolby випустила Dolby Surround ® для домашнього використання. Вона відтворювала кінотеатральний досвід, але спосіб передачі змінився. Замість оптичних доріжок на плівці аудіо кодувалося як магнітні доріжки на відеокасеті. Воно також працювало через сигнали ефірного телебачення.
Конфігурація динаміків повторювала кінотеатральну, але з одним застереженням. У початковій домашній системі було лише три канали. Лівий динамік. Правий динамік. Задній динамік. Центрального каналу не було.
Ситуація змінилася 1987 року. Dolby представила Dolby Pro Logic ®. Вона додала передній центральний канал. Це покращило розбірливість діалогів та закріпило звукову сцену. Якщо ви хочете глибше розібратися в налаштуванні, ознайомтеся зі статтею Як працює домашній кінотеатр. Але справжня магія полягає не в обладнанні. Вона – у процесі кодування.
Інновація 4-2-4
Справжнім проривом Dolby Stereo стало упакування чотирьох окремих аудіоканалів у крихітний простір на кіноплівці. Інженери зіштовхнулися із фізичним обмеженням. Вони могли розмістити лише дві оптичні доріжки у доступній області. Їм потрібно було чотири канали. Вони мали дві доріжки.
Рішенням стала спеціальна система обробки 4-2-4. Це не було чимось новим. Вона походить з квадрофонічних домашніх стереозаписів початку 1970-х років. Концепція була простою в теорії, але складною в реалізації. Чотири канали аудіоданих кодувалися у дві доріжки.
Процес декодування потім відновлював чотири канали під час відтворення. Він зберігав просторові орієнтири. Він підтримував поділ. Це створювало відчуття ширшого звукового поля, ніж дозволяло фізичний простір.
Чотири з двох
Секрет криється в різниці фаз та матричному кодуванні. Зсуваючи фазу певних частот, Dolby могла розрізняти лівий та правий задні канали на одній доріжці. Центральний канал виводився шляхом підсумовування сигналів лівого та правого передніх каналів. Це був хитрий прийом. Він дозволяв отримати кінотеатральний рівень занурення без необхідності використовувати ширшу кіноплівку.
В результаті вийшла система, яка відчувалася просторою. Слухачі чули, як звуки рухаються екраном. Вони чули ефекти, що йдуть ззаду. Все це – з двох вузьких смуг ацетату.
Це змінило те, як ми споживаємо кіно. Воно встановило стандарт, який пізніше перевершили цифрові формати, такі як Dolby Digital та DTS. Але основа залишилася незмінною. Стиснути складність у простоту. Зробити невидиме чутним.
Чому це важливо сьогодні? Тому що щоразу, коли ви чуєте басовий удар у кінотеатрі чи…
Основний механізм системи обробки 4-2-4 заснований на простому принципі: ви починаєте з двох вхідних потоків, але вам потрібно отримати чотири окремі вихідні канали. Логіка поділяє ці два потоки на чотири конкретні набори даних. По-перше, у вас є вихідний вміст потоку A. По-друге, у вас є вихідний вміст потоку B. По-третє, ви визначаєте те, що ідентичне в обох потоках. По-четверте, ви ізолюєте те, чим вони відрізняються.
Перші два легко уявити. Потік A керує лівим динаміком. Потік B керує правим динаміком. Два інші канали — «однаковий» (same) і «різностний» (difference) — вимагають розуміння того, як динаміки фактично створюють звук.
Як динаміки переміщують повітря
У своїй основі стандартний динамік є електромагнітом. Уявіть собі металевий циліндр, обмотаний котушкою дроту. Ця котушка знаходиться усередині постійного магніту. Коли електричний струм тече по дроту, котушка намагнічується. Вона формує північний та південний полюси.
Провід підключається до підсилювача через позитивний (+) та негативний (-) висновки. Підсилювач не надсилає постійний струм. Він постійно змінює напрямок потоку. Це швидко змінює магнітні полюси.
Це перемикання змінює магнітне тяжіння між котушкою та постійним магнітом. Котушка рухається вперед і назад. Вона штовхає і тягне дифузор динаміка. Дифузор виштовхує повітря назовні, а потім втягує його назад. Ці вібрації створюють звукові хвилі, які ми чуємо.
Аудіосигнал це просто цей змінний струм. Один напрямок переміщає дифузор усередину. Інше – назовні. Паттерн коливань визначає частоту та амплітуду звуку. Ми бачимо це як осцилюючу хвилю.
Проблема центрального каналу
У системі об’ємного звучання центральний канал є унікальним. Його сигнал не є унікальним для однієї сторони. Він записаний в обох потоках A і B. Амплітуда та частота ідентичні. Синхронізація за часом виконана ідеально.
Це створює специфічне акустичне явище. Коли дві ідентичні звукові хвилі відтворюються одночасно через два окремі динаміки, вони поєднуються. Якщо вони ідеально збігаються фазою, вони посилюють один одного. Це відомо як перебування у фазі.
Якщо хвилі інвертовані щодо один одного, вони гасять одна одну. Це фазова інтерференція (або фазове придушення).
Система 4-2-4 використовує це у своїх інтересах. Інформація «однакова» (центральний канал) існує у фазі обох потоках. Інформація «різниця» (бічні канали) існує як фазовий зсув або варіація амплітуди між ними.
Декодування різниці
Щоб знову отримати чотири потоки, система виконує просту арифметику над електричними сигналами.
- Лівий канал : Візьміть потік A. Додайте потік B. Відніміть різницевий сигнал.
- Правий канал : Візьміть потік B. Додайте потік A. Відніміть різницевий сигнал.
Зачекайте. Насправді це працює зовсім так. Канали “однаковий” і “різницевий” кодуються в сигнали A і B перед передачею. Декодер повинен звернути цей процес.
Якщо потік A містить L + C (Лівий плюс Центральний), а потік B містить R + C (Правий плюс Центральний), то:
– Додавання A і B дає L+R+2C.
– Віднімання B з A дає L - R.
Схема 4-2-4 складніша, оскільки вона зберігає просторові орієнтири. Вона не просто підсумовує та віднімає. Вона кодує центральний канал так, щоб він міг бути відновлений лише за наявності обох потоків. Канал «різницевий» несе інформацію про навколишній простір і задні канали. Канал “однаковий” несе прямий звук, що відповідає діям на екрані (діалоги).
Чому фаза важлива для об’ємного звучання
Ви можете поставити запитання, чому ми просто не відправляємо чотири окремі потоки. Пропускна спроможність обмежена. Деградація сигналу є реальною. Кодуючи чотири канали на два, ви знижуєте
Як працюють фантомні центральні канали в системах об’ємного звучання
Коли ви подаєте сигнал на декодер об’ємного звуку в систему, яка справді має фізичний центральний динамік, логіка роботи проста. Пристрій аналізує аудіопотоки A та B на наявність ідентичних сигналів. Воно вивчає патерн, перевіряє амплітуду. Якщо дані збігаються в обох каналах, декодер спрямовує сигнал на центральний динамік. Все просто.
Але що відбувається, якщо в кімнаті немає центрального динаміка?
Декодер все одно намагається створити його. Оскільки сигнали в потоках A і B ідеально збалансовані і знаходяться у фазі, вони створюють фантомний динамік. Це акустична ілюзія. Ваш мозок сприймає звук як джерело, розташоване точно між лівим і правим динаміками. Це фіксує діалог або основний інструмент у центрі вашого поля зору. Вам не потрібний третій динамік, щоб почути третій голос.
Чому канали об’ємного звучання гасяться у передніх динаміках
Задні або бічні (surround) канали працюють за зовсім іншим принципом. Аудіоінформація для цих каналів також закодована в обох потоках – A і B. Але ось у чому проблема. Ідентичні сигнали знаходяться в протифазі.
Вони зрушені за часом. Вони не відтворюються одночасно.
Замість посилювати один одного, ці сигнали працюють один проти одного. Уявіть, що відбувається з дифузорами динаміків. Коли сигнал у потоці A змушує лівий передній динамік висуватися назовні, сигнал у потоці B змушує правий передній динамік втягуватися всередину.
В результаті інформація про об’ємний звук, що виходить від лівого переднього та правого переднього динаміків, значною мірою взаємно гаситься.
Це фазове пригнічення означає, що передні динаміки практично «не чують» міксу об’ємного звуку. Вони зайняті боротьбою один з одним. Енергія розсіюється чи гаситься доти, як може бути сприйнята як окремий фронтальний аудіосигнал. Це зроблено навмисно. Це запобігає «просочуванню» фонової атмосфери в чіткість переднього плану. Ви чуєте об’ємний звук в акустиці приміщення, а не проектується з вашої передньої стереосистеми.
Трюк із фазовим придушенням
Ви подаєте обидва потоки – Stream A і Stream B – в декодер об’ємного звуку. Його завдання? Зрушувати їх відносно один одного до тих пір, поки сигнали об’ємного звучання не співпадуть фазою.
Це працює. Частково.
Але ось у чому каверза. Поки об’ємні канали синхронізуються, стереозображення руйнується. Правий, лівий та центральний канали виявляються неузгодженими по фазі щодо один одного.
Коли ці канали неузгоджені фазою, вони схильні придушувати одне одного.
Це не збій. Це побічний ефект. Результат – втрата фронтального центрального звуку. Ви отримуєте атмосферу, але діалоги та провідні інструменти можуть зникнути або звучати порожнеча. Це компроміс між просторовою шириною та чіткістю вокалу.
Якщо ви розробляєте систему, яка обробляє таке декодування, необхідно враховувати цей фазовий зсув. Інакше ваші слухачі задаватимуться питанням, чому заспівав вокаліст.
Декодери об’ємного звуку не просто поділяють сигнали. Вони пропускають їх крізь фільтри. Також включаються схеми шумоподавлення. Ціль проста: вирівняти рівні. Забрати шипіння.
Pro Logic додає ще один рівень. Він використовує активні елементи керування. Це забезпечує точніший контроль над тим, звідки виходить звук. Якщо ви хочете заглибитись у тему, варто ознайомитись з офіційною документацією Dolby за принципами роботи Pro Logic. Вона складна, але пояснює механіку процесу.
Доступ до каналу об’ємного звуку
Любителі домашнього аудіо виявили креативність. Вони зрозуміли, що цього не потрібен повноцінний ресивер. Стандартна двоканальна стереосистема може розкрити центральний та об’ємний канали. Для цього достатньо додати декодер та кілька додаткових динаміків.
Це базова конфігурація. Але вона працює. Декодер обробляє лівий та правий канали. Він витягує приховану фазову інформацію. Ці дані передаються нові динаміки. В результаті звукова сцена стає ширшою. Не зовсім кінематографічний рівень. Але достатньо, щоби відчути різницю.
Далі ми розберемо схему підключення. Те, як ви підключите додаткові динаміки, змінює все.
Вам не потрібний окремий ресивер для отримання ефекту об’ємного звуку. Стандартний підхід передбачає покупку ресивера з декодером об’ємного звуку. Ці пристрої беруть він основну роботу: вони виділяють фазово-инвертированные аудіодані, витягують в третій канал і підсилюють до рівня. Крім того, вони додають невелику тимчасову затримку, щоб просторовий ефект був більш вираженим.
Однак це завдання можна вирішити за допомогою звичайного стереоресівера. Вся необхідна інформація вже закладена у лівий та правий канали. Вам потрібно лише правильно виконати підключення.
Підключення тилових динаміків для аналогового об’ємного звуку
Цей метод потребує наявності пари тилових динаміків. Розмістіть їх ліворуч та праворуч від вашого місця прослуховування. Підключення має свої особливості. Підключіть позитивний вихід підсилювача для правого каналу до позитивного виведення динаміка правого тилового каналу. Те саме проробіть для лівого боку. Потім з’єднайте негативні висновки обох тилових динаміків.
Фізика процесу тут проста. Сигнали стерео, що знаходяться у фазі, взаємно компенсуються на тилових динаміках. Позитивні струми від обох каналів надходять на висновки тилових динаміків одночасно. Вони нейтралізують одне одного. Електромагніт усередині тилового динаміка залишається нерухомим.
Фазово-інвертовані сигнали створюють зовсім іншу картину. Вони формують змінний струм. Струм тече від позитивного виведення підсилювача лівого каналу і одночасно надходить у позитивний висновок підсилювача правого каналу. Ця різниця потенціалів змушує електромагніт у тилових динаміках рухатися. Ви отримуєте звук.
Додавання центрального каналу та регулятора гучності
Для повноцінної системи вам знадобиться центральний динамік. Він закріплює передню стереопанораму. Якщо у вас монофонічний телевізор, він природно змішує обидва канали. Стереофонічний телевізор теж підійде, оскільки обидва динаміки розташовані близько до екрану.
Вам також знадобиться потенціометр. Це змінний резистор. Він змінює опір струму, знижуючи напругу ланцюга. У цьому контексті виконує функцію регулятора гучності для тилових динаміків. Підключіть його в будь-якому місці ланцюга, що веде до тилових динаміків.
Цей метод, виконаний своїми руками, не забезпечить якість звучання, порівнянна зі справжнім декодером об’ємного звуку. Це груба імітація. Однак це чудовий спосіб зрозуміти принципи роботи аналогового об’ємного звуку. Якщо ви бажаєте отримати докладні інструкції щодо створення такої системи, зверніться до ресурсу Chris Kantack’s Surround Sound Information Source.
Перехід до цифрового кінотеатру
Цей аналоговий метод застарів. У 1990-х роках кінотеатри почали запроваджувати нові системи. Ці цифрові формати почали замінювати стандартний аналоговий підхід 4-2-4. Ми вступаємо у нову еру звуку.
Цифрове середовище: DTS
Більшість сучасних кінотеатрів побудовано навколо цифрових систем об’ємного звучання. Це не просто рекламний термін. Це фундаментальний зсув у тому, як аудіо записується та відтворюється.
Аналогові записи розглядають звук як безперервну хвилю, що коливається. Цифрові записи? Вони розбивають звук на двійковий код. Одиниці та нулі. Це оцифрування дозволяє значно підвищити густину даних. Результат – чистіший звук. Точніший. З меншою кількістю шумів.
Це зрушення не відбулося відразу. Індустрія зробила величезний стрибок уперед 1993 року з виходом фільму «Парк Юрського періоду». Цей фільм познайомив публіку з DTS Digital Sound®. Система названа на честь компанії Digital Theater Systems, яка запатентувала цю технологію.
Як DTS поділяє аудіо
DTS працює на іншій архітектурі, ніж його аналогові попередники. Вона використовує шість окремих аудіоканалів, закодованих на одному або двох компакт-дисках.
Апаратне забезпечення кінотеатру робить все інше. CD-плеєр читає диск. Декодер потім поділяє ці канали. Сигнал спрямовується на динаміки, розташовані спеціально по всьому приміщенню.
Як і Dolby Stereo, DTS розміщує три канали спереду. Вона також містить сабвуфер для ефектів низьких частот. Різниця полягає в об’ємному звуку. Замість одного монолітного заднього каналу DTS використовує окремі канали. Один для лівого боку. Один для правої сторони. Цей поділ створює більш занурюваний, спрямований звуковий ландшафт.
Проблема синхронізації
Як зберегти синхронізацію аудіо із фільмом, коли вони зберігаються на різних носіях? Ви використовуєте тимчасовий код.
Тимчасовий код – це серія точок і тире, надрукованих уздовж кожного кадру плівки. Він невидимий для неозброєного ока, але критично важливий для синхронізації.
Ось як працює цей процес:
- Оптичний зчитувач, встановлений на проекторі, спрямовує світлодіод на плівкову стрічку.
- Світло проходить через точки та тире тимчасового коду.
- Фотодатчик вловлює проходить світло.
- Фотодатчик перетворює ці спалахи на імпульси електричного струму.
- Ці імпульси надходять у процесор DTS.
Процесор зчитує візерунок з тире. Він зіставляє цей візерунок із кодом, вбудованим на компакт-диск. Процесор постійно коригує відтворення, щоб переконатися, що обидва коди залишаються синхронізованими. Звук та зображення залишаються разом.
Цифрова область: Dolby Digital
У той час, як DTS взяв на себе лідируючу позицію в кінематографі в 1993 році, інший гравець готувався домінувати на ринку. Технологія була простіша у поширенні, але не менш складна у виконанні.
Як кінострічка передає цифровий звук: прихований код між перфораційними отворами
Dolby не відстали від конкурентів. Вони запустили формат Dolby Digital, який став галузевим стандартом як для домашніх кінотеатрів, так і для кінотеатрів. Можливо, ви знаєте його за кількістю каналів — Dolby Digital 5.1 — або за його технічними назвами, такими як Dolby AC-3 та Dolby SR-D. Він можна порівняти з DTS щодо конфігурації динаміків і загальної потужності: п’ять каналів плюс сабвуфер з посиленими низькими частотами, але спосіб передачі даних стає цікавим.
DTS зберігає аудіо на компакт-диску. Dolby Digital ховає його безпосередньо у самій кінострічці.
Читання світла
Дані знаходяться в смугах між перфораційними отворами по краю кінострічки. Це не магнітний запис. Це оптичний запис.
Коли кінострічка рухається через проектор, пристрій, що зчитує, проектує світло від світлодіода (LED) через ці крихітні патерни. З іншого боку чекає прилад із зарядовим зв’язком (CCD). Це той самий датчик, який використовується у цифрових камерах. Він не бачить зображення. Він бачить двійковий код.
Сотні невеликих точок реєструються як одиниці (1). Простір між ними — як нулі (0). CCD захоплює це зображення та відправляє його процесору. Процесор перетворює світлі та темні патерни на аудіосигнал. Це розумне рішення. Ви дивитеся фільм, але одночасно читаєте штрих-код, створений зі світла.
Чому це важливо для вас
Більшість людей вважають, що звукові доріжки просто додаються до відеодоріжки. Це негаразд. З Dolby Digital аудіо є фізичною частиною целулоїдної плівки. Це означає, що вам не потрібний окремий диск або жорсткий диск, щоб отримати звук 5.1 в кінотеатрі. Цю роботу виконує проектор.
Чи означає це, що Dolby Digital краще, ніж DTS? Це залежить від того, що для вас важливіше. DTS пропонує вищу пропускну здатність, оскільки він зберігається на цифровому носії. Але оптична система Dolby Digital є надійною. Вона краще переносить зношування порівняно з магнітними смугами. І протягом десятиліть вона була єдиним доступним рішенням для великих екранів.
Технологія може здаватися застарілою сьогодні. Стрімінг замінив кінострічки. Але логіка залишається незмінною. Ми, як і раніше, хочемо дискретні канали. Ми, як і раніше, хочемо сабвуфери. Ми просто перестали вишукувати біти у кінострічці.
Чому вони перейшли з оптичного запису на цифрове зберігання? Пропускна спроможність. Оптичні системи мають обмеження. Цифрові файли їх не мають. Але довгий час кінострічки було достатньо.
Тепер вам просто потрібно натиснути кнопку та дозволити серверу виконати важку роботу. Крапок більше немає. Сигнал чистіший. Але мета та сама. П’ять динаміків. Один сабвуфер. Повне занурення.
Dolby Digital Surround EX – це не новий формат. Це — розширення. Представте його як Dolby Digital із додатковим каналом.
Цей додатковий канал виконує одне завдання: він керує динаміком на задній стіні.
У стандартній конфігурації 5.1 у вас є лівий, правий, центральний, лівий тиловий та правий тиловий канали. Ось і все. Surround EX додає виділений центральний динамічний тиловий. Він розташовується між лівим та правим тиловими динаміками.
Цей канал пов’язує звуки з лівого та правого тилових каналів.
Чому це важливо?
Тому що він заповнює прогалину.
Без нього задня звукова сцена відчувається як дві окремі зони. Лівий тил. Правий тил. Перехід між ними може здаватися уривчастим. З центральним тиловим каналом ви отримуєте безперервне переміщення. Звуки плавно перетікають по всій задній стіні. Це як додати відсутній елемент головоломки.
Ефект тонкий, але помітний.
Уявіть гелікоптер, що летить ліворуч від вас, над головою і праворуч. У стандартній конфігурації він може трохи приглушуватися, коли пролітає за вами. У Surround EX траєкторія ширша. Більш імерсивно.
Це не змінює контент. Воно просто розширює відтворення.
Digital Domain: SDDS
Тепер розглянемо іншого великого гравця тієї самої ери: Sony Dynamic Digital Sound (SDDS).
Sony називала його SDDS. Кінотеатри називали його SDDS. Ви, мабуть, бачили логотип на екрані перед початком фільму. Він виглядає як маленький квадратик з хвилями, що виходять з нього.
SDDS був відповіддю Sony на Dolby та DTS.
Ось дивна частина: SDDS мав більше каналів, аніж Dolby Digital.
Dolby Digital надавав вам 5.1 каналів (плюс LFE). DTS давав 5.1. SDDS давав 8.0.
Зачекайте. Вісім каналів?
Так.
SDDS додавав ще два тилові канали. Один для далекого лівого тилу та один для далекого правого тилу. Таким чином, у вас було не просто лівий та правий тилові канали. У вас було чотири тилові динаміки в цілому.
`
Це 7 повнодіапазонних динаміків плюс сабвуфер.
Більшість кінотеатрів не використовували усі вісім каналів.
Чому? Тому що встановлення чотирьох тилових динаміків коштує дорого. І більшість фільмів зводилося у форматі 5.1.
Таким чином, SDDS часто відтворював ту саму суміш 5.1. Але він міг робити більше.
Якщо фільм зведений спеціально для SDDS, ви почули б ширшу задню звукову сцену. Не лише зліва та справа. Швидше, як повне коло звуку позаду вас.
Але ось проблема: SDDS зберігався на самій 35-мм плівці. Зокрема, на зовнішніх краях плівкової стрічки.
Dolby Digital та DTS використовували цифрове аудіо. Dolby – на магнітній смузі. DTS — у доріжці CD-ROM, синхронізованій із плівкою.
SDDS приховував свої дані у плівковій емульсії. Крихітні точки. Їх важко рахувати.
Якщо плівка була пошкоджена, звук SDDS зникав. Dolby та DTS були більш надійними.
Це одна з причин, через яку SDDS зник.
Dolby Digital
Приховані доріжки даних у вашому кінотеатрі
Sony не просто хотіла увійти до гонки цифрового звуку. Вона хотіла виграти її, створивши щось надійніше, ніж у конкурентів. На сцену виходить Sony Dynamic Digital Sound (SDDS). Це застарілий формат, але його архітектура показує, чому інженерія звуку має значення, коли гасне світло.
Більшість людей знає Dolby Digital. SDDS працює за подібними правилами, але з іншою фізичною реалізацією. Він поділяє звук на вісім окремих каналів. П’ять із них розташовані в передній частині зали. Два відповідають за об’ємне звучання. Один керує сабвуфером. Разом вісім каналів. Такий розподіл створює більш широку звукову сцену, ніж попередні системи.
Дані зберігаються безпосередньо на плівці. Чи не на жорсткому диску. Чи не на оптичному диску. На смузі целулоїду. SDDS кодує інформацію за допомогою висококонтрастних патернів. Світлі області. Темні області. Фізичний штрих-код для ваших вух.
Тут стає цікавим апаратне забезпечення. Зчитувач використовує лазер з одного боку плівки. Масив фотодатчиків знаходиться з іншого боку. Лазер проходить через прозорі ділянки. Він потрапляє на детектори. Непрозорі ділянки блокують промінь. Датчики, які не отримали світло, пропускають крихітний струм. Освітлені датчики залишаються «мовчазними». Процесор зчитує цей патерн увімк./вимк. Він перетворює імпульси на звук. Проста фізика. Складний результат.
Але реальною відмінністю є лазер. Це надмірність. SDDS включає дві ідентичні цифрові доріжки на плівці. Навіщо? Для корекції помилок. Якщо на плівку потрапить пил. Якщо кадр буде подряпаний. Якщо лазер вважає збій. Система має резервну копію. Вона перехресно перевіряє дані. Вона заповнює прогалини. Інші формати належали на одиночні доріжки. SDDS зробила ставку надмірність.
Це важливо тому, що плівка деградує. Вона забруднюється. Вона зношується. Система з однією доріжкою може пропускати чи заїкатися. SDDS часто могла згладжувати ці дефекти. Вона зберігала чистоту звуку навіть за недосконалості фізичного носія.
Ви не побачите цього у нових кінотеатрах. Промисловість перейшла на DCP (Digital Cinema Package). Але SDDS довела, що аналогові носії можуть передавати цифрову складність. Вона показала, що надмірність — це програмна функція. Вона може бути вбудована безпосередньо у кіноплівку.
Так що наступного разу, коли ви почуєте про звук «8.0 каналів», пам’ятайте, що деякі з цих технологій починалися зі світла через пластик. І чому? Тому що тиша коштує дорого. Особливо коли вона має бути об’ємною.
Цифровий зсув у домашньому аудіовідтворенні
Компанії Dolby та DTS не обмежувалися лише кінотеатральними релізами. Вони адаптували свої популярні формати домашнього використання. Також для споживачів доступний формат SDDS Surround 7.1. Ця система використовує сім аудіоканалів плюс канал низьких частот (сабвуфер). Вона додає глибини прослуховування.
Цифровий звук не можна записувати на відеомагнітну стрічку. Звичайні кабельні трансляції також його не передають. DVD є єдиним носієм, що кодує цю інформацію. Супутникові системи також транслюють цифровий звук. Цифрове кабельне телебачення робить те саме.
Якщо ви бажаєте краще зрозуміти ці домашні системи, ознайомтеся зі статтею «Як працює домашній кінотеатр».
Чому об’ємний звук має значення
Для любителів кіно необхідний об’ємний звук. Він є частиною кінотеатрального досвіду. Режисери та звукорежисери знають про це. Вони включають об’ємну звукову доріжку у процес виробництва. Це найважливіший етап.
Об’ємний звук розширює добуток до трьох вимірювань. Глядачі опиняються у центрі того, що відбувається. Ніщо інше не створює такого ефекту.
Де дізнатися більше
Дізнайтеся більше про об’ємний звук. Посилання на наступній сторінці охоплюють його історію. Вони також описують технічні аспекти конкретних систем.
Статті HowStuffWorks по темі
- Як працює домашній кінотеатр
- Як працює звук у кіно
- Як працюють динаміки
- Як працює THX
- Як працює IMAX
- Як працює цифрове телебачення
- Як працює HDTV
- Як працюють DVD
- Як працює аналого-цифровий запис
- Як працює слух
- Партнерські посилання
- Суперництво систем об’ємного звуку
Інші корисні посилання
- Dolby Laboratories
- Джерело інформації про об’ємний звук Кріса Кантакa
- Як спроектувати процесор цифрового об’ємного звуку
- Історія фільму “Фантазія”
- ExtremeTech: Об’ємний звук
