Dzisiaj wyjście do kina nie przypomina wizyty w kinie siedemdziesiąt lat temu. Obraz stał się wyraźniejszy. Kolory są jaśniejsze. A cena biletu mocniej uderza w twoją kieszeń. Ale główna zmiana nie następuje wizualnie. Jest słuchowcem.
W latach trzydziestych dźwięk był płaski i monofoniczny. Słychać to z jednego głośnika za ekranem. Brak głębi. Brak kierunku. Tylko hałas poruszający się do przodu.
Dzisiaj oczekujesz, że dźwięk będzie płynął wokół ciebie. Nadchodzi od tyłu. Szeptanie do lewego ucha, podczas gdy po prawej następuje eksplozja. To już nie tylko luksus. To podstawowy standard rozrywki. A technologie, które kiedyś istniały tylko w drogich kinach, teraz stały się standardem w salonach.
Omówimy systemy dźwięku przestrzennego, które definiują współczesne kino. Następnie pokażemy Ci, jak zbudować w domu konfigurację, która dorówna dużemu ekranowi.
Ewolucja zanurzenia w dźwięku
Pierwszym krokiem było przejście z mono na stereo. Ale prawdziwe zanurzenie wymagało czegoś więcej. Wymagana była świadomość przestrzenna. Wczesne systemy Dolby wprowadziły kanały dyskretne. Wyizolowali dźwięki. Daliśmy im przestrzeń.
Stworzyło to krajobraz dźwiękowy. Nie tylko ścieżka dźwiękowa. Widz mógł określić lokalizację helikoptera. Słychać kroki poruszające się po pomieszczeniu. Zmieniło to bierne oglądanie w aktywne słuchanie.
Goniły za tym kina domowe. Cel był prosty: odtworzyć wrażenia kinowe. Żadnych tłumów. Nie ma zapachu popcornu. Tylko dźwięk.
Definicja dźwięku przestrzennego w kinie domowym
Co dokładnie sprawia, że system jest „objętościowy”? Jest to liczba kanałów i ich lokalizacja. Standardowe systemy 5.1 wykorzystują pięć głównych głośników i jeden subwoofer. Liczba „.1” oznacza kanał efektów niskiej częstotliwości. To jest twój bas.
Lokalizacja ma znaczenie.
- Przednie lewe i prawe głośniki obsługują dialogi i główną akcję.
- Głośnik centralny zakotwicza głos.
- Głośniki boczne (przestrzenne) tworzą atmosferę.
- Subwoofer odpowiada za wibracje o niskiej częstotliwości.
To ustawienie tworzy bańkę dźwiękową. Jesteś w nim. I nie tylko przed nim.
Dlaczego jest to ważne dla zwykłych użytkowników
Aby uzyskać taki efekt, nie potrzebujesz konfiguracji o wartości 5000 USD. Ale musisz zrozumieć podstawy. Tani system ze słabą izolacją kanałów brzmi jak chaos. Dobrze dostrojony system 5.1 brzmi wiernie.
Różnica polega na mieszaniu. Studia miksują filmy dla tych formatów. Jeśli je zignorujesz, stracisz intencję twórców filmu. Brakuje Ci szeptu. Brakuje Ci napięcia.
Montaż własnego systemu pozwala kontrolować tę jakość. Nie chodzi tylko o zakup głośników. Chodzi o ich umiejscowienie. Oraz o zrozumieniu, w jaki sposób sygnały cyfrowe są przekształcane w dźwięk fizyczny.
Zaczniemy od sprzętu. Odbiorniki. Kodeki. Prawdziwe urządzenia generujące dźwięk. Bo zanim usłyszysz przyszłość, musisz ją połączyć.
Mono było oryginalnym sposobem nagrywania dźwięku. To wciąż najprostsza metoda. Jedna ścieżka audio zasila jeden głośnik. Pomyśl o spiralnym rowku na płycie winylowej lub pasku magnetycznym na kliszy. Cały dźwięk dochodzi z jednego kierunku. Wczesne talkie opierały się na tym. To zadziałało. To było tanie. Brakowało mu jednak głębi.
Potem pojawił się dźwięk stereo. Nagrywanie dwukanałowe dzieli dźwięk pomiędzy lewy i prawy głośnik. Jest to standard dla odbiorników domowych, transmisji telewizyjnych i radia FM. Technicznie rzecz biorąc, „stereo” to tylko jeden rodzaj nagrywania wielokanałowego. Specyficzny typ zwany nagrywaniem binauralnym wykorzystuje dwa mikrofony podczas wydarzenia na żywo. Imitują ludzkie uszy. Nosisz słuchawki lub używasz oddzielnych głośników. W efekcie poczujesz się jak w tłumie.
Poza stereo
Nagrania głośności dodają więcej kanałów. Dźwięk dochodzi z trzech lub więcej kierunków. Termin „dźwięk przestrzenny” często odnosi się do określonych systemów Dolby. Większość ludzi używa go jako ogólnego określenia wielokanałowych systemów kina domowego. W ten sposób będziemy go używać.
Można by pomyśleć, że wykorzystuje to specjalne mikrofony, które w naturalny sposób przechwytują dźwięk przestrzenny. Istnieją. Ale studia rzadko używają ich w filmach. Zamiast tego inżynierowie dźwięku i mikser tworzą efekt w studio miksowania. Podążają osobnymi ścieżkami. Dialogi z planu. Efekty dźwiękowe ze studia dubbingowego lub komputera. Wynik muzyczny. To oni decydują, który kanał co otrzyma. To tutaj dzieje się magia.
„Panoramowanie dźwięku polega na wyciszaniu dźwięku w jednym kanale audio i wzmacnianiu go w innym.”
Wczesne eksperymenty z dźwiękiem przestrzennym
Fantazja Walta Disneya (1941) zmieniła oczekiwania publiczności. Zanurzył publiczność w muzyce klasycznej. Inżynier dźwięku William Garity nagrał każdą sekcję orkiestry osobno. Zmiksował je w cztery osobne ścieżki audio. Były to ścieżki optyczne na osobnej kliszy.
System sterował głośnikami rozmieszczonymi wokół sali. Wydawało się, że muzyka się porusza. To było przesuwanie dźwięku. Melodia skrzypiec ucichła po lewej stronie, jednocześnie nasilając się po prawej. Aby zademonstrować ten efekt, kina potrzebowały dodatkowego projektora do odtwarzania ścieżki dźwiękowej. Potrzebowali także drogich odbiorników i dynamicznych konfiguracji. Technologia ta została nazwana Fantasound. Była imponująca. Ale też zaporowo drogie. Większości kin nie było na to stać.
Pod koniec lat pięćdziesiątych Hollywood przeszło na prostsze formaty wielokanałowe. Pojawiły się systemy takie jak Cinerama i Cinemascope. Używali różnych efektów wizualnych. Ale technologia dźwięku pozostała w dużej mierze taka sama. Systemy te zostały zjednoczone pod ogólną nazwą dźwięk stereofoniczny. Lub po prostu kinowy stereo.
Dźwięk stereofoniczny
Dźwięk w filmach stał się głośniejszy nie tylko w latach 70.; stało się to przestrzennie złożone. Zanim dźwięk cyfrowy przejął kontrolę, studia korzystały z stereofonicznych systemów dźwiękowych, które wykorzystywały analogowe, magnetyczne ścieżki audio. Nie były to idealne paski optyczne, jakie można było zobaczyć na standardowych kopiach. Zamiast tego inżynierowie umieścili cztery lub więcej pasków magnetycznych wzdłuż krawędzi fizycznego paska folii.
Tutaj był kompromis. Ścieżki magnetyczne nie mogły równać się z krystalicznie czystą precyzją konwencjonalnego dźwięku optycznego. Ulegały degradacji, stopniowo zamieniając się w syk w miarę starzenia się cewek. Jednak zaleta oszczędności miejsca była niezaprzeczalna. W standardowej klatce filmu było miejsce tylko na dwie ścieżki optyczne. Paski magnetyczne? Korzystając z białej przestrzeni wokół ramki, można było zmieścić do sześciu z nich.
Konfiguracja głośników
Ta dodatkowa przepustowość pozwoliła na bogatsze wrażenia dźwiękowe. Konfiguracja stereo zazwyczaj napędzała od trzech do pięciu kanałów głośników umieszczonych za ekranem. Najpopularniejszą konfiguracją był system czterokanałowy.
Oto jak zazwyczaj działał ten czterokanałowy obwód:
– Głośnik lewy : Przetwarza dźwięk dla lewej strony ekranu.
– Prawy głośnik : Przetwarza dźwięk dla prawej strony.
– Mówca środkowy : Zapewnia podstawę do dialogu i działania.
– Głośniki surround : umieszczone po bokach i z tyłu sali w celu stworzenia efektów dźwiękowych.
Niektóre systemy premium posunęły się dalej, wykorzystując pięć kanałów za ekranem i dedykowany kanał surround.
Gdzie żyje dźwięk
W tych filmach większość dźwięku trafiała do kanałów przednich. Dzięki temu dialog wydawał się pochodzić bezpośrednio od aktorów na ekranie. Jeśli postać stała po lewej stronie, jej głos brzmiał z lewych głośników. Prawidłowy? Dźwięk odpowiednio się zmienił.
Kanał centralny był krytyczny. Służyła jako kotwica dźwiękowa, skupiająca dźwięk bezpośrednio na akcji wizualnej. Tymczasem tylne ścieżki były zarezerwowane dla „dźwięków efektów”. Należą do nich szum tła, odległe huki lub głosy dochodzące spoza kadru. Ta separacja stworzyła wrażenie głębi, którego nie byłyby w stanie odtworzyć proste systemy mono lub stereo.
Interwencja Dolby
W latach 70. branża potrzebowała lepszego sposobu zarządzania tymi złożonymi ścieżkami bez utraty przejrzystości w miarę upływu czasu. Dolby Laboratories zaproponowało nowy format dźwięku. Opierał się na tej samej konfiguracji fizycznej, ale wprowadził techniki przetwarzania, które eliminowały szum magnetyczny i maksymalizowały zakres dynamiki. To przejście utorowało drogę systemom dynamicznym Dolby, które stały się nowym standardem dźwięku kinowego.
Dolby Stereo nie tylko poprawiło dźwięk. Na nowo przemyślał podejście do obróbki dźwięku w kinach. System zachowuje trzy kanały przednie i dodaje dedykowany kanał surround. Konstrukcja ta imitowała dźwięk stereofoniczny, ale poszła dalej.
Wcześniej stosowane systemy opierały się na torach magnetycznych. Były niewygodne i szybko ulegały degradacji. Dolby powrócił do ścieżek optycznych. Technologia była starsza, ale znacznie bardziej niezawodna. Film fizyczny przesyłał dane audio wyraźnie i stabilnie. Odtwarzanie stało się zauważalnie czystsze.
Kolejne ulepszenie zostało wbudowane w sam sygnał. Dolby wdrożyło zaawansowany proces redukcji szumów. Wyeliminowało to zakłócenia, które zwykle towarzyszą nagraniom analogowym. Rezultatem jest wyraźniejszy i bardziej szczegółowy dźwięk.
Dlaczego ścieżki optyczne wygrały
Przejście na ścieżki optyczne nie było spowodowane wyłącznie nostalgią. Była to decyzja na korzyść jakości. Taśmy magnetyczne zużyły się i zebrały zanieczyszczenia. Ścieżki optyczne wyryte bezpośrednio na folii pozostały stabilne. Ułatwiło to instalację właścicielom kin. Nie wymagały skomplikowanej kalibracji magnetycznej. Standard utknął, bo po prostu działał lepiej.
Nurkowanie inżynieryjne
Lepszy dźwięk pozwolił reżyserom na więcej. George Lucas wcześnie dostrzegł potencjał. Gwiezdne Wojny były jednym z pierwszych filmów zakodowanych specjalnie w formacie Dolby Stereo. Celem nie był tylko hałas w tle. Chodziło o percepcję przestrzenną.
Inżynierowie dźwięku wykorzystali kanał surround, aby stworzyć efekt ruchu. Wyobraź sobie bitwę kosmiczną. Myśliwce TIE przelatują przez gruz. Dźwięk nie był statyczny. Przesunął palcem. Dźwięk rozchodził się z przednich głośników po całym pomieszczeniu i do tylnych kanałów.
„Stopniowo przesuwając dźwięk myśliwców z kanałów przednich do tylnych, inżynierowie dźwięku stworzyli wrażenie, jakby statki przelatywały obok ekranu, nad głowami widzów”.
Technika ta zmieniła przyzwyczajenia widzów. Przestałeś patrzeć na ekran. Zacząłeś czuć przestrzeń wokół siebie. Statki nie pojawiały się tylko w kącie twojego pola widzenia. Przelecieli obok ciebie.
To była prosta sztuczka. Ale na nowo zdefiniowało, czym może być oglądanie filmu. Technologia była analogowa. Efekt jest wciągający.
Reżyserzy szybko zdali sobie sprawę, że dźwięk przestrzenny to nie tylko sztuczka. Stało się narzędziem do opowiadania historii. Filmy zaczęły realizować „formułę Gwiezdnych Wojen”. Wykorzystali dodatkowe kanały audio, aby stworzyć fantastyczne efekty. Hałas tła wypełnił przestrzeń, określając lokalizację sceny. To dodała głębię, której dźwięk mono lub stereo nie był w stanie osiągnąć.
Kolejne wersje systemu dawały właścicielom teatrów możliwość modernizacji posiadanego sprzętu. Mogliby podłączyć subwoofer. Urządzenie to przetwarzało dźwięki o wyjątkowo niskich częstotliwościach. Zwrotnica podzieliła się tymi głębokimi dudnieniami z głównymi kanałami audio. Dyrektorzy to docenili. Użyli subwoofera, aby stworzyć potężny dudnienie. Kiedy na ekranie nastąpiła eksplozja, widzowie odczuli ją na swoich miejscach. Trzęsienia ziemi wstrząsnęły salą. Ten kanał jest technicznie nazywany kanałem efektów niskiej częstotliwości (LFE). Jest obecny zarówno w analogowych, jak i cyfrowych systemach dźwięku przestrzennego.
Ewolucja kina domowego
Technologia ta nie pozostała tylko w kinach. W 1982 roku firma Dolby wypuściła Dolby surround ® do użytku domowego. Odtworzył wrażenia kinowe, ale zmienił się sposób dostarczania. Zamiast ścieżek optycznych na filmie, dźwięk został zakodowany jako ścieżki magnetyczne na kasecie wideo. Działało także poprzez sygnały telewizji naziemnej.
Konfiguracja głośników była taka sama jak w kinie, z jednym zastrzeżeniem. Oryginalny system domowy miał tylko trzy kanały. Lewy głośnik. Prawy głośnik. Głośnik tylny. Nie było kanału centralnego.
Sytuacja zmieniła się w 1987 roku. Dolby wprowadziło Dolby Pro Logic ®. Dodała przedni kanał centralny. Poprawiło to zrozumiałość dialogów i wzmocniło scenę dźwiękową. Jeśli chcesz zagłębić się w konfigurację, zapoznaj się z artykułem Jak działa kino domowe. Ale prawdziwa magia nie kryje się w sprzęcie. Jest w trakcie kodowania.
Innowacja 4-2-4
Prawdziwym przełomem w technologii Dolby Stereo było upakowanie czterech oddzielnych kanałów audio na niewielkiej przestrzeni filmu. Inżynierowie napotkali fizyczne ograniczenia. W dostępnym obszarze mogły zmieścić tylko dwie ścieżki optyczne. Potrzebowali czterech kanałów. Miały dwa pasy.
Rozwiązaniem był specjalny system przetwarzania 4-2-4. To nie było nic nowego. Pochodzi z kwadrofonicznych domowych nagrań stereo z początku lat 70-tych. Koncepcja była prosta w teorii, ale trudna do wdrożenia. Cztery kanały danych audio zostały zakodowane w dwóch ścieżkach.
Następnie podczas odtwarzania proces dekodowania rekonstruował cztery kanały. Zachował odniesienia przestrzenne. Popierał separację. Stworzyło to wrażenie szerszego pola dźwiękowego niż pozwala na to przestrzeń fizyczna.
Cztery z dwóch
Sekret tkwi w różnicy faz i kodowaniu matrycowym. Przesuwając fazę niektórych częstotliwości, Dolby mógł rozróżnić lewy i prawy tylny kanał na tej samej ścieżce. Kanał centralny został wygenerowany poprzez zsumowanie sygnałów z lewego i prawego kanału przedniego. To była sprytna sztuczka. Pozwoliło to na kinową immersję bez konieczności posiadania szerszej taśmy filmowej.
W rezultacie powstał system, który sprawiał wrażenie przestronnego. Słuchacze słyszeli dźwięki przemieszczające się po ekranie. Słyszeli efekty dochodzące z tyłu. Wszystko to wykonano z dwóch wąskich pasków octanu.
Zmieniło to sposób, w jaki konsumujemy kino. Ustanowił standard, który później został przekroczony przez formaty cyfrowe, takie jak Dolby Digital i DTS. Ale podstawa pozostaje ta sama. Kondensowanie złożoności w prostotę. Spraw, aby niewidzialne stało się słyszalne.
Dlaczego jest to dziś ważne? Ponieważ za każdym razem, gdy słyszysz uderzenie basu w kinie lub…
Podstawowy mechanizm układu przetwarzania 4-2-4 opiera się na prostej zasadzie: zaczynasz od dwóch strumieni wejściowych, ale musisz uzyskać cztery osobne kanały wyjściowe. Logika rozdziela te dwa strumienie na cztery określone zestawy danych. Po pierwsze, masz oryginalną zawartość strumienia A. Po drugie, masz oryginalną zawartość strumienia B. Po trzecie, definiujesz, co jest identyczne w obu strumieniach. Po czwarte, izolujesz to, co ich wyróżnia.
Pierwsze dwa łatwo sobie wyobrazić. Strumień A steruje lewym głośnikiem. Strumień B steruje prawym głośnikiem. Pozostałe dwa kanały – ten sam i inny – wymagają zrozumienia, w jaki sposób głośniki faktycznie wytwarzają dźwięk.
Jak głośniki poruszają powietrze
Sercem standardowego głośnika jest elektromagnes. Wyobraź sobie metalowy cylinder owinięty zwojem drutu. Cewka ta znajduje się wewnątrz magnesu trwałego. Kiedy prąd elektryczny przepływa przez drut, cewka zostaje namagnesowana. Tworzy biegun północny i południowy.
Przewód jest podłączony do wzmacniacza poprzez zaciski dodatni (+) i ujemny (-). Wzmacniacz nie wysyła prądu stałego. Stale zmienia kierunek przepływu. To szybko zmienia bieguny magnetyczne.
To przełączanie zmienia przyciąganie magnetyczne pomiędzy cewką a magnesem trwałym. Cewka porusza się tam i z powrotem. Popycha i ciągnie stożek głośnika. Dyfuzor wypycha powietrze na zewnątrz, a następnie wciąga je z powrotem. Wibracje te tworzą fale dźwiękowe, które słyszymy.
Sygnał audio to po prostu prąd przemienny. W jednym kierunku dyfuzor przesuwa się do wewnątrz. Drugi jest na zewnątrz. Wzór wibracji określa częstotliwość i amplitudę dźwięku. Widzimy to jako oscylującą falę.
Problem z kanałem centralnym
W systemie dźwięku przestrzennego kanał centralny jest wyjątkowy. Jego sygnał nie jest unikalny dla jednej strony. Rejestrowany jest w obu strumieniach A i B. Amplituda i częstotliwość są identyczne. Synchronizacja czasu jest idealna.
Tworzy to specyficzne zjawisko akustyczne. Kiedy dwie identyczne fale dźwiękowe są odtwarzane jednocześnie przez dwa oddzielne głośniki, łączą się. Jeśli są w idealnej fazie, wzmacniają się nawzajem. Nazywa się to byciem w fazie.
Jeśli fale zostaną odwrócone względem siebie, znoszą się one. Jest to zakłócenie fazy (lub tłumienie fazy).
System 4-2-4 wykorzystuje to na swoją korzyść. „Identyczna” informacja (kanał centralny) występuje w fazie w obu strumieniach. Informacje o „różnicy” (kanały boczne) istnieją w postaci przesunięcia fazowego lub zmiany amplitudy między nimi.
Dekodowanie różnicowe
Aby ponownie wyodrębnić cztery strumienie, system wykonuje prostą arytmetykę na sygnałach elektrycznych.
- Lewy kanał : Weź strumień A. Dodaj strumień B. Odejmij sygnał różnicowy.
- Prawy kanał : Weź strumień B. Dodaj strumień A. Odejmij sygnał różnicowy.
Czekać. W praktyce to nie do końca tak działa. Te same i różne kanały są przed transmisją kodowane w sygnałach A i B. Dekoder musi odwrócić ten proces.
Jeśli strumień A zawiera „L + C” (lewy plus środek), a strumień B zawiera „R + C” (prawy plus środek), to:
– Dodanie A i B daje L + R + 2C.
– Odejmowanie B od A daje L - R.
Schemat 4-2-4 jest bardziej złożony, ponieważ zachowuje odniesienia przestrzenne. Ona nie tylko dodaje i odejmuje. Koduje kanał centralny, dzięki czemu można go zrekonstruować tylko wtedy, gdy obecne są oba strumienie. Kanał różnicowy przenosi informacje o otaczającej przestrzeni i kanałach tylnych. „Ten sam” kanał przenosi bezpośredni dźwięk odpowiadający akcji na ekranie (dialog).
Dlaczego faza jest ważna dla dźwięku przestrzennego
Być może zastanawiasz się, dlaczego nie wyślemy po prostu czterech oddzielnych strumieni. Przepustowość jest ograniczona. Degradacja sygnału jest faktem. Kodując cztery kanały na dwa, zmniejszasz
Jak działają kanały centralne fantomowe w systemach dźwięku przestrzennego
Kiedy podłączasz dekoder surround do systemu, który faktycznie ma fizyczny głośnik centralny, logika stojąca za tym jest prosta. Urządzenie analizuje strumienie audio A i B pod kątem identycznych sygnałów. Bada wzór, sprawdza amplitudę. Jeśli dane są zgodne na obu kanałach, dekoder wysyła ten sygnał do głośnika centralnego. To proste.
Ale co się stanie, jeśli w pomieszczeniu nie będzie głośnika centralnego?
Dekoder wciąż próbuje go stworzyć. Ponieważ sygnały w strumieniach A i B są doskonale zbalansowane i zgodne w fazie, tworzą one głośnik fantomowy. To iluzja akustyczna. Twój mózg postrzega dźwięk jako pochodzący ze źródła znajdującego się dokładnie pomiędzy lewym i prawym głośnikiem. Spowoduje to ustawienie dialogu lub głównego instrumentu w centrum pola widzenia. Nie potrzebujesz trzeciego głośnika, aby usłyszeć trzeci głos.
Dlaczego kanały surround w przednich głośnikach są wyciszone?
Kanały tylne lub boczne (przestrzenne) działają na zupełnie innej zasadzie. Informacje audio dla tych kanałów są również kodowane w obu strumieniach A i B. Tutaj jednak jest pewien haczyk. Identyczne sygnały są przesunięte w fazie.
Są przesunięte w czasie. Nie grają synchronicznie.
Zamiast się wzmacniać, sygnały te działają przeciwko sobie. Wyobraź sobie, co dzieje się ze stożkami głośników. Kiedy sygnał w strumieniu A powoduje przesunięcie lewego przedniego głośnika na zewnątrz, sygnał w strumieniu B powoduje wciągnięcie prawego przedniego głośnika do wewnątrz.
W rezultacie informacje o dźwięku przestrzennym z przednich lewych i przednich prawych głośników są w dużym stopniu zanikane.
To anulowanie fazy oznacza, że głośniki przednie w rzeczywistości „słyszą” miks surround. Są zajęci walką ze sobą. Energia jest rozpraszana lub tłumiona, zanim będzie mogła zostać odebrana jako oddzielny przedni sygnał audio. To jest zamierzone. Zapobiega to przedostawaniu się atmosfery tła do przejrzystości pierwszego planu. Dźwięk przestrzenny usłyszysz w akustyce pomieszczenia, a nie w przednim zestawie stereo.
Sztuczka z tłumieniem fazy
Do dekodera surround wprowadzasz zarówno strumień A, jak i strumień B. Jego zadanie? Przesuwaj je względem siebie, aż sygnały surround znajdą się w fazie.
To działa. Częściowo.
Ale tu jest haczyk. Podczas synchronizacji kanałów surround obraz stereo ulega zniszczeniu. Kanały prawy, lewy i środkowy wydają się być przesunięte w fazie względem siebie.
Kiedy te kanały są przesunięte w fazie, mają tendencję do wzajemnego znoszenia się.
To nie jest usterka. To jest efekt uboczny. Rezultatem jest utrata przedniego, centralnego dźwięku. Dostajesz atmosferę, ale dialogi i instrumenty prowadzące mogą zniknąć lub brzmieć pusto. To kompromis pomiędzy szerokością przestrzenną a klarownością głosu.
Jeśli projektujesz system obsługujący tego rodzaju dekodowanie, musisz uwzględnić to przesunięcie fazowe. W przeciwnym razie słuchacze będą się zastanawiać, dlaczego wokalista śpiewał.
Dekodery dźwięku przestrzennego potrafią więcej niż tylko oddzielne sygnały. Przepuszczają je przez filtry. W zestawie znajdują się również obwody redukcji szumów. Cel jest prosty: wyrównać poziomy. Usuń syczenie.
Pro Logic dodaje kolejną warstwę. Wykorzystuje aktywne kontrole. Zapewnia to bardziej precyzyjną kontrolę nad tym, skąd dochodzi dźwięk. Jeśli chcesz zejść głębiej, warto zapoznać się z oficjalną dokumentacją Dolby dotyczącą działania Pro Logic. Jest to skomplikowane, ale wyjaśnia mechanikę procesu.
Dostęp do kanałów surround
Entuzjaści domowego sprzętu audio wykazali się kreatywnością. Zdali sobie sprawę, że nie wymaga to pełnoprawnego odbiornika. Standardowy dwukanałowy system stereo może rozszerzyć kanały centralny i surround. Aby to zrobić, wystarczy dodać dekoder i kilka dodatkowych głośników.
To jest podstawowa konfiguracja. Ale to działa. Dekoder przetwarza lewy i prawy kanał. Wydobywa informacje o ukrytej fazie. Dane te są przesyłane do nowych głośników. W rezultacie scena dźwiękowa staje się szersza. Niezupełnie kinowy poziom. Ale na tyle, żeby poczuć różnicę.
Następnie przyjrzymy się schematowi połączeń. Sposób podłączenia dodatkowych głośników zmienia wszystko.
Nie potrzebujesz osobnego amplitunera, aby cieszyć się dźwiękiem przestrzennym. Standardowe podejście polega na zakupie amplitunera z dekoderem dźwięku przestrzennego. Urządzenia te wykonują większość pracy: wyodrębniają dane audio z odwróconą fazą, wyodrębniają je do trzeciego kanału i wzmacniają do pożądanego poziomu. Dodają także niewielkie opóźnienie czasowe, aby efekt przestrzenny był bardziej wyraźny.
Jednak problem ten można rozwiązać za pomocą konwencjonalnego odbiornika stereo. Wszystkie niezbędne informacje są już zawarte w lewym i prawym kanale. Trzeba tylko poprawnie wykonać połączenie.
Podłączanie głośników tylnych w celu uzyskania analogowego dźwięku przestrzennego
Ta metoda wymaga pary tylnych głośników. Umieść je po lewej i prawej stronie miejsca odsłuchu. Połączenie ma swoją własną charakterystykę. Podłącz przewód dodatni wzmacniacza prawego kanału do przewodu dodatniego głośnika prawego kanału tylnego. Zrób to samo dla lewej strony. Następnie połącz ze sobą zaciski ujemne obu tylnych głośników.
Fizyka procesu jest tutaj prosta. Sygnały stereo, które są w fazie, znoszą się wzajemnie w tylnych głośnikach. Prądy dodatnie z obu kanałów docierają jednocześnie do zacisków głośników tylnych. Neutralizują się nawzajem. Elektromagnes wewnątrz tylnego głośnika pozostaje nieruchomy.
Sygnały z odwróconą fazą tworzą zupełnie inny obraz. Generują prąd przemienny. Prąd płynie z dodatniego zacisku wzmacniacza lewego kanału i jednocześnie wpływa do dodatniego zacisku wzmacniacza prawego kanału. Ta różnica potencjałów powoduje ruch elektromagnesu w tylnych głośnikach. Otrzymujesz dźwięk.
Dodanie kanału centralnego i regulacji głośności
Aby uzyskać kompletny system, potrzebny będzie głośnik centralny. Zabezpiecza przednią panoramę stereo. Jeśli masz telewizor monofoniczny, w naturalny sposób będzie on miksował oba kanały. Telewizor stereo też się sprawdzi, bo oba głośniki są blisko ekranu.
Będziesz także potrzebował potencjometru. To jest rezystor zmienny. Zmienia rezystancję prądu, zmniejszając napięcie w obwodzie. Pełni w tym kontekście funkcję regulacji głośności tylnych głośników. Podłącz go w dowolnym miejscu obwodu prowadzącego do głośników tylnych.
Ta metoda samodzielnego montażu nie zapewni jakości dźwięku porównywalnej z prawdziwym dekoderem dźwięku przestrzennego. To prymitywna imitacja. Jest to jednak świetny sposób na zrozumienie działania analogowego dźwięku przestrzennego. Jeśli chcesz uzyskać szczegółowe instrukcje dotyczące budowy takiego systemu, sprawdź źródło informacji o dźwięku przestrzennym Chrisa Kantacka.
Przejście na kino cyfrowe
Ta metoda analogowa jest przestarzała. W latach 90. kina zaczęły wdrażać nowe systemy. Te formaty cyfrowe zaczęły zastępować standardowe podejście analogowe 4-2-4. Wkraczamy w nową erę dźwięku.
Nośnik cyfrowy: DTS
Większość nowoczesnych kin opiera się na cyfrowych systemach dźwięku przestrzennego. To nie jest tylko termin marketingowy. Jest to zasadnicza zmiana w sposobie nagrywania i odtwarzania dźwięku.
Nagrania analogowe traktują dźwięk jako ciągłą, oscylującą falę. Nagrania cyfrowe? Rozbijają dźwięk na kod binarny. Jedynki i zera. Ta cyfryzacja pozwala na znaczne zwiększenie gęstości danych. Rezultatem jest czystszy dźwięk. Dokładniejsze. Z mniejszym hałasem.
Ta zmiana nie nastąpiła z dnia na dzień. Branża zrobiła ogromny krok naprzód w 1993 roku wraz z premierą filmu Park Jurajski. Ten film przedstawił publiczności DTS Digital Sound®. Nazwa systemu pochodzi od firmy Digital Theatre Systems, która opatentowała tę technologię.
Jak DTS dzieli dźwięk
DTS działa na innej architekturze niż jego analogowi poprzednicy. Wykorzystuje sześć oddzielnych kanałów audio zakodowanych na jednej lub dwóch płytach CD.
Sprzęt kinowy zajmie się resztą. Odtwarzacz CD czyta płytę. Dekoder następnie oddziela te kanały. Sygnał przesyłany jest do głośników rozmieszczonych w całym pomieszczeniu.
Podobnie jak Dolby Stereo, DTS umieszcza trzy kanały z przodu. Zawiera również subwoofer do efektów niskich częstotliwości. Różnica polega na dźwięku przestrzennym. Zamiast jednego monolitycznego kanału tylnego, DTS wykorzystuje pojedyncze kanały. Jeden na lewą stronę. Jeden na prawą stronę. Ta separacja tworzy bardziej wciągający, kierunkowy krajobraz dźwiękowy.
Problem z synchronizacją
Jak zachować synchronizację dźwięku z filmem, gdy są one przechowywane na różnych nośnikach? Używasz kodu czasowego.
Kod czasowy to seria kropek i kresek wydrukowanych wzdłuż każdej klatki filmu. Jest niewidoczny gołym okiem, ale ma kluczowe znaczenie dla synchronizacji.
Oto jak działa ten proces:
- Czytnik optyczny zainstalowany w projektorze kieruje diodę LED na taśmę filmową.
- Światło przechodzi przez kropki i kreski kodu czasowego.
- Fotokomórka wychwytuje światło przechodzące.
- Fotokomórka przetwarza te błyski na impulsy prądu elektrycznego.
- Impulsy te przesyłane są do procesora DTS.
Procesor odczytuje wzór kreski. Dopasowuje ten wzór do kodu umieszczonego na płycie CD. Procesor stale dostosowuje odtwarzanie, aby zapewnić synchronizację obu kodów. Dźwięk i obraz pozostają razem.
Obszar cyfrowy: Dolby Digital
Podczas gdy DTS objęło wiodącą pozycję w kinie w 1993 roku, inny gracz miał zdominować rynek. Technologia była łatwiejsza w dystrybucji, ale nie mniej skomplikowana we wdrażaniu.
Dolby nie pozostaje w tyle za konkurencją. Wprowadzili na rynek format Dolby Digital, który ostatecznie stał się standardem branżowym zarówno w kinach domowych, jak i kinowych. Możesz go poznać po liczbie kanałów – Dolby Digital 5.1 – lub po nazwach technicznych, takich jak Dolby AC-3 i Dolby SR-D. Jest porównywalny z DTS pod względem konfiguracji głośników i całkowitej mocy, z pięcioma kanałami i subwooferem ze wzmocnionym basem, ale sposób, w jaki dostarcza dane, jest tutaj interesujący.
DTS przechowuje dźwięk na płycie CD. Dolby Digital ukrywa to bezpośrednio w samym filmie.
Czytanie światła
Dane są umieszczane w pasach przestrzeni pomiędzy perforacjami wzdłuż krawędzi paska folii. To nie jest nagranie magnetyczne. To jest zapis optyczny.
Gdy pasek filmu przesuwa się przez projektor, czytnik wyświetla światło z diody elektroluminescencyjnej (LED) przez te maleńkie wzory. Po drugiej stronie czeka urządzenie ze sprzężeniem ładunkowym (CCD). Jest to ten sam czujnik, który jest stosowany w aparatach cyfrowych. Nie widzi obrazu. Widzi kod binarny.
Setki małych kropek są rejestrowane jako jednostki (1). Odstępy między nimi są jak zera (0). CCD przechwytuje ten obraz i wysyła go do procesora. Procesor przetwarza jasne i ciemne wzory na sygnał audio. To mądra decyzja. Oglądasz film, ale jednocześnie czytasz kod kreskowy wykonany ze światła.
Dlaczego jest to dla Ciebie ważne?
Większość ludzi zakłada, że ścieżki audio są po prostu dodawane do ścieżki wideo. To jest błędne. W systemie Dolby Digital dźwięk stanowi fizyczną część filmu celuloidowego. Oznacza to, że nie potrzebujesz osobnego dysku dekodującego ani dysku twardego, aby uzyskać dźwięk 5.1 w kinie. Projektor spełnia to zadanie.
Czy to oznacza, że Dolby Digital jest lepszy niż DTS? To zależy od tego, co jest dla Ciebie ważniejsze. DTS oferuje większą przepustowość, ponieważ jest przechowywany na nośniku cyfrowym. Ale system optyczny Dolby Digital jest niezawodny. Wytrzymuje zużycie lepiej niż paski magnetyczne. Przez dziesięciolecia było to jedyne rozwiązanie dostępne dla dużych ekranów.
Dziś technologia może wydawać się przestarzała. Streaming zastąpił filmy. Ale logika pozostaje ta sama. Nadal chcemy dyskretnych kanałów. Nadal chcemy subwoofery. Po prostu przestaliśmy szukać beatów w filmie.
Dlaczego przeszli z zapisu optycznego na zapis cyfrowy? Przepustowość łącza. Systemy optyczne mają ograniczenia. Pliki cyfrowe ich nie mają. Ale przez długi czas filmy wystarczały.
Teraz wystarczy kliknąć przycisk i pozwolić serwerowi wykonać ciężką pracę. Nie ma już kropek. Sygnał jest wyraźniejszy. Ale cel jest ten sam. Pięć głośników. Jeden subwoofer. Całkowite zanurzenie.
Dolby Digital surround EX nie jest nowym formatem. To jest rozszerzenie. Pomyśl o tym jak o Dolby Digital z dodatkowym kanałem.
Ten dodatkowy kanał ma jedną konkretną funkcję: napędza głośnik na tylnej ścianie.
W standardowej konfiguracji 5.1 dostępne są kanały lewy, prawy, środkowy, lewy i prawy surround. To wszystko. surround EX dodaje dedykowany środkowy głośnik tylny. Znajduje się pomiędzy lewym i prawym tylnym głośnikiem.
Ten kanał łączy dźwięki z lewego i prawego tylnego kanału.
Dlaczego to jest ważne?
Ponieważ wypełnia lukę.
Bez tego tylna scena dźwiękowa wydaje się być dwiema oddzielnymi strefami. Lewy tył. Prawy tył. Przejście między nimi może wydawać się nierówne. Dzięki środkowi tylnemu kanałowi masz ciągły ruch. Dźwięki płynnie płyną wzdłuż całej tylnej ściany. To jak dodanie brakującego elementu do układanki.
Efekt jest subtelny, ale zauważalny.
Wyobraź sobie helikopter lecący po lewej stronie, nad głową i po prawej stronie. W swojej standardowej konfiguracji może być lekko stłumiony, gdy leci za Tobą. W trybie surround EX trajektoria jest szersza. Bardziej wciągające.
Nie zmienia to treści. Po prostu rozszerza odtwarzanie.
Domena cyfrowa: SDDS
Teraz rozważmy innego ważnego gracza z tej samej epoki: Sony Dynamic Digital Sound (SDDS).
Sony nazwało to SDDS. Kina nazywały to SDDS. Prawdopodobnie widziałeś logo na ekranie przed rozpoczęciem filmu. Wygląda jak mały kwadrat, z którego wydobywają się fale.
SDDS było odpowiedzią Sony na Dolby i DTS.
Oto dziwna część: SDDS miał więcej kanałów niż Dolby Digital.
Dolby Digital dało 5.1 kanałów (plus LFE). DTS dał 5,1. SDDS dał 8,0.
Czekać. Osiem kanałów?
Tak.
SDDS dodało jeszcze dwa tylne kanały. Jeden dla skrajnie lewego tyłu i jeden dla skrajnie prawego tyłu. Więc nie miałeś tylko lewego i prawego tylnego kanału. W sumie miałeś cztery tylne głośniki.
To 7 głośników pełnozakresowych plus subwoofer.
Większość kin nie korzystała ze wszystkich ośmiu kanałów.
Dlaczego? Ponieważ instalacja czterech tylnych głośników jest droga. Większość filmów została zmiksowana w formacie 5.1.
Dlatego SDDS często odtwarzał ten sam miks 5.1. Ale mógł zrobić więcej.
Jeśli film został zmiksowany specjalnie dla SDDS, słychać było szerszą scenę dźwiękową z tyłu. Nie tylko w lewo i prawo. Bardziej jak pełny krąg dźwięku za tobą.
Ale tu jest haczyk: SDDS był przechowywany na samej kliszy 35 mm. Mianowicie na zewnętrznych krawędziach taśmy filmowej.
Dolby Digital i DTS wykorzystywały dźwięk cyfrowy. Dolby – na pasku magnetycznym. DTS – w ścieżce CD-ROM zsynchronizowanej z taśmą.
SDDS ukrył swoje dane w emulsji filmowej. Malutkie kropki. Trudno je policzyć.
Jeśli taśma została uszkodzona, dźwięk SDDS zaniknie. Dolby i DTS były bardziej niezawodne.
Jest to jeden z powodów zniknięcia SDDS.
Dolby Digital
Ukryte ścieżki danych w Twoim teatrze
Sony nie tylko chciało wziąć udział w wyścigu dźwięku cyfrowego. Chciała to wygrać, tworząc coś bardziej niezawodnego niż konkurencja. Wpisz Sony Dynamic Digital Sound (SDDS). To starszy format, ale jego architektura pokazuje, dlaczego inżynieria dźwięku ma znaczenie, gdy gasną światła.
Większość ludzi zna Dolby Digital. SDDS działa według podobnych zasad, ale z inną implementacją fizyczną. Dzieli dźwięk na osiem oddzielnych kanałów. Pięć z nich znajduje się w przedniej części hali. Dwa odpowiadają za dźwięk przestrzenny. Jeden steruje subwooferem. W sumie osiem kanałów. Taka dystrybucja tworzy szerszą scenę dźwiękową niż poprzednie systemy.
Dane zapisywane są bezpośrednio na kliszy. Nie na dysku twardym. Nie na dysku optycznym. Na taśmie celuloidowej. SDDS koduje informacje przy użyciu wzorców o wysokim kontraście. Jasne obszary. Ciemne obszary. Fizyczny kod kreskowy dla Twoich uszu.
Tutaj sprzęt staje się interesujący. Czytnik wykorzystuje laser po jednej stronie kliszy. Po drugiej stronie znajduje się szereg fotokomórek. Laser przechodzi przez przezroczyste obszary. Uderza w czujniki. Nieprzezroczyste obszary blokują wiązkę. Czujniki, które nie odbierają światła, przepuszczają niewielki prąd. Podświetlane czujniki pozostają „ciche”. Procesor odczytuje ten wzór włączania/wyłączania. Zamienia impulsy na dźwięk. Prosta fizyka. Wynik złożony.
Ale prawdziwą różnicą nie jest laser. To jest redundancja. SDDS zawiera dwa identyczne utwory cyfrowe na taśmie. Po co? Aby poprawić błędy. Jeśli kurz dostanie się na film. Jeśli rama jest porysowana. Jeśli laser uzna za awarię. System posiada kopię zapasową. Sprawdza dane. Wypełnia luki. Inne formaty tamtych czasów opierały się na pojedynczych utworach. SDDS położyło nacisk na redundancję.
Jest to ważne, ponieważ film ulega degradacji. Ona się brudzi. To się zużywa. System jednościeżkowy może przeskakiwać lub zacinać się. SDDS często może wygładzić te defekty. Zachowywała czystość dźwięku nawet przy niedoskonałości nośnika fizycznego.
Tego nie zobaczycie w nowych kinach. Branża przeszła na DCP (Digital Cinema Package). Jednak SDDS udowodniło, że media analogowe mogą przekazywać cyfrową złożoność. Pokazało, że redundancja to nie tylko funkcja oprogramowania. Można go osadzić bezpośrednio w filmie.
Kiedy więc następnym razem usłyszysz o dźwięku „8.0-kanałowym”, pamiętaj, że niektóre rozwiązania tej technologii rozpoczęły się od przejścia światła przez plastik. I dlaczego. Ponieważ cisza jest kosztowna. Zwłaszcza, gdy musi być obszerny.
Cyfrowa zmiana w odtwarzaniu dźwięku w domu
Dolby i DTS nie ograniczały się tylko do wydań kinowych. Przystosowali swoje popularne formaty do użytku domowego. Konsumenci mają także dostęp do formatu SDDS surround 7.1. System ten wykorzystuje siedem kanałów audio plus kanał niskiej częstotliwości (subwoofer). Dodaje głębi doznaniom słuchowym.
Dźwięku cyfrowego nie można nagrywać na taśmie wideo. Zwykłe transmisje kablowe również tego nie transmitują. DVD to jedyny nośnik, który koduje te informacje. Systemy satelitarne nadają również dźwięk cyfrowy. Cyfrowa telewizja kablowa robi to samo.
Jeśli chcesz lepiej zrozumieć te systemy domowe, sprawdź Jak działa kino domowe.
Dlaczego dźwięk przestrzenny ma znaczenie
Dla miłośników filmów dźwięk przestrzenny jest koniecznością. To część doświadczenia kinowego. Wiedzą o tym reżyserzy i inżynierowie dźwięku. Włączają ścieżkę dźwięku przestrzennego do procesu produkcyjnego. To ważny etap.
Dźwięk przestrzenny rozszerza wrażenia filmowe w trzech wymiarach. Widzowie znajdują się w centrum wydarzeń. Nic innego nie daje takiego efektu.
Gdzie dowiedzieć się więcej
Dowiedz się więcej o dźwięku przestrzennym. Linki na następnej stronie obejmują jego historię. Szczegółowo opisują także aspekty techniczne poszczególnych systemów.
Powiązane artykuły z HowStuffWorks
- Jak działa kino domowe?
- Jak dźwięk działa w kinie?
- Jak działają głośniki
- Jak działa THX
- Jak działa IMAX
- Jak działa telewizja cyfrowa
- Jak działa telewizja HD
- Jak działają DVD
- Jak działa nagrywanie analogowo-cyfrowe
- Jak działa słuch
- Linki partnerskie
- Rywalizacja systemów dźwięku przestrzennego
Inne przydatne linki
- Laboratoria Dolby
- Źródło informacji o dźwięku przestrzennym: Chris Kantak
- Jak zaprojektować cyfrowy procesor dźwięku przestrzennego
- Fabuła filmu „Fantazja”
- ExtremeTech: dźwięk przestrzenny
