Сегодня поход в кинотеатр ничем не напоминает посещение зала семьдесят лет назад. Изображение стало четче. Цвета — ярче. А цена билета больнее бьет по карману. Но главный сдвиг происходит не визуально. Он — аудиальный.
В 1930-х годах звук был плоским и монофоническим. Вы слышали его из одного динамика за экраном. Без глубины. Без направления. Просто шум, движущийся вперед.
Сегодня вы ожидаете, что звук будет огибать вас. Исходить из-за спины. Шептать вам в левое ухо, в то время как справа раздается взрыв. Это уже не просто роскошь. Это базовый стандарт развлечений. И технологии, которые раньше существовали только в дорогих кинотеатрах, теперь стали стандартом для гостиных.
Мы разберем системы объемного звука, определяющие современное кино. Затем мы покажем, как собрать дома установку, способную соперничать с большим экраном.
Эволюция звукового погружения
Переход от моно к стерео был первым шагом. Но для настоящего погружения требовалось больше. Требовалось пространственное осознание. Ранние системы Dolby ввели дискретные каналы. Они изолировали звуки. Давали им пространство.
Это создало звуковой ландшафт. Не просто саундтрек. Зритель мог определить местоположение вертолета. Слышать шаги, перемещающиеся по комнате. Это превратило пассивный просмотр в активное слушание.
Домашние кинотеатры гнались за этим. Цель была проста: воссоздать кинотеатральный опыт. Без толп. Без запаха попкорна. Только звук.
Определение объемного звука для домашнего кинотеатра
Что именно делает систему «объемной»? Это количество каналов и их расположение. Стандартные системы 5.1 используют пять основных динамиков и один сабвуфер. Цифра «.1» обозначает канал низкочастотных эффектов. Это ваш бас.
Расположение имеет значение.
- Передние левый и правый динамики отвечают за диалоги и основное действие.
- Центральный динамик закрепляет голос.
- Боковые (окружающие) динамики создают атмосферу.
- Сабвуфер отвечает за низкочастотные вибрации.
Такая настройка создает звуковой пузырь. Вы находитесь внутри него. А не просто перед ним.
Почему это важно для обычных пользователей
Вам не нужна установка за 5000 долларов, чтобы получить этот эффект. Но вам нужно понимать основы. Дешевая система с плохой развязкой каналов звучит как хаос. Хорошо настроенная система 5.1 звучит точно.
Разница заключается в сведении. Студии сводят фильмы под эти форматы. Если игнорировать их, вы теряете замысел создателей фильма. Вы упускаете шепот. Вы упускаете напряжение.
Сборка собственной системы позволяет контролировать это качество. Речь идет не только о покупке динамиков. Речь идет об их размещении. И о понимании того, как цифровые сигналы преобразуются в физический звук.
Мы начнем с аппаратного обеспечения. Ресиверы. Кодеки. Реальные устройства, генерирующие звук. Потому что прежде чем услышать будущее, нужно его подключить.
Моно было первоначальным способом записи звука. Это по-прежнему самый простой метод. Одна аудиодорожка питает один динамик. Вспомните спиральную бороздку на виниловой пластинке или магнитную полоску на плёнке. Весь звук исходит из одного направления. Ранние звуковые фильмы полагались на это. Это работало. Это было дёшево. Но этому не хватало глубины.
Затем появился стереозвук. Двухканальная запись разделяет звук между левым и правым динамиками. Это стандарт для домашних ресиверов, телевизионных трансляций и FM-радио. Технически «стерео» — это всего лишь один тип многоканальной записи. Специфический тип, называемый бинауральной записью, использует два микрофона на живом мероприятии. Они имитируют человеческие уши. Вы надеваете наушники или используете отдельные динамики. Результат создаёт ощущение, будто вы находитесь в толпе.
За пределами стерео
Объёмные записи добавляют больше каналов. Звук поступает с трёх и более направлений. Термин «объёмный звук» часто относится к конкретным системам Dolby. Большинство людей используют его как общее обозначение для многоканальных домашних кинотеатров. Мы будем использовать его именно так.
Можно подумать, что для этого используются специальные микрофоны, которые естественным образом захватывают объёмный звук. Они существуют. Но студии редко используют их для фильмов. Вместо этого звукорежиссёры и сведение создают эффект в студии сведения. Они берут отдельные дорожки. Диалоги со съёмочной площадки. Звуковые эффекты из студии дубляжа или компьютера. Музыкальную партитуру. Они решают, какой канал что получает. Именно здесь происходит магия.
«Панорамирование звука включает в себя затухание звука в одном аудиоканале одновременно с его усилением в другом.»
Ранние эксперименты с объёмным звуком
Фильм Уолта Диснея «Фантазия» (1941) изменил ожидания зрителей. Он погрузил аудиторию в классическую музыку. Звукоинженер Уильям Гарити записывал каждую секцию оркестра отдельно. Он свёл их в четыре отдельных аудиодорожки. Это были оптические дорожки на отдельной киноплёнке.
Система управляла динамиками, размещёнными вокруг зала. Музыка казалась движущейся. Это было панорамирование звука. Мелодия скрипки затухала слева, одновременно усиливаясь справа. Для демонстрации этого эффекта кинотеатрам требовался дополнительный проектор для звуковой дорожки. Им также нужны были дорогие ресиверы и динамические установки. Технология называлась «Фантазунд» (Fantasound). Она была впечатляющей. Но также и чрезмерно дорогой. Большинство кинотеатров не могли себе этого позволить.
К концу 1950-х годов Голливод перешёл к более простым многоканальным форматам. Появились системы вроде Cinerama и Cinemascope. Они использовали различные визуальные эффекты. Но звуковая технология в основном оставалась той же. Эти системы объединялись под общим названием стереофонический звук. Или просто, кинотеатральное стерео.
Стереофонический звук
Звук в кино не просто стал громче в 1970-х годах; он стал пространственно сложным. До того как цифровое аудио взяло верх, студии полагались на стереофонические звуковые системы, использовавшие аналоговые магнитные аудиодорожки. Это были не идеальные оптические полосы, которые вы видели на стандартных копиях. Вместо этого инженеры размещали четыре или более магнитных полос по краям физической киноплёнки.
Здесь был свой компромисс. Магнитные дорожки не могли сравниться с кристально чистой точностью обычного оптического звука. Они подвергались деградации, постепенно превращаясь в шипение по мере старения катушек. Но преимущество экономии пространства было неоспоримым. В стандартном кадре киноплёнки было место только для двух оптических дорожек. Магнитные полосы? Вы могли втиснуть до шести из них, используя пустое пространство вокруг кадра.
Конфигурация динамиков
Эта дополнительная пропускная способность позволяла обеспечить более богатый звуковой опыт. Стереофоническая установка обычно управляла тремя-пятью каналами динамиков, расположенными за экраном. Наиболее популярной конфигурацией была четырёхканальная система.
Вот как обычно работала эта четырёхканальная схема:
— Левый динамик : обрабатывает звук для левой части экрана.
— Правый динамик : обрабатывает звук для правой части.
— Центральный динамик : обеспечивает основу для диалогов и действий.
— Объёмные динамики : размещаются по бокам и сзади зала для создания эффектов окружения.
Некоторые премиальные системы продвигали это дальше, используя пять каналов за экраном плюс выделенный канал объёмного звучания.
Где живёт звук
В этих фильмах большая часть звука направлялась на передние каналы. Это обеспечивало то, что диалоги казались исходящими непосредственно от актёров на экране. Если персонаж стоял слева, его голос звучал из левых динамиков. Справа? Звук соответствующим образом смещался.
Центральный канал был критически важен. Он служил звуковым якорем, фокусируя звук прямо на визуальных действиях. Тем временем задние дорожки были зарезервированы для «звуков эффектов». Сюда входили фоновые шумы, отдалённые удары или голоса, доносящиеся за пределами кадра. Такое разделение создавало ощущение глубины, которое простые моно- или стереосистемы не могли воспроизвести.
Вмешательство Dolby
К 1970-м годам индустрии требовался лучший способ управления этими сложными дорожками без потери чёткости со временем. Dolby Laboratories предложила новый звуковой формат. Он базировался на той же физической конфигурации, но вводил методы обработки, которые устраняли магнитное шипение и максимизировали динамический диапазон. Этот переход подготовил почву для динамических систем Dolby, которые стали новым стандартом для кинотеатрального звука.
Dolby Stereo не просто улучшил звук. Он переосмыслил подход к обработке звука в кинотеатрах. Система сохранила три передних канала и добавила выделенный канал окружающего звука. Эта структура имитировала стереофонический звук, но шла дальше.
Ранее использовавшиеся системы полагались на магнитные дорожки. Они были неудобными и быстро деградировали. Dolby вернулся к оптическим дорожкам. Технология была более старой, но гораздо более надёжной. Физическая киноплёнка передавала аудиоданные чётко и стабильно. Воспроизведение стало заметно чище.
Ещё одно улучшение было заложено в сам сигнал. Dolby внедрил продвинутый процесс шумоподавления. Он устранял статические помехи, обычно сопровождавшие аналоговые записи. Результатом стал более чёткий и детализированный звук.
Почему победили оптические дорожки
Переход на оптические дорожки был обусловлен не просто ностальгией. Это было решение в пользу качества. Магнитные ленты изнашивались и собирали мусор. Оптические дорожки, выгравированные непосредственно на плёнке, оставались стабильными. Это упрощало установку для владельцев кинотеатров. Им не требовалась сложная магнитная калибровка. Стандарт прижился, потому что он просто работал лучше.
Инженерное погружение
Более качественный звук позволил режиссёрам делать больше. Джордж Лукас увидел потенциал ещё на раннем этапе. «Звёздные войны» стали одним из первых фильмов, закодированных специально для формата Dolby Stereo. Цель заключалась не просто в фоновом шуме. Речь шла о пространственном восприятии.
Звукоинженеры использовали канал окружающего звука для создания эффекта движения. Представьте космический бой. Истребители TIE пролетают сквозь обломки. Звук не был статичным. Он панорамировался. Звук перемещался от передних динамиков через весь зал и попадал в задние каналы.
«Постепенно панорамируя звук истребителей от передних каналов к заднему, звукоинженеры создавали ощущение, что корабли пролетают мимо экрана, над головами зрителей.»
Этот приём изменил привычки зрителей. Вы перестали просто смотреть на экран. Вы начали ощущать пространство вокруг себя. Корабли не просто появлялись в углу вашего зрения. Они пролетали мимо вас.
Это был простой приём. Но он переопределил то, чем может быть просмотр фильма. Технология была аналоговой. Эффект — погружающим.
Режиссёры быстро осознали, что объёмный звук — это не просто фокус. Он стал инструментом повествования. Фильмы начали следовать «формуле „Звёздных войн“». Они использовали дополнительные аудиоканалы для создания фантастических эффектов. Фоновый шум заполнял пространство, определяя место действия сцены. Это добавляло глубину, которой не могли достичь моно- или стереозвук.
Последующие версии системы дали владельцам кинотеатров возможность модернизировать оборудование. Они могли подключить субвуфер. Это устройство обрабатывало звуки экстремально низкой частоты. Кроссовер разделял эти глубокие гулы с основными аудиоканалами. Режиссёры это оценили. Они использовали субвуфер для создания мощного грохота. Когда на экране происходил взрыв, зрители ощущали его в своих креслах. Землетрясения сотрясали зал. Этот канал технически называется канал эффектов низкой частоты (LFE). Он присутствует как в аналоговых, так и в цифровых системах объёмного звука.
Эволюция домашнего кинотеатра
Технология не осталась только в кинотеатрах. В 1982 году Dolby выпустила Dolby Surround ® для домашнего использования. Она воспроизводила кинотеатральный опыт, но способ передачи изменился. Вместо оптических дорожек на плёнке аудио кодировалось как магнитные дорожки на видеокассете. Оно также работало через сигналы эфирного телевидения.
Конфигурация динамиков повторяла кинотеатральную, но с одной оговоркой. В первоначальной домашней системе было всего три канала. Левый динамик. Правый динамик. Задний динамик. Центрального канала не было.
Ситуация изменилась в 1987 году. Dolby представила Dolby Pro Logic ®. Она добавила фронтальный центральный канал. Это улучшило разборчивость диалогов и закрепило звуковую сцену. Если вы хотите глубже разобраться в настройке, ознакомьтесь со статьёй Как работает домашний кинотеатр. Но настоящая магия заключается не в оборудовании. Она — в процессе кодирования.
Инновация 4-2-4
Настоящим прорывом Dolby Stereo стала упаковка четырёх отдельных аудиоканалов в крошечное пространство на киноплёнке. Инженеры столкнулись с физическим ограничением. Они могли разместить только две оптические дорожки в доступной области. Им нужно было четыре канала. У них было две дорожки.
Решением стала специальная система обработки 4-2-4. Это не было чем-то новым. Она произошла из квадрофонических домашних стереозаписей начала 1970-х годов. Концепция была простой в теории, но сложной в реализации. Четыре канала аудиоданных кодировались в две дорожки.
Процесс декодирования затем восстанавливал четыре канала при воспроизведении. Он сохранял пространственные ориентиры. Он поддерживал разделение. Это создавало ощущение более широкого звукового поля, чем позволяло физическое пространство.
Четыре из двух
Секрет кроется в разности фаз и матричном кодировании. Сдвигая фазу определённых частот, Dolby могла различать левый и правый задние каналы на одной дорожке. Центральный канал выводился путём суммирования сигналов левого и правого передних каналов. Это был хитрый приём. Он позволял получить кинотеатральный уровень погружения без необходимости использовать более широкую киноплёнку.
В результате получилась система, которая ощущалась просторной. Слушатели слышали, как звуки перемещаются по экрану. Они слышали эффекты, идущие сзади. Всё это — из двух узких полос ацетата.
Это изменило то, как мы потребляем кино. Оно установило стандарт, который позже превзошли цифровые форматы, такие как Dolby Digital и DTS. Но основа осталась прежней. Сжать сложность в простоту. Сделать невидимое слышимым.
Почему это важно сегодня? Потому что каждый раз, когда вы слышите басовый удар в кинотеатре или…
Основной механизм системы обработки 4-2-4 основан на простом принципе: вы начинаете с двух входных потоков, но вам нужно получить четыре отдельных выходных канала. Логика разделяет эти два потока на четыре конкретных набора данных. Во-первых, у вас есть исходное содержимое потока A. Во-вторых, у вас есть исходное содержимое потока B. В-третьих, вы определяете то, что идентично в обоих потоках. В-четвертых, вы изолируете то, чем они различаются.
Первые два легко представить. Поток A управляет левым динамиком. Поток B управляет правым динамиком. Два других канала — «одинаковый» (same) и «разностный» (difference) — требуют понимания того, как динамики фактически создают звук.
Как динамики перемещают воздух
В своей основе стандартный динамик представляет собой электромагнит. Представьте себе металлический цилиндр, обмотанный катушкой провода. Эта катушка находится внутри постоянного магнита. Когда электрический ток течет по проводу, катушка намагничивается. Она формирует северный и южный полюса.
Провод подключается к усилителю через положительный (+) и отрицательный (-) выводы. Усилитель не посылает постоянный ток. Он постоянно меняет направление потока. Это быстро меняет магнитные полюса.
Это переключение изменяет магнитное притяжение между катушкой и постоянным магнитом. Катушка движется вперед и назад. Она толкает и тянет диффузор динамика. Диффузор выталкивает воздух наружу, а затем втягивает его обратно. Эти вибрации создают звуковые волны, которые мы слышим.
Аудиосигнал — это просто этот переменный ток. Одно направление перемещает диффузор внутрь. Другое — наружу. Паттерн колебаний определяет частоту и амплитуду звука. Мы видим это как осциллирующую волну.
Проблема центрального канала
В системе объемного звучания центральный канал уникален. Его сигнал не уникален для одной стороны. Он записан в обоих потоках A и B. Амплитуда и частота идентичны. Синхронизация по времени выполнена идеально.
Это создает специфическое акустическое явление. Когда две идентичные звуковые волны воспроизводятся одновременно через два отдельных динамика, они сочетаются. Если они идеально совпадают по фазе, они усиливают друг друга. Это известно как нахождение в фазе.
Если волны инвертированы относительно друг друга, они гасят друг друга. Это фазовая интерференция (или фазовое подавление).
Система 4-2-4 использует это в своих интересах. Информация «одинаковая» (центральный канал) существует в фазе в обоих потоках. Информация «разностная» (боковые каналы) существует как фазовый сдвиг или вариация амплитуды между ними.
Декодирование разности
Чтобы снова извлечь четыре потока, система выполняет простую арифметику над электрическими сигналами.
- Левый канал : Возьмите поток A. Прибавьте поток B. Вычтите разностный сигнал.
- Правый канал : Возьмите поток B. Прибавьте поток A. Вычтите разностный сигнал.
Подождите. На практике это работает не совсем так. Каналы «одинаковый» и «разностный» кодируются в сигналы A и B перед передачей. Декодер должен обратить этот процесс вспять.
Если поток A содержит L + C (Левый плюс Центральный), а поток B содержит R + C (Правый плюс Центральный), то:
— Сложение A и B дает L + R + 2C.
— Вычитание B из A дает L - R.
Схема 4-2-4 более сложна, поскольку она сохраняет пространственные ориентиры. Она не просто суммирует и вычитает. Она кодирует центральный канал так, чтобы он мог быть восстановлен только при наличии обоих потоков. Канал «разностный» несет информацию об окружающем пространстве и задних каналах. Канал «одинаковый» несет прямой звук, соответствующий действиям на экране (диалоги).
Почему фаза важна для объемного звучания
Вы можете задаться вопросом, почему мы просто не отправляем четыре отдельных потока. Пропускная способность ограничена. Деградация сигнала реальна. Кодируя четыре канала в два, вы снижаете
Как работают фантомные центральные каналы в системах объемного звучания
Когда вы подаете сигнал на декодер объемного звука в систему, которая действительно имеет физический центральный динамик, логика работы проста. Устройство анализирует аудиопотоки A и B на наличие идентичных сигналов. Оно изучает паттерн, проверяет амплитуду. Если данные совпадают в обоих каналах, декодер направляет этот сигнал на центральный динамик. Всё просто.
Но что происходит, если в комнате нет центрального динамика?
Декодер всё равно пытается его создать. Поскольку сигналы в потоках A и B идеально сбалансированы и находятся в фазе, они создают фантомный динамик. Это акустическая иллюзия. Ваш мозг воспринимает звук как исходящий из источника, расположенного точно между левым и правым динамиками. Это фиксирует диалог или основной инструмент в центре вашего поля зрения. Вам не нужен третий динамик, чтобы услышать третий голос.
Почему каналы объемного звучания гасятся в передних динамиках
Задние или боковые (surround) каналы работают по совершенно иному принципу. Аудиоинформация для этих каналов также закодирована в обоих потоках — A и B. Но вот в чём загвоздка. Идентичные сигналы находятся в противофазе.
Они сдвинуты по времени. Они не воспроизводятся синхронно.
Вместо того чтобы усиливать друг друга, эти сигналы работают друг против друга. Представьте, что происходит с диффузорами динамиков. Когда сигнал в потоке A заставляет левый передний динамик выдвигаться наружу, сигнал в потоке B заставляет правый передний динамик втягиваться внутрь.
В результате информация об объёмном звуке, исходящая от левого переднего и правого переднего динамиков, в значительной степени взаимно гасится.
Это фазовое подавление означает, что передние динамики фактически «не слышат» микса объёмного звука. Они заняты борьбой друг с другом. Энергия рассеивается или гасится до того, как может быть воспринята как отдельный фронтальный аудиосигнал. Это сделано намеренно. Это предотвращает «просачивание» фоновой атмосферы в чёткость переднего плана. Вы слышите объёмный звук в акустике помещения, а не проецируемым из вашей передней стереосистемы.
Трюк с фазовым подавлением
Вы подаёте оба потока — Stream A и Stream B — в декодер объёмного звука. Его задача? Сдвигать их относительно друг друга до тех пор, пока сигналы объёмного звучания не совпадут по фазе.
Это работает. Отчасти.
Но вот в чём подвох. Пока объёмные каналы синхронизируются, стереоизображение разрушается. Правый, левый и центральный каналы оказываются рассогласованными по фазе относительно друг друга.
Когда эти каналы рассогласованы по фазе, они склонны подавлять друг друга.
Это не сбой. Это побочный эффект. Результат — потеря фронтального центрального звука. Вы получаете атмосферу, но диалоги и ведущие инструменты могут исчезнуть или звучать пустотело. Это компромисс между пространственной шириной и чёткостью вокала.
Если вы разрабатываете систему, которая обрабатывает такое декодирование, вам необходимо учитывать этот фазовый сдвиг. Иначе ваши слушатели будут задаваться вопросом, почему пропел вокалист.
Декoders объёмного звука не просто разделяют сигналы. Они пропускают их через фильтры. Также включаются схемы шумоподавления. Цель проста: выровнять уровни. Убрать шипение.
Pro Logic добавляет ещё один уровень. Он использует активные элементы управления. Это обеспечивает более точный контроль над тем, откуда исходит звук. Если вы хотите углубиться в тему, стоит ознакомиться с официальной документацией Dolby по принципам работы Pro Logic. Она сложна, но объясняет механику процесса.
Доступ к каналу объёмного звука
Любители домашнего аудио проявили креативность. Они поняли, что для этого не нужен полноценный ресивер. Стандартная двухканальная стереосистема может раскрыть центральный и объёмный каналы. Для этого достаточно добавить декодер и пару дополнительных динамиков.
Это базовая конфигурация. Но она работает. Декодер обрабатывает левый и правый каналы. Он извлекает скрытую фазовую информацию. Эти данные передаются на новые динамики. В результате звуковая сцена становится шире. Не совсем кинематографического уровня. Но достаточно, чтобы ощутить разницу.
Далее мы разберём схему подключения. То, как вы подключите дополнительные динамики, меняет всё.
Вам не нужен отдельный ресивер для получения эффекта объемного звука. Стандартный подход предполагает покупку ресивера с декодером объемного звука. Эти устройства берут на себя основную работу: они выделяют фазово-инвертированные аудиоданные, извлекают их в третий канал и усиливают до нужного уровня. Кроме того, они добавляют небольшую временную задержку, чтобы пространственный эффект был более выраженным.
Однако эту задачу можно решить с помощью обычного стереоресивера. Вся необходимая информация уже заложена в левый и правый каналы. Вам лишь нужно правильно выполнить подключение.
Подключение тыловых динамиков для аналогового объемного звука
Этот метод требует наличия пары тыловых динамиков. Разместите их слева и справа от вашего места прослушивания. Подключение имеет свои особенности. Подключите положительный вывод усилителя для правого канала к положительному выводу динамика правого тылового канала. То же самое проделайте для левой стороны. Затем соедините между собой отрицательные выводы обоих тыловых динамиков.
Физика процесса здесь проста. Сигналы стерео, находящиеся в фазе, взаимно компенсируются на тыловых динамиках. Положительные токи от обоих каналов поступают на выводы тыловых динамиков в одно и то же время. Они нейтрализуют друг друга. Электромагнит внутри тылового динамика остается неподвижным.
Фазово-инвертированные сигналы создают совершенно другую картину. Они формируют переменный ток. Ток течет от положительного вывода усилителя левого канала и одновременно поступает в положительный вывод усилителя правого канала. Эта разность потенциалов заставляет электромагнит в тыловых динамиках двигаться. Вы получаете звук.
Добавление центрального канала и регулятора громкости
Для полноценной системы вам понадобится центральный динамик. Он закрепляет переднюю стереопанораму. Если у вас монофонический телевизор, он естественным образом смешивает оба канала. Стереофонический телевизор тоже подойдет, поскольку оба динамика расположены близко к экрану.
Вам также понадобится потенциометр. Это переменный резистор. Он изменяет сопротивление тока, снижая напряжение в цепи. В данном контексте он выполняет функцию регулятора громкости для тыловых динамиков. Подключите его в любом месте цепи, ведущей к тыловым динамикам.
Этот метод, выполненный своими руками, не обеспечит качество звучания, сопоставимое с настоящим декодером объемного звука. Это грубая имитация. Однако это отличный способ понять принципы работы аналогового объемного звука. Если вы хотите получить подробные инструкции по созданию такой системы, обратитесь к ресурсу Chris Kantack’s Surround Sound Information Source.
Переход к цифровому кинотеатру
Этот аналоговый метод устарел. В 1990-х годах кинотеатры начали внедрять новые системы. Эти цифровые форматы начали заменять стандартный аналоговый подход 4-2-4. Мы вступаем в новую эру звука.
Цифровая среда: DTS
Большинство современных кинотеатров построены вокруг цифровых систем объемного звучания. Это не просто маркетинговый термин. Это фундаментальный сдвиг в том, как аудио записывается и воспроизводится.
Аналоговые записи рассматривают звук как непрерывную, колеблющуюся волну. Цифровые записи? Они разбивают звук на двоичный код. Единицы и нули. Эта оцифровка позволяет значительно повысить плотность данных. Результат — более чистый звук. Более точный. С меньшим количеством шумов.
Этот сдвиг не произошел в одночасье. Индустрия совершила огромный скачок вперед в 1993 году с выходом фильма «Парк Юрского периода». Этот фильм познакомил публику с DTS Digital Sound®. Система названа в честь компании Digital Theater Systems, которая запатентовала эту технологию.
Как DTS разделяет аудио
DTS работает на другой архитектуре, чем его аналоговые предшественники. Она использует шесть отдельных аудиоканалов, закодированных на одном или двух компакт-дисках.
Аппаратное обеспечение кинотеатра делает все остальное. CD-плеер считывает диск. Декодер затем разделяет эти каналы. Сигнал направляется на динамики, расположенные специально по всему помещению.
Как и Dolby Stereo, DTS размещает три канала спереди. Она также включает сабвуфер для эффектов низких частот. Разница заключается в объемном звуке. Вместо одного монолитного заднего канала DTS использует отдельные каналы. Один для левой стороны. Один для правой стороны. Это разделение создает более погружаемый, направленный звуковой ландшафт.
Проблема синхронизации
Как сохранить синхронизацию аудио с фильмом, когда они хранятся на разных носителях? Вы используете временной код.
Временной код — это серия точек и тире, напечатанных вдоль каждого кадра пленки. Он невидим для невооруженного глаза, но критически важен для синхронизации.
Вот как работает этот процесс:
- Оптический считыватель, установленный на проекторе, направляет светодиод на пленочную ленту.
- Свет проходит через точки и тире временного кода.
- Фотодатчик улавливает проходящий свет.
- Фотодатчик преобразует эти вспышки в импульсы электрического тока.
- Эти импульсы поступают в процессор DTS.
Процессор считывает узор из тире. Он сопоставляет этот узор с кодом, встроенным на компакт-диск. Процессор постоянно корректирует воспроизведение, чтобы убедиться, что оба кода остаются синхронизированными. Звук и изображение остаются вместе.
Цифровая область: Dolby Digital
В то время как DTS взял на себя лидирующую позицию в кинематографе в 1993 году, другой игрок готовился доминировать на рынке. Технология была проще в распространении, но не менее сложна в исполнении.
Dolby не отстали от конкурентов. Они запустили формат Dolby Digital, который в итоге стал отраслевым стандартом как для домашних кинотеатров, так и для кинотеатров. Возможно, вы знаете его по количеству каналов — Dolby Digital 5.1 — или по его техническим названиям, таким как Dolby AC-3 и Dolby SR-D. Он сопоставим с DTS по конфигурации динамиков и общей мощности: пять каналов плюс сабвуфер с усиленными низкими частотами, но способ передачи данных здесь становится интересным.
DTS хранит аудио на CD-диске. Dolby Digital прячет его непосредственно в самой киноленте.
Чтение света
Данные находятся в полосах пространства между перфорационными отверстиями по краю киноленты. Это не магнитная запись. Это оптическая запись.
Когда кинолента движется через проектор, считывающее устройство проецирует свет от светодиода (LED) через эти крошечные паттерны. С другой стороны ждет прибор с зарядовой связью (CCD). Это тот же датчик, который используется в цифровых камерах. Он не видит изображение. Он видит двоичный код.
Сотни маленьких точек регистрируются как единицы (1). Пространства между ними — как нули (0). CCD захватывает это изображение и отправляет его процессору. Процессор преобразует светлые и темные паттерны в аудиосигнал. Это умное решение. Вы смотрите фильм, но одновременно читаете штрих-код, созданный из света.
Почему это важно для вас
Большинство людей полагают, что звуковые дорожки просто добавляются к видеодорожке. Это не так. С Dolby Digital аудио является физической частью целлулоидной пленки. Это означает, что вам не нужен отдельный декодирующий диск или жесткий диск, чтобы получить звук 5.1 в кинотеатре. Эту работу выполняет проектор.
Означает ли это, что Dolby Digital лучше, чем DTS? Это зависит от того, что для вас важнее. DTS предлагает более высокую пропускную способность, поскольку он хранится на цифровом носителе. Но оптическая система Dolby Digital надежна. Она лучше переносит износ по сравнению с магнитными полосами. И на протяжении десятилетий она была единственным доступным решением для больших экранов.
Технология может казаться устаревшей сегодня. Стриминг заменил киноленты. Но логика остается прежней. Мы по-прежнему хотим дискретные каналы. Мы по-прежнему хотим сабвуферы. Мы просто перестали выискивать биты в киноленте.
Почему они перешли с оптической записи на цифровое хранение? Пропускная способность. У оптических систем есть ограничения. У цифровых файлов их нет. Но долгое время киноленты было достаточно.
Теперь вам просто нужно нажать кнопку и позволить серверу выполнить тяжелую работу. Точек больше нет. Сигнал чище. Но цель та же. Пять динамиков. Один сабвуфер. Полное погружение.
Dolby Digital Surround EX — это не новый формат. Это расширение. Представьте его как Dolby Digital с дополнительным каналом.
Этот дополнительный канал выполняет одну конкретную задачу: он управляет динамиком на задней стене.
В стандартной конфигурации 5.1 у вас есть левый, правый, центральный, левый тыловой и правый тыловой каналы. Вот и всё. Surround EX добавляет выделенный центральный тыловой динамик. Он располагается между левым и правым тыловыми динамиками.
Этот канал связывает звуки из левого и правого тыловых каналов.
Почему это важно?
Потому что он заполняет пробел.
Без него задняя звуковая сцена ощущается как две отдельные зоны. Левый тыл. Правый тыл. Переход между ними может казаться прерывистым. С центральным тыловым каналом вы получаете непрерывное перемещение. Звуки плавно перетекают по всей задней стене. Это как добавить недостающий элемент головоломки.
Эффект тонкий, но заметный.
Представьте вертолёт, летящий слева от вас, над головой и вправо. В стандартной конфигурации он может немного приглушаться, когда пролетает позади вас. В Surround EX траектория шире. Более иммерсивно.
Это не меняет контент. Оно просто расширяет воспроизведение.
Digital Domain: SDDS
Теперь рассмотрим другого крупного игрока той же эпохи: Sony Dynamic Digital Sound (SDDS).
Sony называла его SDDS. Кинотеатры называли его SDDS. Вы, вероятно, видели логотип на экране перед началом фильма. Он выглядит как маленький квадратик с исходящими из него волнами.
SDDS был ответом Sony на Dolby и DTS.
Вот странная часть: SDDS имел больше каналов, чем Dolby Digital.
Dolby Digital давал вам 5.1 каналов (плюс LFE). DTS давал 5.1. SDDS давал 8.0.
Подождите. Восемь каналов?
Да.
SDDS добавлял ещё два тыловых канала. Один для дальнего левого тыла и один для дальнего правого тыла. Таким образом, у вас было не просто левый и правый тыловые каналы. У вас было четыре тыловых динамика в общей сложности.
Это 7 полнодиапазонных динамиков плюс сабвуфер.
Большинство кинотеатров не использовали все восемь каналов.
Почему? Потому что установка четырёх тыловых динамиков стоит дорого. И большинство фильмов сводилось в формате 5.1.
Таким образом, SDDS часто воспроизводил ту же смесь 5.1. Но он мог делать больше.
Если фильм был сведён специально для SDDS, вы бы услышали более широкую заднюю звуковую сцену. Не только слева и справа. Скорее как полный круг звука позади вас.
Но вот загвоздка: SDDS хранился на самой 35-мм плёнке. А именно, на внешних краях плёночной ленты.
Dolby Digital и DTS использовали цифровое аудио. Dolby — на магнитной полосе. DTS — в дорожке CD-ROM, синхронизированной с плёнкой.
SDDS скрывал свои данные в плёночной эмульсии. Крошечные точки. Их трудно считать.
Если плёнка была повреждена, звук SDDS пропадал. Dolby и DTS были более надёжными.
Это одна из причин, по которой SDDS исчез.
Dolby Digital
Скрытые дорожки данных в вашем кинотеатре
Sony не просто хотела войти в гонку цифрового звука. Она хотела выиграть её, создав что-то более надёжное, чем у конкурентов. На сцену выходит Sony Dynamic Digital Sound (SDDS). Это устаревший формат, но его архитектура показывает, почему инженерия звука имеет значение, когда гаснет свет.
Большинство людей знают Dolby Digital. SDDS работает по схожим правилам, но с другой физической реализацией. Он разделяет звук на восемь отдельных каналов. Пять из них расположены в передней части зала. Два отвечают за объёмное звучание. Один управляет сабвуфером. Итого восемь каналов. Такое распределение создаёт более широкую звуковую сцену, чем у предыдущих систем.
Данные хранятся непосредственно на плёнке. Не на жёстком диске. Не на оптическом диске. На полосе целлулоида. SDDS кодирует информацию с помощью высококонтрастных паттернов. Светлые области. Тёмные области. Физический штрихкод для ваших ушей.
Здесь становится интересным аппаратное обеспечение. Считыватель использует лазер с одной стороны плёнки. Массив фотодатчиков находится с другой стороны. Лазер проходит через прозрачные участки. Он попадает на сенсоры. Непрозрачные участки блокируют луч. Датчики, не получившие свет, пропускают крошечный ток. Освещённые датчики остаются «молчаливыми». Процессор считывает этот паттерн вкл/выкл. Он преобразует импульсы в звук. Простая физика. Сложный результат.
Но реальным отличием является не лазер. Это избыточность. SDDS включает две идентичные цифровые дорожки на плёнке. Зачем? Для коррекции ошибок. Если на плёнку попадёт пыль. Если кадр будет поцарапан. Если лазер считает сбой. Система имеет резервную копию. Она перекрёстно проверяет данные. Она заполняет пробелы. Другие форматы того времени полагались на одиночные дорожки. SDDS сделала ставку на избыточность.
Это важно, потому что плёнка деградирует. Она загрязняется. Она изнашивается. Система с одной дорожкой может пропускать или заикаться. SDDS могла часто сглаживать эти дефекты. Она сохраняла чистоту звука даже при несовершенстве физического носителя.
Вы не увидите этого в новых кинотеатрах. Индустрия перешла на DCP (Digital Cinema Package). Но SDDS доказала, что аналоговые носители могут передавать цифровую сложность. Она показала, что избыточность — это не только программная функция. Она может быть встроена непосредственно в киноплёнку.
Так что в следующий раз, когда вы услышите о звуке «8.0 каналов», помните, что некоторые из этих технологий начинались со света, проходящего через пластик. И почему. Потому что тишина стоит дорого. Особенно когда она должна быть объёмной.
Цифровой сдвиг в домашнем аудиовоспроизведении
Компании Dolby и DTS не ограничивались только кинотеатральными релизами. Они адаптировали свои популярные форматы для домашнего использования. Также для потребителей доступен формат SDDS Surround 7.1. Эта система использует семь аудиоканалов плюс канал низких частот (сабвуфер). Она добавляет глубины прослушиванию.
Цифровой звук не может быть записан на видеомагнитную ленту. Обычные кабельные трансляции также его не передают. DVD является единственным носителем, который кодирует эту информацию. Спутниковые системы также транслируют цифровой звук. Цифровое кабельное телевидение делает то же самое.
Если вы хотите лучше понять эти домашние системы, ознакомьтесь со статьей «Как работает домашний кинотеатр».
Почему объемный звук имеет значение
Для любителей кино объемный звук необходим. Он является частью кинотеатрального опыта. Режиссеры и звукорежиссеры знают об этом. Они включают объемную звуковую дорожку в процесс производства. Это важный этап.
Объемный звук расширяет кинопроизведение до трех измерений. Зрители оказываются в центре происходящего. Ничто другое не создает такого эффекта.
Где узнать больше
Узнайте больше об объемном звуке. Ссылки на следующей странице охватывают его историю. Они также подробно описывают технические аспекты конкретных систем.
Статьи HowStuffWorks по теме
- Как работает домашний кинотеатр
- Как работает звук в кино
- Как работают динамики
- Как работает THX
- Как работает IMAX
- Как работает цифровое телевидение
- Как работает HDTV
- Как работают DVD
- Как работает аналого-цифровая запись
- Как работает слух
- Партнерские ссылки
- Соперничество систем объемного звука
Другие полезные ссылки
- Dolby Laboratories
- Источник информации об объемном звуке Криса Кантакa
- Как спроектировать процессор цифрового объемного звука
- История фильма «Фантазия»
- ExtremeTech: Объемный звук
