П.П.Олефиренко.
Многоканальный звук в телевидении
Технические и творческие аспекты
(сокращенный
вариант)
Новым шагом в развитии цифрового
телевидения считается
использование многоканального
звукового сопровождения. Основное
преимущество многоканального
звука — высокий уровень
пространственного восприятия и
локализации источника в
горизонтальной плоскости. Однако
создавать телепрограммы с
многоканальным звуком намного
сложнее, чем обычные
стереофонические, поскольку многие
технические и эстетические аспекты
многоканальной записи и
воспроизведения еще недостаточно
проработаны. В связи с этим
представляет интерес опыт японской
корпорации NHK по производству
экспериментальных программ для ТВЧ
и цифрового спутникового
телевидения.
Зачем разрабатываются системы
«surround sound» («окружающего» звука), не
достаточно ли хорошей
стереосистемы? Есть две основные
причины этого: локализация
звукового образа в горизонтальной
области и увеличение размера
помещения прослушивания (ощущение
объема). За счет чего достигается
кажущееся увеличение помещения?
Слушая музыку, люди часто
поворачивают голову для лучшего
восприятия звука. Недавние
эксперименты доказали, что
движение головы существенно влияет
на локализацию звукового образа и
его восприятие. Связано это с тем,
что однократные бинауральные
«измерения» слуховым аппаратом
человека недостаточны для полноты
субъективного впечатления.
Необходимо сделать как минимум два
цикла «измерений». Один — для
случая, если человек обращен лицом
к источнику звука. Второй — если он
стоит боком. Пара
громкоговорителей,
воспроизводящих некоррелированную
реверберацию, может воспроизвести
пространственные свойства
зала-оригинала только в боковом
направлении и только для
слушателей, смотрящих вперед. Если
прибавить дополнительную пару
громкоговорителей,
пространственное впечатление
будет создаваться для тех и других
слушателей, причем пространство
будет казаться намного
естественнее. Но это произойдет
только в том случае, если
реверберация во всех четырех
громкоговорителях будет не
коррелирована. Например, если
фронтальные и тыльные
громкоговорители включены
параллельно, звуковое пространство
превращается в пространство с
монозвуком для слушателей,
смотрящих вбок. Если параллельными
будут только тыльные
громкоговорители, то
пространственные свойства
ослабляются для слушателей,
смотрящих прямо.
При внедрении ТВЧ было проведено
несколько субъективных экспертиз
для разработки звуковой системы,
согласованной с большим экраном. На
основании полученных данных было
предложено использовать три
фронтальных громкоговорителя для
достижения хорошего согласования
изображения и звука в относительно
большой зоне просмотра и
прослушивания. Принципиальная роль
центрального громкоговорителя
состоит в том, что он позволяет
фиксировать источник звука в
фронтальной области, расширить
область оптимального
прослушивания и дает высокую
степень соответствия звуковых
реплик визуальным образам.
Применение центрального
громкоговорителя особенно
целесообразно и эффективно для
драматических, документальных и
новостийных передач, поскольку с
его помощью можно добиться хорошей
выразительности диалога или
комментария, у зрителей появляется
впечатление личного присутствия на
стадионе, в концертном зале или на
месте документальной съемки. Важно,
что центральный громкоговоритель
не утрачивает своих преимуществ и в
малом помещении, например в
квартире.
Специалисты NHK, чтобы выбрать
надлежащую расстановку микрофонов,
провели прямую трансляцию
поп-музыки из концертного зала на
2500 мест. При разработке схемы
расстановки микрофонов ставилась
задача отображать отклик зала и
создавать у слушателя
пространственное впечатление. Для
этого диаграмма направленности и
место каждого микрофона тщательно
рассчитывались. Сигналы,
создаваемые микрофонами, подаются
на тыльные и фронтальные
громкоговорители. Микрофоны
закреплены за каждым инструментом
и каждым вокалистом и
располагаются очень близко к
объекту, чтобы максимально снизить
влияние отраженного звука.
Поскольку трудно создать
окружающее звуковое поле путем
воспроизведения только прямого
звука на фронтальных
громкоговорителях и только
отраженного звука на тыльных
громкоговорителях, микрофоны в
зале располагаются так, чтобы
захватывались и отраженные звуки.
Положительный эффект может дать
искусственная реверберация. Наряду
с искусственной временной
задержкой и реверберацией
фронтальное звуковое поле
создается микшированием прямого
звука от каждого инструмента и
вокалиста. Панорамирование
локализует источник.
Во время записи в концертном зале
необходимо добиваться следующих
качественных характеристик
звучания: локализации каждого
звукового образа в фронтальной
области; объемности звука;
пространственного впечатления
окружающего (объемного) звука;
адекватной реверберации; окраски
звучания; локализации каждого
звукового образа в тыльной области.
Впечатление от прослушивания в
основном создается комбинацией
трех акустических компонент —
прямого звука, ранних отражений,
реверберации.
Локализация звукового образа в
фронтальной и тыльной областях в
большей степени определяется
прямым звуком, в меньшей — ранними
отражениями и мало зависит от
реверберации. Локализация
звукового образа достигается как в
двухканальной, так и в
многоканальной (5.1) стереофонии.
Одно из отличий системы 5.1 —
наличие центрального
громкоговорителя обусловливает
преимущества и трудности
локализации звукового образа.
Трудности заключаются в том, что
при добавлении центрального
микрофона область стереоэффекта,
создаваемая правым и левым
громкоговорителями, может
значительно сужаться. По сравнению
с двухканальной в многоканальной
системе довольно трудно с помощью
центрального микрофона
локализовать звуковой образ в
фронтальной области без ущерба
либо стереовпечатлению, либо
локализации. Требуется очень
точное согласование уровня сигнала
центрального микрофона.
Объемность звука в большей степени
определяется реверберацией, в
меньшей — ранними отражениями и
слабо зависит от прямого звука. В
двухканальной стереофонии
ощущение объемности звука зависит
от соотношения прямого и
отраженного звуков и выбора места
расположения основного микрофона.
В многоканальной же стереофонии
объемность звучания
воспринимается как двумерное
пространство, создаваемое
фронтальным и тыльным
громкоговорителями.
Сколько громкоговорителей
необходимо для достижения
пространственного впечатления?
Считается, что для идеального
воспроизведения звука необходимо
восемь каналов. Так как в системе 5.1
тыльное звуковое поле создается
только двумя громкоговорителями,
всегда необходимо находить
компромисс между пространственным
и другими качественными
характеристиками звучания.
В многоканальной системе ощущение
двумерности вызывает реверберация.
Время реверберации и его частотная
зависимость зависят от акустики
концертного зала. Не всегда при
записи в концертном зале бывает
истинная реверберация. Из-за
поглощения звука аудиторией она
короче и слабее, чем в пустом зале.
Поэтому иногда полезно в
дополнение к естественной
реверберации использовать прибор
искусственной реверберации.
Окраска звука в большей степени
определяется прямым звуком и в
меньшей — ранними отражениями и
реверберацией. При записи окраска
звука не особенно связана с
пространственным впечатлением,
однако влияет на качество записи.
Причина, по которой ненаправленный
микрофон часто используется для
двухканальной стереозаписи, в
основном связана с окраской звука.
По сравнению с кардиоидным
микрофоном ненаправленный
микрофон дает более насыщенный
звук в низкочастотном диапазоне.
Поэтому при использовании
направленных микрофонов для
многоканальной записи необходимо
иметь дополнительную аппаратуру,
компенсирующую потерю энергии
звука на низких частотах.
здания низкочастотных эффектов и
подъема низких частот. Поэтому
необходимо стремиться к
приемлемому качеству окраски звука
без низкочастотного
громкоговорителя.
Локализация звукового образа в
тыльной области — типичная
особенность многоканальной
звукозаписи. Если источники звука
находятся в тыльной области
концертного зала, то для захвата
звука этих источников необходимо
иметь отдельные микрофоны. Однако
при озвучивании довольно трудно
воспроизвести звуковые образы в
тыльной области. Эту проблему можно
решить, если акустически
обработать зал. Но следует иметь в
виду, что звук, захватываемый
тыльным микрофоном, может быть
относительно «сухим» и очень
близким к слушателю. Применение
тыльных микрофонов также сопряжено
с трудностями. Поскольку положение
и характеристика направленности
этих микрофонов выбираются прежде
всего для получения отраженного
звука в зале, он неадекватно
захватывает звуки источников в
тыльной области зала.
Из сказанного следует, что одна из
основных проблем при
многоканальной записи —
расстановка микрофонов с
соответствующей характеристикой
направленности. В двухканальной
стереозаписи основная микрофонная
система, система окружающего звука
и блок искусственной реверберации
являются источниками сигналов для
микширования стереозвука. Такой
способ микширования можно
применять и для многоканальной
записи. Однако, как говорилось выше,
лучшие результаты достигаются,
если микрофоны разделены на
отдельные системы для раздельного
микширования прямого и отраженного
звуков.
Группа микрофонов окружающего
звука работает на четыре канала —
левый, правый, тыльный левый и
тыльный правый, и ее основная роль
— обеспечить пространственное
впечатление. Микрофоны выбираются
так, чтобы захватывалось как можно
меньше прямого звука и максимально
подчеркивался реверберационный
звук. Если реверберация зала
недостаточна, она может быть
улучшена третьим слоем
искусственной многоканальной
реверберации. В зависимости от
акустических свойств зала можно
использовать разное число слоев,
вплоть до одного для главной
микрофонной группы, если у зала
превосходная акустика.
Производство многоканальных
программ (как и двухканальных)
нуждается в контроле качественных
параметров. Какие параметры
проверять и как вести контроль в
многоканальной системе — это те
вопросы, на которые пока нет
убедительных ответов. Основываясь
на существующей практике
стереофонического вещания, можно
выделить две проблемы, стоящие
перед мониторингом многоканальных
систем: выбор и оптимизация
контролируемых параметров и
визуальное представление
результатов контроля. Специфика
контроля в аналоговых системах
связана с тем, что используемая
аппаратура существенно ограничена
по динамическому диапазону,
существуют жесткие ограничения на
модуляцию передатчика, требуется
обеспечить обмен программами.
Поэтому здесь установлены довольно
сложные процедуры контроля. В
цифровой системе контроль самого
канала может быть значительно
упрощен, а основным параметром
контроля становится громкость
звука.
Многоканальная система
звукозаписи превосходит
двухканальную прежде всего
благодаря лучшему
пространственному впечатлению.
Однако при ее реализации возникает
немало сложностей с выбором
микрофонов, их расстановкой и
микшированием. Послойная структура
расстановки микрофонов может
применяться для разных музыкальных
жанров, записи спортивных и
документальных передач.
Полный текст - в № 12 журнала "ТКТ" за 2001 год
