Глава 11. Теоретические основы стереофонии

транскрипции такие системы имеют название head-related transfer function (HRTF). HRTF предполагает следующее объяснение эффекта; пока звук дохо­дит от одного уха к другому, его тембр изменяется костями черепа и ушными раковинами; изменения окраски тем значительнее, чем большее смещение претерпевает источник относительно оси слуха. Скорее всего, применение HRTF можно оправдать не как самостоятельную систему позиционирования, а лишь как дополнение, помогающее приблизить динамические эффекты (движения, флуктуации, вспышки и пр.) к их реальному физиологическому восприятию.

Если звук приходит в медианной плоскости, то различия между правой и левой стороной, характерные для бокового прихода звуковой волны, значи­тельно уменьшаются. Тем не менее, и в этих случаях точность оценки направ­ления на источник звука сохраняется на уровне 10... 15°. Механизмы, дающие возможность локализовывать источники, расположенные сверху и сзади, скорее всего, основываются на анализе спектральных изменений сигнала. При этом предполагается, что слушатель знаком как со звучанием конкрет­ного источника, так и с особенностями изменения его тембра при изменении его относительного пространственного расположения

В соответствии с теорией, обобщенной в 70-е гг. прошлого века Блауэртом, человек анализирует не весь спектр приходящего звука, а лишь изменения тем­бра в некоторых так называемых «пеленговых полосах» частот. Изменения в по­лосах от 16 до 500 Гц и от 2 до 6 кГц отвечают за локализацию передних источни­ков звука. Полоса от 0,7 до 2 кГц обеспечивает материал для анализа изменения тембра источников, которые могут располагаться сзади Узкая полоса вблизи S кГц ответственна за локализацию звуков из верхней полусферы. На основа­нии последней зависимости можно сделать несколько практических выводов. ■ для распределенных систем озвучивания не всегда желательно допус­кать локализацию точек реального расположения динамиков. Посколь­ку в большинстве случаев часть динамиков в таких системах располага­ется сверху, следует быть крайне осторожным с подчеркиванием частот в районе 8 кГц;

• для того чтобы система озвучивания зала в какой-то степени ориентиро­вала слушателя на источник первичного звука (например, сцену), нужно замаскировать полосу пеленгации сверху, то есть подчеркнуть высокие частоты вблизи 8 кГц в динамиках, расположенных у источника звука Эксперименты показывают, что локализация звуковых объектов обеспе­чивается не только аналитической работой центральной нервной системы, отдельные мышцы тела также принимают активное участие в пространствен­ной ориентации. Когда мы рассматриваем какой-либо объект, мы не осозна­ем, что наши глаза находятся в непрерывном движении. Аналогичный про­цесс происходит и со слухом — поворачивая голову влево-вправо, мы «про­слушиваем» источник, отмечаем произошедшие изменения и анализируем полученную информацию. Буквально несколько градусов свободы движения

114

Глава 11. Теоретические основы стереофонии

предоставляют системе анализа массу дополнительной информации, значи­тельно улучшающей локализацию.

Монофонические фонограммы

Звукозапись родилась и долгое время развивалась в простейшем одноканаль-ном варианте, который впоследствии был назван монофоническим (от грече­ских monos .. — один и phone ~ звук).

Широко распространено мнение о том, что монофоническая запись прин­ципиально не может нести информацию об объемном звуке Это не так. Про­фессионально выполненная одноканальная фонограмма способна создавать впечатление наличия нескольких разнесенных в пространстве источников зву­ка Кажущийся объем будет задаваться единственным параметром — глубиной расположения объектов за акустической колонкой. Многочисленные экспе­рименты показали, что при прослушивании монофонической фонограммы любой человек, не напрягаясь, может локализовать 3...4 раздельных фронта. Первый — в точке установки колонки, если звук сухой, без реверберации, громкий, с мощной ВЧ составляющей Последующие — двумя-тремя равными шагами за колонкой При этом звук с каждым фронтом будет становиться тише, глуше, относительный уровень реверберацион ной составляющей станет больше Если все три параметра сбалансированы правильно, то на аппаратуре высокого класса в хорошей акустической обстановке слушатель уверенно раз-личит 4 раздельных фронта (рис. II 3).

фронт 4

фронт 3

мнимые источники звука

Рис. 11 3. Разрешающая способность монофонической фонограммы

115

Глава Л. Теоретические основы стереофонии

Двухканальные стереофонические фонограммы

Определение «стерео...» происходит от греческого слова stereos, которое в од­ном из значений переводится как «объемный, телесный, пространственный» и применяется как часть слов, указывающая на объемность или на наличие пространственного распределения (например, стереометрия, стереокино).

Первый опыт стереофонической передачи был осуществлен Адером и Пускасомв 1881 г. на всемирной выставке в Париже. Он заключался в двухка-нальной передаче звука из оперно! о театра по телефонным линиям. Большой вклад в совершенствование теории стереофонии внесли в 30-х гг. прошлого века работы немца Блюмляина. К 1956 г. относится появление в широкой продаже первых стереофонических пластинок. В 1953 г. было предложено применять термин «стереофония» для всех способов передачи звука с двумя или более каналами Поскольку в ге времена массовое распространение полу­чила наиболее простая двухканальная версия, этот термин за ней впоследст­вии и закрепился.

Стереофоническая двухканальная запись отличается от монофонической заданием направлении на источники звука. При стереофонии создаются ка­жущиеся (мнимые или «виртуальные») источники звука, которых не сущест­вует в реальном пространстве — они возникают лишь в сознании слушателя Термин «виртуальный» происходит от латинского virtuahs — условный, кажу­щийся, который может или должен проявиться.

Механизм локализации виртуальных источников звука похож на анало­гичный процесс для реальных источников, находящихся в помещении. Алго­ритм анализа многолучевых акустических отражений, возникающих в поме­щении, сходен с алгоритмом локализации мнимых источников, созданных двухлучевым излучением пары колонок. При этом информация, передавае­мая в обоих лучах, взаимосвязана и содержит материал для интенсивностной, фазовой и тембральной локализации кажущихся источников звука. Главное отличие состоит в том, что слушатель должен размещаться в определенной, строго ограниченной зоне пространства относительно пары колонок.

Разрешающая способность двухканальной стереофонии

В главе 10 мы выяснили список условий, при соблюдении которых стереофо­нические фонограммы предпочтительнее монофонических. Главным из этих условий является наличие пространственного впечатления (или объемности звучания), создаваемого у слушателя, когда местоположение источников зву­ка может быть четко локализовано. Если четкой локализации не будет — большинство слушателей предпочтут простое моно. У монофонической

116