Представьте себе, что все окружающие нас звуки были бы заменены на отдельные источники звука, расположенные в определённых местах. Это создало бы уникальную «матрицу» звукового пространства, в которой человек чувствовал бы себя так же естественно, как и в реальном мире.
В обычных условиях мы можем слышать «панорамный центр» звука, даже если там нет громкоговорителя. Это происходит благодаря «фантомным» каналам, которые появляются при прослушивании звука в наушниках или в обычной стереосистеме.
Локализация этих каналов зависит от положения головы слушателя относительно центра панорамы.
Центральный фантомный канал был сделан реальным, и теперь мы будем называть его «центральным» или обозначать как «С». Он получается путём простого сложения двух стереоканалов и воспроизводится громче, чем правый и левый, чтобы звук локализовался на нём.
В рамках стереосистемы помимо центрального канала мы воспринимаем множество других «фантомных», но они менее значительны и сложнее для отделения, поэтому пока и не заменяются на реальные.
Неравномерность АЧХ и другие недостатки современных акустических систем привели к появлению ещё одного новшества — мощного низкочастотного динамика для воспроизведения мощных спецэффектов. Человек не может определять локализацию источников звука в диапазоне примерно до 300 Гц.
В результате, мощный низкочастотный громкоговоритель может быть и один, и стереовосприятие от этого не пострадает.
Это облегчило ситуацию производителям и удешевило акустические системы.
Даже большинство студийных мониторов, работающих в стерео, имеют сабвуфер. Частотный диапазон сабвуфера составляет примерно от 20 Гц до 200–300 Гц.
Теперь вернёмся к нашим «фантомным» каналам. В киноиндустрии помимо основных каналов был предусмотрен специальный канал эффектов (effect channel). Он использовался редко и воспроизводил незначительные звуковые данные. Потом его нагрузили, изобретя системы 4.0 и 4.1.
Есть такое понятие как «псевдостерео», под которым понимается алгоритм создания стереополя для монофонического источника звука. Ничего сложного в его реализации нет — обычная задержка или смещение фазы для одного моно-сигнала, направленного на два источника.
Если представить каждую колонку стереосистемы как отдельный моноисточник, то его можно дополнить «псевдостерео»-вариантом. Так появились полноценные пространственные каналы, которые мы будем называть surround или S-каналами.
Изначально их оснащали дешевыми громкоговорителями, частотный диапазон которых был намного меньше фронтальных колонок. Теперь царит равноправие, и слово «пространственный» или «surround» уже не отражает реальную суть событий. Лучше, конечно, подходит понятие «тыл» («rear»).
Таким образом, современный слушатель оказывается в центре квадрата, по вершинам которого расположены фронтальные и тыловые каналы, а прямо перед ним — центральный. В результате взаимодействия всех колонок нашей многоканальной акустической системы мы получаем огромное количество дополнительных «фантомных» каналов, что сегодня приравнивается к «настоящему» звуку вокруг.
--------------------------------------------------------------------------------------------
1. Dolby Digital (AC-3)
В 1978 году пришел первый оптический носитель — LaserDisc (LD или MCA DiscoVision), выпущенный компанией «Philips», но из-за высоких затрат на производство широкого распространения в Европе и США так и не получил.
А в 1995 году мир узнал DVD. Стандарт был разработан на основе разработок LaserDisc консорциумом 10 компаний («Pioneer», «Matsushita», «Mitsubishi», «Philips», «Sony», «Hitachi», «JVC», «Time Warner», «Thomson» и «Toshiba»). Изначально стандарт разрабатывался для смены аналогового VHS и оптического LaserDisc для домашнего просмотра фильмов, но впоследствии «оброс» компьютерными приложениями.
В качестве основного звукового стандарта консорциумом был принят «Dolby Digital» или «AC-3» (1992 г.), который изначально базировался на формате LaserDisc, но с выходом DVD перешёл на него. «Dolby Digital» стал первой цифровой системой многоканального звука. Этот стандарт успешно обкатывался в кинотеатрах, успех связан с использованием 5 независимых звуковых каналов:
- фронт правый;
- фронт левый;
- тыловой правый;
- тыловой левый;
- центральный диалоговый.
Плюс канал сабвуфера. Сабвуферу не требуется весь частотный диапазон (30-20000 Гц), а лишь часть его (20-120 Гц), поэтому количество каналов обозначают 5.1, а не 6.0.
Тандем DVD с «Dolby Digital» моментально стал популярным, ведь впервые домашний зритель смог четко понимать, что самолет пролетел сзади справа вперед налево, а не откуда-то сзади направо, как это было в предыдущих формах.
2. Digital Theatre System (DTS)
Американская мега-киностудия «Universal City Studios, Inc.» не спешила делиться патентными отчислениями компании «Dolby Laboratories» и решила разработать свой стандарт многоканального звука. Датой основания стандарта считают 1991 год, однако датой рождения «DTS» приято считать премьеру в 1993 г. фильма Стивена Спилберга «Парк Юрского периода» (режиссер стал одним из инициаторов и инвесторов). Киноманы сразу обратили внимание на небывалую чистоту многоканальных саундтреков.
Системы пространственного звучания DTS в настоящее время являются серьезными конкурентами продуктов лаборатории Dolby. Считается, что DTS обеспечивают более высокое качество звучания за счет фирменных алгоритмов компрессии и меньшей ее степени.
Например, если в Dolby Digital 5.1 сжатие звука составляет 12:1, то в DTS 5.1 оно куда более гуманное: при 16-разрядном квантовании примерно 3:1, а при 24-разрядном - 4,3:1.
В основе DTS лежит фирменная технология пространственного кодирования звука, получившая название Coherent Acoustics (когерентная акустика). Ее главная особенность в том, что кодирование осуществляется без устранения психоакустической избыточности, звук кодируется в исходном, "неповрежденном" виде.
Все шесть каналов системы DTS полностью независимы друг от друга, каждый из пяти основных каналов перекрывает диапазон звуковых частот, а шестой, низкочастотный, имеет полосу пропускания 20 - 80 Гц. Скорость потока данных на выходе кодера Coherent Acoustics составляет 1,235 Мбит/с.