Проектирование и сведение звука в 5.1
Вопросы, которые мы сегодня будем обсуждать, на самом деле не так легки, как может показаться на первый взгляд. Но ведь, действительно, очень многие хотят создать DVD c современным звучанием, но потом могут столкнуться с рядом весьма интересных проблем. Каких? В первую очередь, выраженных в несовпадении систем, кодеков и так далее по характеристикам и функциональным способностям. Причем именно для варианта кино это не так уж и важно — там звукорежиссеры пошли на ряд весомых упрощений. А вот полноценной музыки, сделанной в том же 5.1, Dolby EX, где можно задействовать весь объем, этого не происходит. И причин этому масса. Разберемся?
Начнем с истоков, вернее, немного необходимой теории
Для старта лучше перейти на серьезный лад. Давайте разбираться с ситуацией, и, наверное, начать лучше с такого известного школьникам понятия, как "интерференция звуковых волн". Помните, что это такое? На всякий случай поясним, что это явление, возникающее в результате взаимодействия (содействия или противодействия) двух или нескольких волн. Давайте представим себе ситуацию с тем, а что же собой представляет звуковая волна, распространяющаяся в воздухе? Под воздействием источника изначально в среде формируются зоны разряжения и сжатия, после чего по принципу пружины передаются дальше, а среда соответственно у нас называется упругой (пружина — упругость). Но при этом мы не говорим о том, что источниками звука излучается только одна волна. В каждый момент в той же зоне разряжения от одной может присутствовать зона сжатия другой. И таким образом мы получаем весьма сложную и запутанную картину. При этом могут быть такие участки, в которых волны с одинаковыми длинами и амплитудами встретятся в противофазе либо синфазно плюс эффекты резонанса. В общем и целом сами картины окружающего пространства выглядят очень сложными. Дополнительно из физики вы можете встретиться и с таким понятием, как стоячие волны, которые образуются в результате наложения двух волн одинаковой амплитуды, фазы и частоты, распространяющихся в противоположных направлениях, как частный пример — прямой и отраженной от нее.
В принципе, говоря об интерференции, изначально часто подразумевают только взаимодействия волн с одинаковыми длинами (то есть частотами). Но ведь взаимодействуют между собой и волны с разными. Если, например, вы настроите камертоны на разные, но близкие по значениям частоты, то отчетливо услышите биения — изменения амплитуды звука, происходящие с частотой, равной разности исходных частот. Например, множество музыкальных инструментов настраивается по биениям. И эти биения в рамках взаимодействия волн с различными частотами присутствуют всегда, только в одних случаях они могут сливаться с другими волнами, например, обертонами (ведь мы знаем, что с колебанием целой струны соколеблются кратные части ее длины, то есть любая звуковая волна в природе является сложной, и ее можно разложить на ряд простых), а в других выходить за рамки слышимых нами спектров, то есть, по крайней мере, не мешать. В принципе, если частота биений не сочетается ни с чем из естественной картины и находится в слышимом диапазоне, то мы получаем ощущение дискомфорта или диссонанса, то есть мы начинаем слышать несочетаемую с другими частоту. Многие современные институты очень подробно изучают биения для такой интересной вещи, как синтез звуковых волн в акустическом пространстве. Само название диссонансных звукосочетаний было получено давно, далеко еще до того, как физика все объяснила, причем до диссонансов все церковные песнопения строились на консонансах (согласованных сочетаниях). И еще до появления сверхточных современных наук люди, вооруженные только своим слухом и ориентирующиеся на ощущения, самостоятельно нашли мажор, минор и т.п. Несколько отстраняясь от темы, нужно отметить, что европейское полутоновое разделение не является оптимальным — это нам демонстрирует множество народных песен и т.д.
Сейчас практически каждый домашний кинотеатр имеет свое звучание!
А теперь, возвращаясь, напоминаем, что мы имеем дело с очень сложным волновым наполнением воздушной среды. Само явление интерференции может искажать качество передаваемой частотной картины, с чем боролись и давно, и сейчас в рамках работ, связанных, во-первых, с акустическими параметрами помещений, а в момент появления многополосных, а потом — и многоканальных акустических систем проблема проявилась и там. Что касается аппаратуры среднего и высокого классов, то можно отметить, что да, очень многие даже кодеки, ресиверы, сами акустические системы имеют в своем арсенале встроенные ноу-хау для уменьшения эффектов интерференции. Но у каждого свой подход, схематика, звучание, в конце концов. Причем если мы говорим о многополосных колонках (то есть с несколькими динамиками), то на каждую из полос у них предусмотрен свой фильтр, и это не позволяет эффекту интерференции сильно влиять на качество передачи воспроизводимой картины, не говоря уже о том, что тыловые отличаются по исполнению, схематике от фронтальных и центрального. А в дешевых колонках (системах), в том числе предназначенных для трансляционных систем (и подобные варианты можно встретить в недорогих АС для домашних кинотеатров), схематика чаще всего фильтры и не предусматривает или предусматривает на самом простейшем уровне. И это речь идет о тех, где могут стоять просто две идентичные динамические головки в каждой из колонок, о тех же, где стоит по одной "пищалке", мы вообще говорить не будем. Волны в силу той же интерференции увеличиваются по амплитуде, причем появляется весьма интересный эффект, ведь больше всех страдают волны с малыми длинами — они затухают быстрее всех. В результате картина получается отнюдь не линейной, и, кстати, локализация таких источников будет происходить только на среднем уровне, то есть на разности фаз на средних частотах — по верхним мы уже ничего с определенного расстояния определить не сможем. Поэтому дешевым акустическим системам в ряде случаев нужно говорить "нет". Плюс к этому АЧХ и частотный диапазон у каждой из предлагаемых моделей свой:).
Еще немного об интерференции
А за основной стандарт для работы с многоканальным звуком лучше всего принимать те принципы и приемы, которые используются в кино, а не в музыке, что производится. Кстати, ваш покорный слуга давно столкнулся с такими вещами не только в рамках 5.1 и выше, но и, например, на таком малоизвестном сейчас стандарте, как 2+2+2 (в нем фронтальные расположены на верхнем и нижнем ярусах, в каждом по два канала, и два канала находятся позади слушателя). Так вот, когда дело доходило до создания спецэффектов, где все летало по разным плоскостям, ощущения становились просто отличными, но потом, когда вы начинаете создавать более мощные насыщенные звуковые картины, то эффект интерференции ощутим. Кстати, некоторые звукорежиссеры-профессионалы используют саму интерференцию для достижения некоторых спецэффектов, только это воспринимается не на всех АС. И нужно понимать, что, если, например, в стерео все может казаться не таким уж сложным, то в 5.1 (6.1) мы имеем полный перегруз с широкополосными источниками звука, причем они окружают человека в пространстве, в результате чего мы получаем огромное множество волновых частотных взаимодействий. Посему принципы, на которых строится многоканальный звук для кино, можно назвать оптимальными. Ведь там два фронтальных канала являются несущими основной звук, центральный канал транслирует в основном речь главных персонажей, остальное является маскирующимся за исключением добавления спецэффектов, которые по самой своей природе и частотному наполнению отличаются от того, что воспроизводят центральная и фронтальная части.
Об этом нужно знать и просто уметь пользоваться
Обратите внимание, например, на тот факт, что в многоканальном звуке как для игр, так и для кино редко используются спецэффекты, да и музыкальные моменты, идущие через перекрестные каналы, например, из фронтального правого в тыловой левый. Просто в данном случае вы можете получить не только интерференцию, а скорее даже образование стоячих волн, которые могут образовываться в определенных местах. То есть обычно используется вращение или переходы по (или через) соседним каналам. Также не совсем рекомендовано использование для музыкальных файлов псевдостереоэффекта, где каждый трек (прямой и он же с задержкой) воспроизводится парами колонок, что раньше любили в квадро. Да, это можно сделать, но гораздо проще поступить по-другому — например, поместить в каналы отдельные партии инструментов либо эквализировать "задержанные" таким образом, чтобы они воспроизводили большие высокие частоты, которые быстро затухают. Кстати, отчасти это делают и сами акустические системы, ведь вы можете увидеть явное отличие между тем, как выполнены фронтальные и тыловые. Раньше это происходило в силу того, что 5.1 пришло из квадро (добавлены только центральный канал, воспроизводящий голос и сабвуфер), то есть они были равноценными, но потом, особенно производители профессиональной техники, от такой подобности стали отказываться. Я не говорю о том, что мы часто можем встретить в студиях — там просто еще делаются определенные расчеты в рамках помещений…
Просто о 5.1 очень часто говорили, ведь сама идея множества добавленных колонок дает огромные перспективы для творчества, но все ведь предназначается для конечного пользователя, у которого акустические системы отнюдь не топ-класса — на это и нужно ориентироваться. Вообще современные технологии 5.1, 6.1 и т.п. разрабатывались в основном для кинотеатров, а не для малогабаритных квартир, и акустические системы там для них проходят большие тесты на стандартизацию по качеству и соответствию. Самый яркий пример из истории: Джордж Лукас посетил кинотеатр, посмотрев один из "Эпизодов" своих "Звездных войн", и услышал просто огромное несоответствие того качества звука, который делался при монтаже звука в студии, по сравнению с тем, что в итоге предлагалось людям. Лукас решил исправить ситуацию и ввел свой собственный технологический стандарт качества THX. И что тут говорить о множестве техники, которая предлагается для пользователей обычных домашних кинотеатров? Ситуация сейчас, конечно, исправляется, но очень медленными темпами. Причем разработчики из различных фирм ищут вообще принципиально новые стандарты и варианты их решений.
Поэтому в завершение этой части материала настоятельная рекомендация специалистам (начинающим и продолжающим): перед тем, как приступать работе со звуком в 5.1, 6.1, 7.1 и т.п., для начала выберите себе хорошие акустические системы и сопутствующую технику, чтобы уровень их качества соответствовал мировым стандартам. Сделайте правильную расстановку колонок с учетом параметров помещения. Работа начинается со всего этого, а не с того, как написал один из читателей: "Я установил Vegas, что мне делать дальше?" Программное обеспечение для сведения — это уже второй вопрос. Вернее, третий. Вторым идет прослушивание качественных работ профессионалов на том, что вы построили.
Кристофер, christopher@tut.by
Начнем с истоков, вернее, немного необходимой теории
Для старта лучше перейти на серьезный лад. Давайте разбираться с ситуацией, и, наверное, начать лучше с такого известного школьникам понятия, как "интерференция звуковых волн". Помните, что это такое? На всякий случай поясним, что это явление, возникающее в результате взаимодействия (содействия или противодействия) двух или нескольких волн. Давайте представим себе ситуацию с тем, а что же собой представляет звуковая волна, распространяющаяся в воздухе? Под воздействием источника изначально в среде формируются зоны разряжения и сжатия, после чего по принципу пружины передаются дальше, а среда соответственно у нас называется упругой (пружина — упругость). Но при этом мы не говорим о том, что источниками звука излучается только одна волна. В каждый момент в той же зоне разряжения от одной может присутствовать зона сжатия другой. И таким образом мы получаем весьма сложную и запутанную картину. При этом могут быть такие участки, в которых волны с одинаковыми длинами и амплитудами встретятся в противофазе либо синфазно плюс эффекты резонанса. В общем и целом сами картины окружающего пространства выглядят очень сложными. Дополнительно из физики вы можете встретиться и с таким понятием, как стоячие волны, которые образуются в результате наложения двух волн одинаковой амплитуды, фазы и частоты, распространяющихся в противоположных направлениях, как частный пример — прямой и отраженной от нее.
В принципе, говоря об интерференции, изначально часто подразумевают только взаимодействия волн с одинаковыми длинами (то есть частотами). Но ведь взаимодействуют между собой и волны с разными. Если, например, вы настроите камертоны на разные, но близкие по значениям частоты, то отчетливо услышите биения — изменения амплитуды звука, происходящие с частотой, равной разности исходных частот. Например, множество музыкальных инструментов настраивается по биениям. И эти биения в рамках взаимодействия волн с различными частотами присутствуют всегда, только в одних случаях они могут сливаться с другими волнами, например, обертонами (ведь мы знаем, что с колебанием целой струны соколеблются кратные части ее длины, то есть любая звуковая волна в природе является сложной, и ее можно разложить на ряд простых), а в других выходить за рамки слышимых нами спектров, то есть, по крайней мере, не мешать. В принципе, если частота биений не сочетается ни с чем из естественной картины и находится в слышимом диапазоне, то мы получаем ощущение дискомфорта или диссонанса, то есть мы начинаем слышать несочетаемую с другими частоту. Многие современные институты очень подробно изучают биения для такой интересной вещи, как синтез звуковых волн в акустическом пространстве. Само название диссонансных звукосочетаний было получено давно, далеко еще до того, как физика все объяснила, причем до диссонансов все церковные песнопения строились на консонансах (согласованных сочетаниях). И еще до появления сверхточных современных наук люди, вооруженные только своим слухом и ориентирующиеся на ощущения, самостоятельно нашли мажор, минор и т.п. Несколько отстраняясь от темы, нужно отметить, что европейское полутоновое разделение не является оптимальным — это нам демонстрирует множество народных песен и т.д.
Сейчас практически каждый домашний кинотеатр имеет свое звучание!
А теперь, возвращаясь, напоминаем, что мы имеем дело с очень сложным волновым наполнением воздушной среды. Само явление интерференции может искажать качество передаваемой частотной картины, с чем боролись и давно, и сейчас в рамках работ, связанных, во-первых, с акустическими параметрами помещений, а в момент появления многополосных, а потом — и многоканальных акустических систем проблема проявилась и там. Что касается аппаратуры среднего и высокого классов, то можно отметить, что да, очень многие даже кодеки, ресиверы, сами акустические системы имеют в своем арсенале встроенные ноу-хау для уменьшения эффектов интерференции. Но у каждого свой подход, схематика, звучание, в конце концов. Причем если мы говорим о многополосных колонках (то есть с несколькими динамиками), то на каждую из полос у них предусмотрен свой фильтр, и это не позволяет эффекту интерференции сильно влиять на качество передачи воспроизводимой картины, не говоря уже о том, что тыловые отличаются по исполнению, схематике от фронтальных и центрального. А в дешевых колонках (системах), в том числе предназначенных для трансляционных систем (и подобные варианты можно встретить в недорогих АС для домашних кинотеатров), схематика чаще всего фильтры и не предусматривает или предусматривает на самом простейшем уровне. И это речь идет о тех, где могут стоять просто две идентичные динамические головки в каждой из колонок, о тех же, где стоит по одной "пищалке", мы вообще говорить не будем. Волны в силу той же интерференции увеличиваются по амплитуде, причем появляется весьма интересный эффект, ведь больше всех страдают волны с малыми длинами — они затухают быстрее всех. В результате картина получается отнюдь не линейной, и, кстати, локализация таких источников будет происходить только на среднем уровне, то есть на разности фаз на средних частотах — по верхним мы уже ничего с определенного расстояния определить не сможем. Поэтому дешевым акустическим системам в ряде случаев нужно говорить "нет". Плюс к этому АЧХ и частотный диапазон у каждой из предлагаемых моделей свой:).
Еще немного об интерференции
А за основной стандарт для работы с многоканальным звуком лучше всего принимать те принципы и приемы, которые используются в кино, а не в музыке, что производится. Кстати, ваш покорный слуга давно столкнулся с такими вещами не только в рамках 5.1 и выше, но и, например, на таком малоизвестном сейчас стандарте, как 2+2+2 (в нем фронтальные расположены на верхнем и нижнем ярусах, в каждом по два канала, и два канала находятся позади слушателя). Так вот, когда дело доходило до создания спецэффектов, где все летало по разным плоскостям, ощущения становились просто отличными, но потом, когда вы начинаете создавать более мощные насыщенные звуковые картины, то эффект интерференции ощутим. Кстати, некоторые звукорежиссеры-профессионалы используют саму интерференцию для достижения некоторых спецэффектов, только это воспринимается не на всех АС. И нужно понимать, что, если, например, в стерео все может казаться не таким уж сложным, то в 5.1 (6.1) мы имеем полный перегруз с широкополосными источниками звука, причем они окружают человека в пространстве, в результате чего мы получаем огромное множество волновых частотных взаимодействий. Посему принципы, на которых строится многоканальный звук для кино, можно назвать оптимальными. Ведь там два фронтальных канала являются несущими основной звук, центральный канал транслирует в основном речь главных персонажей, остальное является маскирующимся за исключением добавления спецэффектов, которые по самой своей природе и частотному наполнению отличаются от того, что воспроизводят центральная и фронтальная части.
Об этом нужно знать и просто уметь пользоваться
Обратите внимание, например, на тот факт, что в многоканальном звуке как для игр, так и для кино редко используются спецэффекты, да и музыкальные моменты, идущие через перекрестные каналы, например, из фронтального правого в тыловой левый. Просто в данном случае вы можете получить не только интерференцию, а скорее даже образование стоячих волн, которые могут образовываться в определенных местах. То есть обычно используется вращение или переходы по (или через) соседним каналам. Также не совсем рекомендовано использование для музыкальных файлов псевдостереоэффекта, где каждый трек (прямой и он же с задержкой) воспроизводится парами колонок, что раньше любили в квадро. Да, это можно сделать, но гораздо проще поступить по-другому — например, поместить в каналы отдельные партии инструментов либо эквализировать "задержанные" таким образом, чтобы они воспроизводили большие высокие частоты, которые быстро затухают. Кстати, отчасти это делают и сами акустические системы, ведь вы можете увидеть явное отличие между тем, как выполнены фронтальные и тыловые. Раньше это происходило в силу того, что 5.1 пришло из квадро (добавлены только центральный канал, воспроизводящий голос и сабвуфер), то есть они были равноценными, но потом, особенно производители профессиональной техники, от такой подобности стали отказываться. Я не говорю о том, что мы часто можем встретить в студиях — там просто еще делаются определенные расчеты в рамках помещений…
Просто о 5.1 очень часто говорили, ведь сама идея множества добавленных колонок дает огромные перспективы для творчества, но все ведь предназначается для конечного пользователя, у которого акустические системы отнюдь не топ-класса — на это и нужно ориентироваться. Вообще современные технологии 5.1, 6.1 и т.п. разрабатывались в основном для кинотеатров, а не для малогабаритных квартир, и акустические системы там для них проходят большие тесты на стандартизацию по качеству и соответствию. Самый яркий пример из истории: Джордж Лукас посетил кинотеатр, посмотрев один из "Эпизодов" своих "Звездных войн", и услышал просто огромное несоответствие того качества звука, который делался при монтаже звука в студии, по сравнению с тем, что в итоге предлагалось людям. Лукас решил исправить ситуацию и ввел свой собственный технологический стандарт качества THX. И что тут говорить о множестве техники, которая предлагается для пользователей обычных домашних кинотеатров? Ситуация сейчас, конечно, исправляется, но очень медленными темпами. Причем разработчики из различных фирм ищут вообще принципиально новые стандарты и варианты их решений.
Поэтому в завершение этой части материала настоятельная рекомендация специалистам (начинающим и продолжающим): перед тем, как приступать работе со звуком в 5.1, 6.1, 7.1 и т.п., для начала выберите себе хорошие акустические системы и сопутствующую технику, чтобы уровень их качества соответствовал мировым стандартам. Сделайте правильную расстановку колонок с учетом параметров помещения. Работа начинается со всего этого, а не с того, как написал один из читателей: "Я установил Vegas, что мне делать дальше?" Программное обеспечение для сведения — это уже второй вопрос. Вернее, третий. Вторым идет прослушивание качественных работ профессионалов на том, что вы построили.
Кристофер, christopher@tut.by
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 36 за 2007 год в рубрике мультимедиа
