Системы объемного звукового образа

 

Во времена фонографа об объёмности звучания не было и речи – главной целью, как было сказано выше (с. 44), являлась уже сама воз­можность фиксирования в фонограмме содержательной стороны звучания.

В эпоху граммофона, пусть и более совершенного по сравнению с фонографом, вопросу объёмности тоже отводилось мало внимания: главной задачей было улучшение технических характеристик звукопередачи – частотного и динамического диапазона, в том числе – снижение до приемлемого уровня помех и шумов.

С приходом электроакустического тракта и последующим непрерывным улуч­шением его характеристик (что положительно сказалось на достоверности звукопере­дачи), проблема донесения до слушателя полной информации о пространстве, в котором находится источник звука, сразу же стала актуальной. Стало ясно, что использование только одного громкоговорителя не может достоверно передать объём. Понятно, что при одноканальной передаче – моно­фонии, – тоже определяется объём помещения (параметры реверберации – ве­личина раннего отражения, степень дисперсности послезвучания, тембральная окраска), хорошо различается акустический баланс инструментов (звуковые планы), но у слушателя создается впечатление, что он находится не внутри концертного зала или звукозаписывающей студии, а за стеной и слышит источник (источники) звука через небольшое отверстие в этой стене. Таким образом, звучание из одной точки источника звука, имеющего в природе относительно большой угол по горизонтали (например, симфонического оркестра), перечёркивало все стремления инженеров и звукорежиссёров к достижению максимальной пространственной достоверности.

Но задача создания электроакустической системы, способной максимально точно передать пространство, в котором находится источник звука, не могла быть решена без фунда­ментальных исследований в области психо­акустики. Процесс изучения особенностей человеческого слуха оказался очень трудоёмким и длительным, и можно сказать, что только в настоящее время (к кон. ХХ – нач. ХХI вв.) из разрозненных знаний сложилась цель­ная теория. Обобщающим трудом в этой области явилась монография Блауэрта Й. «Пространственный слух» [16].

Попытки создать технологию передачи с высокой достоверностью пространственной картины звучания были предприняты фактически сразу же, как только был изобретён микрофон. В 1881 г. на Всемирной выставке в Париже изобретатель К. Адер впервые осуществил двухканальную передачу звука из оперного театра (система «театрофон»). Передача велась по телефонным проводам, соединенным с двумя группами микрофонов, одна из которых размещалась справа, а другая слева от сцены. Слушать передачу можно было по телефону с помощью пары наушников на расстоянии 3 км (Морз Ф. [67]). В 1912 г. подобные опыты были повторены в Берлине.

Создание миниатюрных микрофонов натолкнуло исследователей на естественный ход: скопировать ушной аппарат головы человека. Результатом этих работ стало появление двухканальной системы объёмного прослушивания Der kunstliche Kopf (более известной по своему сокращению Kunstkopf – «Искусственная голова») [116, с. 23].

Система Kunstkopf, при всей своей простоте, и в наше время является одним из лучших решений с точки зрения достоверности передачи пространства. Однако главный недостаток системы (достоверность достигается только при прослушивании фонограмм через головные телефоны одним человеком) сильно ограничил её распространение и стимулировал исследования по созданию громкоговорящих систем объёмного звучания.

Самым примитивным, но вполне приемлемым решением проблемы передачи объема стала амбиофония: 15-20 источников звука (громкоговорителей), равномерно расположенных вокруг слушателя в горизонтальной плоскости. К сожалению, амбиофонические системы остались единичными экспериментальными образцами, так и не получившими широкого распространения: соотношение «цена-качество» не позволило им утвердиться – одновременная запись-передача 15-20 сигналов для уровня техники того времени была слишком дорогостоящей (Алдошина И. А. [4]).

Но идея не умерла: как только уровень техники позволил создать многоканальную систему записи по приемлемой цене, редуцированные потомки амбиофонии – хорошо известные системы Dolby Digital 5.1 и Dolby Digital 7.1, – тотчас завоевали мир.

Наиболее простым способом, позволявшим, пусть даже несколько приближённо, передать объём, стала двухканальная стереофония. Было установлено, что два канала вполне могут создать у слушателя ощущение хорошего пространственного впечатления. По мере накопления опыта и теоретического осмысления выявились и некоторые недостатки, ограничения, свойственные двухканальной стереофонии (эффект небольшого провала звука посередине между громкоговорителями, узкая зона, в которой ощущается стереоэффект, искажения локализации источников звука), однако несомненные достоинства (простота аппаратной реализации и количество громкоговорителей – всего два) перевесили эти недостатки, и система получила самое широкое распространение во всём мире.

Инженерные решения, позволяющие зафиксировать на носителе два канала, были известны давно. Ещё в 1931 г. английский изобретатель А. Блюмлейн предложил способ стереофонической записи на диск, при котором сигналы обоих каналов одновременно записывались резцом в одной канавке. В своей заявке, на которую был выдан патент, Блюмлейн предлагает два способа стереозаписи: один представляет собой комбинацию поперечной и глубинной записи, другой основан на том, что две взаимно перпендикулярные составляющие колебания резца направлены под углом 45° к поверхности диска. Недостаточный уровень техники того времени не позволил реализовать идеи Блюмлейна (Лихницкий А. [130]).

В 1952 г. Е. Кук создал "бинауральную пластинку", стороны которой содержали "правую" и "левую" записи. Обе записи воспроизводились одним тонармом, имеющим две головки (Вахитов Я. Ш. [22]).

В 1957—58 г.г. в США, а затем и в других странах начался выпуск стереофонических грампластинок, позволивших получить при воспроизведении близкое к натуральному объёмное звучание, а в кон. 60-х гг. – пластинок, с которых стало возможным воспроизводить записи в монофоническом и в стереофоническом вариантах по методу Блюмлейна 45/45. Стереофонические пластинки имеют те же форматы и рассчитаны на те же скорости, что и монофонические долгоиграющие пластинки.

Остановимся теперь на том, какое влияние оказала двухканальная стереофония на звуковой образ. Использование всего двух каналов позволило совершить настоящую революцию в пространственном впечатлении:

1) появилась локализация по панораме кажущегося источника звука(КИЗ), что моментально сделало достоверность восприятия больших исполнительских составов почти естественной;

2) распределение источников звука по панораме упростило получение хорошего музыкального баланса, так как появилась возможность давать каждому КИЗ свое отдельное панорамное расположение, и это устраняло «наслаивание» их друг на друга, что было в монофонии;

3) распределение источников звука по панораме позволило значительно улучшить прозрачность при записях больших коллективов (например, симфонических оркестров тройного и четверного составов);

4) многократно улучшилось восприятие реверберации: использование разнофазных сигналов, приходящих от двух разнесенных на расстояние микрофонов (система стереофонии «АВ») сделало значительно более достоверной передачу отражённых сигналов, и, следовательно, пространственного впечатления;

5) использование бинауральности человеческого слуха (на этом основывается двухканальная стереофония) позволило качественнее определять нахождение источника звука по глубине. Так как этот параметр звукового образа – акустический баланс, – формируется соотношением прямого и отражённого сигналов, то, очевидно, что более достоверная передача отражённых звуков тоже влияет на него лучшим образом.

Подводя итог, можно заключить, что двухканальная стереофония получила широчайшее распространение именно потому, что была, во-первых, простой системой, во-вторых, при всей своей простоте достаточно достоверно передавала пространство, и, наконец, имела гораздо больше достоинств, чем недостатков. Именно соотношение: цена аппаратуры – качество передачи пространства долгое время затеняло один, но принципиальный недостаток этой системы: невозможность передать отражённые сигналы, приходящие с тыла. С этим минусом приходилось мириться, так как уровень техники того времени не позволял воспроизводить большее число каналов без серьёзного усложнения аппаратуры, и, следовательно, многократного повышения ее стоимости. К тому же акустика помещения, в котором велось прослушивание, под действием звуковых волн, исходящих из фронтальных громкоговорителей, генерировала собственные тыловые отражённые, которые воспринимались слушателем как присутствующие в фонограмме.

Что же касается ограниченности точек положения слушателя, где стереофонический эффект ощущается во всей своей полноте, то это отрицательное свойство двухканальной стереофонии было малозначимым, так как система предназначалась прежде всего, для использования в бытовых условиях, в основном для одного-двух,  в крайнем случае – трёх-пяти человек [116, с. 32-33].

Такими широкими возможностями, предоставленными двухканальной стереофонией, не могли не воспользоваться звукорежиссёры. Впервые с момента существования звукозаписи искусственное звучание почти приблизилось к натуральному – частотный диапазон практически равнялся естественному человеческому, перестала ощущаться узость динамического диапазона, а пространственное впечатление стало сопоставимым с реальным. Конечно, эксперты легко распознавали искусственность звучания[27], но рядового слушателя даже то, что давала двухканальная стереофония, вполне устраивало. На волне этой эйфории сформировалось следующее представление: если имеется система с почти абсолютной точностью передачи естественного звучания, то и звуковой образ должен в максимальной степени приближения к естественному. Таким образом, возникла концепция традиционного (классического) звукового образа. Соответственно, работу со звуком, результатом которой является классический звуковой образ, можно назвать традиционной (классической) звукорежиссурой. (Традиционный (классический) звуковой образ и традиционная (классическая) звукорежиссура подробно рассматриваются в третьей главе.)

Однако нельзя утверждать, что именно двухканальная стереофония породила эту концепцию. Традиционный (классический) звуковой образ является прямым следствием стремления к наивысшей, абсолютной достоверности звукопередачи, и потому вполне логично предположить, что его формирование произошло в момент рождения звукозаписи. За всю историю звукозаписи как культурного феномена, вплоть до появления двухканальной стереофонии традиционный (классический) звуковой образ был недостижимой мечтой звукорежиссёров, так как несовершенство аппаратных средств (уровня техники) препятствовало воплощению его в действительность.

Когда же уровень техники позволил создать системы не абсолютной, но весьма высокой достоверности звукопередачи, идеи традиционного (классического) звукового образа смогли, наконец, реализоваться почти в полной мере и достигли своего апогея. Это произошло только тогда, когда стал выполняться ряд необходимых условий, а именно:

1) была достигнута высокая достоверность преобразования звукового давления в электрический сигнал: АЧХ современных студийных конденсаторных микрофонов таких известных фирм, как «Neumann» [136], «AKG» [131] и других линейна почти во всём слышимом диапазоне (20Гц-20кГц), что позволяет с высокой достоверностью передать тембры голосов и инструментов;

2) динамический диапазон достиг такого значения (40 dB и более), при котором сжатие умелым звукорежиссёром до этих цифр натурального динамического диапазона (например, оркестра – примерно 90 dB) не раздражает слушателя и становится практически незаметным;

3) уровень шумов становится столь малым, что фактически маскируется полезным сигналом или естественным фоновым шумом, который всегда присутствует, например, в трансляционных записях;

4) система объёмной звукопередачи настолько совершенна, что вызывает у слушателя иллюзию присутствия в концертном зале или студии.

Но традиционный (классический) звуковой образ недолго обладал «монополией». Появление новых возможностей в обработке звука, в том числе создание качественных приборов формирования пространственного впечатления (различного рода линий задержки и ревербераторов), позволило, наконец, звукорежиссёрам реализовать свои отложенные на время заветные фантазии, ранее не реализованные из-за недостаточного уровня техники.

В основу новой концепции легло не стремление как можно точнее передать звуковой первоисточник (реальное пространство студии), а наоборот – создание ирреального звукового образа, не имеющего естественного прототипа. На основе этого положения возникла концепция нетрадиционного (драматургического) звукового образа [28]. Соответственно, работу со звуком, результатом которой является драматургический звуковой образ, можно назвать нетрадиционной (драматургической) звукорежиссурой.  (Нетрадиционный (драматургический) звуковой образ и нетрадиционная (драматургическая) звукорежиссура подробно рассматриваются в третьей главе.)

Вначале нетрадиционная (драматургическая) звукорежиссура использовалась исключительно в студийных записях эстрадной музыки, но эта концепция оказалась для эстрады столь привлекательной, что очень скоро стала оказывать обратное воздействие: теперь уже и на живых концертах звукорежиссёры стремились получить ирреальный студийный звук. В настоящее время во всем мире звук фонограмм и эстрадных концертных выступлений в подавляющем большинстве создается по канонам нетрадиционной (драматургической) звукорежиссуры.

Таким образом, двухканальная стереофония явилась первой широко рас-пространенной громкоговорящей[29] системой объёмного звучания. (Звуковая иллюстрация №7.)

Но специалистам в области звукозаписи хотелось большего. В 1969-1971 гг. на мировом рынке появились образцы четырёхканальной квадрафонической аппаратуры – магнитофоны и электрофоны [116, с. 73]. Однако квадрафонии не суждено было завоевать мир: четыре канала не давали заметного преимущества в передаче пространства, поэтому от квадрафонии быстро отказались.

Тем не менее, исследования с целью создания систем объёмного звучания, позволяющих лучше, чем двухканальная стереофония, передать пространство, продолжались во всём мире. Правда, теперь основными заказчиками НИОКР[30] в этой области стали не звукозапись и радиовещание, а кинокомпании. Задача была следующей: при минимальных аппаратных затратах получить звуковое поле в 360°.

Многолетние научные работы в области психоакустики дали свои результаты: были спроектированы множество систем, чрезвычайно дорогостоящих и нуждающихся в сложной настройке под естественную акустику залов кинотеатров высококлассными специалистами, что было в принципе неприемлемым для звукового оборудования малогабаритных домашних кинотеатров, выпуск которых большими сериями начался в начале 90-х гг.

Действительно значимых успехов в создании звуковой системы объемного звучания для домашних кинотеатров удалось добиться только после создания систем звукопередачи на принципах цифровой передачи информации. Наибольших успехов в этом деле достигла компания «Dolby Laboratories» [135], основанная в 1965 г. Р. Долби. Ее разработки (в том числе – система «Dolby Digital» 5.1 и ее развитие – «Dolby Digital» 7.1), – получили широчайшее распространение во всем мире и на данный момент являются стандартом в этой области.

Теперь рассмотрим, что нового привнесли в развитие звукового образа ныне существующие системы со звуковым полем в 360° и внедрение в звукозапись технологий цифровой звукопередачи и обработки. На первый взгляд, прогресс колоссален:

1) динамический диапазон стал равен естественному человеческому (более 90 dB);

2) уровень шумов звукопередающего тракта (более -90 dB) позволил  вынести за скобки вопрос об их существовании, так как фактически теперь шумы стали не слышны;

3) математические методы обработки звукового сигнала и создания эффектов наделили современных звукорежиссёров колоссальными возможностями для передачи достоверности звукового образа (в классической звукорежиссуре) и создания нового, до этого неведомого звучания (драматургическая звукорежиссура).

4) и, наконец, многоканальные системы объёмного звучания с круговым звуковым полем сделали достоверность звукопередачи ещё более точной, обеспечив слушателю восприятие отражённых сигналов, приходящих со всех сторон.

Тем не менее, надо признать, что все последние достижения в области звукопередачи ничего фундаментально нового в звуковой образ не внесли: по сути дела, все ухищрения учёных и инженеров в деле создания новейших систем являются лишь улучшением, усовершенствованием традиционного звукового тракта. То же можно сказать и о звуковом образе: во всём мире звуковые образы записей[31] делятся на два фундаментальных типа – традиционный (классический) и нетрадиционный (драматургический). Естественно, они совершенствуются по мере возможностей вслед за совершенствованием аппаратных средств: улучшение параметров звукопередающего тракта даёт возможность звукорежиссёрам-традиционалистам поднять достоверность традиционного (классического) звукового образа на небольшую, но очередную ступень, а создание новых звуковых эффектов побуждает звукорежиссёров-нетрадиционалистов на их немедленное использование, хотя ничего революционного за всё это время не произошло.

Подводя итог истории развития звукового образа и отвечая на вопросы, поставленные в начале главы, можно сделать следующие выводы:

 

1) Что первично – аппаратура или запросы звукорежиссёров?

Первичны технические средства, и именно они влияют на развитие звукового образа, а не наоборот. Только изобретение новых возможностей дает звукорежиссёру инструмент совершенствования звукового образа.

Разумеется, пожелания звукорежиссёров стимулируют учёных и инженеров на поиски новых возможностей, но могут пройти долгие годы кропотливых исследований, прежде чем будет сделано какое-либо открытие или отработана технология, позволяющая, например, совершенно по-новому обрабатывать звук, как это наглядно иллюстрирует внедрение цифровых методов.

 

2) Развитие звукового образа в историческом плане происходило

линейно, путем постепенного совершенствования

    или этот процесс был скачкообразным, революционным?

 

История развития звукового образа состоит как из эволюционных, так и революционных этапов, подчиняющихся следующей закономерности: вначале происходит резкий скачок в качестве звукового образа, связанный с переходом на новую технологию, как это было, например, при внедрении электроакустического тракта, затем долгие годы рост качества хотя и продолжается, но идёт весьма медленно (мы видим, что кривая этапа развития представляет собой функцию вида y=√x). Новые научные открытия, новое поколение аппаратуры, с ещё большими возможностями (та же двухканальная стереофония) – снова резкий скачок (революция) и протяженный период совершенствования (эволюция) до тех пор, пока из технологии не будет выжато всё возможное или учёные не сделают новых открытий.

 

 

3) Какие этапы развития проходил звуковой образ по мере

совершенствования самой звукозаписи как феномена

человеческой культуры; сколько их было?

 

Если рассматривать развитие звукового образа как функцию от развития аппаратных средств, то можно насчитать 5 временных разделов:

 

1) первые звукозаписывающие аппараты (фонографы);

2) механическая грамзапись (граммофоны);

3) электроакустический тракт (электрофоны и магнитофоны);

4) стереофония;

5) цифровая эпоха; системы кругового звукового поля.

 

Но если смотреть на эту проблему с точки зрения становления звукового образа, то вырисовывается несколько иная картина:

 

1) звуковой образ с таким состоянием параметров, которое не позволяет провести его анализ (практически – отсутствие звукового образа) (фонографы);

2) минимальное присутствие звукового образа (граммофоны);

3) формирование и постепенное совершенствование традиций классического, а также зарождение основ драматургического звуковых образов (электроакустический тракт);

4) их апогей: традиционного (классического) – в классической[32] музыке, нетрадиционного (драматургического) – в эстраде (двухканальная стереофония и системы кругового звукового поля).

4) Была ли протяженность этапов по времени приблизительно

одинакова или можно наблюдать ярко выраженную неравномерность?

   

Очевидна явная неравномерность. Всю историю звукового образа можно поделить на три неравных этапа:

 

1) несовершенный звуковой образ – десятилетие фонографа плюс двадцатилетие граммофона;

2) сложившийся звуковой образ – почти три десятилетия монофонического электрофона;

3) совершенный звуковой образ – более полувека.

 

Очевидно, чем совершеннее становится звуковой образ, тем протяжённей становится этап его развития. Чем совершеннее становится та или иная область человеческой культуры, тем сложнее сделать в ней какие-либо улучшения, и с этой точки зрения звуковой образ не представляет исключения.

   

5) Меняются ли традиции высококачественного звуко­вого образа

с  течением времени или они возникли давно и почти без измене­ния

дошли до наших дней?

Для традиционного (классического) – не меняются.

Поскольку в основе традиционного (классического) звукового образа лежит стремление к максимальной передаче естественного звучания, а академическая музыкальная культура весьма консервативна и не склонна к революционным изменениям, то и звуковой образ в своих базовых установках точно следует за ней.

Концепция же нетрадиционного (драматургического) звукового образа, напротив, в силу свойственной ей установки на «неестественность» вынуждена все время находиться в развитии, ибо нахождение нового для неё – жизненная необходимость.

 

 

Глава третья

ТИПЫ ЗВУКОВОГО ОБРАЗА,