: архив : архив журнала "Звукорежиссер" : 2003 : #1

113 конвенция AES в Лос-Анджелесе
Научные результаты
Ирина Алдошина

С 5 по 8 октября 2002 года в Лос-Анджелесе прошла очередная 113 конвенция AES под очень многообещающим названием "Наука на службе искусства".

На церемонии открытия конвенции президент Гарри Марголис (он приезжал в июне на нашу конференцию в Санкт-Петербург, впервые открыл для себя город, который ему очень понравился) сообщил, в частности, очень важное известие, что журнал JAES теперь можно будет получать в электронном виде, и что целый ряд стандартов будет также размещен на Интернет-странице aes.org, так что можно будет ими пользоваться. Там же выступил \Л. Шарильон, один из создателей MPEG и SDMI, с открытой лекцией под таким интересным названием "МР-3 и др.: друзья или враги аудиоиндустрии?". В ней он высказал мысль, что наука может быть "обоюдоострым лезвием", и надо стремиться не к тому, чтобы захватить контроль над сетями передачи данных (чем сейчас фирмы и занимаются), а стремиться создавать технологии, наиболее полно отражающие содержание окружающего мира.

Во время конвенции Национальная Академия искусства и науки звукозаписи, в полном соответствии с ее названием, провела круглый стол с участием ведущих звукорежиссеров, где обсуждалось будущее звукозаписи как с эстетической, так и с технической точки зрения. Было проведено два заседания "Платиновых продюсеров" (Platinum Producers), обсуждавших проблемы прошлого, настоящего и будущего звукозаписи, и изменение функций продюсера и инженера в студиях в настоящее время. Кроме того, было проведено заседание SPARS (Общества профессиональных участников аудиозаписывающей индустрии), где владельцы и менеджеры крупнейших студий звукозаписи обсуждали проблемы дальнейшего развития этого бизнеса. Кстати, экзамены для отбора нового персонала по-прежнему действуют для всех звукорежиссеров и аудиоинженеров - кто хочет попробовать свои силы, может узнать подробности через Интернет. Кроме того, в течение всей конвенции проходили концерты джазовой музыки и были организованы технические туры на! ведущие студии Голливуда (Sunset Sound Studios, Capitol Recording Studios и др.), так что связь с искусством была очень тесной.

Из общих и уже традиционных мероприятий конвенции необходимо отметить лекцию, посвященную памяти Р. Хейзера, на которую приглашаются ведущие ученые мира (на прошлых конвенциях выступали Р. Долби, П. Брюль и др.). На этой конвенции с лекцией выступил Джеймс Вест - создатель технологии электретных микрофонов на фирме Bell Lab в 60-е годы, почетный доктор ряда университетов, удостоенный многочисленных наград различных научных обществ Америки. Его лекция называлась "Современные электретные микрофоны и их применение", и была посвящена современным технологиям изготовления и применения электретных микрофонов - от самых маленьких (несколько квадратных миллиметров) до самых больших (до 20 см в диаметре) для очень низких частот.

По-прежнему на конвенциях уделяется много внимания работе исторической секции - все дни работала выставка "Когда царил винил", где были представлены образцы различной старой техники. Ветераны аудиоиндустрии выступали с докладами об истории и развитии микшерских пультов, микрофонов, магнитной звукозаписи и др. Секция собирает библиотеку об истории аудиотехники во всех странах мира: японцы, в частности, подготовили очень большой доклад с фотографиями и образцами о развитии аудиотехники в Японии. Было бы крайне полезно и России включиться в этот процесс - у нас достаточно богатая история аудиоиндустрии, есть Музей Связи и много исторических образцов аппаратуры. Но для этого нужны энтузиасты...

Огромное внимание AES по-прежнему уделяет студенческому движению, обеспечивая свое будущее, предлагая все новые и новые формы работы со студентами. Наряду с традиционными формами - образовательной ярмаркой, где многочисленные университеты, институты и консерватории представляют свои программы, и образовательным форумом, где студенты и преподаватели обсуждали проблемы дальнейшего развития аудиообразования - были также организованы конкурсы студенческих звукозаписей, сессии научных студенческих докладов, специальные "менторские" встречи, где студенты могли записаться на беседу с ведущими специалистами аудиоиндустрии, и лично поговорить с ними по всем интересующим вопросам. Кроме того, было организовано два учебных семинара "Стереофоническая и surround микрофонная техника" и "Микширование и мастеринг в многоканальной звукозаписи". Наконец, была проведена студенческая ассамблея, где вручались награды победителям и выбирались руководители студенческого движения. Мне кажется, ч! то все это было бы чрезвычайно интересно для наших студентов. Жаль, что ни наши вузы, ни профессиональные организации не помогают им в организации этих поездок…

Основные научные результаты были представлены в многочисленных докладах на секциях и семинарах конвенции. Всего работало девять научных секций, некоторые проводили по несколько заседаний. Темами, обсуждаемыми на секциях, были: преобразователи (два заседания), цифровая обработка (три заседания), акустика помещений и системы звукоусиления, многоканальный звук, низкобитовое кодирование (два заседания), звук с высокой разрешающей способностью, запись и воспроизведение звука, звуковые сети, автомобильный звук, психоакустика (два заседания).

Рис.1

Начнем с конца, то есть с самого интересного с моей точки зрения. На секции "Психоакустика" было представлено 12 докладов, в основном из США, два доклада из Японии, по одному из Кореи, Англии и Финляндии. Первое заседание проходило под руководством представителя фирмы Dolby, и первый доклад был сделан Э. Бенджамином из этой же фирмы на тему "Сравнение объективных методов измерения громкости с использованием программного материала" (пр.5703). Это действительно очень важная проблема, поскольку существуют разные методы измерения уровня громкости (по стандарту ISO 532A, по методу Moore&Glasberg и др.), однако все они касаются звуков с постоянным спектром. В этой работе предложен метод определения уровней громкости для реального программного материала (пример распределения уровней громкости для радиовещательного сигнала показан на рисунке 1).

Рис.2

Следующий доклад из исследовательского центра фирмы Nokia (Финляндия) назывался "Описательный анализ и моделирование качества речи в системах мобильной связи" (пр.5704). Были записаны образцы речи различных дикторов, которые затем были обработаны в соответствии с теми процессами, которые моделируют реальные мобильные системы связи. Полученные семплы были предъявлены для субъективной оценки 18 слушателям, которые ранжировали их по 21 категории. На основе этого был разработан метод моделирования качества речи в системах мобильной связи с ошибкой предсказания не более 6%. Продолжаются работы по созданию систем многомерного шкалирования пространства тембров, этому было посвящено два доклада из Японии (пр. 5705 и 5708). В результате многолетней работы специалистов из Англии под руководством Ф. Рамси был создан особый язык GAL для описания субъективных оценок пространственных атрибутов звуковоспроизведения, который был применен для оценки роли центрального громкоговорителя в пр! остранственных автомобильных системах. С помощью предложенного метода оценивалось влияние центрального громкоговорителя на восприятие ширины ансамбля, локализацию инструментов, смещение мнимого источника и т.д. (рисунок 2). Полученные результаты и были представлены в их докладе на этой секции (пр.5707).

Из докладов, представленных на втором заседании секции "Психоакустика", нужно отметить доклад известнейшего специалиста в области пространственного звука Р. Дуда (США): "Использование моделей искусственной головы и торса для улучшения пространственного синтеза звука". Модель обладает улучшенными характеристиками в области низких частот для определения передаточных функций головы (HRTF), позволяет учитывать произвольные движения головы и источника, а также хорошо учитывает признаки локализации в вертикальной плоскости. Создание таких моделей, повышающих точность определения HRTF, имеет очень большое значение для развития систем бинауральной стереофонии и аурализации. Этой же группой специалистов был сделан второй доклад "Дизайн канонических пространств для звуковой локализации" (пр. 5714), где изложены результаты по созданию виртуальных пространств, позволяющих оптимизировать локализацию источников звука для различных инженерных задач. В работе представлена методология и р! езультаты субъективных экспертиз, позволяющие определить параметры окружающего пространства для оптимальной локализации источников. Это очень интересная и важная задача для проектирования помещений, студий, аппаратных и т.д.

Рис.3

Рис.4

Наконец, можно отметить интересный доклад фирмы Philips (пр.5713) "Воспроизведение трехмерного звука в стереотелефонах с использованием активного шумоподавления". Поскольку массовые модели современных стереотелефонов не оптимизированы для индивидуальных особенностей слушателя, при прослушивании возникает большая ошибка в локализации звука. В докладе предлагается процедура калибровки, которая может быть выполнена для отдельного слушателя, для чего в стереотелефон встраивается миниатюрный микрофон и система активного шумоподавления, с использованием адаптивных цифровых фильтров.

Необходимо отметить, что проблемам оценки качества звука в автомобилях (кроме вышеуказанного доклада Рамси) было посвящено еще несколько докладов на специальной секции "Аудиосети и автомобильный звук", из которых можно выделить два: первый - доклад проф. А. Фарина (Италия), очень известного специалиста в области автомобильного звука. Эта работа была посвящена проблемам оценки разборчивости речи внутри автомобиля. Была разработана специальная измерительная система (с использованием двух искусственных голов, одна с искусственным ртом (рисунок 3), другая с бинауральными микрофонами). С помощью этой системы в машине оценивалась разборчивость речи по критерию STI для речевых передач через радиоприемник и магнитофон. Предполагается в дальнейшем оценить разборчивость при разговоре между пассажирами. Были получены количественные оценки влия-ния шума и различных помех в салоне. Вторая работа, представленная корейскими специалистами (пр. 5701), показала, что оценка звукового поля в! нутри салона по обычным критериям архитектурной акустики применяемых для больших помещений, например время стандартной реверберации, четкость, ясность и др. не подходит к звуковому полю в малом объеме салона. Ими были предложены другие параметры для анализа бинауральной импульсной характеристики, измеренной в салоне автомобиля с помощью искусственной головы (рисунок 4), в частности временное изменение огибающей энергии и баланс между левым и правым каналами.

На секции "Звукозапись и воспроизведение звука" можно выделить два интересных доклада. Первый - "Архивирование звука" (пр.5696) из США, в котором дан обзор современного оборудования и его возможностей для сохранения звука. Очень интересен доклад Л. Кэш-Джонс "Поиск образовательной программы в области звукозаписи, которая подходит к выбранной вами карьере", в котором даны советы будущим звукорежиссерам и аудиоинженерам, как выбрать себе подходящий университет. Поскольку советы могут быть любопытны и для наших студентов, я в дальнейшем постараюсь рассказать об этом более подробно.

На секции "Многоканальный звук", председателем которой был очень известный специалист Д. Бего (NASA, США), представлено восемь докладов, посвященных различным проблемам звуковоспроизведения в современных пространственных системах Surround Sound. В докладе "Межканальная интерференция на слушательском месте при пятиканальной конфигурации громкоговорителей" (Канада-Дания, фирма Bang & Olufsen), утверждается, что общепринятое мнение о том, что при пятиканальной системе Surround Sound оптимальная зона стереоэффекта увеличивается по сравнению с двухканальной системой, не всегда верно. Они выяснили, что для определенных типов программ эта зона может даже быть меньше за счет интерференции между слуховыми каналами в ушах слушателя (пр. 5677).

Эти же фирмы представили и второй доклад по той же проблеме "Значимость межканальной корреляции, фазы и амплитудных различий при многоканальной микрофонной технике" (пр. 5671), в котором утверждается, что эффект интерференции на слушательских местах может быть уменьшен за счет особого размещения микрофонов и выбора их характеристик направленности при записи. Для оценки этих эффектов была создана теоретическая модель, проверенная с помощью слушательских тестов.

Рис.5

Интересный результат был представлен в японском докладе "Минимальное число громкоговорителей для воспроизведения пространственного впечатления диффузного звукового поля" (пр. 5674). Были поставлены эксперименты по оценке минимального количества громкоговорителей, необходимого для создания ощущения диффузного звукового поля, для чего сначала большое количество громкоговорителей было размещено в горизонтальной плоскости по окружности на уровне ушей. На этой системе были проведены измерения, которые показали, что должно быть минимум четыре громкоговорителя: два во фронтальной зоне с углом 60° между ними, и два в тыловой с углом 120° (и до 180°) (рисунок 5). В докладе "Исследование слушательского окружения в многоканальных Surround-Sound системах" (пр. 5676) изучалась проблема "воссоздания ощущения пространства концертного зала" с помощью систем Surround Sound, размещенных в обычных домашних условиях. Как известно из работ Беранека, ощущение пространственности звука в зале со! стоит из двух компонент: эффекта расширения источника, и эффекта окружения ("погружения"). Последний зависит от уровня энергии поздних отражений (после 80 мс) и направления их прихода. Было показано с помощью слуховых экспертиз, что важным фактором оценки способности домашних систем воссоздавать ощущение "погружения" являются уровни энергии поздних боковых отражений в помещении, для чего был предложен новый количественный критерий их оценки, который показал хорошую корреляцию (0,91) со слушательскими тестами. Влияние ранних отражений на локализацию стабильного мнимого источника, особенно на боковых позициях стереозоны, было рассмотрено в докладе канадских специалистов (пр. 5673).

В докладе "Многоканальный пространственный звуковой формат, применяющий трехмерную (3-D) аудиотехнологию" (Корея, пр. 5678) рассматривается возможность создания эффективных трехмерных пространственных систем звукозаписи и воспроизведения с помощью специальной процессорной обработки сигналов в каждом треке звукозаписи с учетом передаточных функций головы. В сущности, это дальнейший шаг в развитии бинауральной стереофонии.

Из шести докладов на секции "Акустика помещений и системы звукоусиления" наиболее интересным был доклад Дж. Брауна "Стереосистемы для озвучивания: основные критерии, техника проектирования и примеры". В нем на основе многолетнего опыта автора дан анализ исторического развития систем звукоусиления, обобщены основные критерии их проектирования, и приведены примеры различных систем, спроектированных с помощью современных программных средств, например программы EASE, позволяющей выполнить расчеты распределения звукового давления, временных сдвигов для различных точек озвучиваемой поверхности и др.

Среди 13 докладов на секции "Преобразователи" можно выделить два главных направления - это поиск новых критериев в оценке громкоговорителей и акустических систем, прежде всего с учетом нелинейности преобразования сигналов в них, и создание компьютерных методов проектирования звуковых колонок.

Доклад известнейшего специалиста в области проектирования акустических систем С. Линквица под названием "Какие параметры громкоговорителей наиболее важны, чтобы создать иллюзию живого звука в жилой комнате?" (пр. 5637) содержал анализ основных параметров, необходимых для оценки громкоговорителей в современных пространственных системах. Было показано, что, наряду с обычным набором, оценивающим линейные и нелинейные искажения, необходим контроль объемного смещения, интермодуляционных искажений с помощью мультитоновых сигналов, формы характеристик направленности, частотной характеристики мощности, группового времени задержки и др. При согласовании громкоговорителей в системах Surround Sound может оказаться необходимым введение задержек и коррекция низких частот.

Рис.6

В докладе представителей фирмы Harman "Характеристика АЧХ акустических систем" (пр. 5638) предложена интересная методика предсказания формы АЧХ в жилой комнате по измеренной АЧХ в заглушенной камере на основе статистических данных по измерению структуры ранних и поздних отражений в различных жилых помещениях. Полученные результаты сравнения предсказанной и измеренной АЧХ в жилой комнате показаны на рисунке 6. Это очень полезный результат для проектировщиков акустических систем.

Моделирование нелинейных искажений в громкоговорителях, обусловленных неоднородностью и несимметричностью магнитного поля в зазоре, представлено в докладе "Эффект смещения звуковой катушки на амплитудно-модулированные искажения в громкоговорителях" (пр. 5640). Наконец, два доклада (пр. 5639, 5641) были представлены нашими соотечественниками А. Войшвилло, А. Тереховым и др., ныне работающими на фирме Cerwin-Vega, США. Один из докладов - по применению методов оценки нелинейных искажений в акустических системах с помощью многотоновых сигналов, второй - по детальному анализу нелинейных искажений в рупорных громкоговорителях на основе созданных авторами математических и компьютерных динамических моделей, учитывающих основные источники искажений: компрессию воздуха в предрупорной камере, нелинейность подвеса диафрагмы, нелинейность при распространении воздуха в рупоре и др.

На втором заседании этой секции основное внимание было уделено вопросам проектирования акустических систем. Интерес к этим проблемам за последнее время значительно увеличился в связи с появлением новых технологий их изготовления (например, системы Vertex фирмы JBL и др.), поэтому и доклады были представлены от таких фирм как JBL, Bose и Harmann.

В докладе "Характеристики давления линейных источников" (пр. 5649) дана точная теория расчета звукового давления в ближней и дальней зонах, и показана количественная связь структуры поля с параметрами звуковых колонок. В докладе "Применение в аудиотехнике параметрических антенн с использованием численных моделей" (пр. 5652) предлагается использовать технику цифровой процессорной обработки для коррекции частотных характеристик и нелинейных искажений. Проблемам цифрового управления характеристиками направленности акустических систем с помощью методов компьютерного моделирования был посвящен доклад Д. Кили (пр. 5653).

Проблема акустических систем оказалась настолько важной, что на эту тему было проведено два больших семинара. Первый был посвящен теории и истории акустических систем. На нем было сделано семь докладов, в частности: "История производства акустических систем", "Базовая концепция построения акустических систем" (Д. Кили), "Программы для трехмерного моделирования акустических систем", "Принципы конструирования акустических систем" (В. Анерт). Анерт - известный немецкий специалист, много работающий в Москве, одна книга которого по озвучиванию уже была издана, сейчас готовится к выходу вторая.

На семинаре "Практика и применение акустических систем" были доклады, посвященные расчетам звукового поля АС сложной изогнутой формы, применению акустических линз, созданию АС с управляемыми характеристиками направленности (в том числе с двумя лепестками) и др. Очень высокий теоретический уровень докладов показывает, насколько серьезное внимание уделяется сейчас этим проблемам, происходит своего рода скачок в развитии этого вида аппаратуры.

Из других докладов на этой секции можно отметить доклад Р. Штрайхера, избранного следующим президентом AES, "Двусторонненаправленные микрофоны: забытые патриархи", где анализируются история и техника применения в практике звукозаписи микрофонов с характеристикой направленности "восьмерка", а также доклад "Методы создания сигналов виртуальных микрофонов" (пр. 5647), где предлагается технология синтеза дополнительных виртуальных каналов звукозаписи из уже имеющихся реальных, что может быть полезным для создания дополнительных эффектов при записи инструментов и голоса.

Большая секция (15 докладов) была посвящена теме "Процессорная обработка", в которой можно выделить направления, посвященные:

• новым алгоритмам подавления эхо-сигналов в помещениях "Оценка техники инверсной фильтрации для эквализации системы громкоговоритель-помещение" (пр. 5662);
• применению новой техники генетических алгоритмов и нейронных сетей, например, для автоматизации процессов многомерного синтеза звукового пространства с учетом психофизической модели слуха (пр. 5654);
• созданию программ для многополосной динамической обработки цифровых сигналов с целью изменения динамического диапазона в зависимости от условий окружающего пространства (пр. 5655).

На секции "Низкобитовое кодирование" было представлено 11 докладов, посвященных, в основном, методам совершенствования способов кодирования при сжатии цифровых сигналов с учетом психоакустических свойств слуха.

Кроме семинаров, о которых уже было сказано, можно отметить специальный семинар, посвященный теме "Измерение параметров громкоговорителей при больших уровнях", на котором выступали ведущие специалисты В. Клиппель, Д. Кларк, Е. Геддес и др. Дискуссия касалась методов измерения таких параметров, как интермодуляционные искажения, модуляция магнитного потока, компрессия мощности, максимальное смещение и др.

Очень интересный семинар был проведен под руководством Д. Бего на тему: "Что нужно знать аудиоинженерам о слуховом восприятии звука?" Там обсуждались вопросы, которые практически полностью входят в программу дисциплины "Психо-акустика", которая преподается студентам-звукорежиссерам в СПбГУП.

Интересный семинар прошел на тему "AES42-2001: новый стандарт для аналого-цифровых интерфейсов для микрофонов", где обсуждалась проблема использования нового поколения цифровых микрофонов со встроенными АЦП и DSP для определенных видов обработки цифровых сигналов.

Очень важный семинар был проведен по проблеме "Защита вашего слуха от потерь" под руководством С. Соли (Институт слуха в Калифорнии, который во время конвенции проводил для всех желающих массовое снятие аудиограмм цифровыми методами). Проблема потери слуха является очень актуальной, особенно для молодого поколения музыкантов и звукорежиссеров из-за высоких уровней громкости в современной музыке. На семинаре обсуждались причины снижения порогов слуха, и предлагались различные способы его защиты от перегрузок.

Среди других интересных семинаров можно отметить "Применение многоканального звука в автомобилях", "Кодирование пространственного звука: вчера, сегодня, завтра". Здесь, в частности, указывалось, что ближайшей перспективой станет новая технология - кодирование и передача бинауральных признаков сигнала. Новое направление, которым недавно начал заниматься AES, - "Звук для компьютерных игр" - также стало предметом обсуждения. Во время конвенции работали все комитеты стандартов, подробный отчет об их деятельности можно найти теперь по адресу: aes.org/standarts.

Таким образом, можно отметить, что наука в области аудиотехники по-прежнему развивается очень быстрыми темпами, активно поддерживается основными фирмами-производителями и государствами (но только не у нас). Широкое внедрение цифровых методов обработки звука и большой прогресс в анализе процессов слуховой расшифровки звуковых образов позволяет ожидать в ближайшие годы существенных перемен в производстве аудиоаппаратуры.