Звук в третьем измерении

Андрей Мокрицкий

Еще со времен внедрения стереофонии в конце 50-х годов XX столетия было сделано немало попыток усовершенствования технологии записи и воспроизведения объемного звука. Это и квадрафония (середина 70-х годов), и система АВС, и другие варианты четырехканальной стереофонии. Но эти попытки не имели коммерческого успеха из-за сложности и дороговизны воспроизводящей аппаратуры и отсутствия заметного повышения качества звука, которое могло бы оправдать затраты. Ни одна из этих систем не давала столь же впечатляющего улучшения звучания музыкальных записей по сравнению с классической двухканальной стереофонией, как это давал стереозвук по сравнению с монозвуком. Единственной областью, где прижились системы с числом каналов больше двух, стал кинематограф.

После появления звука в кино стало ясно, что монофония не может обеспечить адекватного решения художественных задач большого экрана. На помощь пришла стереофония, причем с самого начала трехканальная, а позже, с появлением широкоэкранного кино — и пятиканальная. Это обусловлено, во-первых, отсутствием фактора стоимости, едва ли не первостепенного для домашней аппаратуры, и, во-вторых, невозможностью создания целостной звуковой картины без разрыва в ее центре с помощью только двух каналов при обычных для кинозала размерах экрана. При этом все громкоговорители располагались за экраном.

Риc. 1

В бытовой технике «многоканальная» революция произошла лишь в 90-х годах XX столетия с появлением домашних кинотеатров и DVD. Наконец-то любители кино получили долгожданную возможность наслаждаться объемным звуком у себя дома. Как мы знаем, DVD позволяет воспроизводить шесть каналов, из которых три фронтальные (как в кино), два — тыловые (Surround), и один канал — низкочастотный, используется для воспроизведения инфразвуковых эффектов в диапазоне частот от 20 до 100 Гц (рисунок 1). При этом центральный канал служит, главным образом, для воспроизведения голосов актеров, левый и правый фронтальные каналы — музыки и шумов, тыловые и низкочастотный — закадровых шумов и акустических эффектов. Казалось бы, что еще нужно для полного реализма?

Но выяснилось — то, что хорошо для домашнего кинотеатра, предназначенного в основном для просмотра фильмов, не совсем подходит для прослушивания музыки. В самом деле, какая польза от центрального канала? При воспроизведении через этот канал звучания солиста нарушается целостность стереообраза, баланс между солистом и сопровождением выходит из-под контроля звукорежиссера. Если солиста нет, использование центрального канала вообще трудно оправдать, так как самым заметным результатом будет разве что сужение стереобазы. Роль низкочастотного канала также оказывается весьма сомнительной — несмотря на то, что считается, что звуки с частотой ниже 200 Гц не поддаются пространственной локализации, субвуфер существенно ухудшает естественность звуковой картины, и использование его можно оправдать только в дешевых комплектах акустики (подчеркиваю, что в данном случае речь идет только о воспроизведении музыки). Тыловым же каналам оставлена задача воспроизводить реверберационный отзвук, и, таким образом, способствовать усилению эффекта присутствия. Но ведь с этой задачей неплохо справлялись два канала обычного стерео! Однако в эпоху распространения домашних кинотеатров с шестью каналами, как-то неразумно не использовать их при прослушивании музыки. Весь вопрос в том, как их использовать?

Риc. 2

Чтобы найти ответ на этот вопрос, вспомним, что было главной задачей стереофонии с самого начала. Стереофоническая звукопередача — это попытка воссоздать первичное звуковое поле в помещении прослушивания. Вот рисунок из книги Д. И. Гаклина, Л. М. Кононовича и В. Г. Королькова «Стереофоническое радиовещание и звукозапись» (Госэнергоиздат, 1962 г.), иллюстрирующий представление об «идеальной стереофонической звукопередаче» (рисунок 2). Сразу оговорюсь, что эта цель, как любая идеальная, не может быть достигнута в принципе, но следует отметить одну важную деталь на этом рисунке. Массив микрофонов и соответствующих им громкоговорителей расположен не на одной горизонтальной линии или горизонтальной плоскости, как это бывает во всех современных системах объемного звука, но и имеет существенную протяженность в вертикальном направлении. Однако, основываясь на многочисленных исследованиях, свидетельствующих о том, что слуховой аппарат человека не обладает достаточной пространственной разрешающей способностью в вертикальной плоскости, конструкторы систем звуковоспроизведения всегда пренебрегали возможностью добавить вертикальное измерение в звуковую панораму, создаваемую акустическими системами.

Во времена двухканального стерео, естественно, и возможности такой не было — имея всего два канала, ничего другого и не придумаешь, как расположить их справа и слева. Но с появлением четырех и тем более шести каналов… Видимо, никому не приходило в голову, что вместо центрального и низкочастотного каналов можно разместить два полнодиапазонных громкоговорителя над основными левым и правым на высоте примерно 1,5…2,5 метра и, таким образом, добавить то самое третье измерение в нашу стереопанораму.

Риc. 3

Реализовал и запатентовал эту идею Вернер Дабрингхауз — звукорежиссер небольшой немецкой фирмы звукозаписи Musikproduction Dabringhaus und Grimm (MDG). Свою систему он назвал «2 + 2 + 2» (рисунок 3). Эта система использует те же шесть каналов, что и обычный DVD, но громкоговорители располагаются подобно тому, как было описано выше: два основных фронтальных плюс два тыловых, плюс два фронтальных верхних, расположенных над фронтальными на высоте, равной половине стереобазы, и подключаемых вместо центрального (левый верхний) и низкочастотного (правый верхний). При этом записи, сделанные в системе «2 + 2 + 2» можно, хотя и с некоторой потерей качества, воспроизводить на аппаратуре 5.1. В этом случае левый верхний канал воспроизводится центральным громкоговорителем, а правый верхний — субвуфером. Конечно, настоящего «трехмерного звука» так не получишь, но стереопанорама не будет искажена.

Звучание системы «2 + 2 + 2» впечатляет естественностью, глубиной и, действительно, трехмерностью звуковой сцены. Третье измерение в звуке, оказывается, совсем не лишнее! Разница после стерео или Surround 5.1 примерно такая же, как между обычным стерео и монофоническим звуком! Дополнительным преимуществом системы «2 + 2 + 2» является значительно более широкая зона стереоэффекта по сравнению с двухканальным звуком и Surround 5.1. По нашим наблюдениям, устойчивый стереоэффект и объемная звуковая картина наблюдаются практически в любой точке помещения прослушивания.

MDG записывает и выпускает DVD, записанные по системе «2 + 2 + 2» с 2000 года. На сегодняшний день каталог фирмы насчитывает всего десять DVD «2 + 2 + 2», и большинство из них, как и сама технология записи, получили наивысшие оценки специалистов и восторженные отзывы в аудиофильских журналах. Вот некоторые из них.

«Прорыв… в новое измерение» (FONOFORUM).

«Со своей системой трехмерного воспроизведения музыки с помощью шести каналов Вернер Дабрингхауз может революционизировать DVD-аудио даже до его становления…» (STEREO).

«Призванная дать ощущение настоящего трехмерного звука запись „2 + 2 + 2“ помогает освободить слушателя от обычной привязки к „зоне устойчивого стереоэффекта“ посредине дивана. Система по существу очень проста. В результате звуковая сцена, в которой вертикальное измерение добавлено к окружающему звуку, создает совершенно очаровывающий пространственный эффект» (International Record Review).

За «беспрецедентную инновацию в сфере звукозаписи классической музыки» фирма MDG была удостоена «Audiophile Reference Development Award» в 2001 году.

Будет интересно проследить за тем, насколько успешной на рынке окажется технология трехмерного звука от MDG…