Домашний театр

В домашнем театре используют такой комплекс аудиовизуальной аппаратуры, который позволяет с помощью специальной электронной технологии и многоканальной системы озвучения искусственно создавать в помещениях малого объема такое же восприятие звука, как в зрительном зале кинотеатра, церкви, концертном зале, джаз-клубе, на стадионе.

 

В домашних условиях воспроизведение исходной звуковой информации, представленной в закодированном или оригинальном, но ограниченном по объему виде, может осуществляться либо со звуковых дорожек носителя записи, либо непосредственно от источников телерадиовещания. Исходная звуковая информация поступает на процессор пространственного звучания, в котором либо декодируется, либо синтезируется применительно к используемой многоканальной электроакустической системе озвучения и конкретным акустическим параметрам помещения. С выхода процессора звуковые сигналы распределяются по каналам звукоперередачи, на выходе которых установлены акустические системы, размещенные в помещении так, чтобы обеспечить наиболее эффективное психоакустическое согласование со слушателем или несколькими слушателями.

 

Известные в настоящее время форматы домашнего театра Dolby Surround, Dolby Pro-Logic, Home THX; Dolby Surround Digital, DTS High Definition Surround являются, по существу, бытовыми эквивалентами международных форматов звуковых систем профессионального кинематографа Dolby Stereo, Dolby Stereo SR Digital, THX, Digital Theater System (DTS), Sony Digital Dynamic Sound (SDDS).

 

По сути, все современные звуковые системы как профессионального кинотеатра, так и домашнего являются вариантами многоканальных стереофонических систем повышенного качества звучания (с матричным, частотно-полосным или иным способом кодирования звуковой информации) с системами озвучения различной конфигурации.

 

Основные отличительные признаки звуковых форматов - конфигурация системы озвучения, вид записанного звукового сигнала и разновидность его материального носителя, алгоритм работы процессора пространственного звучания. Эти признаки и определяют качество пространственного звучания в помещениях.

В звуковых системах профессионального кинематографа звуковые сигналы записывают либо на киноленту (Dolby Stereo SR*D, SDDS), либо на диски CD-ROM (DTS). В последнем случае на специальной звуковой дорожке киноленты записывают сигналы синхронизации. В наиболее распространенной системе Dolby Stereo SR*D двухка-нальный аналоговый сигнал записывают на две классические звуковые дорожки (фонограммы переменной ширины), а цифровой четырехканальный сигнал размещают на квадратных матрицах размером 76х76 точек на особой дорожке, которая расположена между перфорационными отверстиями. В системе SDDS по обоим краям киноленты за перфорационными отверстиями расположены две узкие дорожки для закодированного звукового сигнала.

 

Упрощенная структурная схема озвучения зрительного зала кинотеатра на 250 мест, где 1- усилитель мощности PF-3200; 2 - акустическая система PX-2215; 3 - сабвуфер SUB-218; 4 - активная акустическая система APX-212; 5 процессор; 6 - кинопроектор.

 

Технические характеристики звукоусилительного оборудования и акустических систем

Выходная мощность

(нагрузка 40 Ом), Вт................2x1700

Частотный диапазон.........16 Гц - 20 кГц

Отношение сигнал/шум, дБ.............>99

Коэффициент гармоник......<0,03% (1 кГц)

Скорость нарастания

входного напряжения, В/мс..............35

Потребляемая мощность, В-А..........5000

Размеры, мм.................482x100x450

Масса, кг..............................25

 

Такую конфигурацию системы озвучения следует рассматривать как шестиканальную и классифицировать как конфигурацию 3/2 с басовым каналом, так как процессор пространственного звучания формирует звуковые сигналы для шести отдельных каналов звукопередачи - трех заэкранных (левый, правый, центральный), двух окружения Surround (левый и правый) и басового. Такая конфигурация системы типична для форматов Dolby Stereo SR*D и DTS. В формате SDDS используют восьмиканаль-ную конфигурацию (5/2 с басовым каналом или 7.1).

 

В бытовых версиях кинолента как носитель аудиовизуальной информации, естественно, не применяется. Предпочтение отдается магнитной видеоленте и видеодискам CD-ROM, DVD-ROM. Кроме того, возможен прием звуковых сигналов в аналоговом или цифровом виде по каналам телерадиовещания. Например, в США бытовой формат Dolby Stereo Digital предполагается применять в телевизорах с высокой четкостью (HDTV).

 

Наиболее простой формат Dolby Surround имеет конфигурацию системы озвучения 2/1 (два передних канала и один Surround), форматы Dolby Pro-Logic и Home THX- конфигурацию 3/1 или 3/2 с басовым каналом, форматы Dolby Surround Digital и DTS HDS - конфигурацию 3/2 с басовым каналом. Упрощенные структурные схемы систем озвучения бытовых форматов показаны на рис.3,а (конфигурация 2/1) и рис.3,б (конфигурация 3/2 с басовым каналом).

 

Басовый канал в системах озвучения домашнего театра не является обязательным, поскольку, во-первых, в помещениях малого объема не требуется значительного усиления низкочастотного сигнала в паре усилитель мощности - сабвуфер, во-вторых, слушатель может запрограммировать процессор так, чтобы последний распределил низкочастотный сигнал на несколько типовых акустических систем.

 

Совсем иной подход в профессиональном кинематографе. При воспроизведении аналоговых и цифровых фотографических фонограмм формата Dolby Stereo SR*D наилучший звуковой эффект достигается при условии, что любая пара усилитель мощности-громкоговоритель обеспечивает уровень звукового давления как минимум 110 дБ в центральной части зрительного зала без искажений от перегрузки в каждомканале отдельно. На низких частотах также необходимо создать относительно высокое звуковое давление, что и достигается применением одного или нескольких сабвуферов.

 

"Сердцем" всего комплекса аудиовизуальной аппаратуры, используемой как в профессиональном кинотеатре, так и в домашнем театре, является процессор (декодер) пространственного звучания.

 

При работе с аналоговыми входными сигналами применяют обычно процессоры, в которых осуществляется матричное декодирование различной степени сложности и которые могут при необходимости синтезировать из двухканальных входных сигналов сигналы для центрального переднего и двух (одного) Surround каналов. В наиболее распространенном цифровом процессоре Dolby AC-3 (форматы Dolby Stereo SR*D и Dolby Surround Digital) используют высокоэффективную технологию перцептуально-го кодирования. Особенностью этой технологии является то, что частотный спектр звукового сигнала разделяется на узкие частотные полосы различной ширины, оптимизированные с учетом избирательности органов слуха. При таком подходе кодируется только та часть звуковой информации, которую может воспринять человек. Недоступная человеческому слуху информация исключается. Способу кодирования, примененному в процессоре Dolby AC-3, присущи признаки типичного способа полосного кодирования известного в многоканальных стереофонических системах повышенного качества.

Процессоры и декодирующие ресиверы Dolby AC-3 выпускают многие ведущие фирмы: Sony, Pioneer, Technics, Kenwood, Rotel, Meridian, Harwan Kardon, Panasonic, Philips, Aiwa, Universum и др. Несколько меньшее количество фирм, в их числе, Rotel, Meridian, Sherwood и KEF Car Audio, выпускают специализированные цифровые DTS-процессоры. Выпуск универсальных цифровых процессоров невелик. Следует отметить модификацию процессора 565 7.1 Uprade (фирма Meridian), позволяющего прослушивать программы, записанные в форматах Dolby Digital, DTS, THX, MPEG Surround. Еще более современным является процессор 861 Refence Surround Processor, способный обработать сигнал любого из известных форматов.

 

В свою очередь, применение компьютерных технологий привело к тому, что персональный компьютер становится основным информационно-музыкальным звеном домашнего кинотеатра. С помощью его можно записывать изображения, фиксируемые цифровой видеокамерой, смотреть телевизионные программы и фильмы как через Internet, так и с CD-ROM и DVD-ROM, причем с весьма высоким качеством изображения и шестиканальным звуковым сопровождением. Качество изображения и звука зависит лишь от быстродействия компьютера и его оснащенности.

 

Итак, в зависимости от того, ориентируется ли пользователь домашнего театра только на использование тиражированных записей видеофильмов, концертов или помимо использования готовых записей самостоятельно создает видеофильмы и звуковое сопровождение, можно выделить две разновидности комплексов аппаратуры "Домашний театр": базовый и расширенный, причем последний может иметь достаточно много вариантов в зависимости от способностей и возможностей пользователя.

 

Базовый комплекс должен включать в себя следующую аппаратуру: телевизор широкоэкранный; видеомагнитофон формата VHS или Hi8; CD или DVD проигрыватель; процессор пространственного звучания; предварительный усилитель; усилитель мощности; акустические системы, количество которых зависит от конфигурации системы озвучения.

 

Расширенные комплексы дополнительно включают в себя цифровые видеокамеры, устройства записи сигналов на видеодиски и персональный компьютер.

 

В настоящее время зарубежные фирмы выпускают много разнообразной аппаратуры для домашних театров различного формата, отличающейся как показателями качества, так и стоимостью. Отметим лишь конструктивную особенность исполнения большинства процессоров бытовой версии. Процессоры встроены в другую аппаратуру: усилители, сабвуферы, телевизоры, Hi-Fi музыкальные центры. Данные Home Theater Equipment публикуются во многих журналах (например, "Салон AudioVideo", "Stereo & Video").

Выбрать комплекс аппаратуры несложно, были бы материальные возможности. Значительно сложнее смоделировать с помощью процессора желаемую пространственную звуковую панораму в комнате ограниченного объема с конкретными акустическими параметрами.

 

Так, опыт работы со сравнительно недорогим процессором-предварительным AV-усилителем Sony TA-E 2000 ESD, который воплотил, как полагают, последние достижения в устройствах подобного типа (форматы Dolby Surround и Dolby Prologic, конфигурация системы озвучения 2/1 и 3/2 соответственно), показал,что процессор обладает широкими звуковыми возможностями, причем звук можно выставить в каждом отдельном случае применительно к конкретной программе и индивидуальным требованиям слушателя. Однако освоение всех возможностей процессора требует солидной подготовки и времени, особенно в части психоакустического согласования системы озвучения при групповом прослушивании.

 

Особенности пространственного слушания

 

Физиология слуха такова, что человек обладает способностью ориентироваться в направлении, по которому приходит звук, а также в некоторой мере судить о расстоянии до его источника.

 

Локализация источника звука слушателем зависит от трех координат: расстояния до источника звука, направления в горизонтальной плоскости (азимут) и угла к этой плоскости (угол места). Локализация источников звука возможна благодаря так называемому биноуральному эффекту - действию только двух факторов: биноуральной временной и интенсивностной разностями сигналов, воздействующих на левое и правое ухо слушателя.

 

На низких частотах (ниже 500 Гц) направление на источник определяется в основном биноуральной временной разностью. На средних (500...5000 Гц) и высоких (выше 5000 Гц) частотах эффект азимутальной локализации определяется обеими разностями. Азимутальная локализация источника звука с частотами ниже 150 Гц невозможна. Подобное явление наблюдается и при передаче стереосигналов с частотой, превышающей 10 кГц.

 

Если для отдельных импульсных звуков локализацию по азимуту можно оценить с точностью 10...15°, то при перемещении источника звука в вертикальной плоскости смещение на 30.45° замечается с трудом.

 

Локализация источника звука по интенсивности возможна только на средних и высоких частотах, на частотах ниже 500 Гц она невозможна.

Согласно теории пространственного слуха ощущение места источника звука зависит от того, что видит слушатель во время прослушивания и где находится видимый объект, содержащий источник звука. Так, известно, что телезритель, как правило, слышит наблюдаемого диктора именно в том месте, где его изображение находится на экране. Стоит закрыть глаза, как слушатель обнаруживает, что диктор находится не на экране, а рядом с ним, т.е. в том месте, где находится громкоговоритель.

 

В закрытых помещениях локализацию источника звука определяют изменением отношения направленных и отраженных звуков. При изменении расстояния до источника звука изменяется интенсивность направленных звуков, в то время как интенсивность отраженных звуков остается примерно постоянной. По мере того как интенсивность звука уменьшается, создается впечатление, что звук удаляется. Такое же впечатление создается при относительной потере высоких частот. Но самое большое значение для восприятия глубины имеет измерение отношения прямого звука к отраженному в том месте, с которого ведется звукопередача. Если отраженная энергия становится более заметной, кажется, что источник звука удаляется.

 

Отметим особенности пространственного слушания в закрытых помещениях. Пусть источник звука излучает звуковой импульс. Пришедший к слушателю прямой сигнал вызовет у него соответствующее ощущение первичного слухового объекта. Затем этот сигнал по закону первой волны вызовет эффект торможения, вследствие которого на некоторый промежуток времени будет подавлено ощущение следующих слуховых объектов. По истечении отрезка времени, соответствующего порогу восприятия эха, дальнейший процесс слушания может протекать двояко. Либо появится громкий отраженный сигнал, который вызовет ощущение эха, и вслед за ним наступит эффект торможения, либо реверберация. Если реверберация окажется достаточно интенсивной, то четкая локализация слухового объекта окажется невозможной. Чем больше уровень прямого звука превышает уровень диффузного (отраженного) поля, тем четче локализуется слуховой объект. Если же уровень диффузного поля значительно больше поля прямого звука, то слышится только диффузная реверберация. Иными словами, первичный слуховой объект маскируется последующей реверберацией.