Tomlinson Holman eXperiment

Не следует думать, что аппаратура или лазерные диски, отмеченные значком "THX", содержат какие-то новые технологии записи или новые принципы декодирования фонограмм. Нет, "THX" - это всего лишь требования к определенным техническим параметрам и совместимости элементов тракта звуковоспроизведения, а также к наличию у тракта определенных технических возможностей.

Кино

В то время как фонограммы фильмов стремительно совершенствовались технически и творчески (конец 70-х годов), кинотеатральная аппаратура звуковоспроизведения (даже та, которая использовалась на стадии создания фильма) оставалась на уровне 60-х годов.

В это время компания Джорджа Лукаса "Lucasfilm Ltd." выдвинулась на одно из самых почетных мест в мировой киноиндустрии. Заработав достаточное количество миллионов, Джордж Лукас решил побороть отставание техники и улучшить качество звукового тракта в кино. Начал он со строительства собственного целевого комплекса аппаратных записи и перзаписи (тонстудий). Для управления техническим обеспечением комплекса, получившего название "Skywalker Ranch", Лукас в 1980 году пригласил Томлинсона Холмана.

На "Skywalker Ranch" Холман руководил оснащением аппаратных записи, озвучивания и перезаписи, контрольного просмотрового зала на 20 мест и кинозала ни 300 мест. После того, как удалось улучшить качество звукового тракта, используемого в процессе создания фонограмм, Лукас и Холиан обратили внимание на тракт воспроизведения звука у потребителя (на первых порах в кинозалах). Так появилась программа "THX".

Как действует программа "THX"? Компания "Lucasfilm" не производит никакого кинотетрального оборудования, но выдает лицензии тем кинотеатрам, которые удовлетворяют определенным требованиям к акустике зала, уровню посторонних шумов и к используемым усилительным устройствам и громкоговорителям.

Главное, чего добивается комитет "THX", - это получение в кинотеатре именно того звучания, которое создатели фильма слышали в зале перезаписи.

Программа "THX" подразумевает, что в сертифицированных ею кинотеатах средний уровень звукового давления един для всех залов: 85дБ для речи. После того, как специалисты "THX" проверят и отладят аппаратуру и акустическую обстановку сертифицируемого кинотеатра, комитет проводит ежегодную проверку на соответствие своим стандартам.

Теоретически кинотеатры с эмблемой "THX" обязаны встретить зрителей следующими достоинствами звучания:

• прекрасной разборчивостью экранного диалога;
• неискаженной передачей всего динамического диапазона фонограммы, от легкого шепота до самого громкого взрыва;
• однородным озвучиванием всех зрительских мест;
• ровной и широкой частотной характеристикой (бас с 30 Гц с одинаковым уровнем громкости во всем зале).

"THX" дома

"Home THX" - это не название модели или компонента тракта и даже не название определенного технического решения. Это программа лицензирования, предложенная компанием "Lucasfilm Ltd." производителям аудиотехники. "Home THX" является частным случаем получения "Dolby Pro Logic Surround" дома. "THX Lucasfilm" не использует лицензию от фирмы "Dolby Laboratories" на применение "Dolby Pro Logic". Тем не менее, чтобы применить разработанные "THX" специфические добавки к "Pro Logic", изготовитель "THX"-декодера (рис. ) должен иметь лицензию от "Dolby". Как видно, обработка сигналов, согласно замыслу "THX", происходит уже после того, как из декодера "Pro Logic" получены четыре раздельных звуковых канала.

Рис. 4.35. Декодер "Home THX".

Рассмотрим подробнее ключевые особенности подхода "THX" к домашнему кинотеатру.

1. Дополнительная частотная коррекция.
   Фонограмма, сведенная под акустические условия кинозала, может звучать слишком резко в домашних условиях, когда размер помещения прослушивания и поглощение высоких частот существенно меньше. Для того чтобы восстановить правильный тембральный баланс, вводится высокочастотная коррекция.

Рис. 4.36. Дополнительная частотная коррекция.

1. Тембральное согласование и декорреляция тыловых акустических систем.
   Человеческое ухо по-разному воспринимает звуки, приходящие спереди и сзади. Даже если источник звука "панорамирует" с фронтальных АС на тыловые или наоборот (пролетающий над головой самолет), он должен сохранять единую тембральную окраску. Поэтому в тыловой канал эффектов вводится частотная коррекция, обеспечивающая тембральное согласование по пространству. Чтобы не было заметно, что тыловых громкоговорителей только два, а звучание получалось бы более рассеянным, "THX" рекомендует схему декорреляции, которая вырабатывает два некоррелированных сигнала из моносигнала канала эффектов.

Рис. 4.37. Тембральное согласование.

1. Обязателен инфранизкочастотный канал с соответствующим излучателем (сабвуфером) или даже несколькими излучателями.
   В современных фильмах используется масса звуковых эффектов, содержащих самые низкие часоты.
2. Определенные требования к акустическим системам.
   Сертифицированные "THX" акустические системы должны удовлетворять не только очевидным требованиям к частотным характеристикам, динамическому диапазону и нелинейным искажениям, но и довольно специфическим требованиям к направленности излучения.

Применение излучателей с широкой диаграммой направленности способствует расширению зоны прослушивания и дает больший эффект объемности (при двухканальном стереовоспроизведении), но при этом ранние отражения, особенно от пола и потолка, ухудшают передачу тембров и разборчивость речи. Поэтому в домашнем кинотеатре "THX" фронтальные АС (левый и правый канал) и АС центрального канала должны иметь достаточно широкую горизонтальную и узкую вертикальную направленность. Подобные характеристики направленности, по мнению "THX", обеспечивают хорошую разборчивость речи, правильность тембра, аккуратное "панорамирование" и точную локализацию экранных источников звука.

Задача тыловых АС совершенно другая - создать диффузное поле, передающее акустическую атмосферу, и в то же время в нужный момент выдать "на гора" спецэффекты. Тыловые АС должны излучать "окружающий" звук, и "THX" считает, что для этой цели лучше всего подходят дипольные излучатели, которые, однако, ориентированы на слушателя не передним или задним лепестком, а "нулем". При этом если расположить их над головой слушателя, он будет слышать практически только отраженные составляющие звука.

Существует набор требований "THX" для усилителей (мощность не менее 100 ВТ на реальной нагрузке и другие объктивные характеристики) и даже для соединительных кабелей, которые должны иметь соответствующую маркировку. Для акустических кабелей, соединяющих АС и усилитель, введены также требования к электрическому сопротивлению, емкости и индуктивности.

Передача звука

Общие сведения

По образу звуковых колебаний можно создать электрические колебания с такой же формой кривой, т.е. с таким же спектром. В этом случае в электрических колебаниях будет записана та же информация, что и в звуковых колебаниях. Электрическую копию звука можно передать на большие расстояния, отправить на длительное хранения ("записать"), во много раз усилить и, наконец, когда это понадобится, вновь превратить в звук.

Рис. 5.1. Общая схема передачи звука с помощью электрических сигналов - электросвязь.

1. На передающей стороне с помощью звуковых волн создается переменный ток, график которого соответствует графику звукового давления, т.е. создается электрическая копия звука.
2. По линии связи (провода, кабели, радиоэфир ...) электрическая копия звука (переменный ток) передается на приемную сторону.
3. На приемной стороне с помощью переменного тока создают звук (по электрической копии восстанавливают звуковой оригинал).

Независимо от способа передачи электрического сигнала в любой системе передачи звука должны быть переводчики, превращающие звуковые колебания в электрические и наоборот. Главное требование к переводчику - переводчик не должен врать.

Задача неискаженной передачи звука имеет три основные части:

1. нужно без искажений преобразовать звук в ток;
2. нужно, чтобы весь спектр сложного тока без изменения прошел по всем электрическим цепям;
3. нужно, чтобы сложный ток без искажений преобразовался в звук.

Нарушение точности передачи подразделяют на следующие виды:

1. потеря акустической перспективы;
2. смещение среднего уровня сигнала;
3. ограничение частотного и динамического диапазонов;
4. маскировка шумами и помехами;
5. линейные, нелинейные и переходные искажения.

Потеря акустической перспективы получается при передаче акустических сигналов по одноканальным системам независимо от число микрофонов в месте нахождения первичного источника звука и громкоговорителей в месте нахождения слушателей.

Смещение уровней получается из-за того, что слушателю не сообщается значение среднего уровня первичного акустического сигнала. Поэтому слушатели устанавливают средний уровень по своему усмотрению. А так как в устройствах обработки сигналов этот уровень непрерывно меняется, то, как правило, практически невозможно точно восстановить средний уровень, равный среднему уровню первичного акустического сигнала. В результате смещения средних уровней происходит изменение соотношения между громкостями низкочастотных и среднечастотных составляющих.

Тракт передачи сигналов в силу ряда технических и экономических причин ограничивает частотный диапазон сигнала, для расширения которого и применяют частотную коррекцию на низких и высоких частотах передаваемого диапазона.

Ограничение динамического диапазона сигнала обычно определяется сверху появлением перегрузки отдельных звеньев тракта сигналов или возникновением недопустимых нелинейных искажений, снизу - наличием шумов и помех в этом тракте. Чтобы избежать ограничения динамического диапазона сигнала, применяют сжатие его диапазона по возможности до пределов динамического диапазона тракта передачи. Динамический диапазон сигнала в ряде случаев может быть восстановлен на приемном конце тракта, но это усложняет приемную аппаратуру, а иногда это и невозможно (при амплитудном ограничении).

Маскировка шумами и искажения будут рассмотрены далее.