© А.И.Шихатов 2005
Опубликовано в журнале "Мастер 12вольт" № 68(октябрь 2005)
© А.И.Шихатов 2005
В наш век цифровых носителей, звуковых процессоров и прочих "улучшайзеров" немыслимой технической сложности аналоговые методы обработки звуковых сигналов прочно забыты. Да в car audio они, собственно говоря, никогда по-настоящему и не применялись - в эпоху их расцвета автомобильная аппаратура делала только первые робкие шаги, и такая "крутизна" считалась чрезмерной. В домашнем аудио это уже пройденный этап, но кто в наши дни будет отрицать пользу дополнительной обработки сигналов в автомобиле - изначально не приспособленном под нужды меломана?
Расширение стереобазы было, пожалуй, самым первым методом обработки стереосигнала. Его опробовали еще на заре стереофонии, в эпоху микрофонной записи. Наряду с записью при помощи двух одинаковых микрофонов по системе AB или XY (рис.1) тогда широко применялась запись по системе MS, в которой использовались два принципиально разных микрофона:
Переход от сигналов MS к двухканальной системе сигналов производился при помощи суммирующих трансформаторов:
2A=M-S
2B=M+S
Попутно обнаружилось, что изменяя соотношение между сигналами, можно воздействовать на кажущуюся ширину стереопанорамы. Действительно, когда S=0 - сигнал монофонический (отсутствует информация о направлении), а при M=0 - широчайшая стереопанорама (отсутствует сигнал середины). Получившие впоследствии распространение в портативной (да и не только) аппаратуре регуляторы стереобазы использовали практически тот же метод, но преобразование выполнялось в два этапа. Сначала из сигналов левого и правого каналов формировался разностный сигнал S=A-B, а затем он использовался для регулировки:
A'=A+kS=(k+1)A-kB
B'=B-kS=(k+1)B-kA
Изменяя масштабный коэффициент от 0 до 1, можно было воздействовать на ширину стереобазы. В примитивных вариантах расширителей стереобазы (в носимой аппаратуре) масштабный коэффициент обычно имел фиксированную величину в пределах 0,3-0,6, а соотношения были еще проще:
A'=A-kB
B'=B-kA
Однако всем таким системам расширения стереобазы свойственно заметное изменение тембровой окраски звучания, вызванное компенсаций низкочастотных составляющих сигнала при противофазном суммировании. Попытки ограничить "снизу" частотный диапазон разностного сигнала ни к чему хорошему не привели - "провал баса" сменился "выпячиванием середины". Наконец, для большинства студийных записей, выполненных по полимикрофонной или безмикрофонной технологии, звучание становилось неестественным, поскольку разностный сигнал не имел ничего общего с расположением источников звука. Поэтому различные системы расширения стереобазы постепенно сошли со сцены.
Однако интерес к этим системам все же не угас, и в середине 90-х годов Toshiba предложила систему Sound Field Reproduction (воссоздание звукового поля). В системе использован тот же принцип, что и в популярных некогда расширителях стереобазы, но с одним существенным дополнением: ограниченный по спектру разностный сигнал не просто подмешивается в исходные сигналы стереоканалов, а предварительно обрабатывается четырехкаскадным фазовращателем (он дает сдвиг фазы на 360 градусов, то есть на период сигнала). Хотя вносимая задержка ничтожна (в области средних частот период сигнала порядка миллисекунды), это кардинальным образом влияет на результат суммирования. При разумном уровне разностного сигнала тембровая окраска выходного сигнала на слух не изменяется, а звучание приобретает объем и выразительность.
Простой математикой этот эффект не объяснить, это уже область психоакустики. Изменение интенсивности и спектра сигналов со всей очевидностью вытекает из формул суммирования, но никаких заметных на слух изменений тонального баланса не наблюдается! К тому же задержка сигнала слишком мала, чтобы сформировать "настоящие" эхо-сигналы, ассоциирующиеся с объемностью звучания. Объяснение одно - в этом случае действует эффект Хааса ("эффект предварения", как называли его в нашей литературе в пору борьбы с космополитами). Сущность его в том, что серия однотипных звуков воспринимается человеком "членораздельно" только в том случае, если пауза между ними превышает примерно 40 миллисекунд. В противном случае воспринимается только первый звук, последующие звуки игнорируются (при разумной интенсивности, естественно), или воспринимаются "вторым планом". Эта способность концентрировать внимание на первом звуке и отсекать избыточные эхо-сигналы выработалась у человека в процессе эволюции.
Таким образом, незначительная задержка разностного сигнала во времени позволяет сохранить тональный баланс (хотя акустические измерения, конечно, зафиксируют изменение спектра). Причем при умеренном применении эффекта проявляется не столько расширение стереобазы, сколько глубина и "живость" стереокартины. Наибольший эффект от применения Sound Field Reproduction заметен именно для записей, выполненных по студийным технологиям (где, как известно, пространственное распределение кажущихся источников сигнала весьма схематично). А на "живых" записях, даже невысокого качества, наблюдается эффект присутствия.
Для обработки сигнала по этому методу фирма Toshiba разработала микросхему TA8173. Нет смысла подробно разбирать ее устройство - интересующихся отсылаю к фирменному описанию. Приведу только типовую схему включения:
|
|