Квадрофония (от греческого квадро — четыре и фон — звук) — это полифония, в которой используется 4 звуковых канала. В отличие от стереофонии, где используется 2 канала (левый и правый) , в квадрофонии добавлены ещё два (левый тыльный и правый тыльный) . А левый и правый стереоканалы именуются фронтальными.

Квадрофония представляет собой такой способ звуковоспроизведения, при котором прослушивание производится через акустические колонки, а не через наушники. В студии звукозаписи имеется четыре микрофона (или больше), через которые производится запись. Затем каждая из этих четырех записей воспроизводится на четырех акустических колонках, помещенных там же, где и микрофоны.

Это так называемая генерализованная стереофония, требующая специального микрофона и непригодная для обычного прослушивания пластинок, так как на пластинках только две свободные звуковые дорожки на двух боковых сторонах звуковой борозды.

Существует также способ, позволяющий искусственно соединить две дополнительные звуковые дорожки и две стереофонические дорожки. При прослушивании двух классических дорожек на две колонки спереди и сзади посылается модуляция в результате электронного воздействия на две стереофонические дорожки. При этом достигается достаточно хорошее звучание.

Со временем качество звучания, реализуемое обычной стереофонической системой или головными телефонами, перестало удовлетворять самых взыскательных слушателей. Хотя стереосистемы и создают эффект пространственного звучания за счет синтеза панорамы мнимых источников звука (МИЗ) между двумя громкоговорителями (рис. 1), все же стереозвучание имеет существенный недостаток. Стереопанорама получается плоской и ограничена углом между направлениями на громкоговорители.

Рис. 1. Стереопанорама.

Такое звучание в значительной степени лишено естественности, свойственной реальному звуковому полю, в котором человек способен воспринимать реальные источники практически со всех направлений - как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях - и оценивать, хотя порой и с ошибками, расстояние до источников звука. Считается, что восприятие звуков с разных направлений и расстояний имеет важное значение не только как факт их пространственного расположения. Оно создает у слушателя ощущение звучащего объема (трехмерного звукового поля), существенно обогащает тембры музыкальных инструментов и голосов, восстанавливая реверберационный процесс, свойственный первичному помещению (концертному залу). Обычная стереофония создает эффект пространственного звучания в очень ограниченной области перед слушателем, не позволяет в полной мере выявить названные особенности восприятия звуков в реальном звуковом поле и, следовательно, снижает качество звучания.

Квадрофонические системы также не обеспечивают полную имитацию реального звукового поля. Во-первых, при квадрофонии не получается круговая стереопанорама: слушатель ощущает обычную стереопанораму перед собой и заднюю стереопанораму позади себя. Во-вторых, все мнимые источники звука располагаются в одной плоскости и на линии между динамиками, то есть нет глубины и нет, собственно, третьего измерения и трехмерного объемного звучания (рис. 2).

Рис. 2. Квадропанорама.

Головные стереотелефоны также не позволяют получить естественное звучание воспроизводимой фонограммы. Дело в том, что возникающее при этом впечатление бесконечной ширины стереобазы и четкая локализация звукового изображения внутри головы слушателя не могут удовлетворить требовательных меломанов. Для устранения эффекта локализации звука внутри головы применяются схемы, подобные приведенной на рис. 3.

Рис. 3. Блок-схема устройства создания объемного звука для стереотелефонов.

Здесь сигналы левого и правого каналов через входные устройства А1 и А2 поступают соответственно на делители напряжения А3 и А6 и на входы перекрестных каналов, состоящих из линий задержки (ЛЗ) А4 и А5, согласующих устройств А8 и А9 и фильтров нижних частот (ФНЧ) Z1 и Z2. С делителей А3 и А6 сигналы подаются на корректоры АЧХ А7 и А10 и далее на один из входов сумматоров, а с них - на входы усилителей мощности для стереотелефонов. Таким образом, на выходе каждого канала формируется сигнал, состоящий из ослабленного и скорректированного сигнала своего канала и задержанного и соответствующим образом скорректированного сигнала другого канала.

Подобными устройствами, выполненными в виде приставок или встроенных устройств, в настоящее время оснащены многие музыкальные центры. Интересно, что такие устройства могут быть реализованы и чисто программными методами с использованием цифровой обработки сигналов в реальном времени. Кроме того, программа позволяет добавить эффекты реверберации для маленького, среднего и большого помещения, эхо, хорус, флэнжер, а также имеет довольно неплохой эквалайзер, значительно улучшающий воспроизведение низких (20-60 Гц) частот через стереотелефоны среднего качества. Все эффекты в реальном времени достижимы даже на очень дешевых звуковых картах без DSP-процессоров, например, на OPTi-931 или Acer S23.

Наиболее совершенный метод имитации реального трехмерного звукового поля называется бинауральной передачей звука. Он состоит в том, что звуковая информация воспринимается микрофонами, размещенными в ушных раковинах человека или так называемой искусственной головы - модели, симулирующей слуховое восприятие человека. Сигналы, поступающие с каждого микрофона, усиливаются раздельными усилителями низкой частоты и воспроизводятся стереотелефонами. В идеале такая система позволяет создать полную иллюзию естественного звучания. Она как бы переносит слушателя из помещения прослушивания в помещение, откуда ведется передача. Однако полная иллюзия достижима лишь при наличии стереотелефонов и при условии, что в качестве образца для создания искусственной головы использовалась именно ваша голова.

При воспроизведении бинаурального сигнала через звуковые колонки, из-за попадания сигнала правого канала в левое ухо слушателя и наоборот, возникают перекрестные искажения, в конечном счете сводящие на нет все преимущества бинаурального звуковоспроизведения. Указанные недостатки в значительной мере удается устранить с помощью специального устройства обработки звуковых сигналов, позволяющего получить бинауральный эффект при прослушивании бинауральной записи через колонки. Такие устройства получили название бифонических процессоров. Запись производится с микрофонов, расположенных в искусственной голове, а воспроизводится после обработки бифоническим процессором, в котором точно рассчитанная величина сфазированного, задержанного и скорректированного по частоте сигнала левого канала вычитается из сигнала правого канала и наоборот. Структурная схема бифонического процессора, впервые разработанного фирмой JVC, показана на рис. 4.

Рис. 4. Блок-схема бифонического процессора.

Он состоит из усилителей сигналов левого и правого каналов А1 и А2, усиливающих сигналы с микрофонов, установленных в искусственной голове А0, линий задержки D1 и D2, фазовращающих устройств U1 и U2 и сумматоров Е1 и Е2. После обработки бифоническим процессором сигналы суммируются так, что левое ухо слышит только сигналы левого канала, а правое - правого канала.

Таким образом, можно сказать, что бифонический эффект подобен бинауральному и отличается от него только способом воспроизведения бинауральной записи. И хотя площадь, где он отчетливо проявляется, невелика, зато, находясь в ее пределах, слушатель может иметь представление о расстоянии до источников звука и их взаимном расположении в пространстве в момент записи, чего не удается достигнуть при стереофоническом звуковоспроизведении, дающем представление только о расположении источников звука на линии между звуковыми колонками.

Другое интересное свойство бифонического процессора - это возможность расширения с его помощью стереобазы обычных стереофонических записей. Конечно, бифонический процессор может быть реализован чисто программными методами с использованием методов цифровой обработки сигналов в реальном времени. Читатели, имеющие персональный компьютер с полнодуплексной звуковой картой, могут скачать одну из подобных программ с сервера

Алексей

 

 

интернет каталог сайтов

 

Вы можете материально поддержать наш проект, перечислить деньги на спонсорство проекта можно на расчетный счет 41001243994581 в Яндекс-Деньги САЙТ ПРОПИСАН В ДАННЫХ КАТАЛОГАХ