Глава 10.

АНАЛИЗ СТЕРЕОФОНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И УСЛОВИЙ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

10.1. Принципиальные основы стереофонии

Даже лучшие монофонические системы не могут передать про- странственную звуковую картину, характерную, для естественного приема. звучаний. Для передачи пространственного положения и перемещения источников звука должна быть использована стереофо- ническая система. Она позволяет не только приблизить звукопере- дачу к натуральной, взаимно увязать зрительную и звуковую инфор- мацию, но и, управляя пространственными параметрами сигнала, создавать новые звуковые эффекты.

Стереофоническими системами звукопередачи называют системы, способные воссоздавать пространственно-временные признаки, ха- рактерные для восприятия естественных источников звука. Такими признаками являются направление прихода сигнала (прямого или отраженного) и различия в уровнях громкости, в частотном составе и во времени, эквивалентной реверберации для звучаний, идущих от источников, по разному удаленных от каждого микрофона. Эти при- знаки привносят в передачи ряд важных особенностей. Они: а) пе- редают пространственное положение одиночных источников звука и их относительное перемещение- по фронту и по глубине; б) позволя- ют судить о размерах источников (оркестра, хора); в) повышают прозрачность звучания, выделяя в ансамбле отдельные музыкальные группы или инструменты; г) придают объемность* и большую есте- ственность реверберационяому_ процессу, передаваемому из первич- ного помещения; д) связывают исходные звучания с размерами пер- вичного помещения, обогащая их тембр, приближая условия приема стереофонической передачи к условиям "непосредственного восприя- тия звучаний. V

Главный пространственно-слуховой признак, определяющий осо- бенности стереофонических передач, — это направление прихода сиг- нала к слушателю. Зная его, можно найти пространственное поло- жение каждого из разрозненных источников звука, а по его измене- нию— обнаружить их взаимное перемещение. По направлению на крайние точки группового источника или на его внутренние элемен- ты легко определить размеры источника и выделить в нем звучания отдельных инструментальных групп. Разнообразие в направлениях прихода первых отражений реверберационного процесса придает зву- чанию естественную объемность, характерную дл:я непосредственного слушания в помещении..

Таким образом, для создания пространственной картины при пе- редаче Звучаний из первичного помещения во вторичное необходимо,

181

чтобы стереофоническая система создавала изменения таких физи- ческих параметров, которые позволяли бы слуху выделять по направ- лению любой из источников. Источники, искусственно разделенные системой в нашем восприятии, называются кажущимися, а способ-' ность слуха разделять их по направлению — локализационной спо- собностью слуха.

Как показали опыты К. де Боера, автора и_; других исследователей, факторами, позволяющими локализовать кажущийся источник звука

Рис. 10.1. Схема размещения слу- шателей (1, Г, 2, У) перед гром- коговорителями двухканальной стереофонической системы

Рис. 10.2. Кривые зависимости переме- щения КИЗ X^еI'у* от разности уровней сигналов (W_p), создаваемых стереофони- ческой системой при различном смеще- нии слушателей по оси X и У

в пределах между крайними громкоговорителями системы (рис. 10.1), являются разность уровней N$ интенсивностей сигналов, передавае- мых по каждому каналу, и разность во времени Дт прихода их к каждому слушателю (1, 2, 3 и т. д.). Положение кажущегося источ- ника (КИЗ) зависит также от числа каналов системы, направлен-

отно-

ности громкоговорителей и положения слушателей

сительно звуковоспроизводящей .системы (рис. 10.1).

Как можно убедиться [16], при рассмотрении семейств экспери- ментальных кривых (рис. 10.2, а и б), построенных соответственно

для случаев размещения слушателей на расстояниях ~- — 2 и

У" / ^V

^rr~" ~ ^{от линий} громкоговорителей, равномерному изменению

разности уровней N_p отвечает сначала медленное, а дотом все уско- ряющееся перемещение КИЗ к точкам •~"=^?= ±1, в которых, раз- мещаются громкоговорители системы. Для того чтобы КИЗ прошел весь путь между громкоговорителями, равный 2Г, необходимо, чтобы разность уровней ^изменялась в пределах от 0 до ±20-^24 дБ.

дви-

жение КИЗ (кривые 1 и 1'} происходит 182 ,

Для слушателей, расположенных на оси системы

равномернее, чем для слу-

шателей, смещенных в сторону от оси на расстояние "тт"» равное

±0,5 или ±1,0 (кривые 2 и £', 3 и 3'). При смещении вправо от оси (нижние кривые) движение КИЗ слева направо происходит сна- чала медленно, а потом,, за осевой линией, — очень быстро. Для слу- шателей, сидящих слева .от оси (верхние кривые), такое же измене- ние скорости КИЗ будет при его движении в обратном направлении. Относительное смещение, различная крутизна участков одной и,той же кривой или разных кривых* (см. рис. 10.2) указывают на то, что при равномерном изменении N_p нельзя обеспечить одинаковую ло- кализацию и скорость движения КИЗ ни в восприятии одного, ни одновременно в восприятии нескольких слушателей, сидящих в од- ном или <в разных рядах. Вместе с этим, когда звуковая информация, передаваемая стереофонической системой, связывается со зритель- ной, например в условиях кинопоказа, то последняя в состоянии осуществить значительную «коррекцию». Как показывают опыты [21, 22], звуковой образ может сливаться со зрительным при различии

X* ~~~~

в положении их на линии громкоговорителей до —р- = 0,5.

Нужно иметь в виду, что различие в положении КИЗ при его приеме слушателями в точках, лежащих -в стороне от оси системы, обусловлено разностью Ат во времени прихода сигналов от громкого- ворителей в точку приема. Как видно цз рис. 10.1, эта разность

где di⁷ и d% —расстояния от слушателя до каждого из громкогово- рителей системы. Изменение только Ат в небольших пределах от О до нескольких миллисекунд приводит к перемещению КИЗ в преде- лах полубазы между громкоговорителями. Отсюда следует, что кри- вые на рис. 10.2. выражают собой субъективно найденную зависи- мость положения КИЗ от двух физических параметров системы — Np и Ат. Каждая из этих зависимостей далека от линейной, что замет- ным образом усложняет построение стереофонических систем.

В связи с этим, очевидно, наиважнейшим для стереофонических систем является требование о таком изменении одного или одновре- менно двух ее физических параметров — #_р и Ат, при котором со* блюдалось бы возможно большее подобие в положении и перемеще- нии КИЗ и действительного источника звука соответственно во вто- ричном и первичном помещениях. Это требование относится к каж- дому из источников, если их* несколько.