Surround-ljud

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 17 december 2016; kontroller kräver 36 redigeringar .

Surroundljud (från engelska  Surround Sound - "Surround Sound"  - "surround, surroundljud som kommer från alla sidor", alternativ: rumsligt ljud ) - uppspelning av flerkanaliga fonogram genom ett högtalarsystem placerat i en cirkel från lyssnaren, för att få en rumslig ljudeffekt, som uttrycks i återskapandet av den akustiska atmosfären i det begränsade utrymmet i en biografsal eller ett rum ( KdP ) i en hemmabio .

Applikationer

Flerkanaligt surroundljudsteknik kan användas för att producera en mängd olika innehåll: musik, tal, naturliga eller artificiella ljud för film , tv , sändningar eller datorspel och applikationer.

Musikföreställningar kan använda flerkanalsteknik i konserthallar , utomhuslokaler ( arenor , etc.), musikteatrar och för sändningsändamål. Inom kinematografi används liknande tekniker i biografer eller hemma (kallad hemmabio ).

Utöver filmindustrin kan surroundljud användas för utställningar, teateruppsättningar och utbildningsändamål. Andra användningsområden inkluderar spelkonsoler , persondatorer och andra plattformar.

Medietyper och -tekniker

Surroundljud är allmänt tillgängligt på kommersiella medier som VHS , DVD och HDTV-sändningar , där det är kodat i både förlustfria komprimeringssystem ( Dolby Digital och DTS ) och förlustfria format ( DTS HD Master Audio och Dolby TrueHD på HDTV) . ray Disc och HD DVD- sändningar ) som är identiska med studiomasters [ Note 1] . Andra kommersiella format är den konkurrerande (och döende) DVD-Audio (DVD-A) och Super Audio CD (SACD), såväl som MP3 Surround .

Det finns hela familjer av format från två stora konkurrerande företag: Digital Theater Systems Inc. - DTS och Dolby Laboratories Inc. — Dolby Digital . Sony Dynamic Digital Sound (SDDS) är ett 8-kanals surroundljudsbiosystem som har 5 oberoende främre ljudkanaler med två oberoende bakre kanaler och en lågfrekvent effektkanal. Det traditionella 7.1 -surroundsystemet introducerar två extra surroundhögtalare jämfört med den tidigare 5.1 -konfigurationen ; totalt 7.1-format innehåller fyra bakre kanaler och tre främre kanaler för att skapa ett 360° ljudfält.

Medan de flesta surroundljudinspelningar produceras av filmföretag eller videospelstillverkare, har vissa videokameror för konsumenter också liknande möjligheter, antingen med inbyggda mikrofoner eller valfria.

Surroundljudsteknologier kan också användas i musik för att tillhandahålla nya metoder för konstnärliga uttryck. Så 1967 höll rockbandet Pink Floyd världens första konsert med surroundljud i Queen Elizabeth Hall i London under namnet "Games for May", där gruppen debuterade med ett skräddarsytt kvadrafoniskt högtalarsystem. . [ett]

Efter misslyckandet med kvadrafoniska ljudformat på 1970-talet har flerkanalsmusik gradvis blivit populär igen sedan 1999, tack vare SACD- och DVD-Audio- formaten. Många AV-receiver och datorljudkort innehåller nu integrerade digitala signalprocessorer och/eller digitala ljudprocessorer för att simulera surroundljud från en stereokälla .

Historik

Surroundljudstekniker har framför allt sitt utseende att tacka för utvecklingen av ljudfilm . Utvecklarna av nya biosystem försökte öka underhållningen inte bara genom att förstora skärmen utan också genom att använda flerkanalig ljudåtergivning, när ljudets riktning sammanfaller med bilden av dess källa. 1940 visades den första filmen med surroundljud i New York : Fantasia av Walt Disney Studios . Flerkanaligt inspelnings- och uppspelningssystem fick namnet " Fantasound " ( Eng.  Fantasound ). Ljudet spelades in på 8 spår av ett optiskt ljudspår med variabel bredd : 6 spår innehöll inspelning av enskilda delar av orkestern, det sjunde - en blandning av dessa sex spår och det åttonde - hela orkestern för efterklangsinspelning . Dessa spår blandades senare till tre dubbelbredds optiska spår, som tillsammans med 4 kontrollspår trycktes på en separat 35 mm filmfilm , som synkroniserades med en färgfilmkopia . Som ett resultat av detta visades filmen på biografer utrustade med 30 till 80 separata högtalare installerade bakom duken och runt omkretsen av biografsalen, men signalen i den senare var densamma som i högtalarna utanför skärmen. Phantasound hade också ett brett dynamiskt omfång jämfört med konventionella filmer, och presenterade ett fylligare, mer energiskt ljud. Detta uppnåddes tack vare ytterligare kontrollspår, som innehöll inspelningar av växlande toner motsvarande olika ljudnivåer. Dessa signaler, när de återskapas, justerade automatiskt volymnivån på förstärkarna för individuella ljudkanaler. Det minskade också ljudnivån, så tysta passager inte dränktes av buller och kunde förstärkas utan distorsion. Fantasound-systemet demonstrerades som ett mirakel av teknik.

Av flera skäl har denna teknik inte utvecklats i stor omfattning. Kostnaden för utrustning för att spela Fantasound var för hög för biografer, och transporten och installationen av hela komplexet tog för mycket tid, vilket också var olönsamt. Dessutom avbröt utbrottet av andra världskriget forskningen inom området surroundljud.

I september 1952 visades demofilmen This Is Cinerama på Broadway Theatre i New York med enorm framgång och  presenterade ett nytt panoramafilmsystem med en horisontell betraktningsvinkel på 146° och 7-kanaligt ljud. I Cinerama-systemet var 5 ljudkanaler  dedikerade till panorering av källor runt skärmen, och effektkanalerna skapade en illusion av surroundljud från sido- och bakhögtalarna. Filmerna var dock för dyra att producera, eftersom det krävdes tre 35 mm filmtryck och en separat 35 mm 7-spårs tejp för att visa filmen.

CinemaScope - systemet ( 1953-1967) som introducerades av 20th  Century Fox innehöll 4 magnetiska spår applicerade på filmen med en speciell teknik. För att spela upp ljudspåret installerades ytterligare ett ljudblock med magnethuvuden i filmprojektorerna och ytterligare högtalare monterades i biografsalen. Tre kanaler var främre och en var ansvarig för surroundljudet [2] . Men alla teaterägare hade inte råd med den extra utrustningen, och 20th Century-Fox gjorde eftergifter genom att lägga till ett konventionellt optiskt spår till filmtrycket . Det inhemska formatet " Wide Screen " gav ett liknande fyrkanaligt magnetiskt ljudspår, som i mitten av 1960-talet gav plats för filmkopior med ett enkanaligt optiskt spår. Det universella fonogrammet "Magoptic", samtidigt utrustad med optiska och magnetiska spår, användes inte i Sovjetunionen [3] .

Sedan 1955 och i mer än 20 år har Todd-AO- systemet ( eng.  Todd-AO ) blivit standarden för flerkanalig ljudinspelning för 70 mm-filmer, innan Dolby -utvecklingen kom . Filma Oklahoma! "var den första bredbildsfilmen i historien som spelades in med Todd-AO-systemet. Filmkopian innehöll, förutom bilden, ett sexkanaligt magnetiskt ljudspår inspelat på fyra magnetspår. Två av dem placerades på de breda kanterna av 70 mm film utanför perforeringen, och två - mellan perforeringen och bilden. På de yttre, bredare spåren placerades två kanaler och på de inre - en vardera [4] . Fem högtalare placerades bakom skärmen, och en kanal med "ljudeffekter" överförde omgivande ljud fördelat längs väggarna i hallen [5] . I slutet av 1950 -talet utfördes liknande experiment i Sovjetunionen. De första filmerna med ett 6-kanaligt stereofonogram var Mosfilms "Poem of the Sea" och " The Tale of Fiery Years ", filmade med det inhemska widescreen NIKFI-systemet [6] . Därefter förbättrades systemet av Dolby, som föreslog att de två mellanliggande frontkanalerna skulle ersättas med lågfrekventa effekter (Dolby Baby Boom-system), och sedan lämnade endast en av dem med det frigjorda spåret för en extra surroundkanal (Dolby Split Surround) system) [ 5] .

På 1950-talet experimenterade och introducerade den tyske kompositören Karlheinz Stockhausen elektroniska kompositioner som The Youths Singing (1955–1956) och Contacts for Piano, Percussion and Electronic Sounds (1958–1960), den senare med hjälp av det helt separata och roterande kvadrafoniska ljudet som producerades av industriell elektronisk utrustning i den elektroniska musikstudion WDR (West German Radio, Cologne). "Electronic Poem" av Edgard Varèse , tillsammans med Xenakis , skapades för Philips - paviljongen 1958 på världsutställningen i Bryssel, där 425 högtalare användes för att skapa en rumslig effekt av ljud som rörde sig genom hela paviljongen. Många andra kompositörer skapade liknande verk under den tidsperioden.

Skapa surroundljud

Det finns flera sätt att skapa surroundljud:

Den första och enklaste metoden är användningen av mikrofonsystem för rumslig inspelning och/eller surroundljudsmixning för högtalarsystem som omger lyssnaren när ljudet återges från olika håll.

Den andra tekniken är ljudtransformation som tar hänsyn till psykoakustiska ljudlokaliseringsmetoder för att simulera ett tvådimensionellt ljudfält med hjälp av hörlurar.

Den tredje tekniken, baserad på Huygens-principen , är ett försök att rekonstruera det inspelade ljudfältet i utrymmet i lyssnarens rum, i form av den så kallade "holofonien" ( holofoni , se Holophonics ). Ett av systemen, baserat på syntesen av ljudfältet ( Wave field synthesis , WFS), återger ett virtuellt akustiskt fält på grund av den akustiska fronten som skapas av ett system med flera högtalare fördelade på ytan. Kommersiella WFS-system som för närvarande finns på marknaden av Sonic emotion och Iosono kräver ett stort antal högtalare och betydande processorkraft. [7]
Ambiofoniska system ( Ambisonics ), också baserade på Huygens-principen, låter dig få en exakt återgivning av ljud i mittpunkten, men mindre exakt bort från mitten.
Dessutom kan rumsligt ljud uppnås genom att använda digital signalbehandling , ändra nivåerna från en stereoljudkälla, analysera stereoinspelningen för positionen för individuella ljud i panoramat, och sedan ändra dem i enlighet med detta i ett femkanalsfält . Bättre resultat kan dock uppnås om en sådan omvandling görs från en kvadrafonisk inspelning.

Kodsystem

LFE-kanal

Eftersom LFE-kanalen bara kräver en bråkdel av bandbredden för de andra kanalerna, hänvisas den till som en ".1"-kanal, såsom "5.1" eller "7.1".

Den lågfrekventa effektkanalen designades ursprungligen för att förmedla filmiska effekter med ultralåg bas ( ibland så låga som 18 Hz i kommersiella subwoofers , som åska eller explosioner ). Detta gjorde det möjligt för teatrar att kontrollera volymen för sådana effekter i enlighet med den speciella biografens akustiska miljö och kapaciteten hos ljudåtergivningssystemen. Separat kontroll av baseffekterna bidrog också till att minska intermodulationsdistorsion i filmens analoga ljudspår.

I biografer var lågfrekventa effektkanalen en separat dedikerad kanal som matades till en eller flera subwoofers. Men hemmauppspelningssystem kanske inte har en subwoofer alls; till exempel inkluderar moderna dekodrar och surroundljudsystem ofta ett bashanteringssystem som gör att bas kan levereras till alla högtalare (huvud- eller subwoofer) som kan återge lågfrekventa signaler. Nyckelpunkten är att den lågfrekventa effektkanalen inte är en "subwooferkanal", en subwoofer kanske inte finns i systemet alls, men om den är det, är dess möjligheter mycket mer än att bara spela effekter.

Vissa skivbolag som Telarc och Chesky har hävdat att lågfrekventa effektkanaler är onödiga i ett modernt digitalt flerkanaligt underhållningssystem. De hävdar att alla tillgängliga kanaler har ett ganska fullt utbud av frekvenser och som sådan finns det inget behov av en lågfrekvent effektkanal för att spela rumslig musik eftersom alla frekvenser är tillgängliga på alla huvudkanaler. Men tillverkaren MAG Audio , tvärtom, i sin utveckling av subwoofers fokuserar på låga frekvenser.

Surround Sound Specifikationer

En teknisk beskrivning av surroundljud bör skilja mellan antalet enskilda kanaler som kodats i originalsignalen och antalet kanaler som används för uppspelning. Med matrisdekodern kan antalet uppspelningskanaler ändras. Det är också nödvändigt att skilja mellan begreppen: antalet återgivna kanaler och antalet högtalare (varje kanal kan riktas till en grupp högtalare). Grafiskt i tekniska beskrivningar är det korrekt att visa antalet kanaler, men inte högtalare.

Ljudkanalnotation (högtalarformat)

I notationen är det mer korrekt att ange konfigurationen av ljudkanalerna (högtalarna).

Till exempel är 2.0 ett stereopar utan en dedikerad lågfrekvent kanal. (Totalt antal kanaler 2).

Beteckningar som 5.1 betyder att det finns 5 fullomfångskanaler och 1 kanal med begränsad räckvidd (lågfrekvent effektkanal). (Totalt antal kanaler 6).

Beteckningen för de främre fullomfångskanalerna, separerade med ett snedstreck från resten av surroundkanalerna, eller sida och separerade med en punkt från kanalerna för lågfrekventa effekter, används också.

Till exempel innehåller ett SDDS-system 5 främre kanaler + 2 surroundkanaler + en woofer = 5/2.1

Kanalidentifiering

Enligt ANSI/CEA-863-A [8]

Kanalordning i flerkanalig
MP3 / WAV / FLAC - ström [9] [10] [11] 		Kanalordning i
DTS / AAC- ström [12] [13] 		Kanal namn Färgkodning på mottagare och

högtalarkablar

0 ett Fram till vänster Vit
ett 2 Främre höger Röd
2 0 Central Grön
3 5 låg frekvens Lila
fyra 3 Distrikt vänster Blå
5 fyra Distrikt höger Grå
6 6 Distrikt bak till vänster Brun
7 7 Distrikt bak till höger Kaki
Fram till vänster Central Främre höger
Distrikt vänster Distrikt höger
Distrikt bak till vänster Distrikt bak till höger
låg frekvens

Ljudkanal (högtalare) konfigurationer

Kanal namn Identifierare Index Flagga 1.0 Mono* 2.0 Stereo** 2.1 Stereo** 4.1 Surround 4.0 Quad 4.1 5.1 5.1 Lateral*** 6.1 7.1 Fram. bred 7.1 Surround 7.1 Fram. övre 7.1 Center övre 7.1 Center över huvudet 7.1 Surroundback 9.1 Surround 10.2 11.1
Fram till vänster FRONT_LEFT 0 0x1 Inte Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Främre höger FRÄMRE HÖGER ett 0x2 Inte Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Främre mitten FRONT_CENTER 2 0x4 Ja Inte Inte Ja Inte Inte Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Låg frekvens ( subwoofer ) LÅG FREKVENS 3 0x8 Inte Inte Ja Ja Inte Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Bak vänster BACK_LEFT fyra 0x10 Inte Inte Inte Inte Ja Ja Ja Inte Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
höger bak BACK_RIGHT 5 0x20 Inte Inte Inte Inte Ja Ja Ja Inte Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Fram till vänster om mitten FRONT_LEFT_OF_CENTER 6 0x40 Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte Inte Inte Inte Inte Ja Ja
Fram till höger om mitten FRONT_RIGHT_OF_CENTER 7 0x80 Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte Inte Inte Inte Inte Ja Ja
bakre mitten BACK_CENTER åtta 0x100 Inte Inte Inte Ja Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte Inte Ja Ja Inte Inte Ja Inte
Sidan vänster SIDE_LEFT 9 0x200 Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte Ja Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte
Sido höger SIDE_RIGHT tio 0x400 Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte Ja Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte
Övre central TOP_CENTER elva 0x800 Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte Inte Inte
Överst fram till vänster TOP_FRONT_LEFT 12 0x1000 Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte Inte Ja Ja Ja
Överst fram i mitten TOP_FRONT_CENTER 13 0x2000 Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte Inte Inte Inte
Uppe fram till höger TOP_FRONT_RIGHT fjorton 0x4000 Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte Inte Ja Ja Ja
Överst bak vänster TOP_BACK_LEFT femton 0x8000 Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte Ja
Övre bak mitt TOP_BACK_CENTER 16 0x10000 Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte
Övre bak höger TOP_BACK_RIGHT 17 0x20000 Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Inte Ja Inte Inte Ja

Tabellen visar de olika högtalarkonfigurationerna som används av slutanvändaren i deras uppspelningsutrustning. Ordningen och identifierarna ställs in för kanalmasken i en standard okomprimerad WAV -fil (som innehåller en rå PCM- ström) och används för uppspelning av digital ljudutrustning ansluten till en PC , enligt specifikationerna. I det här fallet måste mediaspelaren och ljudkortet stödja digital ljudströmning med flera kanaler.

(*) Historiskt sett, när man använder (1.0) monoljud, används ofta den vänstra (första) kanalen för detta istället för mitten. I de flesta fall, när man spelar upp flerkanaligt innehåll på en enhet med en högtalare, blandas (blandas) ljudet enligt en speciell algoritm från alla kanaler till en.

(**) Stereo (2.0) är fortfarande det vanligaste formatet för musik, tv, bärbara ljudspelare. 2.1-högtalarformatet har ingen separat dedikerad lågfrekvent kanal, och signalen för subwoofern genereras genom att separera och mixa lågfrekvent ljud från stereoströmmen.

(***) Detta är rätt högtalarlayout för ett 5.1-system för Dolby- och DTS- ljudåtergivning .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Sådana påståenden är bara reklamslogans från filmindustriproducenter, medan studiomästarinspelningar faktiskt kan vara av högre kvalitet för att minska förvrängning under bearbetning.

Källor

  1. ↑ 12 maj 1967: Pink Floyd träffar alla med "surroundljud" Arkiverad 4 juli 2015 på Wayback Machine // m-music.ru
  2. ↑ Teknik och bioteknik, 2009 , sid. trettio.
  3. ↑ Teknik och bioteknik, 2009 , sid. 31.
  4. ↑ Fundamentals of film technology, 1965 , sid. 521.
  5. ↑ 1 2 Spela in ljud för en 70 mm film med Dolby-stereo-70-systemet . Inspot. Datum för åtkomst: 6 juli 2015. Arkiverad från originalet 7 juli 2015.
  6. ↑ Art Of Home Theater Session 2 (länk inte tillgänglig) . Hämtad 4 februari 2011. Arkiverad från originalet 10 september 2014. 
  7. ↑ Irina Aldoshina , Valentin Chabushkin . Wave Field Synthesis (WFS) - ett system för vågsyntes av rumslig ljudåtergivning // prosound. IXBT.com
  8. ↑ Consumer Electronics Associations standarder: Installation och anslutning (nedlänk) . Hämtad 3 februari 2011. Arkiverad från originalet 30 september 2009. 
  9. ↑ DivX Player 6.3.1 med mp3 Surround-stöd (inte tillgänglig länk) . Hämtad 3 februari 2011. Arkiverad från originalet 10 juli 2011. 
  10. ↑ Skapa 7.1-ljud . Hämtad 3 februari 2011. Arkiverad från originalet 19 mars 2011.
  11. ↑ FLAC-format - Kanaltilldelning . Hämtad 3 februari 2011. Arkiverad från originalet 29 december 2010.
  12. ↑ Avisynth.org Arkiverad 18 juli 2011 på Wayback Machine , GetChannel
  13. ↑ Hydrogenaudio.org Arkiverad 11 december 2010 på Wayback Machine , 5.1 Channel Mappings

Litteratur

Länkar