Surround sound: технология объёмного звучания¶

Surround sound (объёмное звучание, от англ. surround — «окружать») — технология многоканального воспроизведения звука, при которой слушатель находится в центре звукового поля, создаваемого несколькими акустическими системами, расположенными вокруг него. В отличие от стереофонии (два канала) и монофонии (один канал), surround sound позволяет передавать пространственную информацию о положении источников звука не только по фронтальной оси, но и сзади и сбоку, что обеспечивает эффект полного погружения.

¶Принцип работы

Основой surround sound является многоканальная запись или кодирование звука, при котором каждый канал соответствует определённой зоне пространства. При воспроизведении сигналы подаются на отдельные громкоговорители, размещённые в соответствии с рекомендованной схемой расстановки. Мозг человека определяет направление на источник звука по разнице времени прихода сигнала на два уха и разнице интенсивности, поэтому при корректной расстановке колонок формируется устойчивая иллюзия звукового окружения.

Ключевым параметром является количество независимых каналов. Обозначение формата обычно записывается как «X.Y» или «X.Y.Z», где X — число основных (полнодиапазонных) каналов, Y — количество сабвуферных каналов (обычно 0 или 1, так называемый LFE-канал), Z — число каналов верхнего уровня (атмосферных).

¶История развития

Первые эксперименты с многоканальным звуком относятся к 1930-м годам, когда компания Bell Labs демонстрировала трёхканальные записи. В 1940 году Уолт Дисней выпустил фильм «Фантазия», для которого использовалась система Fantasound с несколькими каналами, однако коммерческого успеха технология тогда не имела из-за сложности и дороговизны.

В 1950-х годах киноиндустрия активно внедряла широкоэкранные форматы, требовавшие более впечатляющего звука. Компания Todd-AO разработала шестиканальную систему для фильма «Оклахома!» (1955). Формат 70-мм копий с магнитной дорожкой позволял размещать до шести каналов звука.

Переломный момент наступил в 1970-х годах с появлением формата Dolby Stereo. Он использовал матричное кодирование четырёх каналов (левый, центральный, правый, тыловой) в два оптических канала на киноплёнке. Декодер восстанавливал исходные каналы, хотя и с ограниченным разделением. Этот подход позволил внедрить объёмный звук без замены проекционного оборудования.

В 1980-х годах для домашнего видео появился Dolby Surround, а затем его улучшенная версия Dolby Pro Logic. В 1990-е годы с приходом цифровых форматов DVD и цифрового кинопоказа стали использоваться дискретные (независимые) каналы: Dolby Digital (AC-3) и DTS обеспечивали пять раздельных каналов плюс сабвуфер — формат 5.1.

¶Основные форматы

¶Матричные форматы

Dolby Pro Logic II и его преемники кодируют пять каналов в два стереоканала. Преимущество — совместимость с обычными стереосистемами, недостаток — неполное разделение каналов и ограниченная направленность.

¶Дискретные форматы

• Dolby Digital (AC-3) — формат 5.1, используется в DVD, цифровом телевидении, кинотеатрах.
• DTS — конкурент Dolby Digital, обеспечивает более высокий битрейт.
• Dolby TrueHD и DTS-HD Master Audio — форматы высокой чёткости для Blu-ray, поддерживают до 7.1 каналов без потерь.

¶Объектные форматы

Современное поколение (2010-е годы) представляют Dolby Atmos, DTS:X и Auro-3D. Вместо фиксированных каналов они оперируют звуковыми объектами — каждый звук описывается как отдельный элемент с координатами в трёхмерном пространстве. Звуковой процессор в реальном времени распределяет объекты по имеющимся громкоговорителям, включая потолочные или направленные вверх. Это позволяет создавать эффект звука сверху, недостижимый в традиционных схемах.

¶Схемы расстановки

Наиболее распространённые конфигурации:

¶Применение

Основные области использования surround sound:

• Кинематограф — стандарт для кинотеатров, начиная с 1970-х годов. Без многоканального звука не выпускаются современные блокбастеры.
• Домашние кинотеатры — ресиверы и комплекты акустики 5.1 и 7.1.
• Видеоигры — объёмный звук используется для ориентирования в игровом пространстве, обнаружения противников.
• Музыкальная индустрия — выпускаются альбомы в форматах SACD (Super Audio CD) и DVD-Audio с многоканальными миксами, однако широкого распространения они не получили.
• Виртуальная и дополненная реальность — для создания реалистичной звуковой среды.
• Трансляции и стриминг — спортивные каналы и сервисы (Netflix, Apple TV+) передают звук в форматах 5.1 и Atmos.

¶Виртуальный surround

Отдельным направлением является имитация объёмного звучания через наушники или два громкоговорителя. Технологии виртуального surround (Dolby Headphone, DTS Headphone:X, Windows Sonic) используют алгоритмы обработки сигнала, моделирующие передаточные функции головы (HRTF). Это позволяет создать эффект пространственного звука без физического размещения колонок. Кроме того, существуют звуковые проекты (soundbars) с небольшим числом динамиков, которые имитируют surround-эффект за счёт отражения звука от стен.

¶Критика и ограничения

Объёмный звук требует корректной установки громкоговорителей: отклонение от рекомендованных углов и расстояний ухудшает эффект. В небольших помещениях тыловые колонки могут располагаться слишком близко к слушателю, что создаёт неестественную локализацию. Качество записи и микширования имеет решающее значение — неудачный микс в формате 5.1 звучит хуже хорошей стереозаписи. Критики также отмечают, что для многих музыкальных жанров surround-миксы не дают преимуществ перед стерео, а иногда разрушают оригинальный замысел звукорежиссёра.

¶Источники

• Holman T. Surround Sound: Up and Running. — Focal Press, 2000.
• Rumsey F. Spatial Audio. — Focal Press, 2001.
• Dolby Laboratories. Technical documentation on Dolby Atmos and Dolby Digital.
• ITU-R BS.775: Multichannel stereophonic sound system with and without accompanying picture.