Стереозвук в звукозаписи и радио, история

Стереозвук в звукозаписи и радио, история как зарождалась стерео запись и стерео воспроизведение. Этот на первый взгляд смешной вопрос задал мне сосед по квартире — восьмилетний Валерка, один из «почемучек», которым всегда хочется все узнать. Я предложил Валерке проделать простейший опыт — плотно закрыть одно ухо рукой.

Действительно, попробуйте сами продел-ать то же самое. Вы сразу же потеряется ощущение пространства и уже не сможете определить, где .находится источник звука, насколько он удален от Вас, куда перемещается.

Объясняется это тем, что наши уши, расположенные на расстоянии 15—20 см одно от другого, образуют своеобразный дальномер, который подобно дальномеру фотоаппарата или специальному радиопеленгатору позволяет определить направление на источник звука и ориентировочно судить о расстоянии до него.

Информация об услышанном звуке по нервам немедленно поступает в мозг, в эту изумительную машину, где не только с колоссальной точностью -и скоростью анализируются сила, основная частота и характер изменения звука, но и непрерывно сравниваются звуки, пришедшие с разных сторон.

И хотя относительное ослабление звука для левого или правого уха может составлять лишь тысячные доли процента, а запаздывание не превышает 0,0001 сек, все же эти ничтожные различия позволяют достаточно точно почувствовать место расположения источника звука.

Для того чтобы полнее охарактеризовать чувствительность нашего слухового аппарата, укажем, что он фиксирует изменение частоты звука на несколько десятых долей процента, а слабые звуки, которые мы слышим, оказывают давление на поверхность барабанной перепонки с силой... 0,0000003 гр. Под их действием барабанная перепонка колеблется с «размахом» не более одной десятимиллионной доли миллиметра!

Итак, наличие двух приемников звука, находящихся на некотором расстоянии один от другого, создает у человека пространственное слуховое восприятие, получившее название бинаурального эффекта (в переводе «эффект двух ушей).

Поэтому- то звук становится «плоским» и Вы перестаете ощущать пространство, когда закрываете одно ухо. Особенно сильно это чувствуется на шумной улице, где источники звука — автомобили, трамваи, разговаривающие люди — непрерывно перемещаются в разных направлениях.

Когда Вы находитесь в зале театра и слушаете большой музыкальный ансамбль, например оперу в сопровождении оркестра, бинауральный эффект помогает Вам четко различать голоса отдельных певцов, замечать, как они двигаются по сцене, хорошо чувствовать многозвучность большого оркестра.

Но не пытайтесь искать все эти качества, когда слушаете концерт, транслируемый по радио, если даже у Вас приемник самого высшего класса. Почему? Да потому, что звуки, возникающие в разіных частях сцены, передаются вместе по одному каналу связи — по одной паре проводов, через одни и те же усилители и радиостанции — и воспроизводятся также с помощью общего усилителя -и агрегата громкоговорителей.

На сцене может стоять несколько микрофонов, но все они в итоге сходятся в одну точку и в месте приема уже невозможно определить, с какой стороны идут звуки.

Казалось бы, что радиовещание и звукозапись никогда не дадут настоящего «эффекта присутствия». Мы всегда будем чувствовать, что звук приходит к нам не с огромной сцены, а из небольшого деревянного ящика. Однако -не будем торопиться с выводами.

Обман, похожий на правду

Можно ли каким-нибудь путем осуществить стереофоническое воспроизведение звука! Конечно, можно. Для этого на сцене достаточно установить несколько микрофонов, в помещении, куда транслируется передача, разместить в таком же порядке громкоговорители, каждый из которых соединяется с соответствующим микрофоном. При такой системе громкоговорители почти в точности воспроизведут звуковую картину, существующую на сцене.

 

Многоканальная стереофония нашла применение, например, в панорамном кино, где используется девять звуковых каналов. Звук записывается с помощью девяти групп микрофонов на пленку.

При демонстрации фильма эта фонограмма воспроизводится специальным девяти-канальным магнитофоном и девятью группами громкоговорителей, расположенных в разных местах зрительного зала. Более проста четырехканальная система, применяемая в широкоэкранном кино, нэ и она дает изумительные стереофонические эффекты.

Однако ни та, ни другая система практически непригодна для вещания по проводам, для радиовещания и звукозаписи на пластинку. Действительно, даже при использовании четырехканальной системы трансляция стереофонических передач требует четырех пар проводов или четырех радиостанций. Причем для приема таких передач необходимы четыре радиоприемника.

Любителю звукозаписи пришлось бы проигрывать четыре пластинки сразу, -и вращаться они должны с абсолютно одинаковой скоростью. Опоздание на 0,0001 сек уже недопустимо.

Такие усложнения практически совершенно неприемлемы и, очевидно, исходя из этого, многие радиоспециалисты считали, что для широкого круга радиослушателей и любителей грамзаписи стереофония — непозволительная роскошь.

Несколько лет назад начались попытки искусственно создать в массовой радиоаппаратуре — приемниках, радиолах, телевизорах — хоть какое-нибудь подобие стереозвука.

Так появились акустические системы объемного звучания, в настоящее время применяемые в подавляющем большинстве отечественных приемников и радиол. ,В этих приемниках громкоговорители расположены не только на передней стенке ящика, но и на двух боковых, поэтому создается впечатление, что звук исходит не из одной точки.

За рубежом получили распространение псевдосте-реофоничеокие установки, в которых громкоговорители размещают в двух отдельных ящиках, расположенных на значительном расстоянии- один от другого.

В усилителе с помощью специальных фильтров высокие и низкие частоты разделяются и подаются на разные громкоговорители. В результате в одной стороне комнаты Вы слышите низкие звуки, которые в основном соответствуют басам и таким инструментам, как барабан, контрабас, виолончель, а из другой до Вас доносятся высокие и чистые звуки флейт и скрипок, женские голоса.

Такое искусственное «размещение» отдельных исполнителей в пространстве, хотя и создает какое-то подобие стереофонии, но, конечно, не имеет ничего общего с тем, что Вы услышали бы, находясь в зрительном зале.

В самом деле, если низкочастотный громкоговоритель находится справа от Вас, то голос пезца, поющего басом, Вы всегда будете слышать справа, хотя он в это время может находиться в левой части сцены и даже двигаться по ней из одного конін в другой.

Но если многоканальная стереофония — это единственный возможный путь для получения высокой верности воспроизведения звука, то нельзя ли упростить стереофонические системы, сделать их доступными для внедрения в массовую радиоаппаратуру? Оказывается, можно.

Как показали многочисленные исследования советских и зарубежных специалистов, стереофоническую передачу можно осуществить, используя три и даже два канала. Это подтверждалось экспериментами, в частности проведенными еще в 1935 г. проф. И. Е. Гороном в Москве в Государственной лаборатории звукозаписи.

Правда, при двухканальной передаче воспроизводимый звук несколько отличается от реальной звуковой картины, но он не далек от истины. Зато, ограничившись двумя каналами, можно уже думать о массовой стереофонической аппаратуре.

На одной пластинке

Двухканальный стереофонический магнитофон представить себе нетрудно. Он является точной копией обычного магнитофона, но у него 2 комплекта магнитных головок.

Один из них будет записывать, например, звук правого стереоканала на верхней дорожке (на верхней половине ленты), а второй—звук левого стереоканала на нижней дорожке. В дальнейшем звук, воспроизведенный с каждой из магнитных дорожек, поступит на отдельный громкоговоритель, благодаря чему и создастся стереоэффект.

Значительно сложнее решается задача стереофонической грамзаписи. О том чтобы использовать для этой цели два проигрывателя и две пластинки, не может быть и речи, хотя бы потому, что практически невозможно синхронизировать работу этих проигрывателей с точностью до тысячных долей секунды. Задача решается путем одновременной записи обоих стереоканалов на одной пластинке и даже, более того, в одной звуковой канавке.

Известно, что под действием записываемого звука на обычной пластинке появляется волнистая канавка. Она является своеобразным портретом записываемого звука, так кзк характер ее изгиба полностью зависит от силы и частоты звука.

Когда игла звукоснимателя движется по пластинке, она колеблется в соответствии с извилинами канавки и на стенках пьезокристалла, связанного с иглой, появляется переменное напряжение — электрическая копия записанного звука.

Один из наиболее распространенных способов получения стереофонической пластинки, обозначаемый условно «45/45», состоит в том, что стенки звуковой канавки делают покатыми и наклонными под углом 45° к плоскости пластинки, т. е. под углом 90° одна относительно другой. С помощью специального записывающего инструмента — рекордера — на каждой из покатых стенок канавки осуществляется запись одного из стереоканалов.

Совершенно очевидно, что при этом форма одной из стенок канавки может оказаться совсем не похожей на форму другой — все зависит от звуков, соответствующих правому и левому стереоканалам.

Воспроизведение стереофонических записей осуществляется с помощью специального звукоснимателя, в котором вместо одного пьезокристалла имеются два, расположенные под углом 90° один относительно другого. Благодаря такому расположению электрический сигнал на одном из кристаллов появляется лишь под действием изгибов левой стенки звуковой канавки, а на другом кристалле — под действием изгибов правой стенки. Так осуществляется разделение каналов стереозаписи.

Наличие двух записей в одной канавке предъявляет повышенные требования к стереофоническому звукоснимателю. Так, например, его вес, приведенный к концу иглы, не должен превышать 5 г, а радиус закругления иглы—12—18 мк вместо 12 г и 25 мк в обычном звукоснимателе. Время звучания стереофонической пластинки примерно такое же, как и у обычной долгоиграющей.

 

Через одну радиостанцию

Подобно тому как стереофоническую грамзапись можно выполнить на одной пластинке, двухканальную стереофоническую радиопередачу можно осуществить через одну радиостанцию.

Используя один из распространенных видов модуляции— амплитудную, можно заставить высокочастотный ток раздельно «запечатлеть» каждый из двух стереоканалов, но так, чтобы в приемнике было легко их разделить.

Для этого положительные полупериоды высокочастотного тока модулируют одним каналом, а отрицательные — вторым.

Но осуществить такую двухполярную модуляцию не так-то просто. Дело в том, что при амплитудной модуляции в одинаковой степени изменяются как положительные, так и отрицательные полупериоды высоко частотного тока и график модулированного сигнала-практически симметричен относительно оси времени.

Такова природа модуляции, и здесь, как говорится, ничего поделать нельзя. Однако .можно перехитрить природу, взяв два одинаковых высокочастотных тока, но промодулировать каждый из них отдельно одним из каналов.

Здесь с помощью полупроводниковых диодов, пропускающих ток только в одну сторону, надо у первого сигнала «срезать» отрицательные полупериоды, а у второго — положительные и, наконец, сложить оба модулированных сигнала в общей электрической цепи.

В результате всех этих операций мы получим нужный нам «гибрид» — высокочастотный ток, раздельно модулированный каждым из стереоканалов.

В приемнике эти каналы легко разделить с помощью таких же полупроводниковых диодов. Один из них пропустит лишь положительные полупериоды, а второй — отрицательные, и таким образом, стереоканалы вновь будут разделены.

Примерно так и осуществляются стереофоническая передача через одну радиостанцию, а прием — с помощью одного приемника. Конечно, у такого приемника, так же как у стереомагнитофона или проигрывателя, должно быть два усилителя низкой частоты с громкоговорителями.

Один такой усилитель есть в самом приемнике, а второй вместе с детектором, разделяющим каналы, может быть выполнен в виде небольшой и сравнительно про-' стой приставки.

За и против Стерео

Сегодня двухканальная стереофония стала реальностью как для массовых видов звукозаписи, так и для радиовещания. В Москве освоено производство двухканальных магнитофонов MЭЗ-41 для студии звукозаписи, подготовлено большое количество стереофонических музыкальных записей.

Ленинградцы разработали массовый переносный стереофонический радиограммофон «Юбилейный-стерео». Созданы аппаратура для стереофонических радиопередач и простая приставка для их приема.

Установки для воспроизведения грамзаписей демонстрируются на Всесоюзной выставке достижений народного хозяйства, а с марта 1961 г. в Ленинграде, а затем и в Москве начались опытные стереофонические радиопередачи на ультракоротких волнах.

Мы стоим на пороге массового внедрения стереофонии в звукозапись и радиовещание. Но перед тем, как сделать решительный шаг, специалисты еще раз сопоставляют все «за» и «против».

Вот несколько основных «за». Во-первых, стереофония резко приближает звучание к естественному, позволяет получить такое качество звука, которое немыслимо в обычных приемниках и радиолах. И действительно, послушав стереофоническое радио, сразу же начинаешь мечтать о том, чтобы оно появилось и в твоем доме.

Второе «за» — это сравнительная простота аппаратуры для двухканальной стереофонии. Достаточно сказать, что установка, позволяющая вести стереопередачи через обычный УКВ передатчик, содержит всего 12 ламп, а приставка к приемнику для приема этих передач стоит не так дорого.

И, наконец, третье «за» — совместимость стереофонии с обычными однокачальными или, как говорят, монофоническими системами. Стереофоническое вещание можно принимать на обычный приемник без приставки (конечно, не получая при этом стереоэффекта).

В свою очередь стереоприемник легко принимает обычные передачи. Точно так же на стереопроигрывателе можно воспроизводить обычные грамзаписи. Совместимость — огромное достоинство, гак как она позволяет переходить на стереофонию, постепенно модернизируя существующий парк приемников и радиол.

Теперь несколько «против». Во-первых, для того чтобы сделать стереофонию действительно массовой, придется модернизировать огромное количество уже действующих приемников и телевизоров, а также наладить широкий выпуск стереофонических приставок. Кроме того, необходимо будет несколько усложнить выпускаемую аппаратуру.

Еще один недостаток — при переходе на стереовещание заметно снижается реальная мощность радиостанций, а это значит, что может уменьшиться зона уверенного приема.

К недостаткам можно отнести и то, что стереофонические звуковоспроизводящие установки занимают сравнительно много места, так как громкоговорители отдельных каналов должны быть разнесены на 1,5—2,5 м.

Оценивая двухканальную стереофонию, необходимо отметить еще и ту работу, которую она может выполнять «по совместительству». Дело в том, что по каждому из стереоканалов можно передать отдельную монофоническую программу и в приемнике легко выделить одну из этих передач.

Практически это значит, что футбольный матч можно комментировать одновременно на двух языках или осуществлять двухъязыковое звуковое сопровождение кинофильмов. Эта особенность приобретает исключительное значение для наших союзных республик, а также при международном обмене телевизионными передачами. Это пожалуй, одно из самых существенных «за» двухканальной стереофонии.

Сопоставляя все «за» и «против», можно сделать только один вывод: двухканальная стереофония имеет реальные перспективы для широкого внедрения в радиовещание и звукозапись.

Источник: Бурлянд В.А., Жеребцов И.П. Хрестоматия радиолюбителя. 1963 г.