Как из моно сделать стерео: несколько простых примеров. как звук из моно сделать стерео

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.

Стереофоническая запись звука

Стереофонический захват

Стереофонический захват направлен на восстановление, насколько это возможно, существующего звукового пространства.

При стереофонической записи звука используются как минимум два микрофона, которые фиксируют звуковой образ (акустический) места с помощью:

• либо временная, либо фазовая разность (это то, что традиционно называется временной стереофонией, микрофоны находятся в двух точках пространства),
• или с разницей в интенсивности (это традиционно называется стереофонией интенсивности, когда два направленных микрофона образуют угол и улавливают более сильную интенсивность звука по своей оси). Можно смешивать два типа стереофонии (тогда мы говорим о квази-совпадающей паре, такой как знаменитая (по крайней мере, во Франции) пара ORTF), чтобы использовать препятствие между двумя микрофонами, что будет иметь эффект имитации действие черепа с более реалистичной визуализацией (диск или искусственная голова). Стереофония позволяет воспроизводить звуковое пространство с большей точностью, чем монофоническое воспроизведение.

Звукозапись, предназначенная для стереофонического воспроизведения, может и с годами превратилась в многодорожечную звукозапись, за которой, следовательно, будет следовать стереомикширование.

Многодорожечная запись звука

Стереофония также может быть, как в музыке, так и в кино и аудиовизуальном, проектом создания оригинального звукового пространства, не желая воспроизводить восприятие акустического поля в определенном месте.

В музыкальной записи стереофония чаще всего достигается записью с использованием микрофонов, расположенных близко к источнику, каждого инструмента или голоса на отдельных дорожках многодорожечного магнитофона . Затем сигнал с дорожек отправляется на каналы (правый, левый, возможно объемный), обогащенный синтетической реверберацией . Так называемая настройка панорамирования позволяет регулировать пропорцию в каждом канале. Таким образом, по существу достигается интенсивная стереофония. Мы также микшируем со стереофоническими записями, занимающими две дорожки, сигнал микрофонов приближается к элементу, который необходимо выдвинуть.

Стереофония с изображением представляет особые проблемы. Вы должны услышать звук, соответствующий объекту на той стороне, где находится объект. Но от кадра к кадру его позиция могла радикально измениться. При микшировании звуков обязательно нужно учитывать редактирование, а стереофония не всегда возможна. В кино и аудиовизуальных технологиях многодорожечная запись используется для смешивания атмосферы, записанной стереофоническим захватом, с монофоническими съемками и перезаписью, а также звукозаписями, сделанными в зрительном зале.

Развитие формата стерео

Впервые принцип стереофонии на практике был осуществлён в 1881 году в Париже Клементом Адером. На сцене Парижской Оперы Адер расположил ряд телефонных трансляторов, сигнал от которых по проводам шёл в кабины Парижской электрической выставки. Посетители кабин могли услышать концерт в прямой трансляции через две телефонные трубки (для каждого уха).

Впоследствии наладился коммерческий выпуск двухканальных телефонов: в 1890—1932 гг. во Франции под названием «Théâtrophone», в 1895—1925 гг. в Великобритании под названием «Electrophone»; массового распространения они не имели.

В звукозаписи первые пробы в стерефонии проводились в начале 1930-х гг. Большой вклад в развитие стереофонии внесли изобретения английского инженера Алана Блюмлейна. Его стереопара микрофонов («пара Блюмлейна») по сей день находит применение в практике звукозаписи. Она состоит из двух близко расположенных двунаправленных микрофонов, сориентированных под прямым углом друг к другу. В 1931 году он и его коллеги создали пробный киноролик под названием «Walking And Talking» с использованием стереозвука, а в 1935 году — при его участии был создан короткометражный фильм «Trains at Hayes», который является первым в истории фильмом со стереозвучанием.

В марте 1932 года в филадельфийской Академии музыки была осуществлена запись с использованием двух микрофонов, сигнал от которых шёл к двум иглам, нарезавшим две раздельные канавки на одном и том же восковом диске. Первая из этих записей, сделанная 12 марта 1932 года (во время исполнения «Прометея» Александра Скрябина), является наиболее ранней дошедшей до наших дней стереофонической записью. Первая же в истории стереогрампластинка была выпущена в 1933 году компанией EMI: по двум сторонам канавки были размещены соответственно два раздельных канала. В 1940 году был создан первый полнометражный анимационный фильм «Фантазия» с псевдостереофонической трёхканальной фонограммой. Запись воспроизводилась по системе «Фантасаунд» с отдельной киноплёнки. Однако из-за чрезвычайной сложности системы и слабо выраженного стереоэффекта дальнейшего развития она не получила.

В феврале 1954 года студия RCA Victor осуществила стереозапись, используя многоканальную аппаратуру: выступление Бостонского симфонического оркестра было зафиксировано одновременно как на моно-, так и на двухканальной плёнке. Последовало ещё несколько подобных записей, однако они не были предназначены для выхода на пластинках, так как ещё не существовало рынка массовой аппаратуры воспроизведения стереозвука. Однако уже через год, в , появились первые стереомагнитофоны и наладился выпуск стереобобин. C 1957 года процесс записи в формате стерео стал превалирующим в американской музыкальной индустрии.

В 1958 году компания Western Electric изготовила аппарат Westrex, позволявший нарезать стереодиски, с которых, наконец, было возможно тиражирование обычных грампластинок (именно Western Electric ввели в обращение слова «стерео», «стереофонический» в области звукозаписи). В том же году вышла и первая коммерческая стереопластинка. Однако вплоть до конца 1960-х гг. значительное число грампластинок выходило в монозвучании, несмотря на студийную стереозапись.

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.

Имитация стерео

Идея воссоздать впечатление объема от одной записи восходит к истокам фонографической индустрии.

Чтобы лучше танцевать на балах того времени, лишенных настоящего оркестра, среди множества вариантов граммофона была восстановлена ​​одна из великих моделей 1920-х годов, иллюзия стерео, с небольшой задержкой. Устройство имеет две иглы с каждой стороны пластины обычного диска, каждая из которых снабжена мембраной и большим колоколом, которые, таким образом, рассеивают музыку, записанную на канавке диска, со смещением на пол-оборота, то есть на 78  оборотов в минуту, 0,4  с .

Слово « стереофония» появилось в прессе в 1930-х годах, чтобы усилить звуковое впечатление, полученное от радиостанций с несколькими громкоговорителями, распространяющими в разных направлениях звуки разных музыкальных нот.

Чтобы сделать стереофонические диски из старых монофонических записей, промышленность прибегла к сложным процессам. Они заключаются, в первую очередь, в добавлении стереофонической реверберации , воссоздающей идею единого источника в концертном зале. Поскольку пространственная локализация звука в основном касается самых высоких частот, мы можем трактовать их по-разному. Порядок появления первых идентифицируемых звуков имеет наибольшее влияние на пространственную локализацию (эффект приоритета), и этот эффект можно использовать для усиления впечатления от пространства. Монофонические записи тщательно анализируются путем распределения звуков, относящихся к восприятию различных инструментов по двум каналам, с разными реверберациями.

Все эти «псевдостерео» процессы, разработанные до 1970-х годов, могут создавать впечатление пространства, но они более чувствительны к условиям прослушивания, чем истинная стереофония, полученная при многоканальной записи, и обычно это делается за счет других аспектов звука. запись. Бренд Pathé, в частности, использовал эти процессы для своего трансплантации в 1970-е годы на певцов 33 об / мин на пластинки на 78 об / мин 1930-х. Наконец, следующие переходы вернулись к первоначальной монофонии из 1980-х; кажется, что слушатели предпочли оригинальный звук .

Телевидение оставалось монофоническим до 1990-х годов. Были предприняты попытки адаптировать «псевдостерео» к приемникам, чтобы предлагать прослушивание из космоса. Психоакустическая исследование на восприятии звука пространства высветила несколько важных эффектов, часто позволяет получить для определенных записей одноканальных, впечатления пространства в стереофоническом воспроизведении. Они также показали, что зрение участвует в слушании и что, глядя на маленький экран, человек воспринимает только очень заметные исходные направленные эффекты, которые можно получить только с помощью нескольких каналов.

Псевдостерео[править]

В 1960-е гг. в США практиковался выпуск так называемых «дуофонических» грампластинок, в которых изначально монофоническим записям придавался эффект стерео. Псевдостереофония добивалась с помощью манипуляций с частотами и эхом. Монозапись разбивалась на два канала, затем в первом канале через фильтры заглушались низкие частоты, и на передний план выводились высокие; во втором канале процедура осуществлялась противоположным образом, то есть с усилением баса и подавлением высоких частот. После этого звук подвергался задержке на долю секунды, создавая, таким образом, эффект ложного эха, который усиливался на одном из каналов. Звукозаписывающие компании поступали так с записями, сделанными либо перед внедрением стереотехнологии (пластинки Элвиса Пресли, Фрэнка Синатры), либо, в силу каких-либо технических причин, записанных в моно, несмотря на возможность стереофонии (The Beatles, The Beach Boys).

Общий

Другое название стереофонии по интенсивности — это стереофония с разницей уровней, потому что разница в интенсивности звука справа-налево соответствует разнице уровней звукового давления , влияющих на человеческий слух. Другие методы создания стереофонического поля работают как эквивалентная стереофония в дополнение к разнице уровней с разницей во времени прохождения или как стереофония во времени прохождения преимущественно с разницей во времени прохождения.

Интенсивные стереофонические сигналы могут быть получены через

• Распределение монофонических источников звука с помощью панорамных пластин (panpots) микшера
• Микрофон записи с двух микрофонов расположены непосредственно на верхней части друг с другом в качестве системы XY стерео , стерео система MS или Блюмляйна стерео система

В прошлом, интенсивность стереофонического был преобладающим способом, особенно в вещание, из — за его monocompatibility: Если каналы накладываются, не существует ни одного гребенчатый фильтр эффектов из — за фазового равенства .

Микрофонные системы

Основная микрофонная система для генерации стереофонических аудиосигналов состоит из двух микрофонов.

Для всех безвременных стереомикрофонов расстояние между мембранами в идеале должно быть равно нулю. Поскольку это невозможно, микрофоны располагаются вертикально один над другим как можно ближе. Из этого следует, что стереофония чистой интенсивности возможна только в том случае, если источники звука более или менее расположены в горизонтальной плоскости микрофонной системы.

Разница в интенсивности стереоканалов получается с помощью микрофона . Два микрофона, используемые для этой цели, в основном используют микрофоны с направленным градиентом давления с характеристиками направленности между кардиоидными и восьмерками, но также используются микрофоны давления с всенаправленными характеристиками.

Стереосистема XY состоит из двух вертикально установленных друг на друга микрофонных капсюлей с кардиоидной диаграммой направленности, которые повернуты друг от друга примерно на 90–180 °. На практике используются углы не менее 120 °, чтобы систему можно было расположить перед звуковым корпусом (особенно см. Стереосистему XY ).

Из-за пренебрежимо малого расстояния между микрофонами по горизонтали и характеристик направленности, когда микрофоны XY расположены под углом, между сигналами от двух микрофонов возникают нейтральные по частоте разности уровней в зависимости от направления угла падения звука . Запись диапазон стереосистемы микрофонного определяются с помощью угла оси между микрофонами . Таким образом, эти совпадающие микрофоны (стереомикрофоны) действуют как элементы управления акустической панорамой. Это также приводит к записи звука с максимальной четкостью локализации ; см. веб-ссылки.

Математически приравнивается к технике записи XY метод записи MS (MS = средняя сторона), в которой сигнал S (направленный сигнал) генерируется боковым микрофоном с характеристиками в форме восьмерки. Микрофон (центральный сигнал) с любой характеристикой направленности может быть направлен вперед от источника звука. Между микрофонными капсюлями должно быть как можно меньшее расстояние — в идеале оно равно нулю. Цифровая или аналоговая схема преобразует средние сигналы в лево-правые сигналы.

Стерео система Блюмляйна предусматривает два скрещенных под углом 90 ° .

В идеале капсюли микрофонов должны располагаться как можно ближе друг к другу. Технология Blumlein подходит для всех микрофонов с настоящим градиентом давления с характеристикой направленности в виде восьмерки. По сравнению с другими методами интенсивной стереофонии, метод Блюмлейна отличается особенно хорошим пространственным воспроизведением и широкой стереофонической базой.

Стереофония чистой интенсивности

В стереофонии чистой интенсивности нет никаких различий во времени исполнения. Разница уровней между ∆ L = 16 и 20 дБ приводит к тому, что направление слышимости составляет 100%, то есть полностью от направления громкоговорителя. Среднее расчетное значение ∆ L = 18 дБ. Межканальная разность уровней Δ L генерируется между громкоговорителем сигналами не следует путать с разностью уровней ILD ( ), которые приводят в качестве сигналов уха у ушей слушателя .

Звукозапись с помощью основной микрофонной системы часто дополняется вспомогательными микрофонами .

Индикатор фазы ( измеритель корреляции ) или гониометр можно использовать для проверки стереофонических сигналов L и R, которые должны поступать с одинаковой фазой по интенсивности стереофонии .

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.

Примечания и ссылки

1. Международная электротехническая комиссия , «Стереофония» , в IEC 60050 «Международный электротехнический словарь» ,2015 г..
2. Жорж-Клеман Леви , «  Мнение инженера по поводу« звука и речи »  », Hebdo-film , Париж,19 апреля 1930 г., стр.  9
3. ↑ и «  Радиоэлектричество — Новые продукты, представленные на выставке Radiodiffusion Show  », Le Génie civil ,8 октября 1938 г. ; »  Крупнейшие международные радиовыставки  «, Le Génie civil ,16 сентября 1939 г..
4. Музыка под управлением Леопольда Стокского, дирижера экспериментального оркестра 1933 года.
5. ↑ и .
6. Эрик Д. Барри, Звук в эпоху механического воспроизведения , University of Pennsylvania Press, 2010 г.
7. Стереофония Р. Кондаминса Массона, Париж, 1978 ( ISBN  2-225-49577-7 )
8. Одно из этих устройств выставлено на всеобщее обозрение в в Париже.
9. Жорж Каневет , «Бинауральный слух и слуховая локализация: физические и психоакустические аспекты» , в Botte & alii, Psychoacoustique et perception auditive , Paris, Tec & Doc,1999 г., стр.  88.
10. (in) Флойд Э. Тул , Воспроизведение звука: Акустика и психоакустика громкоговорителей и помещений , Focal Press,2008 г., 1- е  изд. , 550  с. , в нескольких местах.
11. (in) Роберт Орбан , «  Рациональная техника синтеза псевдостерео из монофонических источников  » , Журнал Общества инженеров аудио , т.  18, п о  2Апрель 1970 г., стр.  157–164
12. (in) Джеймс Каннингем , «Синтез стереозвука для вещания и телевизионного производства» в конференции AES: 4-я Международная конференция: Технология стереозвука для телевидения и видео ,Май 1986 г., стр.  4-016