стереофония

Классическое применение стереофонии - стереосистема или Hi-Fi система для прослушивания музыкальных произведений в частном секторе.

С стереофонического (от древнегреческих στερεός стереосистемы , немецкий , жесткий, твердый « и φωνή Fone , Loud», «звук»), называются методами , которые создают пространственное звуковое впечатление на естественное звучание с использованием двух или более источников звука.

история

Первые предшественники стереотехнологии восходят к французскому пионеру и изобретателю авиации Клеману Адеру . Во время Международной выставки электроэнергии в 1881 году оперные спектакли передавались электрически в удаленную комнату по нескольким каналам, где эти сигналы можно было прослушивать через телефонные приемники. Адер назвал свою систему «Театрофоном».

В 1925 году инженер Генрих Клут-Науэн разработал устройство, которое создавало пространственное впечатление от моносигнала через разность фаз 180 °. Он назвал это «стереофон».

Первые звукозаписи были сделаны в США в 1930 году, когда одно и то же исполнение было записано двумя микрофонами, установленными в разных положениях, и которые позже можно было объединить для создания стереозаписей. Однако неизвестно, предназначалось ли для этих записей стереофоническое воспроизведение или они просто хотели опробовать различные положения микрофона.

Алан Дауэр Блюмлейн , инженер-электрик и изобретатель в исследовательском отделе EMI , в 1931 году начал эксперименты с тем, что он назвал «бинауральными» методами записи, первоначально с речи. В ходе этих экспериментов он подал заявку на получение целой серии патентов, включая несколько методов стереомикрофона, которые сейчас считаются стандартными: AB, XY и MS. Совпадающая система из двух наклонных микрофонов с характеристиками в форме восьмерки, известная сегодня как «процесс Блюмлейна», названа в его честь, но, похоже, не была придумана им. Блюмлейн также сыграл ключевую роль в разработке режущего стилуса, чтобы иметь возможность записывать бинауральные сигналы на пластинки шеллака. В начале 1934 г. действовала студия EMI «Abbey Road Studios» с «бинауральной» технологией, и первые эксперименты с музыкой были проведены 11 и 12 января 1934 года. Несколько дней спустя, 19 января 1934 года, там же была записана репетиция под руководством сэра Томаса Бичема с Лондонским филармоническим оркестром на девяти записях. Репетировал Симфонию Моцарта No. 41 «Юпитер» (КВ551).

Уолт Дисней представил свой полнометражный анимационный фильм « Фантазия» (1940) в «Fantasound», раннем стереофоническом звуковом процессе, который в то время могли воспроизводить лишь очень немногие кинотеатры.

В 1944 году Reichs-Rundfunk-Gesellschaft в Берлине произвела первые стереозаписи на магнитную ленту с помощью магнитофона . Первые записи были сделаны в сотрудничестве с дирижером Гербертом фон Караяном .

Возможно, что использование Блюмлейном термина «бинауральный» в его патентах предотвратило дальнейшее распространение этого термина, чтобы избежать патентных притязаний. После быстрого внедрения технологии магнитных лент в промышленное производство звуковых носителей в 1950-х годах утвердился термин «стерео», производный от визуальной технологии стереоскопии .

Сидни Фрей, глава звукозаписывающей компании Audio Fidelity Records , выпустил первую стереозапись в 1957 году: с одной стороны был слышен шум поезда, с другой - Dixieland Jazz с Dukes of Dixieland . В первые несколько лет возникли серьезные проблемы со стандартизацией, а также с обеспечением качества при производстве листов.

В Beatles, например, первоначально записывали свои песни со своего рода «стерео техники» , что, если вы посмотрите внимательно, в два раза больше «моно». На один канал поставили инструментальное сопровождение, на другой - вокал. Это имеет мало общего со стерео, за исключением того, что каждый динамик воспроизводит что-то свое. Термин «стерео для пинг-понга» также известен с этого периода и относится к технике записи, которая позволяет инструментам перемещаться слева направо или наоборот. Это было особенно востребовано на заре развития технологии стереозаписи для популярной музыки: стереосистема была символом статуса в начале 1960-х - и, в конце концов, люди хотели ясно слышать эффект и с гордостью демонстрировать его друзьям.

Радио при условии , что все более привлекательных программы , предлагаемых телевидением технической инновации двуязычных наоборот. Стереофония FM была представлена для передатчиков УКВ ( FM ) в Германии на 25-й Большой выставке немецкого радио в Берлине 30 августа 1963 года . В 1967/68 каждая государственная телерадиовещательная компания эксплуатировала по крайней мере одну сеть стерео FM-передатчиков. Это позволяло транслировать радио с лучшим качеством звука, чем это было возможно с телевидением. Радио достигло дальнейших качественных преимуществ в 1973 году с введением бинауральной звукозаписи . Однако, это « манекен голова стереофонического» не смог одержать победу.

В начале 1970-х годов монофонические записи были «стереофоническими» по причинам продажи, то есть генерировался искусственный стереофонический сигнал, который назывался псевдостереофонией или «электронным стерео». Для этого часто используется метод Лауридсена-Шоддера или его многоканальная версия.

Основы

Знак стерео (звук 2.0) на коробках DVD
Схематическое изображение стереофонии

В простейшем случае горизонтально распределенное отображение происходит исключительно за счет разностей уровней Δ L или разностей времени прохождения Δ t двух сигналов громкоговорителей . Отображение градации глубины основано на использовании ранних отражений и окраски звука полосами Блауэрта , чтобы проработать «рассеянный и присутствующий» в отображении и подчеркнуть пространственное отображение глубины на основе соотношения компонентов прямого звука  D и звука помещения. компоненты  R, а также различия уровней .

Во время прослушивания используется психоакустический феномен, который человек своими ушами использует из-за межуровневой разницы уровней ( межуральная разница уровней , ILD ) и различий во времени ( межуральная разница во времени , ITD ), направление источников звука может определять. Расположение в стереотреугольнике обеспечивает хорошие условия прослушивания для воспроизведения стереозвука . Отдельное расстояние до уха человека, играющего со стереофонией через громкоговоритель, не имеет значения, но, вероятно, в технологии бинауральной записи ( стереофония фиктивной головы ), которая подходит только для воспроизведения через наушники: стереофония фиктивной головы с различиями между наушниками не может преобладать в отношении ее воспроизведения обязательные наушники обязательны. Обычные стереосигналы можно воспроизводить с помощью наушников, но нельзя воспроизводить записи искусственной головы с помощью громкоговорителей; Последнее приводит к обесцвечиванию звука и искажению или отсутствию стереозвука, поскольку сигналы внутреннего уха, полученные с помощью искусственного головного микрофона, не могут быть приравнены к сигналам громкоговорителя. Это означает: ILD и ITD не равны Δ L и Δ t . Уши слушателя используют сигналы от стереодинамиков для создания собственных ушных сигналов с помощью своей персональной HRTF (функции передачи, связанной с головой).

Акустические аспекты

Существует несколько методов записи стереосигналов для стереофонии громкоговорителей . Когда речь идет о озвучивании , различие между выполнением стереофонией и интенсивностями стереофонической (уровень разницей стереофоническим ). Смешанные формы называются эквивалентной стереофонией .

В случае интенсивности стереофонического, используются два микрофона, то направленный эффект , который используется в таким образом , что разность уровней между сигналами на двух каналах вызывает определенное направление слухового события при воспроизведении на стерео громкоговоритель базы . Точнее, здесь действуют только разности звукового давления, которые определяют направление слышимого фантомного источника звука . Если звуковой сигнал одинаково распределяется по двум стереодинамикам, слушатель воспринимает фантомный источник звука точно из центра стереосистемы. Если уровень сигнала в громкоговорителе увеличивается, фантомный источник звука перемещается в направлении этого громкоговорителя; при разнице уровней около 18 дБ (от 16 дБ до 20 дБ) слушатель ощущает полное отклонение от направления звука.  громкоговоритель. Самыми простыми основными микрофонами здесь являются стереофония X / Y (два кардиоидных микрофона с соответствующим углом оси друг к другу, но близко к одному и тому же месту) и стереофония MS (всенаправленный микрофон для моносуммы (M) и микрофон в форме восьмерки для левый / правый разностный сигнал (p), смешанный с левым и правым посредством электронной матрицы). См. Направление микшера и кастрюли . При стереофонии разности уровней наибольшая резкость локализации фантомных источников звука достигается при воспроизведении через громкоговоритель .

При стереофонии во времени передачи два микрофона устанавливаются на определенном расстоянии друг от друга, от основания микрофона , но также на определенном расстоянии от источника звука, так что звуковые события записываются в зависимости от их положения в разное время на двух каналах. как разность времени прохождения Δt . Если звуковой сигнал одинаково распределяется по двум стереодинамикам, слушатель воспринимает фантомный источник звука точно из центра стереосистемы. Если теперь сигнал на одном громкоговорителе изменяется с задержкой , направление слухового события перемещается в направлении другого громкоговорителя. При разнице времени прохождения приблизительно Δt = 1,5 мс (от 1 до 2 мс) слушатель воспринимает полное отклонение (100% направление слухового события) от направления громкоговорителя. Из-за различного расстояния между микрофонами и источником звука всегда существует определенная разница в уровнях, по крайней мере, в случае инструментов, расположенных близко к микрофону . Самая известная настройка основного микрофона - стереофония A / B. Это два всенаправленных микрофона, расположенных на определенном расстоянии от основания микрофона друг от друга. Различают «малые A / B» для основания меньше 35 см (квазидвойная головка) и «большие A / B» для соответственно большего основания. Это значение обычно не определяется.

Стереофония во времени прохождения дает лучшее пространственное впечатление о результирующем звуковом сигнале, но имеет недостатки по сравнению с интенсивной стереофонией, заключающиеся в том, что резкость локализации фантомных источников звука ниже, и звук сигнала может воспроизводиться с меньшей совместимостью с помощью устройств монофонического воспроизведения. , поскольку он увеличивается из-за сдвигов по времени. Могут возникать явления помех (подавление определенных частот), которые искажают звуковое впечатление (моно несовместимость).

Смешанные формы, которые, согласно принципу эквивалентной стереофонии, содержат информацию о локализации как о времени выполнения, так и о различиях уровней, пытаются объединить преимущества обоих методов. Здесь хорошо известны настройки микрофонов, например, ORTF и NOS .

Здесь следует помнить о методе записи искусственной головы, как о редком методе записи. Воспроизводится форма человеческой головы, а вместо двух ушей прикрепляются микрофоны . Эта технология записи записывает звуковой сигнал точно так же, как человек слышит его непосредственно на барабанных перепонках. Если эта запись прослушивается в наушниках, как задумано (разделение головы), слушатель снова получает исходное звуковое событие в ушах и может локализовать направления шумов , хотя точная предварительная локализация не всегда бывает успешной. Воспроизведение искусственных записей головы можно улучшить, адаптируя их к индивидуальной HRTF , то есть функции передачи головы слушателя, а также так называемого отслеживания головы, при котором движения головы включаются в расчет головы. функция передачи. Особой формой этого процесса является настоящая головная стереофония, при которой человек носит микрофоны в ушном канале. Бинауральные записи, то есть записи с искусственной головой, обычно не предназначены для воспроизведения в форме обычной стереофонии через громкоговоритель.

Легко видеть, что методы записи, которые представляют собой гибридные формы стереофонии громкоговорителей и наушников, не могут удовлетворительно работать на практике. Однако некоторые из них, например диск Jecklin (расстояние между микрофонами теперь 35 см), иногда используются любителями.

Если звукозапись (которая не была сделана с использованием искусственной головы) воспроизводится через два стереодинамика, которые расположены в плоскости перед слушателем, в комнате возникает наложение звукового поля, которое создает впечатление стереозвука на центральная линия между громкоговорителями. Это равносторонний «60 ° стерео треугольник ». В идеале слушатель должен находиться в "золотой зоне" посередине перед стереодинамиками.

Если несколько громкоговорителей расположены рядом друг с другом, каждый из которых воспроизводит определенную смесь правого и левого сигналов, тем самым может быть увеличена область, в которой слушатель может воспринимать пространственное слуховое впечатление. Это может иметь место, например, в кинотеатре с большим расстоянием между динамиками.

Технология передачи

Значок стерео телегида

Первые пластинки со стереозаписями были доступны в Германии с 1958 года. В 1964 году началась радиопередача со стереозвуком на FM / VHF ( метод мультиплексирования пилотных тонов ), а в начале 1980-х годов телепередачи также принимали стереозвук. Соответствующие процедуры использовались для обеспечения совместимости новых сигналов с монофоническими сигналами, чтобы их можно было продолжать воспроизводить на старых устройствах. В то же время стало возможным осуществлять стереопередачи в длинных, средних и коротких волнах ( AM-стерео ) и совершать стереозвонки.

Стерео в поп-музыке

В студийных постановках поп-музыки отдельные звуковые элементы (вокал, инструменты и т. Д.) Записываются отдельно друг от друга и один за другим в отдельных треках . При микшировании материала положение в стереоизображении устанавливается для каждой дорожки с помощью контроллера панорамы (также называемого panpot , из панорамы и потенциометра). Звукорежиссеры называют этот тип записи и сведения стереофонией . Для пения его обычно ставят ровно посередине, т.е. ЧАС. голос звучит одинаково громко из обоих динамиков. Кроме того, можно подмешать искусственный объемный звук ( реверберацию ).

Стерео на практике

См. Также базовую ширину .

Для получения хорошего стереофонического звукового впечатления необходимо выполнение ряда условий:

  • Оба динамика должны находиться на одинаковом расстоянии от задней и боковых стен комнаты. В частности, напольные колонки не должны располагаться слишком близко к стене.
  • Место слушателя должно находиться на вершине равностороннего треугольника, образованного им и динамиками. На практике это означает, что расстояние между громкоговорителями должно соответствовать расстоянию между слушателем и каждым из громкоговорителей. Это дает угол прослушивания ± 30 ° = 60 °.
  • Громкоговорители должны быть направлены в сторону слушателя. Имеет смысл обратить внимание на ось излучения, так как в высокочастотном объеме динамиков (зона 30 °) есть разные характеристики. Громкоговорители с сильной фокусировкой должны быть направлены внутрь.
  • Твитеры должны быть нацелены на уши слушателя. Для этого их можно разместить на уровне ушей или ниже / выше и соответственно наклонить, чтобы прямой звук достигал ушей, но отражения от стен больше не отражаются непосредственно на уровне ушей.
  • В помещении должен быть приемлемый уровень демпфирования (низкая реверберация, низкие отражения от стен).

Хотя в настоящее время в большинстве домашних хозяйств, школ или конференц-залов есть возможность воспроизведения стереозвука, упомянутые условия выполняются лишь в редких случаях из-за пространственных условий. Громкоговорители часто устанавливаются в неблагоприятном месте или возникают нежелательные отражения от стен, поэтому здесь приходится идти на компромиссы.

В портативных стереоустройствах ( магнитолах , также известных как «гетто-бластеры») громкоговорители постоянно установлены на расстоянии от 20 до 30 см друг от друга. Хотя воспроизведение является стереофоническим, слушатель должен держать голову прямо перед устройством для хорошего стереозвука. Поэтому для портативных устройств с коротким расстоянием между динамиками часто используется электронное расширение основания или увеличение ширины основания (также называемое «трехмерным стереоэффектом»). Для этого некоторые из высоких частот каждого канала смешиваются не в фазе (то есть с обратной полярностью) по отношению к другому каналу. Из-за различения ушей во время работы создается акустическое впечатление, что громкоговорители расположены дальше друг от друга или что направленный слух улучшается даже при большем расстоянии прослушивания.

Многие системы домашнего кинотеатра используют эффект, согласно которому расположение низких частот ниже 100 Гц не имеет значения для стереонаправленного впечатления. Поэтому у них есть только один громкоговоритель ( сабвуфер ) для воспроизведения басов, который обычно содержит все каналы усилителя одновременно и может быть настроен по желанию. Только боксы для воспроизведения средних и высоких частот (сателлиты) устанавливаются в местах, фиксированных относительно слушателя.

литература

  • Густав Бюшер, А. Вигеманн: Азбука электроакустики . 6-е издание. Францис, Мюнхен, 1972 г., ISBN 3-7723-0296-3 .
  • Томас Гёрне: Звуковая инженерия . 1-е издание. Карл Хансер, Лейпциг 2006 г., ISBN 3-446-40198-9 .
  • Грегор Хеберле, Хайнц Хеберле, Томас Кляйбер: опыт работы в радио, телевидении и радиоэлектронике . 3. Издание. Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 1996, ISBN 3-8085-3263-7 .
  • Маттиас Тальхейм: Драматургические постановочные последствия искусственной стереофонии головы в фанк-драматических постановках , дипломная работа, Берлинский университет Гумбольдта, 1985, секция культурологии и эстетики, театроведение, epubli Berlin 2016, ISBN 9783737597814

Смотри тоже

веб ссылки

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Иллюстрированная техника для всех, выпуск 11/1925, стр. 10
  2. ^ Джон Макдонаф: 1932 г. Duke Ellington Stereo: был ли это неслыханный эксперимент или случайность? В: Чикаго Трибьюн . Чикаго, 30 июня 1985 г. (американский английский, chicagotribune.com ).
  3. ^ Роберт Александр: "Изобретатель стерео: жизнь и творчество Алана Дауэра Блюмлейна" Оксфорд: Тейлор и Фрэнсис, 2000
  4. ↑ Роберт Александр: «Изобретатель стерео: жизнь и творчество Алана Дауэра Блюмлейна» Оксфорд: Тейлор и Фрэнсис, 2000, стр. 78
  5. ↑ Рассел Санджек: Американская популярная музыка и ее бизнес: с 1900 по 1984 г. , 1988 г., стр. 360
  6. ↑ Р. Санджек: Американская популярная музыка и ее бизнес: с 1900 по 1984 , 1988, S. 361f.
  7. ^ Роберт Ротифер: Джордж Мартин (1926-2016). Он дал Technicolor Beatles. Даже если он не понимал стерео , orf.at, 9 марта 2016 г., по состоянию на 29 ноября 2016 г.
  8. ↑ Патент EP0825800A2: Способ и устройство для генерации многотонального сигнала из монофонического сигнала. В: patents.google.com. Европейское патентное ведомство, 1 августа 1997, доступ к 26 мая 2021 .
  9. ↑ 22 марта 2009 г. - 45 лет назад: Радио WDR начинает стереотрансляции