Человеческое ухо может воспринимать звуки в трехмерном пространстве. Стерео - определение источников звука на линии - совсем слева, чуть левее, в центре и.т.п. Конфигурации от 4.0 до 7.1 это определение источников звука в плоскости. Лево, право, перед, зад, ближе, дальше. Новейшие форматы  добавляют к этому третье измерение - выше, ниже.

 

Если вы практически не верите в возможности человеческого слуха, в теории я бы посоветовал попробовать демонстрационную программу Aureal Vortex A3D Bee. Почему я сказал в теории? Aureal обанкротилась 18 лет тому назад, на современном оборудовании и операционных системах это проблематично.

 

 

20 лет назад эта программа выглядела именно так, и виртуальное путешествие среди летающих пчёл особенно в наушниках наглядно давало понять - мы слышим в трех измерениях несмотря на тот факт, что ушей на человеческой голове всего два  

 

Итак, я начал с теории, но речь идёт о практике - пользе использования более двух каналов (или имитация с помощью наушников).

 

Начнем с акустической музыки - вы пришли на концерт в Астраханскую Консерваторию послушать, говоря условно, 9-ю симфонию Бетховена. Хор с оркестром находятся перед вами, какая же, извините, многоканальность?! Когда вы сидите в концертном зале и слушаете музыку -  ваш слуховой аппарат, тем не менее получает информацию по всем трём измерениям - звуки отражаются от боковых, задних стен, потолка. Без этих отражений картина не полная, ни о каких впечатлениях сравнимых с концертным залом не может быть и речи. И это неважно - что вы слушаете. Орган, камерный или симфонический оркестр. Джазовое трио, квартет,  секстет, биг-бенд. Для полных впечатлений требуется трехмерная звуковая картина.

 

Теперь отойдём от акустической музыки. Во второй половине двадцатого века большая часть фонограмм сводилась не в стерео а, как минимум в квадро (четыре канала). Кому не знакома "тёмная сторона луны" или Pink Floyd - Dark Side of the moon? Мне очень жаль, но мистер Алан Парсонс записывал и сводил культовый альбом вот так

 

Как видите, это совсем не стерео. Добавлю, что альбом был не один, существуют тысячи  студийных записей 60-х - 80-х годов. Классика, рок, джаз. Часть записей опубликованы, большая часть ещё ждёт своего часа. Увы и ах - стерео это усечённый вариант замысла коллектива и звукорежиссера.

 

В современных условиях есть возможности для сохранения информации не в двух а в трех измерениях. 

 

 

Например так это делает студия Lyndberg Lyd (Норвегия) - обладательница множества премий Grammy и не только.  

 

Если же говорить о музыке которая получается за микшерским пультом - всё ограничивается исключительно фантазией звукорежиссёра.

 

Теперь мы поговорим о том, как воплотить хотя бы частично замыслы звукорежиссёра в жизнь.

 

Audio CD

 

Хм, если вы считаете что со старенького компакта можно снять только стерео - глубоко ошибаетесь!

Самым простым способом являются Dolby Surround Audio CD.  Dolby Durround и Dolby Surround Pro-Logic - т.н. матричные форматы. Это означает, что информация о дополнительных каналах записана в двух стереофонических. По такому принципу работает видеокассета, но я специально отбросил аналоговые источники - тогда бы заметка выросла раза в два.

 

Dolby Surround придумал дядюшка Лукас для всем известных Звёздных войн - в стереосигнале "зарыты" два дополнительных канала - центральный и один тыловой. Декодер вытаскивает их на свет и вы получаете часть того, что планировали на студии. Часть - потому что никто не планировал сжимать частотный диапазон единственного монофонического тылового канала до 100-7000 Гц. Один из характерных примеров - четырехдисковый сборник "John Williams 40 years of film music".

 

 

Внизу вожделенный логотип

 

Но Dolby Surround - очень слабый вариант во всех смыслах этого слова. Ведь можно сделать радикальнее - заменить весь аудиопоток 16 бит 44 кГц на поток DTS и получить DTS CD.

DTS - исключительно цифровой формат дискретного кодирования. В потоке DTS записаны шесть и более каналов, никак не связанные друг с другом. Замена стандартного стерео дает 1411 кбит/с, в которые можно "утолкать" шесть каналов 20 бит 48 кГц и сжать их с потерями. Иногда и без потерь - поток перераспределяется между каналами произвольно - 1411 не означает 1411/6=235 кбит/с или что-то вроде 470 кбит, если сравнивать с MP3. Битрейт динамически перераспределяется между каналами - вы можете получить и качество без потерь в определённые моменты времени.

Типичный DTS-CD

 

 

DVD - расцвет многоканала

 

К DTS формат DVD-Video прибавляет известный всем Dolby Digital

Сразу расставим точки над i - Dolby Digital это тоже самое что и DTS, только хуже - DTS CD предлагает 1411 кбит/с, DVD - 768 или 1536 кбит/с, добавляя возможность делать запись 24-х битной. Dolby Digital 5.1 это 384 или 448 кбит/с. Коментарии излишни. Послушав DTS дорожку к американскому DVD  "Гладиатор" Вы забудете о любом кинозале! Но мы говорим о музыке? И в DTS и в Doby Digital  на DVD можно найти кучу многоканальных фонограмм. Не только просто музыку без изображения, но и звуковую дорожку к концертам. При хорошей аппаратуре - оно того стоит! Множество музыкантов уже нет с нами, как и некоторых помещений в которых записывались знаменитые концерты, так что выжать из них всё до последней капли это единственная возможность получить своеобразную машину времени.

 

У каждого формата даже в рамках DVD ,были свои расширения - начнём с Dolby Digital EX 

 

Dolby Digital EX - псевдо 6.1 формат. Битрейт только максимальный - 448 кбит/с, "уполномоченный" декодер достанет седьмой канал записанный аккурат между левым и правым тыловым. Формат дебютировал в  "Звёздные Войны: Призрачная угроза" в 1999-м, но существуют множество дисков с музыкой, где за спиной будет более богатый мир.

 

DTS не мог не ответить, правда чуть позже

 

 

DTS-ES существует в двух вариациях. Первая - очень похожа на Dolby digital EX - DTS ES Matrix, когда седьмой канал также вытаскивался из двух тыловых. И наконец на верхушке находился DTS ES Discrete, который уже можно назвать 6.1 безо всяких натяжек и кавычек

 

Обычно на декодирующей аппаратуре это выглядит как-то так.

 

DVD-Audio и SACD, Blu-ray - Многоканал без потерь

 

Конечно же можно сказать - всё что сказано до этого - компромиссы, форматы со сжатием, так или иначе заметным на слух. DVD-A и  SACD предлагали полный отказ от компромиссов. Да, они не могли предложить семиканальных решений, но те кто предпочитали качество также предпочитали помалкивать. Меломанам предложили несжатый звук с огромным динамическим диапазоном и прекрасной частотной характеристикой. Однако те же емкости носителей вынудили разработчиков форматов выворачиваться - шестиканальный звук в 24 битах и 96 килогерцах требовал до 13 с небольшим мегабит. Емкость двуслойного DVD - менее 8 гигабайт. На долго ли хватит такого качества? Meridadan не изобрела колесо - к тому моменту уже существовал первый беспотерьный формат для сжатия (фактически) архивирования звука - Monkey's Audio. Так на свет появился MLP

Meridan Lossless Package. Так на один диск помещался альбом в стерео в 24/192 и в 5.1 в 24/96. Ситуация у Sony была ещё тяжелее, поэтому на свет появился DST - алгоритм архивирования позволявший уменьшить размеры мноканального DSD. 

 

C наступлением эры Blu-Ray MLP пережил второе рождение, став в основе двух основных форматов записи

 

и 

 

Все барьеры заложенные в спецификациях DVD-Audio сняли - пишите хоть 5.1 24/192 или 7.1 24/96. Немудрено, что звукозаписывающие студии как сорвались!

 

Все возможные варианты для любых аудио конфигураций. Но ведь до этого мы говорили только о 2D - верно?

 

Переход в третье измерение.

 

Не дожидаясь формата Blu-ray Ultra HD 4K и Dolby и DTS представили новые форматы 

 

 

 

На самом деле между первым и третьим форматом намного больше общего, чем со вторым. Это очень хорошо отражается обложкой музыкального blu-ray диска

 

 

Auro 3D это формат с увеличенным количеством каналов, где вы должны разместить часть колонок на полу и часть на высоте. Dolby Atmos не имеет фиксированного количества каналов вообще - как и звуковым картам с аппаратной обработкой звука игра передаёт аудио процессору  не каналы, а источники звука, и аудио процессор в меру своих возможностей распределяет это по каналам звучания или по колонкам.

 

Процессор Onkyo PR-RZ5100 "иссякает" на 13 каналах звучания, но это не означает что это предел. Пределов нет в самих форматах Dolby Atmos и DTS:X - уже имеющиеся звуковые дорожки на ваших  дисках будут раскрываться с каждым годом - с более мощными DSP и с более сложными аудиосистемами, который каждый из нас может себе позволить.

 

Во второй части я опишу практические моменты в реализации многоканального звука.