Mono & Stereo

В театре или в концертном зале легко выделить звуки рояля, скрипок, определить местоположение и интенсивность звучания музыкальных инструментов. Впечатление пространственного звукового поля создается потому, что слушающий, не очень сознавая это, все время определяет разницу в ощущениях одного и того же звука правым и левым ухом.

Совсем иные ощущения возникают при слушании обычного монофонического (т. е. одно-звукового) радиоприемника или магнитофона. Звуки отдельных инструментов при этом сливаются, и кажется, что они исходят из одной точки - места, где установлена динамическая головка громкоговорителя. Не помогает здесь и увеличение числа микрофонов на сцене и громкоговорителей перед слушателем: звуки, возникающие в разных частях сцены, передаются все вместе по одному каналу (через один и тот же канал усилителя), поэтому в месте приема уже невозможно определить, как размещены музыкальные инструменты.

Сохранить пространственное ощущение при передаче записи и воспроизведении звука позволяет стереофоническая система (греческое слово stereos означает "пространственный"), В простейшей стереофонической системе 2 микрофона, 2 независимых канала передачи и соответственно 2 громкоговорителя. Звук, принятый левым микрофоном, воспроизводится динамической головкой левого громкоговорителя, т. е. приходит к слушателю слева, а звук, "услышанный" правым микрофоном, попадает к слушателю от головки правого громкоговорителя. Помимо трансляции стереофонических сигналов через усилители возможна их передача по радио, запись на грампластинки (см. Электрофон) и на магнитную ленту. Стереофонический магнитофон отличается от монофонического тем, что в нем все удвоено (исключая лентопротяжный механизм): число магнитных головок, усилителей и выносных громкоговорителей. Так как нужно записывать одновременно 2 звуковых сигнала, то на одной магнитной ленте должно быть 2 дорожки. В дальнейшем звук, воспроизведенный с каждой дорожки, поступает на динамическую головку соответствующего громкоговорителя, благодаря чему и создается стереоэффект.

Признаками качества, характеризующими стереофоническое звучание, являются:

• -пространственное впечатление, т.е. разнесенность компонентов стереофонической панорамы как по фронту вдоль линии, соединяющей громкоговорители, так и в глубину от нее, причем местоположения источников звука в этой области пространства могут быть четко локализованы;
• -прозрачность звучания, благодаря чему легко выделяются и раздельно воспринимаются инструменты или их группы на фоне звучащего ансамбля;
• -правильность передачи тембров инструментов и голосов, высокая естественность тембра инструмента как в момент удара молоточком по струнам (нестационарный процесс), так и во время звучания струн;
• -передача "басовых" звуков оркестра без излишней "гулкости", свойственной монофоническому звучанию;
• -лучшее, чем при монофонической передаче, восприятие "акустической атмосферы" первичного помещения.

Весьма важной особенностью, свойственной стереовоспроизведению, является появляющаяся возможность воздействия на слушателя направленностью прихода звуков, что позволяет подчеркнуть конфликтность различных тем, их объединение, сопоставление, противопоставление и т.д..

Всю площадь прослушивания, где наблюдается предпочтительность стереовоспроизведения, можно разделить на две части, назвав их соответственно зонами полного и частичного стереоэффекта. Зоной полного стереоэффекта называется площадь , в пределах которой предпочтительность превышает 85%, а искажения локализации звуковых образов стереопанорамы не превышают 0,1 В. В пределах зоны полного стереоэффекта возможны качественно правильная локализация звуковых образов стереопанорамы, их уверенное пространственное разделение. Размер этой зоны невелик, центром ее является точка оптимального слушания Зоной частичного стереоэффекта называется площадь , в пределах которой предпочтительность стереовоспроизведения составляет 60 ... 85%, а число раздельно воспринимаемых направлений не менее трех. Границы этой зоны принято определять максимально допустимой ошибкой локализации центра базы при равных уровнях канальных сигналов. Расстояние между громкоговорителями (размер базы) оказывает значительное влияние на величину зоны стереоэффекта. При уменьшении базы с 3 до 0,8 м площадь зоны стереоэффекта возрастает с 0,4 до 1,2 . Уменьшение размера базы приводит к более громкому звучанию центральных источников, что ухудшает «прозрачность» звучания боковых источников. «Прозрачность» звучания для боковых и центральных источников стереопанорамы увеличивается при увеличении базы. С учетом этого размер базы при воспроизведении выбирается в соответствии с размером базы контрольных акустических систем и равен 2—3 м. С увеличением размера базы (более3 м) из-за интерференционных явлений локализация центральных источников становится менее четкой. При проектировании стереофонических воспроизводящих систем предполагалось, что идеальная стереофоническая система воспроизведения должна состоять из двух идеальных монофонических. Однако идеальный монофонический громкоговоритель должен быть ненаправленным во всем диапазоне частот. Стереофоническая система, состоящая из ненаправленных громкоговорителей, обладает очень малой зоной стереоэффекта. Взаимозаменяемость влияния разности уровней и сдвига во времени на слуховые восприятия позволяет расширить зону стереоэффекта. Смещение слушателя в сторону от оси симметрии приводит к появлению временного сдвига, обусловленного изменением расстояния до обоих громкоговорителей. Это изменение, как правило, сопровождается повышением уровня опережающего сигнала от ближайшего громкоговорителя и снижением уровня запаздывающего сигнала. При этом кажущийся источник звука смещается из центра базы в том же направлении, что и слушатель. Правильную локализацию центра можно восстановить, если при смещении слушателя в сторону громкоговорителя  Диаграмма направленности будет оптимальной, когда расположение отдельных звуковых образов на линии базы практически не будет зависеть от расположения слушателя относительно громкоговорителей системы воспроизведения. Для удовлетворительной компенсации эффекта бокового смещения слушателя, достаточно обеспечить требуемые диаграммы направленности лишь в области средних частот. Рассмотрим два способа изменения уровней  при боковом смещении. При первом используют двухполосные акустические системы, в каждой из которых звено, воспроизводящее средние и высокие частоты, заменено двумя параллельно включенными группами излучателей, одна из них совмещена с низкочастотным звеном, другая находится вблизи от центра базы. Оси двух центральных групп развернуты в сторону от средней линии. Зона допустимых смещений при стереобазе, равной 5 м, имеет ширину 2,4 м на расстоянии 1 м от базы и расширяется до 5 м при удалении на 5 м и более.

При втором способе используют акустические линзы, поворачивающие диаграмму направленности среднечастотных звеньев трехполосных громкоговорителей в сторону оси симметрии системы Для получения сдвига во времени применяют пластинчатые акустические линзы, которые устанавливают перед группой громкоговорителей. Если направление излучения звука совпадает с направлением пластин, они не оказывают никакого воздействия на формирование суммарного сигнала в удаленной точке звукового поля. Для прочих направлений сигналы, поступающие из разных каналов, образованных соседними пластинами линзы, имеют сдвиг во времени