Трехмерный звук во всех своих проявлениях — многоканальные системы и наушники, записи, создающие иллюзию трехмерного звука для стереонаушников (например, такая), саундбары — прочно вошел в современный обиход.

Всё это построено на одних принципах, всё это давно стало атрибутами будущего, которое уже наступило.

Тем любопытнее, что история схожих устройств насчитывает не один век. Интересно?

Тогда назад, в прошлое — посмотрим на устройства, ставшие ключевыми вехами развития 3d-аудио. Тем более, что некоторые из них до боли напоминают «новинки», которыми мы восхищаемся сегодня как новым этапом развития аудиотехники.

Немного скучной теории или «я ни черта не понял»

Если говорить коротко и упрощенно, любая система объемного звука строится на знаниях о том, как человеческое ухо воспринимает звук и определяет его местоположение его источника.

Напомню — все дело в разности времени восприятия ушами звука и разности уровня звука в разных ушах. Искажения, позволяющие установить местоположения источника, вносятся в звук ушной раковиной, головой и торсом. Сочетание этих и других подобных факторов позволяет определять направление, откуда доносится звук.

Слышим мы двумя ушами — то бишь «бинаурально». Соответственно, знания об этом процессе позволяют соответствующим образом записывать или искажать уже записанный звук для восприятия его слушателем как трехмерного. Такие методы, получившие название, как ни странно бинауральных, применяются при создании специальных записей для прослушивания в стереонаушниках (обсужденных на хабре столько раз, что ворошить тему уже неприлично), а так же в большинстве современных видеоигр — с весьма переменным успехом, надо заметить.

Впрочем, знания о восприятии бинаурального звука человеком востребованы не только для стереонаушников. Они также используются большинством современных многоканальных акустических систем для того, чтобы звук не «прыгал» от одной колонки к другой, а раздавался, скажем, между двумя задними, когда это необходимо.

На этом покончим с теорией.

Перейдем к практике....

И начнем мы с стетофона. Данный инструмент, представлявший собой апгрейженный стетоскоп, был представлен Королевскому Обществу в 1858 году Сомервиллем Скоттом Алисоном.

Помните: «разница во времени достижения звуком ушей»? Стетофон, обособляя каждое ухо и позволяя регулировать точный порядок, последовательность достижения звука каждым из ушей, обеспечил экспериментальную базу для изучения восприятия человеком звука.

Именно Алисон первым ввел понятие «бинауральный».

Кстати, впоследствии подобные устройства сыграли значительную роль и в изучении обработки звука человеческим мозгом.

Примером подобных опытов являются опыты Юнга — Пола Юнга, исследователя звука, а не Карла Густава, психолога, прошу заметить.

Так вот, Пол Юнг сильно увлекался этой темой. Настолько, что некоторое время проходил в подобном украшении со шлангами, завернутыми так, чтобы приемники звука находились непосредственно у противоположных ушных раковин.

Помимо извращенного удовольствия, Юнг сумел таким образом получить воистину бесценные знания о том, как мы воспринимаем звук. К примеру, через некоторое время мозг Юнга приспособился в тех случаях, когда он видел говорящего или иной очевидный источник звука, безо всяких сознательных усилий давать «правильное» направление на объект. В то же время, объекты, которых Юнг не видел все равно звучали «наоборот».

Таким образом, была выявлена большая важность психологического восприятия, веры, если хотите, в восприятии направления звука.

Впрочем, перейдем к следующему экспонату — своеобразной вершине акустических инструментов познания 19-го века.

Псевдофон Томпсона — предтеча тех самых наушников за несколько сотен баксов, на которые сейчас облизывается практически каждый геймер.



Неказистое порождение сумрачного гения в своей простоте, простите за тавтологию, гениально. Настраивая углы заслонок в горизонтальной и вертикальной плоскостях, можно было добиться иллюзии звука, направленного из точки, где никаких источников звука в принципе не было. Регулируя не только уровень звука, но и искажения, псевдофон был большим скачком вперед по сравнению с стетофоном.

Статья об инструменте была опубликована изобретателем, Сильванусом Томпсоном, в 1879 году в Philosophic Magazine.

Псевдофон по сути дела хардварно выполнял то, что сейчас делается программно, путем использования HRTF-алгоритмов. Если пофантазировать в стиле стимпанка — приделайте к заслонкам механический привод — и наслаждайтесь трехмерными операми через полноценные 3d-наушники.

Хотя зачем фантазировать? Я представляю вам…

Театрофон (Théâtrophone) — гениальную систему, которая передавала по телефонным проводам в режиме фулл онлайн бинаурально записанный (хотя пока не слишком трехмерный, но стремящийся к этому, можно сказать, с расширенной виртуальной сценой!) стереофонический звук с театральных представлений. В разработке использовались те самые, только что начавшие поступать данные о том, как следует записывать звук для двух ушей.



Система была представлена в 1881 году Клементом Адером. Первое коммерческое применение бинауральных технологий, создававшее продвинутое стерео в эпоху моно. А вы говорите — virtual barber shop на ютюбе послушать, cutting, блин, edge technology, трехмерный звук из наушников…

Посмотритесь в зеркало. Примерно такое же выражение лица было у потенциальных покупателей. Неудивительно, что компания прогорела. Но начало было положено.

Следующий «громкий» этап в акустике пришелся на 1967 год, когда Pink Floyd дали квадрафонический живой концерт в Лондоне, используя сделанную на заказ квадрофоническую аудиосистему.


Так выглядел пульт управления той самой системой образца 1967

Этот концерт положил начало недолгой эпохе квадрофонического звука. К сожалению, в силу несовершенства технологии и титанических размеров четырех колонок, расставленных по всей комнате и вызывавших ужас у домашних и близких аудиофилов, мода канула в лету.

Последующий этап был этапом еще более недолгого торжества амбиофонии — одной из попыток прикрутить принципы бинаурального восприятия звука к стерео- и многоколоночным системам.



Задачей при разработке амбиофонии ставилось нивелировать так называемы ICA — внутренние слуховые перекрестные искажения, вызываемые тем, что при использовании колонок левое ухо слышит то, что предназначено только для правого и наоборот. При использовании наушников таких проблем не возникало, так как наушники позволяют четко разделить звук для каждого уха. Наиболее в этом плане отличились компании Carver Corporation и Polk Audio.

Интересен был подход Polk'а: компания использовала вызывавшую огромные сомнения у специалистов и на тот момент почти «антинаучную» теорию, смонтировав дополнительный ряд динамиков в колонках для проигрывания инвертированного звука, который должен был заглушить «лишние» звуки — но результаты были получены, как ни удивительно, положительные. Теория подтвердилась.

Впрочем, век амбиофонии был не слишком долог. В 1987м году дебютировала первая цифровая 5.1 система, созданная французом по имени Dominique Bertrand, установленная в знаменитом парижском Мулен Руж.



До первого использования кодека AC-3 в кино оставалось 5 лет.

Крайний на данный момент этап развития подобных систем — 2004 год.

В этом году Polk Audio выпустили в продажу первый в истории soundbar (т.н. звуковую панель), обеспечивающий звук сзади и по бокам из одной колонки спереди.



Линейка получила название Polk Audio SurroundBAR и развитие ее продолжается до сих пор.

За Polk'ом последовали Yamaha, Philips и прочие большие и малые компании — всех не перечислить.

Каким будет следующий этап развития трехмерного звука?

Кто знает? Точно не я.

Знаю одно — все они, по сути, развитие и оцифровка маленькой железяки, которую собрал Томпсон в 1879-ом.

«Мы видели далеко, потому что стояли на плечах титанов». Так заявил Исаак Ньютон. Лучше — не скажешь.

P.S. Получилось путано. Многого коснуться просто не сумел — например, аналоговых
многоколоночных систем.

Но, надеюсь, вы нашли статью интересной.