Вдогонку за видео – о качестве звука телевизоров. Часть 2

Вдогонку за видео – о качестве звука телевизоров. Часть 2
Автор |  Константин Быструшкин, заместитель генерального директора ЗАО «МНИТИ»

 Саундбары - много звука из ничего

В первой части материала  автор рассказал об эволюции телевизионных аудио форматов, а в  этой части  вниманию читателй предлагается обзор саундбаров разных категорий. Напомним, что саундбар это малогабаритная активая акустическая система чаще всего поставляемая в комплекте с сабвуфером. 

  Создание саундбаров стало возможным благодаря появлению нового поколения высокоэффективных громкоговорителей, предназначенных для работы в акустических системах малого объема, разработки цифровых процессоров с алгоритмами создания пространственных звуковых эффектов, а также экономичных цифровых усилителей низкой частоты, работающих в классе «D».

Среднестатистический современный саундбар включает в себя следующие составляющие:

·      Корпус с установленными в него громкоговорителями;

·      Усилители звуковой частоты (обычно цифровые класса «D»);

·      Цифровой процессор звука для создания пространственных эффектов звучания. Как правило он имеет возможность декодировать форматы многоканального звука Dolby Digital и DTS, Dolby True HD и DTS –HD-Master.Наиболее продвинутые модели даже поддерживают «окружающий» звук Dolby Atmos.

·      Проводные (HDMI, оптический и коаксиальный цифровые входы, аналоговый вход) и беспроводные (Bluetooth) интерфейсы для подключения источников звуковых сигналов.

·      Процессор управления саундбара с пультом ДУ.

·      Встроенный или внешний блок питания (как правило импульсный).

·      Отдельный активный сабвуфер. Как правило беспроводный, работающий по Bluetooth.


 


Рис.1 «Внутренний мир» саундбара Paradigm PW SoundBar

На рисунке 1 видно, что для обеспечения максимально широкой диаграммы направленности излучения звуковых волн, громкоговорители в корпусе саундбара расположены под разными углами для наиболее эффективного озвучивания своего сектора звуковой панорамы. 

В зависимости от качества звучания и цены, представленные на рынке модели саундбаров можно условно разделить на несколько категорий

    

                            Бюджетные модели (до 10 тыс.руб.)

В этом сегменте представлены младшие модели LG, Samsung, Xiaomi, JBL,



 

Рис. 2. Саундбар JBL Bar Studio

 

Эти модели обеспечивают качество звука лучшее, чем встроенная акустика большинства телевизоров. Однако у половины моделей в комплекте отсутствует беспроводный сабвуфер, поэтому говорить о высококачественном звучании для этой ценовой категории не приходится. Функциональное оснащение и возможности подключения внешних устройств достаточно скромные.


                                      Модели среднего класса (10÷20 тыс.руб.)

В этой ценовой категории качество звука уже значительно выше. Кроме телевизора к саундбару по беспроводному интерфейсу Bluetooth можно подключить различные мобильные устройства (смартфоны, планшеты, ноутбуки и т.д.) и использовать его в качестве активной акустической системы. Как правило имеются встроенные цифровые звуковые процессоры, позволяющие воспроизводить различные пространственные эффекты с учетом размеров и акустических особенностей помещения. Для этого в комплект саундбара входит измерительный микрофон, с помощью которого производиться калибровка цифрового процессора по результатам анализа воспроизведения тестовых сигналов. Применение саундбаров этого класса позволит без ущерба для интерьера помещения обеспечить качественное и насыщенное звучание видеопрограмм.

Наиболее популярные модели в этом сегменте выпускают Samsung, LG, JBL, Yamaha.


 

Рис.3. Саундбар Samsung HW-M450


                                  Модели высокого класса (20÷30 тыс.руб.)

В этом классе представлены модели с высоким качеством звука, в том числе в низкочастотном диапазоне за счет использования мощного сабвуфера. Продвинутые алгоритмы цифровой обработки звука и использование большого количества встроенных громкоговорителей с собственными усилителями звука позволяют добиться реалистичного объемного звучания, в том числе форматов высокого разрешения звука (High Res).

 Этот сегмент рынка представлен старшими моделями в линейках саундбаров  Samsung, LG, Yamaha и др.

 Yamaha-YAS-207_abr.jpg

Рис. 4. Саундбар Yamaha YAS-207


                                    Саундбары высшего (премиум) класса

Верхний уровень качества саундбаров доступен в топовых моделях таких известных производителей аудиотехники элитного класса, как Bose, Polk Audio и Harman/Kardon.

Так как цена в данном сегменте рынка не является определяющим параметром, производители саундбаров применяют в своих моделях самые совершенные технологии и материалы, а также элементную базу высокого качества. В результате получаемое качество звука вплотную приближает эти модели к уровню компонентных AV-систем с отдельными акустическими системами, сохраняя при этом главное достоинство саундбаров: компактность и возможность размещения рядом с телевизором на плоских панелях.


 

Рис.5. Саундбар Polk Audio MagniFi MAX SR

 

Звуковые проекторы как высшая форма саундбара

 

Саундбары обеспечивают достаточно сбалансированное по частотному диапазону и комфортное звучание и их применение позволило вывести качество звука плоско панельных телевизоров FDP на принципиально более высокий уровень по сравнению с их собственным аудио трактом. Для просмотра телевизионных программ со стереозвуком этого, как правило, более чем достаточно.

Однако при просмотре кинофильмов и видеопрограмм с объемным многоканальным звуком, воспроизводимая саундбарами звуковая панорама, мягко говоря, не впечатляет.

         В описаниях большинства саундбаров приводятся данные о том, что они оснащены встроенными декодерами объемного звука 5.1 (Dolby и/или DTS) и поэтому считается что они могут воспроизводить трехмерное звуковое поле. Как правило, в простых моделях саундбаров звуковой процессор задерживает сигнал тыловых каналов (иногда с изменением их фазы), а затем суммирует его с фронтальными каналами. Затем эти сигналы воспроизводятся левыми и правыми группами громкоговорителей саундбара. В результате интерференции излучаемых звуковых сигналов и их отражения от стен комнаты прослушивания у слушателей действительно возникает некоторое ощущение объемности звучания. Однако в большинстве случаев получается пародия на настоящий многоканальный звук: мало того, что нарушался тональный баланс исходной фонограммы, так еще и ухудшается локализация источников звука даже во фронтальной стереопаре. Поэтому многие владельцы саундбаров часто отключают опцию 3D звука и слушают их в режиме «простого» стерео.

Однако это не означает, что при помощи моноблочного фронтального излучателя добиться иллюзии объемного звука принципиально невозможно. Возможно, но только с помощью гораздо более сложного по принципу действия чем саундбар устройства, называемого «звуковым проектором».

   Принцип действия «проектора» заключается в том, что с помощью большого количества независимых излучателей звука с узкой диаграммой направленностью, устройство формирует в помещении звуковые лучи, которые отражаются от стен и потолка помещения и приходят в точку прослушивания с заранее рассчитанными задержками и фазовыми сдвигами. В результате в месте прослушивания формируется звуковое поле подобное создаваемому AV-системой с комплектом акустических систем.

 Действие проектора.jpg

 

                             Рис. 6 Принцип действия звукового проектора.

 

    Для того чтобы реализовать на практике работоспособное устройство требуется иметь десятки независимых каналов звука, то есть,  громкоговорителей с собственным усилителем! Плюс к тому — мощнейший цифровой процессор, рассчитывающий в реальном времени не только уровень и фазу сигнала для каждого громкоговорителя, но и время его задержки для того, чтобы обеспечить требуемое соотношение параметров звуковых лучей с учетом их отражений.

Собственно говоря, в пространственном взаимодействии звуковых волн и заключается принцип работы прожектора. При совпадении фазы громкость увеличивается, в противофазе, наоборот, уменьшается. Таким образом, в любой точке помещения можно сфокусировать звуковые «лучи» псевдо тыловых каналов. Они, отразившись от стен комнаты, придут к слушателю сзади, как от реальных акустических систем

 Формирование лучей в проекторе.jpg

 

Рис. 7 Схема формирования лучей в звуковом проекторе.

 

Первой столь грандиозную задачу удалось решить форме Yamaha, которая на выставке IFA-2005 c триумфом показала первый в мире звуковой проектор YSP-1, созданный совместно  совместно с компанией «1 Limited» из Кембриджа, которой принадлежат ключевые патенты этой технологии. Внешне устройство выглядело как обычный саундбар, правда довольно большого размера. О сложности устройства YSP-1свидетельствует тот факт, что под сеткой его фронтальной панели было спрятано 42 миниатюрных громкоговорителя, которые воспроизводили СЧ и ВЧ-диапазоны, при этом каждый работал от собственного усилителя. Нижний диапазон озвучивали два вуфера (низкочастотных громкоговорителя), установленных по бокам корпуса устройства. Для получения иллюзии трехмерного звучания сигналы с выхода встроенного декодера Dolby Digital/DTS подавались на мощный специализированный DSP. Он в режиме реального времени формировал   индивидуальный сигнал для каждого из 42 излучателей с различной амплитудой и фазой. Принципиально важно, что при диаметре диффузора 40 мм они, по сути, являлись точечными источниками звука.

Несмотря на триумф на IFA-2005, коммерческие модели звукового проектора появились только 2 года назад. В 2018 году Yamaha вышла на рынок с очень удачной моделью звукового проектора YSP-5600, реализующего этот принцип. Помимо декодирования привычных форматов моногоканального звука  Dolby Digital/DTS и их воспроизведения, проектор поддерживает также самые продвинутые форматы «погружающего звука» Dolby Atmos и DTS:X. Благодаря этому, а также очень высокому качеству аудио с эффектом объемного звучания, она стала необычайно популярной даже не смотря на  высокую цену — свыше 100 тысяч рублей.



    

     

Рис. 8  Звуковой проектор Yamaha YSP-5600

 

Проектор состоит из фронтального моноблока и активного беспроводного сабвуфера. Во фронтальном моноблоке установлено 46 динамических излучателей, каждый из которых снабжен отдельным усилительным модулем, получающим от мощного DSP сигнал с индивидуально сформированными частотными, фазовыми и амплитудными характеристиками. Для привязки к акустическим параметрам помещения и правильного формирования звуковых лучей перед началом работы требуется откалибровать YSP-5600 с помощью встроенной системы автоматической калибровки IntelliBeam (YPAO (Yamaha Parametric Room Acoustic Optimizer)). Калибровка осуществляется с входящего в комплект поставки звукового проектора измерительного микрофона, помещаемого в точку прослушивания где будут находится зрители. 

интерьер_9_abr.jpg

Рис. 9 AV система на основе FDP телевизора и звукового проектора Yamaha YSP-5600



Заключение

 

В результате развития дисплейных технологий и уменьшения их толщины размещение в корпусе телевизора акустического тракта высокого качества становится все более сложной технической задачей.

В то же время в связи с улучшением качества телевизионного изображения, в частности, с появлением форматов высокого разрешения, требования к качеству звучания телевизоров также возрастают.

Современные технологии позволяют решить эту задачу различными способами. В том числе при помощи саундбаров и звуковых проекторов.

 



К списку материалов