Эпизод примерно двадцатилетней давности, о котором напомнил старый, случайно попавший в руки журнал, воспринимается сегодня с улыбкой. В один из американских городов приехал на гастроли известный в стране оркестр. Лучший концертный зал города в тот вечер был переполнен. Начался концерт. Вдохновение отражалось в каждом жесте дирижера, на лицах музыкантов; зал наслаждался искусством исполнителей.
Но вдруг по знаку дирижера оркестр замер. Смычки повисли в воздухе, руки пианиста опустились на колени, ударник остался стоять с поднятыми над литаврами палочками…
А музыка между тем не прекращалась. Это было неправдоподобно: неподвижный оркестр продолжал звучать как ни в чем не бывало. Изумление присутствовавших в зале трудно было описать.
Все стало ясным лишь после того, как публике объяснили, что она, сама того не подозревая, была привлечена к эксперименту, организованному одной из граммофонных фирм. Демонстрировалась новая стереофоническая система звукозаписи и звуковоспроизведения, обеспечивающая практически естественное звучание музыки.
Оркестр в тот вечер не издал ни единого звука: программа была заранее записана и воспроизводилась через систему скрыто установленных в зале громкоговорителей. Все, что делалось при этом на сцене, было лишь тонко проведенной инсценировкой, пантомимой, имитирующей живое исполнение, чтобы более эффективно и убедительно показать преимущества стереофонической системы звуковоспроизведения перед обычной монофонической.
За годы, прошедшие со времени описываемых событий, техника звукопередачи шагнула далеко вперед. И теперь, когда миллионными тиражами выпускаются стереофонические грампластинки, когда во многих концертных залах, таких, как Кремлевский Дворец съездов в Москве, театр «Ла Скала» в Милане, дворец Шайо в Париже, функционируют стереофонические системы звукоусиления, когда наконец стереофония все шире внедряется в радиовещание, можно лишь улыбнуться, вспомнив, что двадцать — двадцать пять лет назад сеанс стереофонического воспроизведения воспринимался просто как технический трюк, рассчитанный на сенсацию.
Стереофония в наше время стала открытой страницей в истории развития электроакустика, неотъемлемой частью того комплекса технических средств, которым обеспечивается так называемая «высокая верность» воспроизведения.
В чем же притягательная сила стереофонии? Почему слушатели предпочитают стереофоническое воспроизведение звука обычному монофоническому? Какими техническими средствами реализуется этот способ передачи звука с новым более высоким качеством?
Представьте себе на минуту, что в концертном зале вас отделяет от сцены толстая, пусть даже прозрачная, звуконепроницаемая стена, в середине которой оставлено отверстие диаметром в обычный комнатный динамик. Вы предпочли бы слышать и видеть исполнителей непосредственно, без всяких преград, так как качество звучания и эстетическое удовольствие, получаемое вами, будут гораздо выше при естественном восприятии, чем при описанном, надуманном способе слушания.
К сожалению, этот способ не совсем надуман. Он воспроизводит условия, в которых обычно мы слушаем радиопрограмму или монофоническую запись.
«Изображение» звуковой картины, которую «рисует» микрофон, установленный в зале, откуда идет передача, получается точечным. Звуки от инструментов оркестра, а также звуковые отражения от потолка и стен зала придут к сидящему у динамика слушателю из одной точки по одному направлению. Мы же, привыкнув к такому «радиозвучанию», научились подчас просто не замечать эти искажения, принципиально присущие обычной монофонической передаче.
На концерте, например, человек, следя за всеми нюансами звуковой и световой динамики исполнения, воспринимает его как единое целое и в то же время может выделить один из многих одновременно звучащих инструментов на фоне всего оркестра. Это удается сделать даже тогда, когда звуковая энергия аккомпанирующих инструментов значительно преобладает над энергией солиста.
Способность человека настроиться на восприятие наиболее важной для него в данный момент информации, выделить ее на фоне второстепенной составляет одну из удивительных способностей человеческого слуха. Причем такая избирательность в большой мере обусловлена способностью слуха ощущать разницу направлений прихода звуковых волн от разных источников и сосредоточивать внимание на одном из .этих направлений.
Для прослушивания часто включают несколько громкоговорителей одновременно, располагая их в разных точках помещения. Так искусственно создают распределенное в пространстве звуковое излучение. Акустические условия прослушивания при этом, безусловно, улучшаются, однако никаких существенных изменений качества передачи не происходит. Этого и следует ожидать, так как переданная по единственному каналу монофоническая передача не содержит никакой информации ни о размерах площадки, занимаемой на сцене оркестром, ни о взаимном расположении отдельных инструментов в оркестре. Естественно, что воссоздать таким образом объемный, пространственный звуковой образ невозможно в принципе.
Технически осуществить систему, способную передать звуковую панораму во всей ее полноте и натуральности, ученые-физиологи и ученые-акустики смогли уже много лет назад.
Всем хорошо известна способность человеческого слуха определять направление источника звука. Этот эффект, называемый бинауральным, заключается в том, что звуки от одного и того же источника (если только он не расположен прямо перед слушателем) приходят к правому и левому уху не одновременно. В центральной нервной системе человека возникают при этом психофизиологические эффекты, создающие суждения о направленности звука. Звук кажется приходящим справа или слева, в зависимости от того, к какому уху, правому или левому, звуковые колебания приходят с большей интенсивностью или с опережением во времени. Этот физический фактор и является, в сущности, основной причиной психологической возможности человека производить, как говорят инженеры, локацию звукового образа, то есть определять местоположение источника звука в пространстве.
Впервые стереофоническая звукопередача была проведена еще в 1881 году в парижской опере. С левой и с правой сторон сцены были установлены два микрофона. От них электрические колебания поступали раздельно к нескольким парам телефонных наушников (от левого микрофона — к левым телефонам, от правого — к правым). Слушатели, пользовавшиеся наушниками, получали впечатление о пространственном расположении исполнителей на сцене.
Позднее стали применять два одинаковых микрофона, укрепленных в «ушных раковинах» мастоида — модели головы человека в натуральную величину из папье-маше. Левый и правый микрофоны связывались через отдельные каналы с парой телефонных наушников. Такая система звукопередачи получила известность под названием бинауральной.
Эта система хорошо передает пространственную картину звука, но из-за неудобств, связанных с использованием наушников, практического применения не получила.
В 30-е годы были проведены первые исследования громкоговорящей трехканальной системы стереофонического воспроизведения (И, Горон в СССР, Г. Флетчер и Л. Стоковский в США), которые подтвердили возможность СО’ здания в помещении звукового поля, воспринимаемого слушателем как натуральное.
Однако серьезные предпосылки для практического внедрения стереофонии были созданы лишь после изобретения магнитной и усовершенствования граммофонной записи.
Первые разработки стереофонических систем, рассчитанные на широкое использование, относятся к началу 50-х годов. Многочисленные эксперименты и теоретические исследования, проведенные к этому времени как в Советском Союзе, так и за рубежом, определили наиболее экономичную и сравнительно легко реализуемую практически систему стереофонической звукопередачи и звукозаписи. С тех пор, говоря о стереофонии, как правило, имеют в виду двухканальную систему. От упомянутой выше бинауральной двухканальная стереофония отличается лишь тем, что передаваемые левым и правым микрофонами электрические колебания, отображающие как бы левую и правую половины «звукового кадра», после усиления подводятся не к наушникам, а к двум расположенным на расстоянии около трех метров друг от друга громкоговорителям. Если слушатель находится в центре перед этими двумя громкоговорителями, он достаточно четко различает направления, по которым, как ему слышится, приходят звуки от разных исполнителей.
При этом наблюдается интересный эффект, который и делает двухканальную стереофоническую систему вполне правомерной и способной соперничать по качеству с системами, содержащими три и более каналов передачи. Если оба микрофона в студии находились на одинаковом расстоянии от исполнителя и сигналы, воспроизводимые двумя громкоговорителями, совершенно одинаковы по громкости и излучаются строго одновременно, то этот исполнитель кажется находящимся в центре между громкоговорителями, создавая некий фиктивный, кажущийся источник звука.
Таким образом, имея всего два канала передачи и два громкоговорителя, можно получить полную звуковую панораму, ограниченную по ширине лишь расстоянием между громкоговорителями.
На первых порах двухканальная стереофония получила наиболее широкое распространение в грамзаписи. Теперь, как известно, большинство пластинок, выпускаемых советской фирмой «Мелодия», стереофонические.
Стереофония внедряется постепенно и в радиовещание Внедрение нового способа радиовещания не должно быть связано с полной заменой существующей передающей и приемной аппаратуры. После добавления к этой аппаратуре некоторых узлов и перестройки она должна быть пригодной для передачи и приема стереофонических программ.
Важно, чтобы система стереофонического радиовещания была совместима с монофоническим вещанием. Это значит, что слушатель, еще не успевший приобрести стереофонический приемник, должен принимать стереофоническую программу на обычный в виде полноценной монофонической передачи.
В разных странах в разное время были опробованы несколько систем стереофонического радиовещания; многие из них обеспечивали высокое качество звучания, были хорошо совместимы с моноприемом. Но, сравнивая эти системы между собой, специалисты остановились на двух наиболее выгодных по технико-экономическим показателям.
Это, в частности, система, разработанная американскими фирмами «Зенит» и «Дженерал электрик» и принятая к регулярному вещанию в 1961 году в США, а потом распространившаяся и во многих других странах под названием системы «с пилот-тоном».
И наконец, разработанная нашими ленинградскими учеными система «с полярной модуляцией», утвержденная к вещанию в Советском Союзе.
И та и другая предусматривают ведение стереофонического вещания в диапазоне ультракоротких волн. УКВ ЧМ передатчики приспособлены к тому, чтобы одновременно передать на одной волне полную стереофоническую информацию, то есть «левый» и «правый» стереофонические сигналы.
Обе эти системы обеспечивают высококачественный прием стереофонических программ на специальные приемники и вместе с тем дают возможность прослушивать стереофоническую передачу и на обычный УКВ ЧМ приемник: разумеется, в монофоническом варианте.
Несмотря на то, что системы мало отличаются друг от друга, некоторые технические тонкости не позволяют использовать приемник одной системы для приема передач по другой.
Стереофония не предел технических возможностей звукопередачи. В настоящее время поиски ученых направлены на то, чтобы создать систему передачи звука, которая была бы способна создать в любом помещении акустическую обстановку, в точности имитирующую атмосферу концертного зала. Трудно переоценить значение такой работы для удовлетворения возрастающих духовных запросов советских людей, живущих вдалеке от крупных культурных центров и лишенных возможности часто посещать лучшие концертные залы и театры страны.
Дальнейшее совершенствование методов передачи звука — разработка четырехкальных, или так называемых квадрафонических, систем. Принцип квадрафонии и способы ее реализации — тема особого разговора.
Б. МЕЕРЗОН, главный технолог Государственного Дома радиовещания и звукозаписи
