Электронная коррекция аудиосигнала

Тема электронной коррекции аудиосигнала вызывает немало споров. Многие аудиофилы считают, что аудиотракт должен быть максимально простым и лаконичным, добавление же в него любого лишнего элемента, в том числе и ответственного за коррекцию параметров сигнала, неизбежно приводит к потерям в достоверности воспроизведения. Наверное, данное утверждение имело бы право на существование, если бы мы всегда могли создать идеальные условия для прослушивания. Но даже топовые системы, относящиеся к референсному классу, имеют определенные ограничения, и связаны эти ограничения, прежде всего с тем, что системы работают в помещениях, которые, обладая своими собственными акустическими свойствами, самым активным образом начинают участвовать в воспроизведении музыки.

Комната, конечно, влияет на характеристики воспроизводимого сигнала, могут возразить наши воображаемые оппоненты, но эффективных способов электронной коррекции акустики помещений, по их мнению, все равно не существует. Распространено мнение, что для коррекции звуковых параметров помещения следует использовать только методы акустической коррекции и обработки самой комнаты. При этом используется простой и, в общем-то, логичный аргумент, что способы электронной коррекции влияют только на прямой звук от колонок и не могут влиять на комнатные отражения. С этим не согласны специалисты, которые предлагают использовать оборудование, работающее по технологиям французской компании Trinnov. Технологии Trinnov позволяют подмешивать в прямой сигнал, излучаемый акустическими системами, другой специально сгенерированный сигнал с задержкой, который призван компенсировать влияние на звук комнатных отражений. Кроме того, методы Trinnov позволяют решать даже некоторые вопросы, в которых способы традиционной акустической коррекции практически бессильны, например, с их помощью можно подавлять высокодобротные комнатные резонансы на низких частотах.
 
Акустические проблемы в помещении

При воспроизведении звука в помещении мы можем сталкиваться с рядом проблем, которые необходимо решать. Во-первых, сам прямой звук, излучаемый акустическими системами в направлении точки прослушивания, может быть неидеальным из-за недостатков самой аудио системы, которая может иметь не совсем корректные частотные, фазовые или импульсные характеристики, нарушенную стереокартину из-за невозможности правильного расположения акустических систем и т.д. Во-вторых, на звучание системы оказывает влияние сама комната, в которой возникают различные акустические явления, такие как отражения от стен, из-за которых нарушается точность локализации виртуальных звуковых источников и искажается частотная характеристика воспроизводимого аудиосигнала, реверберация, стоячие волны и другие эффекты, способные свести на нет все усилия по подбору и настройке аудиоаппаратуры.
Традиционный подход к решению данных проблем заключается в специальном акустическом проектировании и обработке помещений. В соответствии с данным подходом помещение лучше всего проектировать с чистого листа, использовать специальное соотношение сторон комнаты прослушивания, применять специальные материалы, возводить непараллельные стены и потолки, имеющие специальную форму. Также для борьбы с резонансами и переотражениями в комнатах рекомендуют применять специальные резонаторы и басовые ловушки, абсорберы, диффузоры и другие акустические устройства.
Специалисты не ставят под сомнение правильность такого подхода. Более того, они и сами занимаются акустическим проектированием комнат прослушивания. Вместе с тем, нужно признать, что акустическое проектирование и обработка помещения возможны далеко не всегда. Очень часто стереосистему или домашний кинотеатр необходимо строить в уже готовом помещении, обработка которого невозможна по эстетическим или финансовым соображениям. Именно в этом случае на помощь приходит аппаратура, позволяющая делать электронную или активную коррекцию аудиосигнала.
 
Активная коррекция

Аппаратура активной коррекции аудиосигнала, которая используется, основана на технологиях французской компании Trinnov. Она позволяет решать большую часть проблем, связанных с акустикой помещения, увеличивает тембральную достоверность воспроизводимой музыки (т.е. производит коррекцию амплитудно частотной характеристики результирующего аудиосигнала в зоне прослушивания). Технологии Trinnov позволяют скорректировать переходные характеристики, за счет чего звуковые импульсы (в том числе и на низких частотах) становятся более четкими и акцентированными, улучшить фазовую когерентность для большей точности локализации звука, осуществить точное разделение полос акустических систем (функции активного кроссовера) и в результате радикально повысить точность и детальность воспроизведения, а также существенно снизить утомляемость при прослушивании.

Пример импульсной коррекции звука

Технологии Trinnov позволяют производить акустические измерения и коррекцию не для одной, а для нескольких зон прослушивания, позволяют оказывать влияние как на прямой, так и на отраженный звук и даже могут решать проблемы неправильного расположения и неправильной ориентации акустических систем относительно точки прослушивания.

Коррекция частотной характеристики

Коррекция групповой задержки

Коррекция фазы

Имеется 2 бренда, в аппаратуре которых используются технологии Trinnov. Сама компания Trinnovзанимается не только разработкой технологий, но и выпускает аппаратуру, использующую эти технологии. Другая компания – это американская ADA (Audio Design Association), которая занимается выпуском широкого ассортимента аудиопродукции и, в том числе, аудиопроцессоров, применяющих технологии Trinnov для коррекции акустических параметров аудиосистемы в помещении.
 
Trinnov

Руководитель направления High End Audio компании Trinnov –

Арно Дестинэ представляет возможности аппаратуры

Функции коррекции заложены в программы всех звуковых процессоров компании Trinnov. Методы обработки аудио сигналов Trinnov дают пользователям гигантское количество вариантов настройки аудиосистемы. К счастью, хотя для профессионалов и опытных пользователей сохранена вся гибкость оптимизирующих программ, основные функции допускают автоматический режим настройки – эффективный и в то же время, избавляющий людей от необходимости изучения сложной науки тонкого моделирования звукового окружения.

На первом этапе настройки производится анализ акустических параметров аудиосистемы. Эта функция реализована с помощью измерительного модуля профессионального уровня с удобным и интуитивно понятным графическим представлением данных. Аккуратность анализа звукового поля поддерживается с помощью мульти-точечного измерения, в котором исследуются резонансы комнаты и реверберации (отражения от границ помещения), рассчитываются АЧХ и импульсные характеристики для каждой колонки. Кстати, в мульти-точечном режиме измерений пользователь может сам выбрать «вес» каждой позиции, в соответствии с ее важностью (например, зная, где будут сидеть зрители в домашнем кинотеатре).

Фирменный 3D-микрофон Trinnov

Для повышения аккуратности измерений Trinnov разработала фирменный 3D-микрофон. Микрофон оснащен четырьмя капсюлями, образующими «тетраэдр» (треугольную пирамиду), такое расположение оптимально для получения фазовой информации о звуке. Каждый капсюль для конкретного микрофона тщательно отбирается специалистами Trinnov, на финальном этапе для микрофона готовится индивидуальный калибровочный файл, который можно загрузить в звуковой процессор из Интернета. В результате достигается очень высокая точность измерений: угловое разрешение в любом направлении – меньше чем +/-2º, частотный отклик – +/-0.1 дБ в диапазоне 20-24k Гц.
На втором этапе производится коррекция проблем комнаты и громкоговорителей. Получив представление о комнате и расстановке громкоговорителей, программа оптимизации предлагает свое решение, рассчитав выгодную комбинацию фильтров (используются фильтры БИХ и КИХ типов). Настройка комнаты проходит в две стадии. Сначала программа оценивает характер первых, самых заметных на слух отражений от стен и компенсирует их вклад в звук. Второстепенные реверберации не трогаются – зачем превращать комнату в безэховую камеру. Затем проводится выравнивание частотного отклика: на нижних частотах убираются комнатные резонансы, в СЧ/ВЧ диапазоне устраняются окраски звучания, связанные с частотно неоднородным рассеянием акустических волн от стен, пола, потолка, мебели и т.д. Программа достаточно умна: исправляя одни параметры звучания, она постарается не навредить звуку в других аспектах. Например, в случае сильных комнатных резонансов, «оптимайзер» Trinnov не обязательно будет доводить частотный отклик до идеальной прямой, хотя многополосный параметрический эквалайзер французов на это способен. Если абсолютно ровная АЧХ в данной комнате невозможна без проявления серьезных фазовых искажений звука, программа выберет стратегию наилучших поправок.

Директор компании Trinnov - Арно Лабори (Arnaud Laborie) на конференции

компании "ММС" рассказал о специализации компании.

Идеальное воспроизведение современных многоканальных записей заметно ограничивает возможности инсталлятора по размещению колонок в комнате прослушивания. Если расстояние колонок до слушателя можно варьировать, настраивая затем громкость каналов, то углы должны фиксироваться как можно точнее: «центр» – 0º, фронты – +/-30º, тылы – +/-110º. Эти рекомендации выполнить удается не всегда, а значит, задуманная звуковая панорама будет деформироваться. Технология Spatial Remapping с помощью цифровой обработки сигнала перестраивает звуковое поле в помещении вне зависимости от расположения колонок, возвращая оптимальное звучание, как будто акустические системы стоят на идеальных позициях. Измерив звуковое поле в комнате и определив позиции громкоговорителей, «оптимайзер» выводит текущую матрицу излучения аудиосистемы, составленную из коэффициентов разложения Фурье-Бесселя. Меняя эти коэффициенты можно прямым образом и очень точно редактировать виртуальную локализацию источников звука. Поэтому далее все сравнительно просто: желаемая матрица излучения, связанная с идеальным расположением громкоговорителей, известна, ее нужно сравнить с измеренной, а потом вычислить поправки и, вуаля, оптимальная конфигурация акустических систем в комнате получена! Эта простая в использовании и очень эффективная программа Trinnov имеет 2D и 3D режимы, кроме того, позволяет универсальное микширование записей в форматы с меньшим или большим числом каналов.

Еще одна полезная функция звуковых процессоров Trinnov – перестраиваемый активный кроссовер. Кроссовер допускает автоматическое измерение и выравнивание частотной характеристики, выбор типа и порядка разделительных фильтров. Он предоставляет пользователю гораздо больше возможностей для настройки стереосистемы или домашнего кинотеатра, чем фильтры обычных AV-ресиверов.

Trinnov внимательно прислушивается к клиентам. Для пользовательских проектов компания выпускает устройства с требуемым программным обеспечением, вычислительными мощностями и нужным числом каналов. Сделанные на заказ устройства могут поддерживать инсталляции с количеством каналов до 64-х, с любой комбинацией активных фильтров, акустических систем и сабвуферов.

ADA

Американская компания Audio Design Associates (ADA), известная своими электронными компонентами для инсталляций высокого уровня, в 2011 году стала выпускать продукты с профессиональной системой коррекции акустики помещения ADA Trinnov Optimizer.

Исполнительный директор компании ADA, г-н Richard Stoerger

на семинаре компании ММС рассказывает

о процессоре ADA Cinema Rhapsody Mach IV

Система эквализации ADA начинается, как вы можете догадаться, с описанного выше микрофона Quad Microphone Acoustic Probe (Q-MAP) c 4 специально ориентированными высокочувствительными головками, позволяющими определять не только местоположение акустической системы в пространстве комнаты по горизонтали, но также учитывать ее расположение по высоте.

Исполнительный директор компании ADA, г-н Richard Stoerger

на семинаре компании ММС рассказывает

о системе оптимизации помещения ADA Trinnov EQ

Система ADA Trinnov Optimizer впервые была представлена в продуктах ADA в середине 2011 года с выпуском трех эквалайзеров – TEQ-4, TEQ-8 и TEQ-12. Принцип работы этих устройств настолько отличается от привычных нам параметрических и графических эквалайзеров, что ADA присвоила этому семейству название «оптимайзер». Индекс модели означает количество каналов, с которыми она может работать. Причем можно подключаться как по балансным, так и небалансным входам/выходам. Эти аппараты позволяют не только создать отлично звучащую систему в любой комнате, но также улучшить звучание любой существующей системы, даже установленной в акустически идеальных условиях. При этом инсталлятору нужно всего лишь установить в стойку новый компонент и подключить его в разрыв между предварительным усилителем/процессором и усилителем мощности. Затем следует процесс калибровки – и кинотеатр высочайшего уровня готов!

Представление продуктов ADA на выставке ISE2013: АВ ресивера Cimena Rapture, процессоров окружающего звучания Suite 7.1, Cinema Rapsody, Cinema Reference со встроенной системой коррекции характеристики помещения Tinnov Room Correction, ПО для настройки процессоров, мультирум систем Suite 16 и Suite 32, зонального усилителя RAMP

Топовый оптимайзер ADA Cinema Reference Mach IV также оснащен системой Trinnov, причем работающей сразу с 16 каналами! Это уникальный аппарат, предназначенный для тех, кто не ищет компромиссов. Он состоит из процессора высочайшего уровня Mach IV, совмещенного с лучшей в мире системой эквализации помещения. Процессор оснащен встроенным дисплеем 1080p, который может работать как монитор для выходного изображения и одновременно сенсорный экран для системы Trinnov. 8 HDMI входов позволяют построить самую сложную систему, плюс к этому у процессора есть множество балансных и небалансных аудиовходов (цифровых и аналоговых). Если по каким-то причинам 16 каналов может оказаться недостаточно – тогда систему можно расширить до 32 каналов! И все эти каналы можно обрабатывать системой эквализации Trinnov! Еще одно важнейшее преимущество данной системы состоит в том, что она реализует полностью цифровую технологию обработки сигнала – от HDMI входа до выходного ЦА преобразователя. Промежуточные ЦАП-АЦП преобразования, как в других распространенных системах с внешним блоком эквализации, здесь исключены, т.е. звуковой сигнал подвергается конвертации «цифра-аналог» только один раз – при формировании выходного сигнала.

Аппаратура, использующая технологии активной акустической коррекции французской компании Trinnov, позволяет исправить большую часть проблем аудиосистемы, работающей в реальном помещении. При этом проблемы решаются чисто электронными способами – без необходимости перестройки или акустической обработки помещения.