Аннотация:
Исследователи из инженерной школы Ноттингемского университета в Великобритании разработали новую технологию звуковых эффектов, которая создает у слушателей впечатление, что звук движется, управляя взаимодействием звуковых волн, генерируемых несколькими динамиками в пространстве. В отличие от традиционных механических вращающихся динамиков, эта система не имеет двигателей, ремней или каких-либо вращающихся частей, но способна воспроизводить некоторые уникальные звуковые эффекты классических вращающихся динамиков.
В основе этого исследования лежит не просто изменение аудиосигнала, а прямое управление тем, как звук физически распространяется, когда достигает слушателя. Исследователи создали круговой массив, состоящий из нескольких динамиков, и с помощью электроники перемещали аудиосигнал вдоль массива динамиков, так что возникающие звуковые волны производили эффект, аналогичный вращению источника звука в пространстве.
Традиционное звуковое оборудование обычно обрабатывает электронные сигналы до того, как звук попадет в динамики. Например, такие эффекты, как хорус, фленджер и фазер, создают особые ощущения при прослушивании, изменяя фазовые, временные или частотные характеристики аудиосигналов. Но решение Ноттингемского университета ближе к настоящему «движущемуся источнику звука», поскольку изменения происходят, когда звуковые волны уже покинули динамик и распространяются к слушателю.
Эта технология была вдохновлена вращающимися динамиками Leslie, появившимися в 1930-х годах. Динамик Лесли изначально использовался в электронных органах. Его уникальная особенность заключается в том, что он использует двигатель и ремень для вращения рупора динамика или перегородки, так что звук непрерывно достигает слушателя с разных направлений, создавая тем самым звук с отчетливым ощущением пространства и периодическими изменениями.
Колонки Leslie позже стали самым представительным оборудованием для создания звуковых эффектов в истории музыки. Многие электронные музыкальные устройства, цифровые эффекты и программные плагины пытаются имитировать этот звук, включая различные фазеры и эффекты хоруса. Однако эти цифровые модели в основном изменяют электронный сигнал и не могут полностью воспроизвести акустические изменения, вызванные перемещением реального источника звука в пространстве.
Именно эту проблему надеются решить исследователи из Ноттингемского университета. Разработанный ими «твердотельный вращающийся динамик» не имеет механических движущихся частей. Вместо этого он использует фиксированно установленную решетку динамиков для управления синхронизацией и фазой вывода различных динамиков, чтобы позволить самой звуковой волне создавать эффект пространственного распространения, аналогичный эффекту вращающегося источника звука.
Поэтому эта система находится где-то между традиционными механическими звуковыми эффектами и чисто цифровыми звуковыми эффектами. Он не имеет сложной механической конструкции традиционных вращающихся динамиков. В то же время он не только имитирует эффект вращения на уровне аудиосигнала, но и напрямую использует распространение и интерференцию физических звуковых волн в пространстве для создания звуковых изменений.
Фернандо Перес-Кота, доцент кафедры электротехники и электроники Ноттингемского университета, сказал, что современные модуляции музыкального звука можно условно разделить на две категории. Один из них — акусто-механический метод, использованный в оригинальном динамике Leslie, а другой — современные электронные и цифровые методы обработки. Это исследование пытается установить новый технический путь между ними.
Исследователи полагают, что ценность этого подхода может быть намного выше, чем восстановление динамика Leslie без механических частей. Поскольку массивом динамиков можно управлять с помощью программного обеспечения, он теоретически может создавать модели движения звука, которых нелегко достичь с помощью традиционных вращающихся динамиков.
Например, изменяя соотношение сигналов между разными динамиками, звук может создавать разные направления, разные скорости или даже более сложные пространственные движения. По сравнению с механическими вращающимися устройствами электронное управление не требует ожидания ускорения или замедления физических компонентов и не ограничивается двигателями, ремнями и механическими конструкциями.
Это также означает, что будущие музыкальные продюсеры могут получить доступ к новому инструменту звукового дизайна. Традиционные звуковые эффекты в основном создают эффекты путем изменения частоты, фазы и динамических характеристик самого звука, и эта технология может дополнительно учитывать «откуда звук исходит и куда он движется» как часть создания звука.
Исследователи подчеркнули, что это не просто использование нескольких динамиков для одновременного воспроизведения одного и того же звука. Что действительно важно, так это соотношение сигналов между массивами динамиков и результирующие изменения в интерференции и распространении звуковых волн. Точно контролируя эти факторы, слушатель может ощутить движение источника звука в пространстве.
В настоящее время эта система все еще является экспериментальным прототипом, но исследовательская группа считает, что у нее есть потенциал стать новой платформой звуковых эффектов. В будущем его можно будет использовать не только для создания музыки и живых выступлений, но также для иммерсивного звука, пространственного звука и других сценариев, требующих точного контроля пространственного положения звука.
Это исследование было опубликовано в журнале Audio Engineering Society Journal, статья называлась «Твердотельный «вращающийся» динамик», исследователи — Николас Уолстенхолм и Фернандо Перес-Кота.
По сравнению с традиционными вращающимися динамиками полупроводниковые решения также имеют очевидное преимущество: механическая конструкция проще. Традиционные динамики Leslie требуют, чтобы двигатели, конструкции трансмиссии и вращающиеся детали работали в течение длительного времени. Они не только больше по размеру, но также производят механический шум и изнашиваются. Фиксированные массивы динамиков могут осуществлять модуляцию звука посредством электронного управления, поэтому теоретически легче добиться цифрового управления и автоматизации.
Исследовательская группа выразила надежду, что в будущем эту концепцию можно будет применить к созданию музыки с более доступной ценой и в более широком масштабе. Другими словами, эта технология предназначена не только для замены дорогих классических вращающихся динамиков, но и для того, чтобы позволить большему количеству музыкальных продюсеров достигать пространственных звуковых эффектов, которые раньше требовали специального механического оборудования.
При дальнейшем развитии эта технология может даже изменить представление людей о «звуковых эффектах». Раньше эффекторы в основном обрабатывали звуки на уровне электронного сигнала; В будущем оборудование для создания звуковых эффектов сможет напрямую контролировать распространение звуковых волн в реальном пространстве, превращая сам звук в объект, который можно «запрограммировать на движение».
Таким образом, исследование Ноттингемского университета открывает новый путь между механической акустикой и цифровой обработкой сигналов. Он не позволяет динамику фактически вращаться, но использует электронное управление, позволяющее звуковым волнам проявлять пространственные характеристики, аналогичные характеристикам вращающегося источника звука. Для производства музыки и пространственного звука идея «перемещать звук, а не просто изменять звуковые сигналы» может открыть новую область за пределами традиционной технологии звуковых эффектов.
Комментарии