Виртуални озвучителни тела

Общ проблем при възпроизвеждането на пространствен звук посредством конвенционалното разположение на високоговорителите при 5-каналната конфигурация е фактът, че може да се окаже неудобно или дори невъзможно разполагането на високоговорителите според тяхното препоръчително разположение. Посредством метода на пресъздаване на вълнов фронт, могат да се синтезират виртуални високоговорители, така че горепосочения проблем да бъде разрешен. В допълнение, може да се покаже, че посредством възпроизвеждане сигналите на задните канали от звукова вълна с плосък фронт, може да бъде реализирано много по-хомогенно звуково поле, малко зависещо от разположението на високоговорителите.

Въведение
Системите за домашно кино с пространствен звук придобиват все по-голямо значение. Въпреки че съществуват различни системи за възпроизвеждане, ще се концентрираме върху добре известната 5-канална система, като се пренебрегне субуферния канал.
В много случаи трите фронтални озвучителни тела могат да бъдат разположени доста добре в техните препоръчителни разположения. Все пак, в общия случай това може да не е вярно за задните канали, тъй като препоръчителното разположение не пасва добре на останалите мебели в помещението. В типичния случай столовете на слушателите са разположени твърде близо до задната стена. В този случай задните високоговорители се оказват разположени или твърде близко, или твърде високо.
Посредством метода на вълновия синтез може да се използва произволна комбинация от близкоразположени озвучителни тела, посредством които да се излъчват произволни виртуални звукоизточници. Тези виртуални звукоизточници могат да действуват като виртуални озвучителни тела, разположени на необходимите местоположения в помещението. За постигане на оптимални резултати озвучителните тела трябва да бъдат разположени на всички стени на озвучаваното помещение. С озвучителни тела, разположени отзад, става възможно възпроизвеждането на звукоизточници като виртуални озвучителни тела от различни посоки, включително и отзад. Едно от предимствата на метода е, че озвучителните тела могат да бъдат разположени много близо до слушателите, като същевременно се запазва силата и формата на желаното звуково поле. Разположението на самите озвучителни тела става неуловимо на слух, дори и когато слушателите са разположени твърде близо до тях.

Описание на метода
Идеята за правилната форма на фронта на звуковата вълна, която трябва да бъде възпроизведена е същността на метода wave field synthesis (WFS). Идеята идва от принципа на Хюйгенс, според който вълновия фронт се възприема като възпроизведен от множество вторични източници. Този принцип е илюстриран на показаната фигура. За отбелязване е, че правилната форма на вълновия фронт се получава посредством затихване или усилване на сигналите, подавани на различните високоговорители.
В идеалния случай озвучаваната площ е обкръжена от високоговорители, които се захранват с такива сигнали, посредством които се възпроизвежда звук със сила пропорционална на нормалната компонента на скоростта на трептене на частиците на оригиналното звуково поле за съответното местоположение в помещението, където се пресъздава звуковата програма.
Практически най-удобно е да се използват линейни звукови колони, разположени хоризонтално на височината на ушите на слушателите.
Концепцията на метода на вълновия фронт може да бъде използвана за възпроизвеждане на виртуални звукоизточници, които са разположени отпред или отзад на звуковата колона, тъй като посредством WFS може да симулира всякаква форма на фронта на звуковата вълна (напр. вдлъбнат или изпъкнал фронт на вълната).

Практически изпълнения
На практика система за домашно аудио, използваща метода за синтез на вълновия фронт, се състои от множество каскадно свързани, компактни, леки и евтини озвучителни тела (субмодули). В най-простия случай, дискретните високоговорители могат да бъдат заменени от къси звукови колони, разположени хоризонтално. Посредством използването на компенсационен филтър в алгоритъма за дискретна обработка на звуковите сигнали може да се получи впечатляваща транспарентност на звука.

Заключение
Технологията за WFS може ефективно да се използва за разширяване на озвучаваната площ, така че да се обслужват повече слушатели. Хоризонталното разположение на звукови колони не създава обструкции при разполагането им в помещението и дава възможност да се използват сравнително евтини високоговорители.