Рельефный звук

Статья из журнала "Техника-молодёжи" №2 за 1937 год. В ней рассказывается об эксперименте по т.н. "концертному звуку", поднимается проблема объёмного звука и стереозвука.

В работе по объёмному звуку участвовал дирижер Леопольд Стоковский.

В этот вечер в вашингтонский Конституционный зал собралась вся музыкальная "знать" Америки. Было отчего волноваться: директор знаменитого филадельфийского симфонического оркестра доктор Леопольд Стоковский обещал преподнести своим слушателям нечто необычайное.

Публика заняла места, зал погрузился в мрак. В наступившей тишине прошипел занавес. Несколько минут оркестранты проверяли и подстраивали свои инструменты. Справа осторожно бубнили барабаны, из центра доносились характерные двойные звуки скрипок, левее за ними урчали контрабасы... Потом стукнула о пульт дирижерская палочка, на минуту всё смолкло, и вот со сцены хлынули в зал мощные звуки оркестра.

Ничего подобного собравшиеся здесь ещё не слышали. Никогда ещё так не звучали классические симфонии и фуги Баха, Бетховена, Дебюсси; ни один оркестр в мире не раскрывал с такой захватывающей мощью замыслов великих композиторов.

Внезапно дали свет, и тогда оказалось, что на сцене никого нет. А потом, после перерыва, началось вообще что-то невообразимое. На освещенной сцене появлялись невидимые артисты; они пели, играли на разных инструментах, говорили между собой. Публика не только слышала все эти звуки, но почти чувствовала артистов... Во всяком случае, можно было точно определить, в каком месте сцены артист находится, куда он идет...

Потом вышли — всё так же невидимые — двое рабочих. Один из них расположился справа — он пилил доски и околачивал из них ящик; другой ходил по сцене, давая ему указания. Все звуки были настолько отчетливы, что никаких пояснений не нужно было, чтобы понять происходившее на сцене. И все-таки там никого не было...

Насколько "плоска" всякая, даже самая лучшая фотография, вы можете увидеть, воспользовавшись стереоскопом. Это очень простой оптический прибор с двумя призматическими стеклышками, перед которыми ставятся два снимка одного и того же объекта, сделанные специальным фотоаппаратом с двумя объективами. Таким образом, один снимок изображает то, что видит правый глаз, а другой то, что видит левый. Если рассматривать оба эти разных снимка через призмы стереоскопа, то они накладываются один на другой, и мы видим рельефную фотографию, в которой перспектива становится видимой, а не воображаемой, как при рассматривании обычных фотоснимков. Собственно говоря, этот замечательный прибор — стереоскоп — воспроизводит тот сложный процесс, который происходит в мозгу человека, смотрящего двумя глазами. Он суммирует два "плоских" изображения в одно — рельефное.

Изображение, получающееся в стереоскопе, поразительно отличается от обыкновенного фотоснимка. Тут только мы видим, насколько наши фотографии условны, мертвы и плоски в сравнении с живой природой, которую мы наблюдаем глазами. Конечно, для человека, обладающего только одним глазом, эта разница не так уж заметна. Ведь одним глазом нельзя непосредственно видеть объемность тел, а определить расстояние между близкими и отдаленными предметами можно, только зная заранее действительные размеры этих предметов.

Аналогично зрительному аппарату человека построен и слуховой. Оба уха воспринимают один и тот же звук по-разному — в зависимости от расположения ушной раковины относительно движения звуковой волны. В мозгу эти два равных впечатления складываются, — так создается представление о направлении звука. Вот почему человек, слышащий только одним ухом, не может определить, откуда идет звук, не чувствует, так оказать, объёмности сложной звуковой волны. Для такого человека все звуки так же "плоски", как для одноглазого зрительные впечатления.

Аналогией для обыкновенной фотографии служат в области акустики радиопередача, граммофон, звук из телефонной трубки. Почему? Да потому, что все это — результат воздействия звука на "одно ухо" — на микрофон или на мембрану звукозаписывающего аппарата. Поэтому никакой самый совершенный современный радиоприемник или граммофон не может дать вполне естественного звучания голоса или музыки. Эти приборы могут дать только "плоский", "одноухий" звук.

Стоковский создал нечто вроде "звукового стереоскопа".

Стоковский совместно с д-ром Флетчером — директором акустического отдела фирмы "Телефон Белла" — в последние годы много времени уделял изучению вопросов радиофонии. К делу были привлечены две мощные американские компании. Работа велась несколько лет при деятельной поддержке со стороны Национальной академии наук, считавшей эту задачу серьезной научной проблемой. То, что мы описали вначале, было первой публичной демонстрацией достигнутых результатов. В вашингтонский Конституционный зал передавался симфонический концерт из Филадельфии.

Результаты получились действительно замечательные. Здесь впервые радиопередача звучала так, что слушатели не могли отличить её от "натуры". Всё, что казалось им происходящим на сцене в Вашингтоне, на самом деле происходило в Филадельфии, на расстоянии 200 км. Звучание всех инструментов оркестра, пение и речь артистов, стук, шаги — словом, все звуки и шумы были настолько реальны, что слушатели почти превратились в зрителей, ибо звук был локализован — он исходил от определенной точки сцены; по шагам, изменению силы голоса, дыханию зрители следили за движениями артистов.

Каким же образом Стоковский и Флетчер достигли таких результатов?

Тут было использовано всё лучшее, что могли дать современная радиотехника и акустика.

Основное заключается в следующем. Перед сценой в Вашингтоне были размещены в ряд три задрапированных мощных репродуктора. Каждый из них был связан отдельной проволочной линией с микрофоном, помещенным в соответствующем месте филадельфийской сцены. Это и дало пространственную характеристику передаче. Если артист пел у правого края сцены, то в Вашингтоне громче и явственнее звучал правый репродуктор. Когда артист переходил налево, звук правого репродуктора затихал, а центрального и затем левого становился громче. Получалась полная иллюзия движения источника звука. Точно так же и удаление артиста в глубь сцены и приближение его воспроизводились репродукторами.

Но и самый характер звука благодаря наличию нескольких "точек зрения" ("точек слуха") стал иным. Безжизненность, схематичность, "плоскость" звука — то, что всегда отличает передачу от "натуры", — исчезли. Звук пополнился теми неуловимыми, но существенными призвуками, отраженными от ближайших предметов волнами, которые и обогащают звук, делают его "живым", возникающим в каком-то определенном пространстве.

Интересны репродукторы, примененные Стоковским и Флетчером. Каждый из них представлял собой целый агрегат, величиной больше человеческого роста, состоящий из трех отдельных громкоговорителей. Дело в том, что современная техника не в состоянии построить один говоритель, который мог бы воспроизводить без искажения все звуковые частоты, воспринимаемые нашим ухом. Ведь каждому тону соответствует определенная частота колебаний воздуха. Самые низкие звуки, например, в оркестре, соответствуют 40 колебаниям в секунду. Самые высокие насчитывают до 15 тыс. колебаний.

В каждом из трёх агрегатов был один говоритесь, рассчитанный на воспроизведение низких звуков — от 40 до 300 колебаний в секунду, и два одинаковых говорителя, воспроизводивших высокие тона — от 300 до 15 тыс. колебаний. Низкие звуки распространяются от обычного говорителя равномерно во все стороны, высокие же направляются пучком в ту сторону, куда обращен раструб говорителя. И чем выше звук, то есть чем выше частота звуковых колебаний, тем уже этот пучок. Таким образом, для слушателей, сидящих в стороне от направления раструба, высокие тона звучат очень слабо, и вся передача кажется басистее. А сидящие прямо против раструба, наоборот, слышат преобладание высоких тонов.

Чтобы обойти этот дефект, пришлось составить рупор .каждого высокочастотного говорителя из 16 радиально расходящихся секций. Такой говоритель охватывает нормальной передачей угол в 60°, а два говорителя — угол в 120°, что уже достаточно дли охвата всей аудитории. Исключительно высокое качество специально сконструированных мощных усилителей сделало искажения в передаче неуловимыми. От едва слышного пианиссимо до оглушительных взрывов звука передача оркестра не искажалась. Трансляционная система была устроена так, что во тремя музыкальных пауз линии, ведущие к репродукторам, автоматически выключались, и на сцене становилась "мертвая тишина".

Описанными достижениями, однако, не ограничивается значение этого исторического эксперимента. Стоковский — большой музыкант, и все эти технические достижения служили ему средством для осуществления основной, поистине замечательной и блестяще решенной идеи создания новой, совершенной музыки. Тут, как это ни парадоксально, нам придется самым решительным образом заявить: оркестр в Филадельфии — "настоящий" оркестр — играл совсем не так, как его слышали в Вашингтоне! Там, в Филадельфии, оркестром управлял дирижёр Смоленс, сам же Стоковский был в Вашингтоне, в небольшой комнате за Конституционным залом. Он стоял у пульта с множеством кнопок и рукояток и управлял не живыми музыкантами, а потоками той электрической энергии, в которую трансформировались звуки оркестра.

Этот пульт позволял делать с оркестром все, что угодно: из моря звуков можно было выделить, например, скрипки, а все остальные инструменты затушевать, или усилить низкие звуки, отдалить или приблизить к рампе весь оркестр. Можно было заставить оркестр звучать с такой мощью, как если бы количество музыкантов увеличилось в десять раз. Демонстрируя отдельные эксперименты, Стоковский усиливал передачу нормально звучащего оркестра до громкости, вызывающей у слушателей боль в ушах. Но даже и тогда не замечалось никаких искажений или шумов, нарушающих совершенство передачи. Можно было, наоборот, дать такой тихий звук, какого не в состоянии извлечь некоторые инструменты. Словом, оркестр с дирижером были превращены в огромный музыкальный инструмент, на котором играл Стоковокий.

"Всем было ясно, — писали потом в газетах, — что изобретён новый метод музыки высокого качества, метод небывалых до сих пор музыкальных эффектов. Передача становится лучше оригинального исполнения!"

"Опыт Стоковского" в более скромном масштабе был повторен у нас в Москве в прошлом году. Установка была осуществлена Лабораторией граммофонной записи и Всесоюзным радиокомитетом.

В Доме союзов из Колонного зала в Октябрьский по проводам передавались музыка, речь. Наиболее удачно звучала репетиция оркестра, в процессе которой дирижер давал указания музыкантам, заставлял играть отдельные инструменты или труппы их. Слушатели отчетливо представляли себе, где находится дирижер или играющая в данный момент группа инструментов. Так же ясно было и расположение инструментов всего играющего оркестра.
Передача, так же как и у Стоковского, шла по трем самостоятельным каналам. Мощность нашей установки была значительно меньше: максимальная громкость передачи лишь немного превышала нормальную громкость оркестра.

Во всяком случае, этот опыт дал возможность практически ознакомиться с решением весьма сложной задачи. Нужно сказать, что у нас, в СССР, подобные установки нашли бы широчайшее поле применения во всех залах и аудиториях, предназначенные для коллективного слушания при большом количестве людей. Сейчас идет подготовка к обеспечению такими установками огромных зал строящегося Дворца советов.

Однако, перспективы применения системы Стоковского не ограничиваются "концертными" задачами. Напрашивается, прежде всего, применение её в звуковом кино. Ведь в самом деле, трудно мириться с "озвучением" современных кинофильмов: мёртвый, неподвижный, какой-то чревовещательный голос, исходящий неизвестно откуда, никак не соответствует динамичности зрительных впечатлений кинокартины.

Установка для кино должна быть проще: достаточно двух каналов. Нужно только прибавить вторую дорожку звукозаписи на другом краю киноплёнки и заправить электрические импульсы от этих двух дорожек по отдельным проводам в два репродуктора. Тогда звук в кино перестанет быть мертвым, будет двигаться вместе с актёрам по экрану, удаляться и приближаться, приобретет перспективу. Во всяком случае, задача стереоскопического изображения в кино встречает гораздо более серьёзные технические трудности, чем осуществление стереоскопического звука.

Другая возможность — выпускать граммофонные пластинки с двумя каналами записи от двух микрофонов. Воспроизводить такую запись можно при помощи двух адаптеров и двух репродукторов. Это также придаст живость и "рельефность" звучанию граммофона и намного повысит его художественную ценность.