Как работает иммерсивная звукозапись: решение от Immersive Design Labs

Immersive Design Labs 7.0.4 от одноимённой датской компании — это профессиональный микрофонный массив для записи пространственного звукового поля. Система включает одиннадцать всенаправленных микрофонов, установленных по схеме 7.0.4, и предназначена для создания многоканальных записей с сохранением естественных акустических характеристик помещения. Полученные сигналы могут использоваться при подготовке фонограмм Dolby Atmos и других иммерсивных форматов. Технология представляет интерес для музыкальных студий, театров, концертных залов и мультимедийных проектов.

Иммерсивный звук давно вышел за пределы кинематографа и активно становится инструментом концертной звукозаписи, театрального производства, музейных инсталляций и мультимедийных проектов.

Традиционный процесс создания пространственной фонограммы чаще всего предполагает запись отдельных источников с последующим размещением их виртуальных образов в трёхмерном звуковом пространстве. Положение инструментов, голосов и отражений формируется при сведении в DAW с использованием пространственных панорамных регуляторов, алгоритмов реверберации и объектно-ориентированных аудиоформатов.

Альтернативный подход заключается в непосредственной регистрации пространственной структуры акустического поля во время исполнения. Именно эту задачу решает микрофонный массив Immersive Design Labs 7.0.4 Immersive Recording Array. Главная инженерная идея решения — получить пространственную информацию непосредственно при записи, сохранив соотношение прямого звука, ранних отражений и реверберационного поля помещения.

IDL 7.0.4 представляет собой пространственно распределённую систему из одиннадцати всенаправленных конденсаторных микрофонов, размещённых на регулируемой несущей конструкции.

Обозначение 7.0.4 описывает конфигурацию каналов звукозаписи:

• 7 — семь микрофонных позиций основного горизонтального звукового поля.
• 0 — отсутствие отдельного микрофонного канала LFE.
• 4 — четыре высотные микрофонные позиции для регистрации звукового поля над основным уровнем.

Таким образом, система одновременно регистрирует одиннадцать сигналов, формирующих многоканальное отображение акустической среды помещения. Это существенно отличается от обычной стереофонической записи: информация поступает не только с фронтального направления, но также с боковых, тыловых и высотных позиций.

Важная особенность конструкции заключается в том, что микрофоны не образуют компактную группу, расположенную практически в одной точке. Они распределены в пространстве, благодаря чему между сигналами возникают естественные различия по уровню, времени прихода сигнала (задержке) и спектральному составу звука. Именно эти различия позволяют передавать пространственные характеристики исполнения.

Несущая система выполнена преимущественно из углепластика.

В состав полного комплекта входят две регулируемые стойки высотой от 94 до 254 см, одиннадцать монтажных штанг длиной от 38 до 62 см, одиннадцать микрофонов IDL-3203, крепления, ветрозащита и транспортировочный кейс.

На штангах предусмотрены измерительные отметки, позволяющие повторять выбранную геометрию массива при последующих сессиях звукозаписи. Для звукозаписывающих студий и концертных площадок такая повторяемость особенно важна: даже небольшие изменения положения микрофонов способны изменить межканальные временные и уровневые соотношения.

Производитель также предлагает модульную несущую конструкцию отдельно, без микрофонов. Она допускает использование альтернативных конфигураций, включая Decca Tree, Hamasaki Square и другие схемы многоканальной записи. В основу системы положены конденсаторные микрофоны с круговой диаграммой направленности.

Направленные микрофоны позволяют увеличить отношение прямого звука к окружающему акустическому полю и уменьшить влияние нежелательных источников. Для пространственной звукозаписи эти качества не всегда являются определяющими. Когда необходимо передать естественную акустику концертного зала, боковые и тыловые отражения становятся частью полезной звуковой информации.

Всенаправленные микрофоны позволяют регистрировать их без характерного для многих направленных капсюлей изменения частотной характеристики при отклонении источника от акустической оси. Однако подобный подход требует более внимательного отношения к акустике помещения. Если зал имеет выраженные резонансы, порхающее эхо, стоячие волны, избыточную реверберацию или высокий уровень фонового шума, эти недостатки попадут и в многоканальную запись.

Представим запись камерного оркестра в концертном зале. Звуковое поле в каждой точке пространства складывается из прямых волн от музыкальных инструментов, ранних отражений от стен и потолка, а также поздней реверберации. При традиционной микрофонной записи основной акцент часто делается на разделении источников. Акустика помещения снимается отдельными микрофонами или добавляется в процессе сведения.

В массиве IDL пространственная структура записывается одновременно множеством микрофонов, расположенных на разных направлениях и высотах. При последующем многоканальном воспроизведении могут сохраняться характеристики исходного помещения: распределение отражённой энергии, направление преобладающих звуковых событий и пространственная протяжённость ансамбля. При этом результат зависит от выбранной геометрии массива, расположения музыкантов, акустики помещения и настройки системы воспроизведения.

При использовании одиннадцати микрофонных каналов принципиально важна согласованность уровней чувствительности. Даже небольшие различия могут смещать воспринимаемое положение источников и менять пространственный баланс. Поэтому для корректной работы необходимо проверить чувствительность микрофонов, коэффициенты усиления предусилителей и соответствие каналов выбранной схеме записи.

Важно также обеспечить синхронную многоканальную запись без неконтролируемых задержек между каналами. При этом естественные временные различия, возникающие из-за пространственного расположения капсюлей, должны сохраняться: именно они содержат часть информации о звуковом поле.

Типовой технологический тракт можно представить следующим образом:

Акустическое пространство (студия звукозаписи или сцена концертной площадки)
→ массив из 11 микрофонов IDL
→ 11 микрофонных предусилителей
→ многоканальный аудиоинтерфейс
→ DAW
→ пространственное сведение
→ мастеринг и экспорт в целевой формат

Следует учитывать, что сам массив не выполняет кодирование Dolby Atmos и не заменяет систему пространственного микширования. Он создаёт одиннадцать исходных аудиосигналов. Их дальнейшая обработка и адаптация к конкретному формату выполняются программными средствами. Для реализации такого тракта дополнительно потребуются многоканальная система записи, необходимое количество микрофонных входов, соответствующее программное обеспечение и контрольная система прослушивания.

Immersive Design Labs позиционирует массив 7.0.4 как инструмент подготовки исходных материалов для Dolby Atmos, Sony 360 Reality Audio и других форматов пространственного аудио.

Однако необходимо разграничивать конфигурации записи и воспроизведения.

7.0.4 — конфигурация микрофонного массива, а не универсальное обозначение готового формата Dolby Atmos.

В частности, для профессиональных студий Dolby Atmos Music используется система воспроизведения с выделенным каналом LFE и высотными громкоговорителями. В рекомендациях Dolby рассматриваются конфигурации 7.1.4, 9.1.4 и 9.1.6.

Массив IDL не формирует отдельный LFE-канал при записи. Низкочастотная информация присутствует в сигналах основных микрофонов; отдельный канал LFE при необходимости создаётся на стадии микширования.

При подготовке объектно-ориентированной фонограммы многоканальную запись можно дополнить индивидуальными источниками и пространственными объектами.

Таким образом, применение массива не исключает традиционных способов микрофонной записи и последующего пространственного панорамирования.

Для профессионального производства наиболее перспективным представляется гибридный подход: естественная пространственная запись формирует акустическую основу, а отдельные микрофоны обеспечивают управляемость баланса и локализации конкретных источников.

• Естественное воспроизведение акустики помещения

Основное достоинство пространственного массива заключается в возможности зафиксировать акустическую среду как часть музыкального произведения. Особенно это актуально для симфонической, камерной, хоровой и акустической музыки, в которой взаимодействие звуковых источников с архитектурой зала непосредственно влияет на восприятие исполнения.

• Одновременная регистрация пространственных компонентов

В отличие от последовательного создания отдельных пространственных слоёв, многоканальный массив регистрирует звуковое поле в рамках одного исполнения. Это упрощает сохранение исходных временных взаимосвязей между пространственными компонентами записи.

• Возможность повторяемых сессий

Калиброванная геометрия позволяет стандартизировать расположение микрофонов и воспроизводить ранее использованные схемы. Для студий, регулярно работающих с ансамблями или оркестрами, это может сократить время подготовки последующих сессий.

Ограничения метода пространственной звукозаписи
Главное ограничение заключается в уменьшении возможности независимо управлять отдельными источниками после записи. Если один инструмент доминирует в общем звуковом поле, изменить его уровень без воздействия на остальные элементы многоканальной записи сложнее, чем при использовании индивидуальных микрофонов.
Кроме того, пространственный массив регистрирует не только полезный звук, но и шум вентиляции, механические воздействия, акустические дефекты помещения и нежелательные отражения. Поэтому технология наиболее эффективна при предварительно спроектированной акустической среде и тщательно продуманном расположении исполнителей.

Один из примеров использования массива — работа над альбомом "Humans in a Room" американского музыканта Willy Porter. Запись выполнялась в студиях EastWest Studios в Лос-Анджелесе и Ocean Way в Нэшвилле.

В качестве основного инструмента пространственной записи использовался массив 7.0.4 с одиннадцатью согласованными микрофонами IDL-3203.

Музыканты исполняли материал одновременно, а запись создавалась с расчётом на последующее воспроизведение в Dolby Atmos.

Этот проект демонстрирует концепцию live-to-immersive — запись музыкального исполнения с непосредственным формированием пространственной фонограммы.

Для российского рынка технология представляет интерес не столько как самостоятельная студийная новинка, сколько как один из компонентов комплексной инфраструктуры профессионального звука.

• Запись симфонических и камерных концертов

Классический концертный зал обладает собственной неповторимой акустикой. Время реверберации, характер ранних отражений, пространственная диффузность и распределение низкочастотной энергии непосредственно влияют на звучание оркестра. Пространственный микрофонный массив позволяет фиксировать эти характеристики вместе с музыкальным исполнением. Такие материалы могут использоваться для архивных записей, выпуска музыкальных произведений в иммерсивных форматах, создания мультимедийных экспозиций и демонстрации акустических особенностей площадки, использования в таких системах, как, например, Yamaha AFC (Active Field Control).

• Театральные постановки и иммерсивные спектакли

В театральной практике пространственная запись может использоваться для подготовки звуковых фонограмм, создания реалистичной акустической атмосферы и документирования сценических событий. Например, запись пространственного звучания хора или инструментального ансамбля может стать основой многоканального звукового сопровождения постановки. При этом для полноценного управления локализацией голосов и движением звуковых объектов может потребоваться дополнительная система микрофонов и отдельная обработка сигналов.

• Музеи и мультимедийные пространства

Пространственная звукозапись применима для создания экспозиций, в которых необходимо передать реалистичную акустическую атмосферу определённого места. Это могут быть исторические интерьеры, концертные пространства, природные звуковые ландшафты или реконструкции культурных событий. В подобных проектах исходная запись и система воспроизведения должны рассматриваться совместно: геометрия помещения, размещение акустических систем и алгоритмы пространственного воспроизведения определяют конечный результат.

• Что такое иммерсивная звукозапись?

Иммерсивная звукозапись — это метод регистрации (записи) аудиосигнала, позволяющий сохранять информацию о пространственном расположении источников и акустических характеристиках окружающей среды. Для этого используются многоканальные микрофонные системы и технологии пространственной обработки.

• Чем запись 7.0.4 отличается от стереозаписи?

Стереофоническая система использует два основных канала, а массив 7.0.4 регистрирует одиннадцать сигналов: семь на основном горизонтальном уровне и четыре на высотном. Это позволяет сохранить больше пространственной информации о звуковом поле.

• Можно ли записать Dolby Atmos с помощью массива IDL 7.0.4?

Массив позволяет получить многоканальный исходный материал для последующей подготовки фонограммы Dolby Atmos. Для создания готового файла необходимы соответствующая система записи, программное обеспечение и процедуры пространственного сведения и экспорта.

• Заменяет ли IDL 7.0.4 обычные студийные микрофоны?

Не полностью. Массив предназначен прежде всего для пространственной регистрации акустической среды. При необходимости независимого управления уровнем и обработкой отдельных инструментов могут использоваться дополнительные направленные и близко расположенные микрофоны.

• Где применяется пространственная звукозапись?

Основные направления — музыкальные студии, концертные залы, театры, образовательные учреждения, музеи и мультимедийные комплексы. Технология особенно актуальна для записи акустических ансамблей и проектов, в которых необходимо сохранить пространственные характеристики помещения.

Создание систем пространственной звукозаписи и иммерсивного воспроизведения требует комплексного подхода к акустике помещения, коммутации и интеграции профессионального оборудования.

Российская инженерная компания «Главконцерт» специализируется на акустическом проектировании, системной интеграции и комплексном техническом оснащении концертных залов, театров и культурных учреждений.

В нашу сферу деятельности компании входят акустические расчёты, трёхмерное моделирование помещений в EASE, проектирование профессиональных звуковых систем, разработка документации и последующая реализация проектов.

Обсудить проект профессиональной аудиосистемы можно со специалистами «Главконцерт».

Почта info@glavconcert.ru

Телефон +7(495) 859-07-67