Термин управление басом был введен мною примерно в 1995 году для полного описания расширенных функций АВ-процессорв, чтобы помочь пользователям в трудной задаче конфигурирования их систем, куда, разумеется, включалось и воспроизведение баса. Однако, некоторые понятия управления басом проистекают от более ранних систем.

Первое упоминание об управление басом может быть отнесено к 1980-ым годам, когда Miller & Kreisel Sound & Triad Speakers начали продвигать использование систем сателиты+сабвуфер. В то же самое время, лаборатория Долби представила систему отделения баса в декодерах Pro Logic. Идея состояла в том, чтобы убрать бас из маленьких центральных каналов.

Следующий шаг в управлении басом был сделан в 1990 году. В соответствии с придуманными ими стандартами THX, Lucasfilm требовали, чтобы каждая акустическая система давала 105dB баса в точке прослушивания, ровно столько, сколько мы имеем в киностудии. Понимая, что акустическая система, способная к созданию такого потрясающего баса, была бы непрактична в подавляющем большинстве помещений, THX решило снизить требования для акустических систем. Бас от всех каналов был переадресован к одному или нескольким сабвуферам, позволяя системе домашнего кинотеатра производить громоподобный бас, при небольших полочных колонках.

Окончательное развитие концепция управления басом получила в 1995 году с появлением многоканальных цифровых форматов Dolby Digital и DTS. Оба формата включали дополнительный канал, названный LFE (канал низкочастотных эффектов), который призван был обеспечить громкий бас, а именно создать давление в 115dB баса в точке прослушивания. В этих новых, по тем временам, форматах для оптимизации воспроизведения низких частот включались следующие блоки:
Тестовая система для определения частотного диапазона и отдачи на басах каждой акустической системы (включая сабвуферы) в домашнем кинотеатре.
Фильтр с возможностью настройки для каждой акустической системы, чтобы гарантировать, что она получает только то, что способна воспроизвести.
«Умное» программное перенаправление и объединение низкочастотной составляющей для повышения качества баса всей системы домашнего кинотеатра.
Ограничитель пикового уровня баса для каждой акустической системы, для предотвращения перегрузок по басу.
Система коррекции АЧХ акустических систем под помещение для оптимизации воспроизведения низких частот посредством анализа стоячих волн в помещении и характеристик отражений в помещении и применения соответствующих корректирующих фильтров.

К сожалению, управление басом в полностью законченном виде так и не попало на потребительский рынок в 1995 году, и все еще не доступно сегодня. Вместо этого в АВ-процессорах были применены упрощенные версии, включающие части и куски общей разработки. Самой распространенной является версия, которая требовалась THX для лицензирования.

То, что мы находим сегодня в большинстве АВ-процесорв это — форма управления басом, которая включает highpass фильтр (фильтр низких частот) для каждой акустической системы (фронтальной левой и правой, центрального, левой и правого боковой и тыловых), соответствующий lowpass фильтр (фильтр высоких частот) для выхода сабвуфера, функцию переадресации басовой составляющей, лежащей ниже частоты фильтра highpass основных акустических систем и ограничитель пикового уровня баса.

Однако в помещениях, длина и ширина которых меньше 12 метров, эксперты рекомендуют применять highpass фильтры для акустических систем. Резонансы стоячих волн в таких комнатах делают невозможным размещение колонок так, чтобы был получен одновременно гладкий бас и четкая звуковая сцена. Применение же highpass фильтров для акустических систем позволяет свободно их перемещать для получения четкой звуковой сцены, не заботясь о воспроизведении баса, поскольку эту роль берет на себя сабвуфер, который может быть расположен так, чтобы получить наиболее гладкий бас.

Нighpass фильтры для акустических систем и lowpass фильтры сабвуфера должны быть установлены согласно двум факторам: резонансам помещения и способностям воспроизведения баса основными акустическими системами (см. рис. 1).

Рис. 1. Частотная кривая для «Маленький» установки основной акустической системы. Идеальный вариант, если бы АВ-процессор применял для каждой акустической системы свой фильтр с частотой среза, обусловленной возможностями акустики и ее положением в комнате. В реальном мире об этом можно только мечтать. АВ-процессоры чаще всего дают возможность пользователю две возможности: первую — регулировать частоту, ниже которой сигнал из всех акустических систем пойдет на сабвуфер, вторую- задействовать или нет, по желанию, фиксированную частоту ниже которой бас опять же пойдет на сабвуфер. АВ-процессоры с фиксированной частотой предлагают для акустических систем опцию «Большой/Маленький» (Large/Small), при «Большой» установке фильтр убирается, а при «Маленький» — устанавливается. Если процессор предлагает фильтры с регулируемой частотой, то частота фильтра может выбираться в дополнение к установке «Большой/Маленький».

Следующий вопрос — перенаправление баса. (На самом деле, это происходит перед фильтрацией, но давайте не будем углубляться ...) В совершенной системе, бас от любого канала может быть перенаправлен на любой другой канал, при этом, с любой частоты и с любым уровнем.

К сожалению, средняя (обычная) система перенаправления баса далека от идеала. Некоторые AВ-процессоры имеют не что иное, как минимальные требования системы Dolby (1) Большой фронт + маленький центр + маленький тыл + нет сабвуфера; или маленький фронт + маленький центр + маленький тыл + есть сабвуфер. В первом случае, бас с частотой ниже частоты фильтра центральных и тыловых колонок, вместе с LFE каналом, направляется на фронтальные колонки (см. рис. 3). Во втором случае, когда частота баса ниже частоты фильтра фронтальных, центральных и тыловых колонок, он направляется на сабвуфер вместе с LFE каналом (см. рис. 4). Большинство процессоров, тем не менее, работают где-то между системой полного переназначения и минимальными требованиями.

Когда high- и lowpass фильтры настроены, весь бас направлен на соответствующие акустические системы, нужно настроить ограничитель пикового уровня баса. Он препятствует искажениям баса, даже при самых больших громкостях. Из-за распространения ограничителей в активных сабвуферах, не все АВ-процессоры включают ограничители, но они часто встречаются в THX-сертифицированных аппаратах.

Функция ограничителя — предотвратить выход из процессора повышенного напряжения, которое приведет к перегрузке основных акустических систем или сабвуферов (см. рис. 5). Ограничители обычно применяются на выходе для сабвуфера, но некоторые процессоры также имеют на борту ограничители для акустических систем в случае, если отсутствует сабвуфер и LFE канал, а также бас от маленьких колонок направляется на фронтальные акустические системы.

Теперь, когда мы имеем представление об управлении басом, пришло время рассеять некоторые мифы, а также исследовать часто встречающиеся заблуждения, касающиеся воспроизведения баса.

1. Низкий бас не направлен. Я бы давно разбогател, если каждый раз спорил бы на деньги с теми, кто утверждают, что могут указать направление, откуда исходит низкий бас, а существует немало таких, которые уверены, что могут это услышать вплоть до 20 Гц. Да, мы способны различать обертона басовых инструментов выше 120 Гц, и эти обертоны должны выходить из основных акустических систем, правильно расположенных в помещении, для получения четкой звуковой сцены. Однако, мы не можем — я повторюсь, не можем — локализовать басы ниже 80 Гц.

Самое умное, что мы можем сделать с ненаправленными басовыми частотами — это производить их в тех местах помещения, где они не будут сильно взаимодействовать с резонансами стоячих волн. Эти резонансы заставляют басовый импульс длиться около двух секунд — а это плохо, это слишком плавно, слишком медленно. Прослушивание стерео системы в помещении, не обращая внимания на двухсекундные басовые резонансы, практически сводит к нулю любое разрешение — такое прослушивание музыки — безумие, или приведет к безумию.

2. Использование полнодиапазонных акустических систем не является поводом для отказа от использования системы управления басом. Чтобы управление басом стало бессмысленным, каждая акустическая система должна иметь 37-сантиметровый басовый динамик (или двойные 30-сантиметровые басовые динамики) работающие с 200 ваттным усилителем. Все, что меньше, обязательно пострадает от перегрузки при больших громкостях. Также нужно помнить, что эти огромные, как бегемоты, колонки должны быть размещены таким образом, чтобы их взаимодействие с басовыми резонансами помещения было оптимальным. Поверьте, что практически невозможно разместить в комнате семь колонок так, чтобы каждая одинаково взаимодействовала с басовыми резонансами комнаты. Результат неподходящего взаимодействия — чрезвычайно неровный бас. Получится, что одни акустические системы будут выдавать быстрый, но тощий бас, а другие протяжный и анемичный.

3. LFE канал — не является каналом сабвуфера. Сигнал LFE нужно представлять себе как путь для супергромкого баса, без такого решения были бы перегружены основные каналы. Звукоинженеры прибегают к нему в тех случаях, когда основные каналы просто не могут произвести достаточно баса, чтобы сотрясти дом. Имейте в виду, что в кинотеатрах, уровень громкости устанавливается по определенным нормам, согласно которым, в точке прослушивания уровень давления максимального звука должен составлять 105dB. В среднем диапазоне 105dB хороши и громки, но в области глубоких басов этого не достаточно для получения того удовольствия, которое мы ожидаем испытать, глазея на рекламные щиты фильмов с изображением суперменов наперевес с оружием безграничной огневой мощью.

Чтобы получить реальный сотрясающий грудь бас, мы должны достигнуть 115dB. Основным каналам не хватает 10dB до требуемого максимума, и здесь на помощь и должен придти LFE канал. Дополнительные10dB действительно могут оторвать от кресла. LFE канал используется только в тех эпизодах, где нужен очень сильный бас, в течение же остальной части фильма, ОН НЕ НУЖЕН. LFE канал может быть подключен непосредственно к сабвуферам без всякой регулировки, на этот счет нет никакого правила.

4. Должно быть ОДНО, только ОДНО, и единственное аудио подключение между АВ-процессором и активным сабвуфером. Часто АВ-процессоры предлагают один LFE выход в дополнение к сабвуферному выходу, а некоторые сабвуферы имеют мультивход. Может возникнуть желание подключить такой процессор через его два выхода к двум отдельным сабвуферам и использовать один сабвуфер для LFE канала и другой — для суммированного баса всех каналов. В подавляющем большинстве случаев это будет — очень плохая идея, потому что нам нужны оба сабвуфера, работающие совместно для оптимальной работы с басовыми резонансами комнаты. Самое эффективное использование двух сабвуферов происходит тогда, когда они отрабатывают суммарный бас от основных каналов, а по мере надобности — LFE канал.

О сабвуферах с мультивходами.. Понятие сабвуфера с мультивходами, которые имеют различную фильтрацию, а также возможность суммирования, не имеет смысла в свете нашего обсуждения управления басом. В многоканальной аудио, подчеркиваю, аудио системе с управлением басом, сабвуферу нужен один вход, переключатель полярности фазы, выключатель сети — и все! Все другие входы с вводящими в заблуждение названиями, как то: суммирующий стерео вход, lowpass фильтр, контроль громкости и проч. — могут быть полезными только в системе стерео без управления басом и ничего не делают, кроме как добавляют к сложности и стоимости сабвуфера. Это дополнительная работа для инсталлятора или самого пользователя, поскольку найти нужный вход для АВ-процессора, управляющим басом не простая задача.

6. Отношение уровня LFE к уровню баса главных каналов не должно регулироваться в АВ-процессоре. Оно должно быть таким, что сигналы LFE были бы на 10dB громче сигналов эквивалентного уровня в любом другом канале. Некоторые ранние DTS музыкальные диски содержали LFE каналы, которые были на 10dB громче промышленного стандарта. По этой причине, некоторые процессоры включают DTS музыкальный режим, который уменьшает LFE канал на 10dB. Диски с такими записями больше не выпускаются, поэтому нет никакой другой логической причины, чтобы сделать уровень LFE канала регулируемым отдельно от канала баса. Если в вашем АВ-процессоре такая регулировка имеется, вы рискуете никогда не узнать, как должна на самом деле звучать музыка с ваших многоканальных дисков.

7. Нет НИКАКОЙ необходимости в LFE канале в подавляющем большинстве музыкальных приложений. Продолжают выпускаться многоканальные музыкальные записи, имеющие содержание для LFE канала, где бас в главных каналах очень далек от перегрузки. Необъяснимо, но некоторые записывающие музыку инженеры думают, что они должны поместить что-то в LFE канал, только для того, чтобы пользователи услышали звук, исходящий из сабвуферов.

Если честно, то это — ущербная логика, потому что сабвуферы в управляемых басом системах (которых большинство), получают и LFE канал и суммарные басы основного канала. Поэтому, как вы уже догадались, неважно есть ли бас в LFE канале. Пользователи и инсталляторы многоканальных систем действительно не должны волноваться по поводу музыкальных записей с LFE каналом, пока они устанавливают свои системы с управлением баса правильно. Время от времени, однако, системы с управлением басом выдают такой ужасный бас, что кажется, что система настроена неправильно, или что-то сломалось. А дело всего лишь в плохой записи. Инженер, который делает запись, не имея системы управления басом и не пользуясь полнодиапазонной системой, просто не может представить, как его диск на такой системе будет звучать. Есть два пути решения подобной проблемы. Первый — это каждый раз перестраивать систему при смене диска, второй — не пользоваться этим диском. Такие никудышные диски не редкость (среди звукоинженеров немало профанов) — пора начать предъявлять претензии к производителям.

8. АВ-процессор, принимая многоканальный аналоговый сигнал от DVD-Audio и SACD проигрывателей, в большинстве случаев не имеет блока управление басом, который поступает с аналогового входа. В отличие от цифрового входа, где поступающий сигнал проходит через управление басом (что всегда происходит в цифровом виде) перед тем, как преобразуется в аналоговый, аналоговый вход должен пропускать свои сигналы через аналого-цифровые (АЦП) преобразователи прежде, чем их можно будет подвергнуть управлению басом. Но нет смыла сигналы форматов с высоким разрешением, такие как Packed PCM (PPCM) или Direct Stream Digital (DSD) преобразовывать сначала в аналог, потом снова в цифру для обработки.

Решение этих проблем состоит в том, чтобы установить все выходы проигрывателя на «Большой» и подключить внешнее устройство управления басом между проигрывателем и процессором. (Устройства управления басом, кроме прочих других выпускают Outlaw Audio и Miller & Kreisel). Это — не очень воодушевляющая мысль, но она все-таки лучшее, чем получить бас минус 15 дБ.

К счастью, на горизонте появилось и другое решение. Это универсальные цифровые интерфейсы, такие как FireWire, которые могу работать с PPCM и DSD. Они появляются среди последних моделей проигрывателей дисков и АВ-процессоров. Соединив проигрыватель и процессор посредством такого интерфейса можно настраивать звук, и в том числе бас, как и при обычном цифровом соединении.

Заключение

Появляются и воплощаются новые мысли, идеи и схемы в области воспроизведения баса. Но, рассматривая проблему в целом, можно признать, что до правильного управления басом для получения мощного, чистого, плотного баса в условиях домашнего кинотеатра или комнаты прослушивания еще далеко. Но многое можно сделать уже сейчас, при правильном понимании.