25 3 ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ ΤΟΥ ΗΧΟΥ 3.1 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ Η αναπαραγωγή του ήχου είναι ο τελικός σκοπός της Ηχοληψίας, ο λόγος ύπαρξης της. Η κύρια συσκευή πραγματοποίησης της είναι βέβαια το μεγάφωνο / ηχείο. Θα υιοθετήσουμε τον όρο "Σύστημα αναπαραγωγής" για τον απαιτούμενο εξοπλισμό, όχι τόσο για να δηλώσουμε τις μονάδες που υπεισέρχονται, ηχεία, ενισχυτές κλπ, αλλά κυρίως για να τονίσουμε ότι η διάταξη / τοποθέτηση των (των ηχείων) στο χώρο καθώς και η σχετική θέση του ακροατή συνιστούν δεδομένα μεγάλης λειτουργικής σημασίας. Το σύστημα αναπαραγωγής σχετίζεται θεμελιακά με τη μέθοδο ηχογράφησης. Είναι μάλιστα σωστό να πούμε ότι η αναπαραγωγή ως λειτουργία αποτελεί μια αντανάκλαση της ηχογράφησης, υπάρχει δηλαδή κατοπτρικού τύπου σχέση μεταξύ αυτών των δυο διαδικασιών. Στη συνέχεια θα φανεί αναλυτικότερα όλο αυτό. Το πρώτο ιστορικά σύστημα που εμφανίζεται είναι βέβαια η γνωστή Μονοφωνία: Υπάρχει μόνο ένα "κανάλι" αναπαραγωγής, μια και μόνη δηλαδή πορεία / διαδρομή του ήχου σήματος, που καταλήγει σ ένα ηχείο. Χαρακτηριστικό του εν λόγω συστήματος είναι ότι όλες οι ηχητικές πηγές του ηχογραφημένου υλικού, πχ όλα τα μουσικά όργανα μιας ορχήστρας, φαίνεται ότι έρχονται από ένα σημείο του χώρου, τη θέση του μεγαφώνου αναπαραγωγής προφανώς. Η χωρική διάταξη μουσικών / μουσικών οργάνων δεν αναπαράγεται για την ακρίβεια, αναπαράγεται μόνο μια απ τις τρεις διαστάσεις του χώρου, αναπαράγεται το λεγόμενο "Βάθος σκηνής". Τα όργανα που στο χώρο ηχογράφησης βρισκόντουσαν μακριά από το μικρόφωνο - μακρύτερα σε σχέση με άλλα στην αναπαραγωγή ακούγονται όντως πιο πίσω, πιο μακριά. Ακόμη και στις πρώτες ιστορικά ερευνητικές προσπάθειες για την αντικατάσταση της Μονοφωνίας από κάτι πληρέστερο, χαρακτηριστικό ήταν η αναζήτηση μεθόδου εγγραφής / αναπαραγωγής του χώρου, των χωρικών στοιχείων. Σημειώστε δε ότι ο πρώτος σχετικός όρος, «Στερεοφωνία /Sterephny», έχει καταχωρηθεί ως αναπαραγωγή που παρέχει πειστικά στοιχεία τρισδιάστατου χώρου ας δούμε μερικά στοιχεία του πράγματος: Σχ. 3.1: Λόγω των πολύ μικρών μεταξύ των μεγαφώνων αποστάσεων, τα επί μέρους "μεγαφωνικά" κύματα των πολλών μεγαφωνικών πηγών συντίθενται στο χώρο πριν φτάσουν στον ακροατή, και το άθροισμα τους, κύμα μιας πηγής επομένως, δεν μπορεί παρά να είναι ανάλογο του κύματος που έπεφτε πάνω στο τείχος μικροφώνων μέσα στο θάλαμο ηχογράφησης,
26 Σχήμα 3.1: Μπροστά από τη πηγή ένα "τείχος" από μικρόφωνα, πολύ μεγάλος ο αριθμός των, πολύ μικρές οι αποστάσεις των. Στο χώρο αναπαραγωγής, ένα αντίστοιχο "τείχος" μεγαφώνων ανασυνθέτει το του χώρου ηχογράφησης κύμα της πηγής. Η ιδέα ονομάζεται «Wave Field Synthesis» και επί της ουσίας πρόκειται για μια απόπειρα υλοποίησης της Αρχής του Huygens. Εννοείται ότι οι "ευαισθησίες" των μικροφώνων και των μεγαφώνων- ρυθμίζονται ίδιες. και δίνει κατά την ακρόαση μια αντίστοιχη "virtual" θέση της πηγής, συνοδευόμενη προφανώς απ τα στοιχεία του χώρου της ηχογράφησης. Πρόκειται, όπως καταλαβαίνετε, για μια πολύ καλή Στερεοφωνία, υψηλότατου ρεαλισμού, τρανταχτή δε απόδειξη αυτού του γεγονότος είναι ο ολογραφικός χαρακτήρας της ακρόασης, ακούει δηλαδή ο ακροατής κάτι αντίστοιχο αυτού που θα άκουγε αν ήταν μέσα στο χώρο ηχογράφησης την ώρα της ηχογράφησης. Παράδειγμα: αν ο ακροατής στο χώρο αναπαραγωγής- αλλάξει θέση, η πηγή παραμένει στη θέση της, και αυτός ακούει ό,τι η πηγή στέλνει στη νέα του θέση (ένα νέο συνδυασμό direct σήματος και ανακλάσεων / αντήχησης του χώρου ηχογράφησης), εισπράττοντας παράλληλα, βάσει του binaural μηχανισμού, ότι η πηγή τώρα βρίσκεται δεξιότερα ή αριστερότερα και ενδεχομένως υψηλότερα ή χαμηλότερα, κλπ.. Βέβαια, ελάττωμα του παραπάνω μοντέλου είναι το πρακτικά ανεφάρμοστο του πράγματος. Μοιραία λοιπόν συνέπεια η αναζήτηση ενός άλλου μοντέλου, όπου κατά βάση γίνεται αντικατάσταση της πλειάδας των μικροφώνων / μεγαφώνων από λιγότερα τέτοια Αυτό που δείχνει το Σχ. 3.2 είναι ένα τέτοιο παράδειγμα: Τρία μόνο τα μικρόφωνα/μεγάφωνα τώρα, μια συμβιβαστικού τύπου επομένως πρόταση σε σχέση με πριν. Είναι σαφώς ελαττωμένη η πληροφορία για τη θέση της πηγής εντός του χώρου ηχογράφησης, επειδή αναγκαστικά αλλάζει εντελώς ο μηχανισμός ακρόασης: Σε αντίθεση με πριν, στο χώρο αναπαραγωγής ο ακροατής έχει μπροστά του τρεις πηγές αντί μιας τα μεγάφωνα που παίζουν συγγενή σήματα. Φανερό δε είναι ότι τα σήματα αυτά αθροίζονται στ αυτιά του και όχι όπως πριν στο χώρο. Τα πειράματα έδειξαν ότι ο ακροατής, αν έχει την κατάλληλη θέση, ακούει / εισπράττει μια
27 αξιόλογη "εικόνα" του χώρου της ηχογράφησης εντός του οποίου η πηγή παίρνει και πάλι μια virtual θέση, κάπου ανάμεσα στα δυο ακραία μεγάφωνα, συμπεριλαμβανομένων και των θέσεων των μεγαφώνων. Σχήμα 3.2 Ως προς τη κατάλληλη θέση: Είναι καθοριστική η σημασία της, υπακούει όμως η εύρεση της στη κοινή λογική, βάσει της οποίας κατάλληλη είναι κατ αρχήν οποιαδήποτε θέση επί της μεσοκαθέτου της ευθείας που ενώνει τα δυο ακραία μεγάφωνα. Επί της ουσίας, απορρέει αυτή η καταλληλότητα από καθαρά γεωμετρικούς λόγους, δεδομένου ότι τα -λίγα πια - τρία μικρόφωνα πρέπει οπωσδήποτε, στο χώρο ηχογράφησης, να τοποθετηθούν έτσι ώστε ομοιόμορφα να καλύπτουν το χώρο που καταλαμβάνει η ορχήστρα (stage). Δείτε το Σχ. 3.2: Λειτουργώντας "ανάποδα", απ τη θέση που βρίσκεται ο ακροατής (bserver), πρέπει να συμπεράνετε ότι το μεσαίο μικρόφωνο "σκοπεύει" στη μέση της ορχήστρας ενώ τα Left και Right ισαπέχουν από αυτό. Οι παραπάνω παρατηρήσεις περί της χωροτοποθέτησης "μέτρησαν" με ιδιαίτερη βαρύτητα, και επικράτησε τελικά η λύση των λίγων μεγαφώνων στην απλούστερη της μορφή: Tw channel stere.
28 3.2 STEREO ΑΝΑΠΑΡΑΓΩΓΗ. Είναι σίγουρο ότι οι βασικές και πολύ σημαντικές παράμετροι που λειτούργησαν υπέρ του tw channel stere είναι το μικρό κόστος για οικιακή χρήση και η ευκολότερη κωδικοποίηση (βινύλιο, cd, ραδιοφωνικό σήμα, κλπ) των δυο καναλιών απ ότι των τριών η παραπάνω. Εμάς, από ηχοληπτική άποψη, κυρίως ενδιαφέρει η ποιότητα ήχου και η ποιότητα του χωρικού στοιχείου, δηλαδή της χωροτοποθέτησης. Σχήμα 3.3: Η σωστή θέση για στερεοφωνική ακρόαση, το σημείο το λεγόμενο Ht Spt. Παρατηρήστε ότι για τον προσδιορισμό του χρησιμοποιούνται και πάλι πολικές συντεταγμένες με κέντρο τον ακροατή, όπως και στη μελέτη της binaural ακρόασης. Σ αυτά τα πλαίσια, είναι σαφές ότι ως προς αυτή τη τελευταία το δικάναλο stere δεν παρέχει την "τελειότητα" του τείχους των μεγαφώνων, από την άλλη πλευρά όμως, για τον ακροατή που βρίσκεται στη σωστή θέση το αποτέλεσμα είναι κάτι πολύ περισσότερο από απλώς ικανοποιητικό.. Στο Σχ. 3.3 βλέπετε ποια είναι αυτή η σωστή θέση: Σε συμφωνία με το σκεπτικό της προηγούμενης παραγράφου, είναι εκείνη που σχηματίζει μαζί με τις θέσεις των μεγαφώνων ένα ισόπλευρο τρίγωνο. Με τη βοήθεια της μεσοκαθέτου στο ευθύγραμμο τμήμα που ενώνει τα δυο μεγάφωνα σχηματίζεται η γωνία 0 υπό την οποία ο ακροατής βλέπει κάθε μεγάφωνο, 0 30 στην ισόπλευρη τοποθέτηση. Από κει και πέρα, έχει στη πράξη διαπιστωθεί ότι πράγματι η 30 0 < 30 οδηγεί σε μάλλον φτωχό "άπλωμα" της στερεοφωνικής εικόνας, ενώ η 0 > κινδυνεύει να δημιουργεί ασάφεια, "τρύπα" στο κέντρο, όπως συνήθως λέγεται. Η εμπειρία της stere ακρόασης -γνωστή υποθέτω(?)- μαζί με τις διάφορες ιδιότητες της ερμηνεύεται προφανώς μέσω της binaural λογικής. Οπότε χρησιμοποιώντας την, θα βρούμε τα περί χωροτοποθέτησης στη στερεοφωνία ως αποτέλεσμα της άθροισης των σημάτων των δυο μεγαφώνων στα αυτιά του ακροατή. Ιδού: Μας είναι αρκετό να θεωρήσουμε ως δεδομένο ότι το σύστημα παίζει ένα μόνο σήμα το ονομάζουμε "πηγή S "- του οποίου η τάση είναι τυχαία μοιρασμένη στα L, R μεγάφωνα. Στη συνέχεια πρέπει να υπολογίσουμε τις πιέσεις που φτάνουν στ αυτιά του ακροατή. Θα δηλώνουμε εν συντομία- το ηχ. κύμα καθενός με το ζεύγος (Πλάτος Φάση) (A, Φ). Η όλη ουσία του πράγματος βρίσκεται στο ότι κάθε ένα αυτί ακούει και τα δύο μεγάφωνα, υπάρχει δηλαδή και η "χιαστί" ακρόαση, το λεγόμενο crsstalk. Οπότε -σε συμφωνία με τους συμβολισμούς του Σχ. 3.4- το αριστερό αυτί του ακροατή αθροίζει τα σήματα A L,L και A ενώ το δεξί, αντίστοιχα, τα R, R A R, R και A, L L. Οι εμπλεκόμενες τιμές
29 παραμέτρων και μεταβλητών σ αυτά τα τέσσερα ηχητικά κύματα εξαρτώνται προφανώς απ την ένταση που κάθε μεγάφωνο παίζει τη πηγή S και από τις αντίστοιχες αποστάσεις μεγαφώνου αυτιού. Σχήμα 3.4 Σχήμα 3.5 Όμως,.. στην όλη γεωμετρία του πράγματος φαίνεται αμέσως ότι για τις αποστάσεις μεγαφώνου αυτιού ισχύουν οι ισότητες L R και L R, γεγονός το οποίο σε συνδυασμό με το ότι το εύρος της ανθρώπινης κεφαλής είναι πολύ μικρό σε σχέση μ αυτές τις αποστάσεις, μας δίνει το δικαίωμα να θεωρήσουμε ότι οι διαφορές μήκους (δρόμου) L L, R L, κλπ είναι μηδαμινές στο να δώσουν διαφορά πλάτους πίεσης, λειτουργούν όμως ως διαφορές φάσης. Θα πεισθείτε γι αυτό, εφαρμόζοντας το μοντέλο του Σχ. 2.10 στο Σχ. 3.4: Για το αριστερό ας πούμε μεγάφωνο, αν h είναι το πλάτος της ανθρώπινης κεφαλής, ισχύει L Lx hsin0, δηλαδή x hsin0 hsin30 1 2h. Το h κινείται στη περιοχή των 17 cm, άρα x 8.5cm, πολύ μικρή όντως τιμή, σχετικά. Επανερχόμενοι λοιπόν στην άθροιση των κυμάτων σε κάθε αυτί.. αν a και b είναι τα αντίστοιχα πλάτη πίεσης των βασικών L, R κυμάτων στη θέση του ακροατή, τότε, προφανώς AL a, AR b και η άθροιση δίνει tt tt στο αριστερό αυτί A, a, A, L L L R R tt tt στο δεξί αυτί A, b, A,. R R R L L Αποδεικνύεται ότι το αποτέλεσμα αυτών των αθροίσεων έχει τα εξής χαρακτηριστικά: tt tt 1). Τα ολικά πλάτη είναι ίσα, AL AR, στο βαθμό που δεν λαμβάνεται υπ όψιν το «φαινόμενο σκίασης» που ισχύει για πάνω μεσαίες και υψηλές συχνότητες. Παρεμπιπτόντως, η εν λόγω ισότητα βρίσκεται και χωρίς πράξεις, γιατί -σύμφωνα με τις παραπάνω διαπιστώσεις και παραδοχές- οι crss διαδρομές L και R είναι βασικά ίδιες και αμελητέας διαφοράς μήκους από τις "κανονικές" L και R. Άρα λοιπόν, και το ένα και το άλλο αυτί δέχεται το ίδιο πλάτος πίεσης, το οποίο αντιστοιχεί στο συνολικό σήμα που εκπέμπει το ζεύγος των μεγαφώνων.
30 tt tt 2). Η διαφορά φάσης L R θα προκύψει εξαρτώμενη από τα πλάτη a, b. Θεωρώντας επιπλέον χωρίς απώλειες της γενικότητας λόγω Furier ότι η πηγή παίζει μια συχνότητα μόνο, ένα μονοχρωματικό δηλαδή κύμα κυματάριθμου k, η γράφεται (a,b) k x, μαθηματικά μιλώντας. Βάσει δε της binaural λογικής [ 2.2.1(β) και Σχ. 2.10] η εν λόγω δημιουργεί κάποια εικονική θέση, γωνίας έστω, για την οποία, βάσει της γνωστής από πριν προσέγγισης ισχύει x hsin, άρα kh sin Μ άλλα λόγια (a,b) sin. (3.1) kh Ο ανθρώπινος εγκέφαλος «μεταφράζει» λοιπόν τη διαφορά φάσης σε κάποια virtual(εικονική) θέση της πηγής. Αυτό δείχνει και το Σχ. 3.5. Για συχνότητες μέχρι 800 Hz περίπου, οι πράξεις θα δώσουν την παρακάτω πολύ καλή προσέγγιση για τη γωνία : b a sinα sinθ0 (3.2) a b Αποκαλείται συνήθως αυτή η σχέση «κανόνας του ημίτονου», για προφανή λόγο. Παρατηρήσεις: Η ιδιομορφία του όλου μηχανισμού έγκειται στο ότι τα levels, που κυρίαρχα την αντίληψη της έντασης εξυπηρετούν, εδώ εμπλέκονται στις φασικές διαφορές μέσω των οποίων δημιουργείται η χωροτοποθέτηση της πηγής. Πρέπει να τονίσουμε ότι στην περιοχή συχνοτήτων που ισχύει η παραπάνω ανάλυση κάτω μεσαίες και χαμηλές συχνότητες βρίσκεται κατά τεκμήριο ο κύριος όγκος των περισσότερων ηχητικών πηγών. Για τις υψηλότερες συχνότητες ισχύει αντίθετα η σκίαση, δια της οποίας η διαφορά στάθμης μεταξύ των αυτιών, μια δηλαδή ILD είναι τώρα το κυρίαρχο στοιχείο. Χωρίς ιδιαίτερη ανάλυση, μπορείτε να δείτε ότι οι διαφορές φάσης για τις χαμηλομεσαίες (ITD) και στάθμης για τις υψηλές (ILD) λειτουργούν ομόρροπα από πλευράς διεύθυνσης, και επομένως, σε συνεργασία, συμπληρώνουν / φτιάχνουν την εικονική θέση της πηγής. Η αναπόφευκτη σχετική διάχυση αυτής της "εικόνας" σε μια περιοχή (αντί για σημείο) λειτουργεί υπέρ της φυσικότητας του πράγματος. Όλη η παραπάνω binaural (αμφιωτική), όπως είπαμε, ανάλυση/ερμηνεία της stere ακρόασης συνίσταται κατά βάση στο ότι: 1) Τα δυο μεγάφωνα, παίζοντας οποιαδήποτε άσχετα μεταξύ των σήματα, δηλώνουν στον ακροατή την παρουσία τους στον 3D χώρο ως δυο σημεία L και R τα οποία, μαζί με τη θέση του ακροατή όπως στο Σχ. 3.3, ορίζουν το επίπεδο ακρόασης, το οποίο συνήθως είναι και το αποκαλούμε- οριζόντιο αν τα μεγάφωνα είναι ακριβώς ή περίπου- στο ύψος των αυτιών του ακροατή (υπάρχουν άπειρα επίπεδα ακρόασης εξαρτώμενα βασικά από το σχετικό ύψος της ευθείας LR ως προς τον ακροατή). 2) Το ζεύγος (ITD, ILD), για οποιοδήποτε κοινό στα δυο μεγάφωνα σήμα, απλώς τοποθετεί εικονικά αυτό το σήμα κάπου ανάμεσα στα L και R σημεία / μεγάφωνα μέσω της πολικής γωνίας (Σχ. 3.5). Προστίθεται λοιπόν στην ακρόαση η διάσταση του Πλάτους σκηνής. Οπότε, εκτός από το Βάθος σκηνής της Μονοφωνίας που ούτως ή άλλως υπάρχει και εδώ για τους ίδιους λόγους, το Πλάτος είναι η δεύτερη διάσταση που εισάγεται. Συμπερασματικά, Η stere αναπαραγωγή είναι δυο διαστάσεων, αναπτύσσεται στο παραπάνω ορισθέν επίπεδο που συνήθως είναι ένα οριζόντιο επίπεδο. Ο όλος μηχανισμός της Στερεοφωνίας είναι τέτοιος ώστε η τρίτη διάσταση, το Ύψος σκηνής δεν εισάγεται.
31 Όλα τα παραπάνω αποτελούν τη θεωρητική θεμελίωση λειτουργίας του stere συστήματος αναπαραγωγής, βάσει της οποίας παρέχεται η δυνατότητα χρήσης του "pan ptting", διαμοίρασης δηλαδή ενός μονοφωνικού σήματος μεταξύ των L, R καναλιών με κατά βούληση αναλογία, δημιουργώντας έτσι διάφορες "θέσεις" στη στερεοφωνική εικόνα. Αντιλαμβάνεστε φυσικά ότι αυτή ακριβώς η δυνατότητα είναι μια από τις βασικές αιτίες που οδήγησαν στην εφεύρεση και χρήση των multitrack machines και recrdings και την καθιέρωση των ως τη κύρια, βασική μέθοδο ηχογράφησης στο χώρο της παγκόσμιας Δισκογραφίας και όχι μόνο. (α). Stere ακρόαση + Precedence effect + Binaural αντίληψη. Το αθροιστικό στοιχείο του τίτλου θα γίνει σαφέστερο με το εξής ερώτημα: Σε μια stere διάταξη (Σχ. 3.3), στα πλαίσια ερευνητικής, ας πούμε, προσπάθειας επέκτασης του precedence effect, ποια θα είναι η εικονική θέση της πηγής αν το delayed σήμα του ενός καναλιού ανήκει στη binaural περιοχή, δηλαδή t 1ms? Ποια η επίδραση της μεταξύ των δυο καναλιών διαφοράς level L? Απάντηση: Το precedence effect περιγράφεται, όπως ξέρετε, από τις μετρήσεις του Haas, Σχ. 2.9, των οποίων μια πιο σύγχρονη, βελτιωμένη έκδοση βλέπετε στο Σχ. 3.6. Σχήμα 3.6: Η αλληλεπίδραση του delay Δt και της διαφοράς level ΔL [= delayed direct] -μεταξύ των δυο καναλιών μιας stere διάταξης- πάνω στο θέμα του προσδιορισμού της (phantm) θέσης της πηγής (κατά τον Madsen).
32 Κάντε τη σύγκριση. Ένα από τα πλεονεκτήματα της τελευταίας είναι η λεπτομερέστερη εμφάνιση της binaural περιοχής [η ονομαζόμενη "Time-amplitude trading pssible" με πάνω όριο t 0.70ms αντί του "δικού μας" «περίπου 1 ms»]. Στη binaural περιοχή λοιπόν, χαρακτηριστικό είναι το ότι η καμπύλη-όριο των περιοχών "προς το νωρίτερο" και "προς το δυνατότερο" εμφανίζει πολύ γρήγορη και μεγάλη πτώση της τιμής της L σε σχέση με κείνη της περιοχής του precedence effect (+12 db). Αυτό σημαίνει ότι στη binaural περιοχή η "χρονική πρωτιά" είναι σαφώς ασθενέστερη, αφού η αντιστροφή της εικονικής θέσης της πηγής μπορεί να γίνει όπως βλέπετε- με L σαφέστατα μικρότερων τιμών (γύρω από τα 3 db ±). Συμπερασματικά: Όταν το delay ανήκει στη binaural περιοχή, και το level συμμετέχει στη χωροτοποθέτηση, στη δημιουργία δηλαδή της εικονικής θέσης της πηγής.. γεγονός που δεν συμβαίνει στη περιοχή τιμών delays του precedence effect. Αυτή η καινούργια μας "ανακάλυψη", που έγινε σε οριακές συνθήκες δυνατότερου delayed σήματος, θα έχει τον αντίκτυπο της στις φυσιολογικές καταστάσεις, αυτές με direct σήμα δυνατότερο του delayed, L 0. Γι αυτή τη περίπτωση, δηλαδή για την μέσα περιοχή ( twards earlier sund ) και ειδικά για τη προέκταση της κάτω απ τον οριζόντιο άξονα τιμών του delay, στις αρνητικές τιμές του κατακόρυφου άξονα των L, το Σχ 3.6 δεν "λέει" κάτι, απλά μόνο ότι η θέση της πηγής είναι από τη μεριά του direct. Περισσότερα στοιχεία σχετικά μας δίνουν νεώτερες μετρήσεις, συγκεκριμένα οι Καμπύλες του Simnsen, αυτές που φαίνονται στο Σχ. 3.7: Σχήμα 3.7: Simnsen curves. Ο κατακόρυφος άξονας δίνει σε db το λόγο των σημάτων direct delayed. Αφορούν και πάλι σε μια stere-διάταξη με το ένα κανάλι καθυστερημένο οι εν λόγω καμπύλες, και επί της ουσίας πρόκειται για «καμπύλες ίδιας εικονικής θέσης» της πηγής και αντιστοιχούν στις τρείς διευθύνσεις που βλέπετε.. καταλαβαίνετε, 30 σημαίνει τέρμα
33 αριστερά ή δεξιά, ενώ οι θέσεις 20, 10 είναι πιο μέσα, προς το κέντρο ( 0 ). Το συμπέρασμα που βγαίνει είναι ότι οι δυο μεταβλητές ΔL και Δt εμφανίζονται ισοδύναμες και λειτουργούν με μια αθροιστική λογική. Θα δούμε πχ τη πηγή στις με ΔL 4 db και Δt = 0.2 ms, είτε με ΔL = 3 db και Δt = 0.3 ms. Από την άλλη, με Δt = 0.3 ms και ΔL 9 db η πηγή θα πάει στις 30. Αντιλαμβάνεστε βέβαια ότι για κάθε <30 υπάρχει μια αντίστοιχη καμπύλη. Ήταν επιλογή του Simnsen η συγκεκριμένη τριάδα, πετυχημένη ομολογουμένως, γιατί δείχνει επαρκώς τη λογική του όλου πράγματος. Επίσης, αξίζει να παρατηρήσετε ότι όταν το delay Δt ξεπερνάει το 1 ms, και με μηδενική διαφορά level η πηγή παίρνει ακραία θέση... λογικό, γιατί είμαστε πια "μέσα" στο precedence effect. Τελικά, η απάντηση στο ερώτημα μας είναι ότι για delays με binaural τιμές η εικονική θέση της πηγής προκύπτει από συνδυασμό του delay t με τη διαφορά στάθμης L, γεγονός που προσδιορίζεται με επαρκή ακρίβεια από τις Καμπύλες του Simnsen και τη λογική που τις διέπει. 20 είτε 3.2.1 ΧΡΗΣΗ ΑΚΟΥΣΤΙΚΩΝ: ΙΔΙΑΙΤΕΡΟΤΗΤΕΣ, ΚΡΙΤΗΡΙΑ. Εκ πρώτης όψεως, δυο είναι τα βασικά στοιχεία που κάνουν την ακρόαση μέσω ακουστικών διαφορετική απ την ακρόαση μέσω μεγαφώνων: α) Δεν υπάρχει στ ακουστικά crsstalk, λείπουν δηλαδή οι εντάσεις L και R του Σχ. 3.4 και ό,τι αυτό συνεπάγεται. β) Δεν υπάρχει στο άκουσμα η συμμετοχή του χώρου ακρόασης, πρώτες ανακλάσεις και reverb. Η αξία της ITD που το crsstalk δημιουργεί μας είναι γνωστή. Από την άλλη, η έλλειψη της δεν απαγορεύει ούτε θεωρητικά ούτε πρακτικά- την αναπαραγωγή μέσω ακουστικών.. απλώς μόνο η ILD λειτουργεί για τη stere-εικόνα. Επομένως, πρέπει τα ακουστικά να μπορούν να αποτελούν έναν δεύτερο, εναλλακτικό τρόπο ακρόασης. Δεν θα είναι εντελώς ίδιο το άκουσμα, είτε λόγω έλλειψης ITD, είτε λόγω χώρου, κλπ.. (μπορείτε να βρείτε μόνοι σας άλλο λόγο?), πρέπει όμως να αναπαράγεται η ίδια "φυσιογνωμία", ή "χρώμα", που έχει το όποιο ηχητικό υλικό στη δια μεγαφώνων ακρόαση. Κοιτώντας λίγο βαθύτερα, η ιδιαιτερότητα των ακουστικών εμπεριέχει τα παρακάτω: Φανταστείτε μια πηγή ήχου μικρών διαστάσεων -σαν το μεγαφωνάκι ακουστικών δηλαδήακριβώς μπροστά απ την είσοδο του αυτιού, σε απόσταση 2-3 cm μόνο. Αντιπαραβάλλοντας την με ένα μεγάφωνο σε κάποια νορμάλ απόσταση και θέση κάπου μπροστά στον ίδιο ακροατή του πειράματος μας, πρέπει να δείτε αμέσως ότι, binaurally, υπάρχει ουσιώδης διαφορά μεταξύ αυτών των δυο διατάξεων: Θεωρώντας το κεφάλι του ακροατή ως κέντρο συστήματος συντεταγμένων, στα πρότυπα της binaural θεωρίας, το μεγάφωνο θα βρίσκεται σε κάποια θέση ( r,, ). Κατά τα γνωστά, η απόσταση r μόνο στο level επιδρά, δεν μας
34 απασχολεί επομένως γιατί αυτό ρυθμίζεται, όμως,.. το σήμα που φτάνει στην είσοδο του αυτιού του ακροατή, πρακτικά δηλαδή εκεί που βρίσκεται το μεγαφωνάκι, έχει ήδη υποστεί πλήρως (περίπου) τη διαμόρφωση της HRTF(φ,δ). Αυτό σημαίνει ότι, βάζοντας τις δυο διατάξεις να παίξουν το ίδιο πρόγραμμα, οποιουδήποτε είδους πρόγραμμα, και συγκρίνοντας, θα εισπράξετε εντελώς διαφορετικό άκουσμα, λόγω της λειτουργίας της HRTF ως "φίλτρου" στον ήχο του μεγαφώνου.. [Για λόγους ακρίβειας του πειράματος, θα 'πρεπε κατ αρχήν να εξασφαλίσουμε flat απόκριση απ το μεγάφωνο και το μεγαφωνάκι, να επιλέξουμε ανηχοϊκή αίθουσα για αποφυγή αλλοιώσεων του ήχου του μεγαφώνου λόγω της αντήχησης, και τέλος πολύ καλή θέση για το μεγάφωνο, πχ ευθεία μπροστά απ τον ακροατή, στο ύψος των αυτιών του.. δηλαδή HR TF(0,0) αντί της τυχαίας HRTF(, ). Το αποτέλεσμα βέβαια του πειράματος θα ήταν επί της ουσίας το ίδιο.] Βγαίνει λοιπόν το συμπέρασμα ότι, προκειμένου στο άκουσμα να διατηρείται ο ηχητικός χαρακτήρας που το όποιο έργο έχει στη μεγαφωνική ακρόαση, πρέπει τα ακουστικά να διαθέτουν ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα / φίλτρο, ένα φίλτρο προσομοίωσης θα λέγαμε, το οποίο θα αλλάζει τη συχνοτική τους απόκριση φέρνοντας την στο επιθυμητό επίπεδο. Το όνομα που επικρατεί στο χώρο της Τεχνολογίας του Ήχου για το εν λόγω φίλτρο είναι: headphne transfer functin, PTF, όπως λέμε στα γρήγορα. Μορφολογικά, η PTF εμφανίζεται ως συνάρτηση των ακουστικών συχνοτήτων, PTF PTF(f ), και δίνει τον αριθμό των db που σχετικά- προστίθενται ή αφαιρούνται. Η ακριβής μορφή της προκύπτει κατά βάση από το (δια μεγαφώνου) πρότυπο ακρόασης που έχει επιλεγεί. Επικρατούν δυο πρότυπα: 1). Στο πρώτο εξ αυτών θεωρείται ότι η ακρόαση γίνεται σε ανηχοϊκό δωμάτιο με το μεγάφωνο ευθεία μπροστά απ τον ακροατή στο ύψος των αυτιών του σε οριζόντιο επίπεδο.. δηλαδή, σαν το παράδειγμα μας πιο πάνω. Σωστό λοιπόν θα είναι να μαντέψετε εδώ ότι η PTF ταυτίζεται με τη συνάρτηση μεταφοράς HRTF(0, 0) Το σύμβολο που δηλώνει αυτή την επιλογή προτύπου είναι το "FF", σημαίνει «ακουστικά Free-Field calibrated» και εμφανίζεται στα prspectus των. 2). Στο δεύτερο πρότυπο θεωρείται ότι ίδια είναι γεωμετρικά η θέση του μεγαφώνου ως προς τον ακροατή, ο χώρος όμως είναι αντηχητικός και ο ακροατής εισπράττει πληροφορία απ όλες τις διευθύνσεις. Επιλέγεται επιπλέον το μοντέλο διάχυτου πεδίου, που σημαίνει ότι όλες οι διευθύνσεις θεωρούνται ισοδύναμες. Γίνεται η αντίστοιχη άθροιση όλων των HRTFs και η PTF είναι ανάλογη αυτής της άθροισης.. Στο άκουσμα προστίθεται η αίσθηση ότι ο ήχος "ξεκολλάει" απ τ αυτιά μας. Το αντίστοιχο σύμβολο αυτού του προτύπου είναι "DF", «Diffuse-Field calibrated headphnes». Σχολιάζοντας τα δυο πρότυπα: Θα λέγαμε ότι τα Free-Field ακουστικά έχουν το χάρισμα της επιστημονικής ακρίβειας, δεν είναι όμως πρακτικά χρήσιμα γιατί.. δεν ζούμε σε ανηχοϊκούς θαλάμους. Η πράξη επιβεβαίωσε το γεγονός, τη συντριπτική δηλαδή προτίμηση -ειδικών και μη- στα Diffuse-Field headphnes. Όλες δε οι σοβαρές εταιρείες κατασκευής ακουστικών ακολούθησαν. Όλα τα παραπάνω συνοψίζονται, καταλήγουν, στο Σχ. 3.8. Βλέπετε δηλαδή επ αυτού τη μορφή της συνάρτησης μεταφοράς PTF, μ άλλα λόγια την απόκριση συχνότητας που πρέπει να 'χει το οποιοδήποτε ζεύγος ακουστικών, ανάλογα φυσικά με το πρότυπο ακρόασης στο οποίο ανήκει. Υπάρχουν δυο διαφορετικές μέθοδοι μέτρησης (Blcked ear canal / Open ear canal), καθαρά τεχνικό το θέμα, δεν μας απασχολούν οι λεπτομέρειες.. σε περίπτωση όμως κάποιου test ενός ζεύγους, δεν υπάρχει standard, είναι στη κρίση του κατασκευαστή ποια απ τις δυο θα δώσει, γι αυτό στο σχήμα παρέχονται και οι δυο.
35 Πάντως, δύσκολα θα βρείτε καμπύλη απόκρισης ακουστικών σε prspectus, εκτός αν πρόκειται για "ακριβό" κομμάτι σοβαρής εταιρείας.. ενδεχομένως και επειδή η μορφή της PTF είναι εντελώς.. αντιεμπορική, μια και ο πολύς ο κόσμος θέλει να βλέπει μια ευθεία γραμμή ως απόκριση! FF πρότυπο DF πρότυπο Σχήμα 3.8: Απόκριση συχνότητας (μορφή της PTF) που πρέπει να έχει ένα ζεύγος ακουστικών τύπου FF ή DF. [H. Møller, C. B. Jensen, D. Hammershøi, and M. F. Sørensen, "Design Criteria fr Headphnes, JAES vl 43.]