Первый прибор для записи звука — фонограф — был изобретен Томасом Эдисоном в 1877 году. Принцип его работы был довольно прост: звук фиксировался специальной иглой в виде канавок на фольге. При воспроизведении игла же двигалась по канавке, передавая колебания на мембрану — именно она и давала звук.
С тех пор технологии стали намного совершеннее, и воспроизводимые звуки по качеству не уступают тому, что мы слышим в жизни. Особого эффекта погружения в фильм или компьютерную игру можно добиться с помощью стереофонии, создающей иллюзию «звуковой перспективы». Стереозвук, квадрозвук, объемное звучание, купол звука, эффект погружения и тому подобные системы используют бинауральный эффект, возникающий при восприятии звука двумя ушами. По сути, это обман нашего слуха, почти как в случае стереоочков, которые создают псевдотрехмерное изображение.
Идея патента заключается в том, что фронт волн, падающих на площадку с микрофонами, восстанавливается в том же виде после передачи сигнала на геометрически идентичную площадку с динамиками. Возможно записать и затем физически точно воссоздать звуковую волну, фиксируя ее не одним, а большим количеством микрофонов — комплексом, воссоздавая затем фронт волны как наложение волн, испускаемых динамиками того же числа (так же расположенных в пространстве и на том же расстоянии друг от друга).
Каждый микрофон будет фиксировать одну точку падающей звуковой волны (строго говоря — сумму приходящих в данную точку волн), а затем передавать колебание на динамик. Соседние динамики будут также передавать соответствующие соседним микрофонам колебания, которые различны, поскольку до каждого из них звук доходит в разное время. Интерференция создаваемых динамиками волн восстановит фронт падающей на площадку с микрофонами волны максимально идеально, в чем и заключается принцип Гюйгенса. В данном случае передаваемый (записываемый) звук будет восприниматься наиболее точно и независимо от особенностей слушателя. При этом микрофоны и динамики должны быть как можно меньше размерами и расположены как можно плотнее. И это не проблема для современной техники — например, размеры микрофонов у смартфонов сейчас составляют единицы квадратных миллиметров.
Несколько уточнений в патенте говорят о том, что технически не нужно использовать тысячи связей микрофон-динамик, а достаточно последовательно снимать информацию с микрофонов за как можно более короткое время, передавая ее по одному каналу к соответствующим динамикам (подобно жидкокристаллическому экрану, где по пикселям восстанавливается изображение от матрицы передатчика до последующего восстановления изображения на экране). Запись звука в таком случае будет вестись аналогично записи цифрового видеофайла, сохраняя данные со всех микрофонов в каждый наиболее малый момент времени.
«Использование нового изобретения позволяет восстанавливать вид звуковой волны в пространстве именно такой, какой она идет от реального источника. В кинематографе, телевидении, радио начнется новый этап, когда стереозвук будет вытеснен голографическим звуком, как в свое время стерео- вытеснил монозвук. Более того, при его применении открываются перспективы получения таких звуковых эффектов, которые нельзя и представить при нынешних системах», — рассказывает автор патента Алексей Осокин, кандидат физико-математических наук, сотрудник Управления Программой развития Московского университета.
Материал подготовлен при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук
Информация предоставлена пресс-службой МГУ
Источник фото: ru.123rf.com
