תולדות הצליל ההיקפי: איך התחיל הקול?

בראשית ימי הקולנוע, פס הקול בקע מרמקול יחיד או מסדרה של רמקולים שהוצבו מאחורי המסך. "די בכך שהסאונד יגיע מהמקום בו נראית התמונה", חשבו אז.

פסי קול בפילם

HTCP קולנוע ביתי

כך שלמעשה עוצמת האור שהייתה עוברת דרך הפילם הזה ונקלט בחיישן פוטו-אלקטרי (חיישן שממיר עוצמת אור לעוצמת מתח או זרם) ייצגה את הערוצים השונים. זה היה הקורא האופטי הראשון! (למעשה היה צורך בשני "מקרנים" - אחד עבור קריאת הסאונד והשני עבור הקרנת הסרט עצמו).

חידוש: סאונד בסטריאו

הקולנוע היה חייב לשמור על יתרון יחסי מול הפופולריות ההולכת והגדלה של הטלוויזיה בשנות ה-50 ולכן שילוב של סאונד בסטריאו (מושג חדש דאז) ופורמט רחב של תמונה, יצרו מוקד משיכה לבתי קולנוע. להבדיל מפס קול בסטריאו, שהותאם למערכות סאונד ביתיות, פס הקול לסרטים בקולנוע כלל ארבעה ערוצים לכל הפחות.

בתחילה, ערוצי הסראונד נקראו ערוצי "אפקטים" מהסיבה שערוצים אלו נכנסו לפעולה רק כשהיה צורך בכך. בחלק מהסרטים הם אפילו היו כבויים ונכנסו לפעולה רק על פי קידוד מיוחד על הסרט. אלה היו אמורים לתת העצמה של אפקט מסוים, כמו "קול אלוהים" שמגיע מכל הכיוונים בסרטים דתיים.

עם שיפור טכנולוגית ההקלטה והעריכה השתמשו יותר ויותר בערוצים הללו ליצירת אווירה (Ambience).

סאונד היקפי רציף

למרות דשדוש מסוים במקום ה-60 ותחילת ה-70 בסטריאו בגלל העלות הגבוהה של ציוד מגנטי ובכלל בתעשיית הקולנוע, ניסויים במעבדות ובאולפנים המשיכו להתבצע בסראונד, ופורמטים של 6 ערוצים על פילם 70 מ"מ הגיעו לאיכות מספקת כך שאפשר היה להשמיע צלילי אפקטים חלשים מספיק (יחס אות לרעש מספק הושג) כך שאלה יוכלו לעבוד כל הזמן ולתת חוויה משכנעת יותר לצופה. 

Dolby Stereo

באמצע שנות ה-70, מעבדות Dolby הציגו טכנולוגיה חדשה עבור סרטי ה-35 מ"מ שלה קראו Dolby Stereo. במקום הפסים המגנטיים, חזרו דולבי לפסים האופטיים, אך כדי לתמוך אחורה בבתי קולנוע שעדיין עבדו ב-MONO, הם היו חייבים לשתול את פסי הקול בדיוק באותו מקום.

שילוב שני ערוצים אופטיים במקום אחד עם טיפול להפחתת רעשים בשיטתה Dolby NR-A,הניבה תוצאות יפות, אך לא היה די בשני ערוצים לקולנוע, בשל כמה סיבות:

1. המסך מאוד רחב ולכן האימג'ינג אף פעם לא יהיה טוב מספיק כדי למרכז את הדיאלוגים למרכז המסך.

2. לא כולם יושבים במקום אופטימלי, ולכן, יש למקם את הסאונד באופן מיטבי לכל צופה.

3. בתי-קולנוע וצליל היקפי היו מושגים נרדפים כבר שנים, אי אפשר היה להתפשר יותר על ערוץ "אפקטים" אחורי.

מעבר לארבעה ערוצים

השיטה לדחיסת ארבעה ערוצים (ימין, שמאל, סנטר ו"סראונד") נעשתה באמצעות טכנולוגית המטריצה שפותחה עבור מערכות קוודרופוניות ביתיות, אך שוכללה על ידי דולבי.

דולבי-סטריאו היה פתרון כל כך מוצלח עד כי כיום פועלים בשיטה זו כ-21,000 בתי קולנוע בעולם. כמעט כל סרט גדול שיצא לאקרנים (כ-5,000 בערך) תומך בפורמט הזה.

"מלחמת הכוכבים" של ג'ורג' לוקאס היה אחד הראשונים שממש ניצל את ערוץ הסראונד

על מנת להעביר את בצורה משכנעת את המעברים של החלליות מצד לצד ומקדימה לאחור.

בשלבים מאוחרים יותר, שילבו בעזרת קרוס-אובר חיצוני סאב-וופר על מנת להעביר את החוויות של פיצוצים, רעידות אדמה וכו' בצורה משכנעת יותר. ערוץ זה נקרא לרוב (גם במערכות האנלוגיות הראשונות וגם הדיגיטאליות של היום- LFE – Low Frequency Effect.

סראונד דיגיטלי - הולדתו של ה-DTS

עד אמצע שנות ה-90 שיטת הסרואנד לקולנוע הביתי ששלטה בשוק היתה דולבי פרו-לוגיק (כפי שמתואר בכתבה השלישית -דצמבר 2004) וניתן היה ליהנות משיטה זו על גבי לייזרדיסק, קלטות וידיאו ושידורי טלוויזיה סטריאפונים.

היום, בעידן הדיגיטלי, נפוצות שלוש שיטות (אשר מבוססות על אלגוריתם דחיסה) של סראונד עם הפרדה לשישה רמקולים (ויותר):

1. DTS - של חברת DTS.

2. Dolby Digital של מעבדות דולבי.

3. SDDS של חברת סוני.

קיימות מספר תצורות לסראונד דיגטלי, הנפוצה ביותר היא ה-5.1 , אולם יותר ויותר יצרנים בונים מגברים אשר תומכים ב-6.1 וגם ב-7.1, כפי שממחישים האיורים הבאים:

תצורת 5.1 

תצורת 9.1 (די ייחודית ל-Yamaha)

חלוקת ה"תפקידים" מבחינת תדרים בתצורות אלה היא כך: הרמקולים מייצרים צליל בתחום המלא של אוזן האדם (בטווח 100-20000Hz) והסאבוופר אחראי להפקת התדרים הנמוכים מאד (בערך 25-120Hz). בתצורה אשר באיור 5.1, כל ערוץ הוא דיסקרטי ואינו תלוי בערוץ אחר.

שיטות דיגיטליות נפוצות להעברת שמע

DTS

חברת DTS הוקמה בשנת בתחילת שנות ה-90. בשנת 1993 הוצג סרטו של סטיבן שפילברג , "פארק היורה", בסרט זה הוצג לראשונה אלגוריתם ה-DTS - digital theater system.

כאשר אלגוריתם זה מנוגן בבתי הקולנוע המידע מנוגן מתוך CD-ROM אשר מנוגן במקביל להקרנת התמונה מפילם 35 מ"מ, כדי לשמור על סנכרון בין מקרן התמונה לבין נגן הסאונד הוטבע קוד זמן על גבי הפילם, כדי למנוע חוסר התאמה בין הצליל לתמונה.

היתרון בשיטה זו הוא בלאי אפסי לדיסק הסאונד, כך שההקרנה הראשונה של סרט מסוים תשמע באיכות זהה להקרנה המיליון. נוסף על כך, הקרנה עם פס קול בשפה שונה אינה דורשת שימוש בפילם אחר, אלא החלפת דיסק בלבד.

בקולנוע הביתי, המידע צרוב יחד עם התמונה על גבי הדיסק, מהירות העברת הנתונים היא בקצב של עד 1.5 מגהביט לשניה ונעשה שימוש במילה דיגטלית בגודל עד 24 ביטים, קצב הדגימה הוא 48KHz (יש אפשרות ל 96KHz).

DTS-ES

כיום קיים אלגוריתם שנקרא DTS-ES שמכיל 6 ערוצים מלאים וערוץ לתדר נמוך (LFE ), הערוץ השישי, הסראונד האחורי, למעשה מפוענח ממידע שקיים בשני ערוצי הסראונד הצדיים, אלגוריתם זה גם מוכר כ-6.1.

DTS NEO:6

אלגוריתם נוסף, שמדמה 6 ערוצי סרואנד (5.1 ) המופקים מתוך שני ערוצי סטריאו, זהו אינו סרואנד דיגיטלי אמיתי אך אלגוריתם זה משפר את פס הקול כאשר הרסיבר מחובר לממיר הכבלים או ללווין (שכאמור משדרים בסטריאו או בפרולוג'יק).

Dolby Digital

זהו אלגוריתם דחיסת האודיו הנפוץ ביותר לקולנוע הביתי ולאולמות קולנוע, הוצג לראשונה באולמות הקולנוע בשנת 1992. כיום משולבת טכנולוגיה זו כמעט בכל תקליטור DVD, ונפוצה מאוד בשידורי טלוויזיה בכבלים ובלוווין (נתמך גם ב-yes, ונקלט על ידי ממיר היס מקס).

כאשר סרט מוקרן בבתי הקולנוע ופס הקול המשולב בדולבי דיגיטל, המידע מוטבע בצורה אופטית דיגטלית ישירות על הפילם (בשונה מ-DTS אשר מצריך דיסק בנוסף לפילם) צמוד לפס הקול האנלוגי.

בדיסק ה-DVD, פס הקול מוטבע על הדיסק יחד עם התמונה ומועבר במהירות של עד 448 קילוביט לשניה (מבחינה טכנית דולבי מסוגלים להעביר עד 640 קילוביט לשניה, אבל תקן ה-DVD מגביל אותם), קצב הדגימה הוא 48KHz.

לרוב נגני ה DVD יש יכולת לעשות DOWNMIX (המרת 5.1 לשני ערוצי סטריאו) לפס הקול באלגוריתם דולבי דיגיטל, שמושי ביותר כאשר למשתמש הביתי אין רסיבר דיגטלי או שהד.ו.ד מחובר ישירות לטלוויזיה.

Dolby Digital EX

בשנת 1999 הוצג אלגוריתם משופר שנקרא Dolby Digital EX , באלגוריתם זה נוסף ערוץ סראונד אחורי, שבדומה ל DTS , גם ערוץ זה מקודד לתוך שני ערוצי הסראונד הצידים.

Dolby Prologic 2

מעבדות דולבי פיתחה אלגוריתם נוסף שנקרא Dolby Prologic 2 , שמבצע פעולה דומה לזו המתבצעת ב-DTS NEO:6, המרת שני ערוצי סטריאו לצליל מסוג 5.1. ישנם מגברים התומכים בערוץ סראונד אחורי כאשר משתמשים פרולוג'יק 2. אלגוריתם זה נקרא Dolby Prologic 2x (תומך ב-6.1 או 7.1 ).

SDDS

SDDS אינו משולב בפתרונות לשוק הקולנוע הביתי, וניתן לחוותו באולמות בתי-הקולנוע בלבד. באלגוריתם זה ניתן לשמוע עד שמונה ערוצים לא תלויים אשר מוטבעים אופטית על סרטי ה-35 מ"מ שמוקרנים בבתי הקולנוע.

סיכום

שתי שיטות הדחיסה, DTS ודולבי דיגיטל, מאפשרות יכולות הקלטה ושידור באיכות גבוהה עם הפרדה מלאה לחמישה רמקולים וסאבוופר. עם זאת, אם איכות ההקלטה הראשית (מאסטר) או עיבוד הקול (מיקס) גרועה, גם השמע הדיגיטלי לא יהיה טוב.

שתי השיטות האלה הומצאו בתחילת שנות ה-90 על מנת לספק פתרון איכותי עבור אולמות הקולנוע והגיעו מהר מאד לקולנוע הביתי. שיטת דולבי הפכה לסטנדרט וכיום כל תקליטור DVD תומך ב-DD או PCM או בשניהם. שיטת ה-DTS נתמכת אף היא בתקליטורי DVD, אך מצורפת רק בנוסף לשתי השיטות הקודמות.

הנה טבלה שמחדדת את ההבדלים בין שתי השיטות:

בצילום המסך למטה, מצורפת תוצאת האנליזה של תוכנת DVD Shrink לסרט X-man 2, ניתן לראות שפס הקול של דולבי-דיגיטל 5.1 הוא בנפח 414 מגה בייט לעומת DTS 5.1 אשר תופס נפח 699 מגה בייט (שימו לב שהתרגום הוא עד 2 מגה בייט).

הכותב הוא מנהל שותף באתר האודיו והקולנוע הביתי hometheater.co.il. תודה לשמוליק וינשטיין, שסייע בהכנת הכתבה.