Кольцов А.С. Федорков Е.Д. Перспективные информационные технологии и среды. Часть 2
Подождите немного. Документ загружается.
6.2. Типы акустического оформления
Газодинамические (компрессионные)
В таких оформлениях важнейшим параметром является
объём корпуса
o Простейшие
Основная функция таких устройств лишь предотвращение
акустического короткого замыкания
Акустический экран
Закрытый ящик (Closed Box, Sealed Box)
В зависимости от влияния обьёма воздуха на динамик
делятся на:
• Воздушный подвес (акустический подвес, air suspension)
• Бесконечный экран (infinite baffle)
Панель акустического сопротивления (VarioVent)
o Фазоинверторы (самый распространённый вид
акустического оформления) Фазоинверторные корпуса
содержат дополнительную колебательную систему
• Воздушный фазоинвертор (bass reflex, bass reflect,
ported box)
• Пассивный излучатель (passive radiator)
o Полосовые резонаторы
Излучение звука в таких системах происводится не
динамиком, а через другую колебательную систему связанную
с ним
• Полосовой резонатор 4-го порядка (4th order bandpass)
• Полосовой резонатор 6-го порядка (6th order bandpass)
• Активная воздушная связь (active air coupling)
Волновые
В таких устройствах внимание уделяется линейным размерам
o Лабиринт
o Трансмиссионная линия (transmission line)
Рупоры
Совершенно отдельный тип оформления редко применяемый в
бытовой аппаратуре.
o Широкогорлые
113
o Узкогорлые
Понятия, которые относят к типу акустического
оформления
o Характеризуют направленность АС
Диполь
Биполь
o Конфигурация динамиков
Изобарические конструкции
Push-Pull системы
В основном производители разделяют громкоговорители
на стерео и «театральные».
Cейчас интенсивно развивается область домашнего
кинотеатра и по мимо хорошего изображения требуется
хорошая аудио поддержка. Для ДК озвучивания применяют
АС по схеме 5.1, 6.1, 7.1 (рис. 1, рис. 2) используя при этом
декодеры формата DTS, Dolby Digital и т.д. Это значит, что
звуковой сигнал разделяется на фронтальную пару колонок,
тыловую пару, центральный канал и сабвуфер для вовлечения
в происходящее на экране.
Если представить, что все акустические системы
совершенно одинаковы, акустика помещения также идеальна и
есть свободное место, то ставить колонки следует, глядя на эту
схему. В данном случае описывается модель расстановки
системы для работы комплекса по схеме 5.1 (пять каналов,
один сабвуфер).
Центр и фронтальная пара расположены на линии
виртуальной окружности, радиусом которой является
расстояние от слушателя до центральной АС, а центром
окружности — голова слушателя. Расстояние от слушателя до
каждой из фронтальных АС и центральной АС равны.
Расстояние между фронтальными АС равно расстоянию от
слушателя до каждой из АС. Тыловые каналы расположены на
таком же удалении от слушателя (также на виртуальной
окружности) под углом примерно 110° к оси «слушатель —
экран».
114
Если звук прибывает из разноудаленных источников,
наши уши и мозг лучше идентифицируют только тот звук,
который пришел раньше. Если разница во времени до 50
миллисекунд, ранее прибывший звук может доминировать над
позже пришедшим звуком, даже если тот на 10 дБ громче. (т.е.
громче в 2-3 раза) Этот эффект открыт Хельмутом Хаасом в
1949 году.
Рис. 6.2
В этом случае минимизируются все возможные
неточности, связанные с искусственной задержкой, вводимой
для компенсации звучания при некорректном расположении
АС в пространстве, а также уравнивается влияние акустики
помещения на все АС. В теории все каналы совершенно
равнозначны как по громкости, так и по
звуковоспроизведению.
На следующем рисунке приведена схема идеального
размещения АС в домашнем кинотеатре, работающим с 7.1
звуком. В данном случае тыловых АС не 2, а 4 — две из них
расположены строго по бокам слушателя, а две других —
сзади.
115
Рис. 6.3
Сабвуфер предназначен для воспроизведения отдельно
самых низких частот, комната очень сильно взаимодействует в
этой области, низкочастотная энергия распространяется
сферически во всех направлениях одинаково, поэтому его
располагают экспериментально практически в любой точке
комнаты или отдельно производится сложный расчет акустики
помещения, т.к. любая комната будет резонировать во многих
частотах.
Эти две схемы размещения (для 5.1 системы и для 7.1
системы) являются референсными. Именно при таком
расположении АС и производится сведение многоканальных
саундтрэков к кинофильмам в современных студиях.
«Стерео» колонки используют для прослушивания
музыки. Но на самом деле АС не корректно разделять на
подобные классы, т.к. любые стерео колонки могут подойти
для ДК, (конечно тут всё зависит от предъявляемых
требований к качеству), а «театральные» колонки для
качественного воспроизведения музыки скорее всего не будут
подходить. В фильмах в основном из звука присутствуют спец.
116
эффекты (взрывы, выстрелы и т.д.) для их озвучивания
достаточно и посредственных колонок с задранными низкими
и высокими частотами. В музыке важен весь звуковой
диапазон и любые отклонения могут восприниматься как
недостатки звучания.
АС применяются практически во всех сферах
человеческой деятельности, начиная от обычных телевизоров,
и заканчивая телефонией.
Основной задачей электроакустических
преобразователей является осуществление максимально
линейной зависимости между изменениями электрического
сигнала и формируемыми изменениями звукового давления.
Неравномерность амплитудно-частотной характеристики
(АЧХ) заключается вqнеспособности современных динамиков
воспроизводить всеqчастоты (даже вqпределах рабочего
диапазона) сqодинаковой громкостью приqподведении равной
мощности. Вqлюбом случае будут возникать пики
иqпровалыqАЧХ, изменяющие тембр звучания акустической
системы (рис.3). Реализация качественной "линейности" стоит
очень больших денег.
Рис. 6.4. Зависимость звукового давления от частоты
117
7. ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ: МАНИПУ-
ЛИРОВАНИЕ ВРЕМЕНЕМ И ПРОСТРАНСТВОМ
Сегодня на пути развития компьютерных информационных
технологий почти полностью отсутствуют какие-либо
барьеры. Интернет - порожденная этими технологиями
система поиска и передачи информации несомненно, в самом
ближайшем будущем приобретет абсолютный набор степеней
свободы. Шаг в шаг с развитием этой обширной
информационной структуры идет развитие взаимосвязанной с
ней другой системы - виртуальной реальности.
На сегодняшний день есть множество различных мнений
относительно будущего системы виртуальной реальности.
Существует немало оптимистических прогнозов, при которых
аналитики с убеждением заявляют о том, что человечество,
несомненно, ожидает полное возможностей цифровое будущее
(Компьютерная газета №18, 2002). Существуют и
противоположные мнения, утверждающие, что свершившийся
факт информационной революции и грядущее новое
социально-информационное устройство общества,
построенное на базе экономики, использующей
высокотехнологические электронные инструменты, говорит о
неблагоприятных последствиях для общества в целом (Нехаев,
Кривошеин, document HTML). Авторы статьи убеждены, что
системы виртуальной реальности ни в коем случае не должны
интегрироваться с информационной системой интернет, а
должны развиваться в замкнутом пространстве. В противном
случае, утверждают С. Нехаев и Н. Кривошеин - выступая в
качестве катализатора, интернет во взаимодействии с
виртуальной реальностью породят саморазвивающийся
кибернетический организм - искусственный разум,
последствия чего являются совершенно непредсказуемыми…
И все же, вопреки некоторым пессимистическим
прогнозам, существующая система виртуальной реальности на
данный момент не только приносит пользу, но и в некоторых
случаях, спасает общество от глобальных катастроф.
118
"Средства виртуальной реальности спасают Украину от
ядерного бедствия" - так называлась статья Э. Варона и Х.
Харрелда (Варон, Харрелд, 1998). Громкое название вполне
оправдывает затронутую тематику - проект системы
виртуальной реальности, являющийся частью
крупномасштабной программы Министерства энергетики
США, дал возможность специалистам предотвратить ядерную
катастрофу, причиной которой грозило стать разрушение
бетонного колпака над четвертым реактором Чернобыльской
атомной электростанции.
Как мы видим, системы виртуальной реальности все
больше оказываются задействованными в процессе
жизнедеятельности человека, а также всего общества. Вполне
разумным, правильным и своевременным является стремление
всесторонне изучить возможности виртуальной реальности,
степени ее проявления, ее позитивные и негативные стороны.
Глубокое и всестороннее изучение этого явления открывает
огромные возможности для творчества, обучения,
моделирования и многих других областей, а виртуальные
технологии, созданные и применяемые на основе понимания
явления виртуальной реальности, принесут несомненную
пользу как отдельно взятому человеку, так и государственной
системе в целом.
7.1. Определение виртуальной реальности
Первые определения термина "виртуальная реальность"
приходятся приблизительно на 1989 г. Предложенный в этом
году термин "виртуальная реальность" обозначал
искусственный трехмерный мир - киберпространство,
созданное с помощью компьютера и воспринимаемое
человеком посредством специальных устройств (Кондратьев,
1997).
"Латинское слово "virtus" означает "доблесть, необычайное
качество" и в античной литературе употребляется для
обозначения боевой доблести. Как и в латинском, в санскрите
глагол "vrtti" означает мгновенную беспрепятственную
119
актуализацию психического акта в психике йогина, и в
старославянском глагол "верьти" означает "кипеть, бурлить",
имея в виду, в частности, кипение родника. Корень "vrt"
обозначает событие творимое, порождаемое сейчас, в данный
момент чей-то активностью: воина ли, йогина ли, воды ли"
(Носов, 1994). В. Дмитриева и Ю. Святец выдвигают две
версии этимологии термина "виртуальный": латинскую
(virtualis - возможный, предполагаемый, мнимый, такой,
который может или должен проявиться (1) и английскую
(virtual - фактический, действительный, являющийся чем-либо
по существу, реально (2) (Дмитриева, Святец, document
HTML).
По определению Джерона Ланье, Виртуальная реальность
-- это иммерсивная и интерактивная имитация реалистичных и
вымышленных сред, т.е. некий иллюзорный мир, в который
погружается и с которым взаимодействует человек, причем
создается этот мир имитационной системой, способной
формировать соответственные стимулы в сенсорном поле
человека и воспринимать его ответные реакции в моторном
поле в реальном времени (Иванов, document HTML).
Есть и другие определения термина "виртуальная
реальность". Это понятие связывают и с технологиями
"multimedia", трехмерной графики и анимации, позволяющими
объединить в едином информационном носителе
всевозможные формы кодирования информации (вербальную,
иконографическую, идеографическую, фонографическую и
т.п.), что в свою очередь позволяет моделировать на
компьютере процессы и объекты реальной жизни, создавать
объемное компьютерное познавательное пространство с
ощущением и восприятием его реальности за счет активного
участия пользователя компьютера в "событиях", предлагаемых
информационной системой (Дмитриева, Святец, document
HTML).
С термином виртуальная реальность связано понятие
"киберпространство". Киберпространство - это большая
электронная сеть, в которой как бы свернуты виртуальные
120
реальности. Киберпространство, или интернет, смысловой
вариант виртуальной реальности, где доминирующее
положение занимают логико-языковые апперцептивные
структуры информации (Дацюк, document HTML). Впервые
киберпространство описал в 1985 г. Уильям Гибсон в научно-
фантастическом романе "Нейромантик" как "единую,
согласованную галлюцинацию миллиардов людей" (она же -
глобальная многопользовательская виртуальная среда).
Виртуальные миры допускают наличие Аватар -
электронных двойников людей (Сигунов, 1999). Напомним,
Аватара - в индийской мифологии частичное или полное
воплощение божества в живое существо. Управляемые
человеком, эти фантомы могут жить в виртуальном мире,
общаться со своими "коллегами", выполнять различные
действия, совместно строить и развивать свой виртуальный
мир.
Использование в системе виртуальной реальности аватар
позволяет классифицировать нам ее как сценическую, при
которой человек, находясь как бы внутри виртуального мира,
является одним из его объектов (Автоматизация
проектирования №2, 1998).
7.2. Типология систем виртуальной реальности
В зависимости от характера взаимодействия человека с
виртуальной средой, специалисты выделяют три ее вида:
пассивную, исследовательскую и активную (Кондратьев,
1997). При работе с пассивной ВР, пользователь выступает в
качестве обычного зрителя, способного получать
информацию, но не управлять ею. В отличие от пассивной,
исследовательская виртуальная среда позволяет перемещаться
внутри нее. Активная же среда дает возможность
взаимодействовать с ней, внося какие угодно коррективы в ее
работу. В соответствии с общей картиной развития
информационных технологий, третий вид пока еще остается
недоступным в полной мере исследователям
киберпространства, но уже сейчас многие аналитики называют
121
его основой, так называемого, "цифрового будущего
человечества".
Виртуальные реальности также классифицируют, как
условные, прожективные и пограничные (Тезисы докладов на
конференции "Технологии виртуальной реальности", 1995). К
условному типу ВР можно отнести систему, которую
разработал М. Крюгер, в которой изображение человека
комбинируется с компьютерной картинкой среды, они
моделируют (схематизируют) определенные ситуации или
действия (процессы). К прожективному классу виртуальных
реальностей относятся все реальности спроектированные,
исходя из некоторых идей. Например, к классу прожективных
виртуальных реальностей относятся реальности, созданные на
основе научных теорий. В качестве примера можно привести
работу специалистов компании "Диджитал Экуипмент
Корпорации", которые помогают химикам моделировать силы
молекулярного притяжения и отталкивания. Своей целью
ученые поставили - за два года разработать такую систему,
которая даст возможность химикам, в прямом смысле слова,
руками ощутить эти силы, строя объемные модели молекул в
виртуальном пространстве.
Третий тип ВР можно назвать пограничными
виртуальными реальностями, они представляют собой
сочетание обычной реальности и виртуальной. Их создание
позволяет "расширять сознание" специалиста, вооружая его
"видением" и знаниями, которыми он актуально здесь и сейчас
не может обладать.
В последние годы развитие информационных технологий
позволило создать технические и психологические феномены,
которые в популярной и научной литературе получили
названиеq "виртуальной реальности" "мнимой реальности" и
"ВР-систем".q Развитиеq техники программирования, быстрыйq
рост производительности полупроводниковыхq микросхем,q
разработкаq специальных средств передачи информации
человеку, а также обратной связи (надеваемых наq головуq
стереоскопическихq дисплеев -q "видеофонов" и "дейта-глав", и
122