▲ Одна из лучших в отрасли безэховых камер Samsung в Сувоне используется для точной оценки качества звука различных устройств.

Мы встретились с СонМином Кимом (Sunmin Kim) и СонгСу Паком (Seongsu Park) — сотрудниками лаборатории аудиоустройств, действующей в рамках подразделения дисплейных решений (Visual Display Business) компании Samsung Electronics. Инженеры рассказали о важности звукового сопровождения при просмотре контента, а также о последних разработках Samsung в области качества звука и изображения.

▲ Инженеры Samsung объясняют, почему звук так важен при просмотре ТВ, и представляют новейшие функции, основанные на искусственном интеллекте.

Оживление контента с помощью звука

«Именно звук позволяет сделать происходящее на экране захватывающим», — подчеркнул СонМин Ким, руководитель лаборатории аудиоустройств. Он уверен, что большая часть эмоционального воздействия контента осуществляется через звук — будь то мелодрамы, юмористические шоу или даже спортивные трансляции. «Например, зачастую именно фоновая музыка и звуковые эффекты делают фильмы ужасов еще более жуткими. Если вы выключите звук, станет не так страшно, а многие сцены покажутся даже забавными», — добавил Ким.

▲ «В лаборатории аудиоустройств мы стремимся разрабатывать решения, которые помогают воспроизвести звуки именно так, как задумано авторами», — поделился Ким.

«Кино-, теле- и музыкальные режиссеры — это художники. И нам важно, как они работают над повествованием с помощью звуковых эффектов и музыки, — акцентировал Ким. — Наша цель — донести контент до зрителей именно таким, каким его задумали авторы».

Это может быть непростой задачей, поскольку условия производства и просмотра контента, как правило, существенно различаются. СонгСу Пак, отвечающий за разработку динамиков и оценку звука в лаборатории, поделился некоторыми проблемами, с которыми сталкивается его команда.

«Аудио в фильмах и ТВ-шоу монтируются с расчетом на воспроизведение на уровне около 85 дБ — это стандарт громкости для кинотеатров. Но дома многие пользователи уменьшают громкость до 60 дБ и даже до 20 дБ, чтобы не мешать соседям», — объяснил Пак. Это значит, что диалоги, которые хорошо слышно в студии, могут быть слишком тихими при просмотре в гостиной. Инженеры также должны учитывать дополнительные факторы при просмотре — например, наличие штор, мебели и других предметов, которые могут поглощать или отражать звуковые волны.

▲ «Мы перешли от фронтальных динамиков к динамикам по всему периметру телевизора», — отметил Пак.

Лаборатория аудиоустройств разработала аппаратные и программные решения, чтобы свести к минимуму влияние неблагоприятных условий просмотра. На аппаратном уровне были добавлены динамики меньшего размера для обеспечения объема звука. А программное обеспечение помогло сбалансировать сигналы этих динамиков и реализовать повторное сведение, при котором все ключевые моменты будут хорошо слышны зрителю.

От нескольких фронтальных динамиков до динамиков по всему периметру

Обычно технология воспроизведения звука предопределена конструкцией телевизора. В последнее время эти ограничения еще сильнее усложнили работу инженеров, потому что телевизоры стали тоньше. «Раньше слева и справа от экрана устанавливались огромные фронтальные стереодинамики. Современный дизайн телевизоров исключает возможность такого размещения, — сказал Пак. — Нам пришлось искать решение дальше».

▲ Конструкции телевизоров становятся все тоньше и тоньше, что заставляет инженеров проявлять изобретательность.

Лаборатория аудиоустройств приняла этот вызов, разработав массив из динамиков небольшого размера, разместив их на обратной стороне корпуса. Расположение динамиков по периметру в разных направлениях и согласование их звучания позволило симулировать объемный звук.

Эта технология получила развитие в моделях с нейронными процессорами Neural Quantum¹, в частности, в моделях телевизоров Neo QLED. Технология отслеживания звука объектов Object Tracking Sound² (OTS) идентифицирует объекты изображения и звука на экране в режиме реального времени, а затем сопоставляет, отслеживает и координирует работу нескольких динамиков для создания динамичной трехмерной звуковой картины.

▲ В новейших телевизорах Samsung используются несколько массивов динамиков, обеспечивающих объемный звук³.

Чтобы сделать корпус и рамки телевизора тонкими, инженерам пришлось уменьшить размер динамиков. Работа динамиков основана на физическом выталкивании воздуха, и их мощность напрямую зависит от их величины. Так как специалисты лаборатории не могли увеличить динамики, они сосредоточились на работе с диапазоном хода диффузора.

«Допустим, ход диффузора составляет 100%. Использование 50–70% этого хода считалось достаточным. Но чтобы подстроиться под тонкие конструкции телевизоров, мы увеличили рабочий ход диффузора до 80–85%, — пояснил Пак. — Поскольку мы установили в наши телевизоры небольшие, но эффективные динамики, мы не только смогли встроить их в тонкий корпус, но и усовершенствовали конечное звучание».

▲ В телевизоры Samsung встроено множество динамиков, в частности направленные вверх и в стороны скрытые центральные динамики, а также низкочастотные вуферы, звук которых отражается от стен глубокими басами³.

Создание идеального баланса под любым углом

Хотя добавление динамиков позволило добиться более захватывающего и динамичного звучания, появилась новая задача, которую необходимо было решить. Инженерам пришлось точно настроить и сбалансировать работу динамиков, чтобы добиться идеального сочетания звуковых сигналов. Со многими динамиками, работающими в разных частотных диапазонах и обращенными в разные стороны, это было особенно сложно.

Работа началась со сбора точных данных. В безэховых и полубезэховых камерах сотрудники лаборатории измерили звук телевизора из 323 различных точек, охватывающих все возможные углы просмотра телевизора, для каждой из настроек, пока не был достигнут оптимальный баланс частоты и громкости. После этого каждую модель телевизора поместили в комнаты для прослушивания и смоделировали обстановки различных гостиных, чтобы убедиться, что динамики настроены идеально.

▲ Прямые звуки, без эха и ревербераций, измеряются и настраиваются в 323 точках в радиусе потенциального просмотра ТВ. Это важный процесс создания оптимального звукового баланса для каждого устройства.

▲ (По часовой стрелке, начиная с левого верхнего угла) На изображениях представлено следующее: (1) график измерения уровня звукового давления в различных диапазонах частот, под определенным углом, (2) уровень звукового давления в определенном частотном интервале, (3) зависимость звукового давления от расстояния на всем диапазоне частот и зависимость от частотного диапазона под углом в определенном направлении и (4) график, объединяющий измерения со всех 323 точек. Это процесс поиска «целевой кривой», которая обеспечивает равномерное распределение звука в диапазоне воспринимаемых человеком частот, настраивая каждый динамик для лучшего воспроизведения под любым углом.

Звук будущего

Являясь лидером мирового рынка телевизоров на протяжении 17 лет, Samsung по-прежнему стремится внедрять инновации. Что дальше?

«Я был потрясен, когда коллега сказал мне, что самые часто нажимаемые кнопки на пульте телевизора — это клавиши громкости. Это говорит о явном неудобстве. Поэтому я мечтаю полностью убрать кнопки регулировки громкости с пульта», — поделился Пак, рассказывая о потенциальной возможности телевизоров автоматически регулировать громкость в зависимости от уровня окружающего шума.

«Современные технологии помогают создавать и передавать точный звук, — добавил Ким. — Мы продолжим объединять наш многолетний опыт с передовыми разработками, такими как искусственный интеллект, чтобы максимально приблизиться к эталонному звучанию».

В следующей части этой серии мы расскажем о роли искусственного интеллекта в повышении качества звука и его восприятии.

¹ «Ньюрал Квантум».

² «Обжект Трэкинг Саунд».

³ Расположение динамиков может различаться в зависимости от модели.