دولبي ستيريو

انخرطت شركة دولبي لابز في مجال الصوت السينمائي عندما استخدمت استوديوهات الأفلام تقنية دولبي من النوع A لتقليل الضوضاء على تسجيلات الأفلام المغناطيسية. وكان فيلم " برتقالة آلية " (1971) أول فيلم يستخدم تقنية دولبي لتقليل الضوضاء في جميع مراحل الإنتاج، إلا أن جزءًا كبيرًا من فوائدها فُقد عند إصداره بمسار صوتي بصري قياسي "أكاديمي". وقد دفع هذا دولبي إلى اقتراح تطبيق تقنية دولبي من النوع A لتقليل الضوضاء على المسار الصوتي البصري في نسخ العرض. ^{[ 5 ]}

خلال أوائل سبعينيات القرن العشرين، تجدد الاهتمام بتحسين جودة المسارات الصوتية البصرية، التي لم تشهد تغييرًا يُذكر منذ ثلاثينيات القرن العشرين. وعلى وجه الخصوص، كان "منحنى الأكاديمية" سيئ السمعة (وهو معيار استجابة التردد لتشغيل المسارات البصرية في دور السينما، كما حددته أكاديمية فنون وعلوم الصور المتحركة عام ١٩٣٨) لا يزال قيد الاستخدام. وقد تضمن هذا المنحنى خفضًا حادًا في استجابة الترددات العالية لنظام المسرح بهدف تقليل الضوضاء والتشويش المسموع. اقترحت شركة دولبي استبدال منحنى الأكاديمية بتقنية دولبي A لتقليل الضوضاء في المسار الصوتي. بدءًا من فيلم " كالان" عام ١٩٧٤ ، تم إصدار عشرة أفلام بمسار صوتي أحادي مشفر بتقنية دولبي. تم تجهيز دور السينما بوحدة دولبي A لتقليل الضوضاء ومعادل صوت ثلث أوكتاف لمعادلة استجابة التردد الكهروصوتي لمكبرات الصوت/قاعة العرض. وقد أدى ذلك إلى إنشاء معيار دولي جديد لصوت السينما. ^{[ ٦ ] [ ٧ ]}

على الرغم من أن النظام كان فعالاً، إلا أن أصحاب دور العرض كانوا مترددين في الاستثمار في هذه التقنية حتى أُضيفت إليها تقنية الستيريو. لم تكن فكرة وضع مسار صوتي ستيريو بصري ثنائي القنوات في منطقة الصوت العادية لنسخة الفيلم جديدة؛ فقد أنتج رائد الستيريو آلان بلوملين أفلامًا ستيريو تجريبية باستخدام نظام مماثل في وقت مبكر من عام 1933، واقترح جي جي فراين من شركة ويستريكس نظامًا مشابهًا لجمعية مهندسي الصور المتحركة والتلفزيون (SMPTE) في عام 1955. ^{[ 8 ]}

بحلول عام 1970، كان من الواضح أن طرق التسجيل المغناطيسي لن تحل محل المسارات الصوتية البصرية في معظم نسخ العرض، وفي أوائل السبعينيات، أعادت شركة إيستمان كوداك إحياء الفكرة، كما وصفها آر إي أوليغ في ورقة بحثية قُدّمت إلى جمعية مهندسي الصور المتحركة والتلفزيون (SMPTE) عام 1972. ^{[ 9 ]} في البداية، استخدمت كوداك مسجل أفلام ثنائي القنوات مقاس 16 مم صنعته خصيصًا لها شركة آر سي إيه ، وسجلت مسارات صوتية ستيريو ثنائية القنوات على غرار ما فعله بلوملين وفراين من قبل، لكنها أضافت تقنية دولبي لتقليل الضوضاء لتحسين النطاق الديناميكي المحدود المتاح من هذه المسارات ذات العرض النصفي. ^{[ 7 ]}

كانت المشكلة المتبقية هي غياب قناة مركزية، والتي تُعتبر ضرورية لتثبيت الحوار في منتصف الشاشة. ناقش أوليغ هذه المسألة في ورقة بحثية لاحقة. ^{[ 10 ]} درس إمكانية تقسيم منطقة الصوت إلى ثلاثة أقسام لتوفير قناة مركزية ثالثة، لكنه استبعد هذه الفكرة لما لها من تأثير سلبي على النطاق الديناميكي والمشاكل المصاحبة لتحويل أجهزة عرض الأفلام. واقترح بدلاً من ذلك تغذية مكبر صوت القناة المركزية بمزيج بسيط من القناتين اليسرى واليمنى؛ إلا أن هذا الحل غير مُرضٍ تمامًا لأنه يُضعف الفصل الاستريو. بعد أن طرح فكرته وعمل مع شركة دولبي، ظهر نظام دولبي SVA، وهو نظام تشفير وفك تشفير بصري متغير المنطقة للاستريو 35 مم، والذي اعتُمد لاحقًا كمعيار صناعي - ISO 2969. ^{[ 1 ]}

في ذلك الوقت، تعاونت دولبي مع كوداك لتطوير هذا النظام. تمثل حل دولبي لمشكلة القناة المركزية في استخدام مُفكِّك مصفوفة "مُحسَّن اتجاهيًا"، مُستندًا إلى تلك المُطوَّرة لأنظمة " الرباعية " المنزلية، لاستعادة القناة المركزية من القناتين اليسرى واليمنى المُسجَّلتين على الفيلم. استخدم مُفكِّك المصفوفة المُستخدَم في الأصل لهذا الغرض مصفوفة سانسوي QS بموجب ترخيص. استُخدم هذا النظام في فيلم "ليستومانيا" للمخرج كين راسل عام 1975 .

ثم تم توسيع المصفوفة لتوفير قناة رابعة لمكبرات الصوت المحيطية، مما يسمح بنظام رباعي القنوات بنفس تصميم مكبرات الصوت مثل نظام ستيريو CinemaScope المغناطيسي رباعي المسارات في الخمسينيات، ولكن بتكلفة أقل بكثير.

استُخدم نظام دولبي ستيريو، كما أصبح يُعرف هذا النظام رباعي القنوات، لأول مرة في فيلم " مولد نجم" عام 1976. وابتداءً من ربيع عام 1979، استُبدل نظام سانسوي كيو إس بنظام مصفوفة مُخصصة جديدة. واستُخدم هذا النظام لأول مرة في فيلمي "الشعر" و "الإعصار" في ذلك العام . ^{[ 11 ] [ 7 ]}

في البداية، تم تركيب أجهزة دولبي ستيريو بشكل رئيسي في دور العرض الكبيرة المجهزة مسبقًا بمضخمات صوت وسماعات لنظام سينما سكوب رباعي القنوات. لكن نجاح فيلم حرب النجوم عام 1977 ، الذي استخدم نظام القنوات الأربع بفعالية كبيرة، شجع أصحاب دور العرض الصغيرة على تركيب أجهزة ستيريو لأول مرة.

كانت إحدى الميزات الرئيسية لهذا النظام هي توافقه مع الإصدارات السابقة : إذ كان بالإمكان تشغيل النسخة نفسها في أي مكان، بدءًا من دور السينما القديمة ذات الصوت الأحادي وصولًا إلى دور السينما المجهزة بتقنية دولبي ستيريو، مما ألغى الحاجة إلى مخزون مضاعف مكلف من النسخ للتوزيع. وقد أدى نجاح تقنية دولبي ستيريو إلى زوال تقنية الصوت المغناطيسي نهائيًا في نسخ الأفلام مقاس 35 مم. ومنذ ذلك الحين، اقتصر استخدام الصوت المغناطيسي على نسخ الأفلام مقاس 70 مم فقط.

في أوائل التسعينيات، بدأ نظام دولبي إس آر للحد من الضوضاء يحل محل نظام دولبي إيه للحد من الضوضاء في عرض الأفلام بتقنية 35 ملم. جميع نسخ العرض المشفرة بتقنية دولبي ديجيتال تتضمن مسارًا صوتيًا تناظريًا بتقنية دولبي إس آر، كنسخة احتياطية في حال تعطل المسار الرقمي، وللدور السينمائية غير المجهزة لتشغيل تقنية دولبي ديجيتال.

اعتبارًا من عام 2021تراجعت حصة تقنية دولبي ستيريو في سوق السينما بشكل سريع مع ظهور السينما الرقمية . وهي بمثابة حل احتياطي لدور السينما التي لا تزال تعرض أفلام 35 ملم .

تجمع مصفوفة دولبي ستيريو (أو مصفوفة دولبي 4:2:4 ) ^{[ 12 ]} مسارات صوتية من أربعة قنوات في قناتين فعليتين. تُدمج القنوات الأصلية، اليسرى ( L ) والمركزية ( C ) واليمنى ( R ) والمحيطية ( S )، في قناتي اليسار الكلي واليمين الكلي ( LtRt ) ^{[ 13 ] [ 12 ]} وفقًا لهذه الصيغة:

مزيج دولبي ستيريو	اليسار (L)	يمين (R)	المركز (ج)	محيط (جنوب)
المجموع الأيسر (يسار)	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle 0}$	${\displaystyle {\frac {1}{\sqrt {2}}}}$	${\displaystyle +j{\frac {1}{\sqrt {2}}}}$
المجموع الأيمن (يمين)	${\displaystyle 0}$	${\displaystyle 1}$	${\displaystyle {\frac {1}{\sqrt {2}}}}$	${\displaystyle -j{\frac {1}{\sqrt {2}}}}$

حيث j = 90° إزاحة الطور

تُحمل معلومات القناة المركزية بواسطة كل من السماعتين اليسرى واليمنى بنفس الطور، بينما تُحمل معلومات القناة المحيطية بواسطة كل من السماعتين اليسرى واليمنى ولكن بطورين مختلفين. وهذا يوفر توافقًا جيدًا مع تشغيل الصوت الأحادي، حيث تُعاد إنتاج القنوات اليسرى والمركزية واليمنى من السماعة الأحادية مع كون مستوى القناة المركزية أعلى بمقدار 3 ديسيبل من مستوى القناتين اليسرى واليمنى، ولكن معلومات القناة المحيطية تُلغى. كما يوفر توافقًا جيدًا مع تشغيل الصوت الاستريو ثنائي القنوات، حيث تُعاد إنتاج القناة المركزية من السماعتين اليسرى واليمنى لتشكيل قناة مركزية وهمية، وتُعاد إنتاج القناة المحيطية من السماعتين ولكن بشكل منتشر.

يمكن لجهاز فك تشفير بسيط رباعي القنوات إرسال إشارة الجمع (يسار + يمين) إلى السماعة المركزية، وإشارة الفرق (يسار - يمين) إلى السماعات المحيطية. لكن هذا الجهاز سيوفر فصلًا ضعيفًا بين قنوات السماعات المتجاورة، وبالتالي فإن أي إشارة موجهة إلى السماعة المركزية ستُعاد إنتاجها من السماعتين اليمنى واليسرى بمستوى أقل بمقدار 3 ديسيبل فقط من مستوى السماعة المركزية. وبالمثل، فإن أي إشارة موجهة إلى السماعة اليسرى ستُعاد إنتاجها من كل من السماعة المركزية والمحيطية، بمستوى أقل بمقدار 3 ديسيبل فقط من مستوى السماعة اليسرى. مع ذلك، يوجد فصل تام بين القناتين اليمنى واليسرى، وبين القناة المركزية والمحيطية.

للتغلب على هذه المشكلة، يستخدم جهاز فك تشفير السينما ما يُسمى بدوائر "المنطق" لتحسين الفصل الصوتي. تُحدد هذه الدوائر أي قناة من قنوات السماعات تتمتع بأعلى مستوى إشارة، وتمنحها الأولوية، مع تخفيف الإشارات المُرسلة إلى القنوات المجاورة. ولأن هناك فصلًا تامًا بين القنوات المتقابلة، فلا حاجة لتخفيفها، وبالتالي يقوم جهاز فك التشفير بالتبديل بين أولوية القناتين اليسرى واليمنى، وأولوية القناتين المركزية والقصيرة. يفرض هذا بعض القيود على مزج الصوت في نظام دولبي ستيريو، ولضمان مزج مسارات الصوت بشكل مناسب، يتم مراقبة مزيج الصوت عبر مُشفّر ومفكّك دولبي ستيريو في آنٍ واحد. ^{[ 11 ]} بالإضافة إلى دوائر المنطق، تُغذّى قناة الصوت المحيطي أيضًا عبر مُؤخّر، قابل للتعديل حتى 100  مللي ثانية ليناسب قاعات العرض ذات الأحجام المختلفة، لضمان سماع أي تسريب لمواد البرنامج المُخصصة للسماعات اليسرى أو اليمنى إلى قناة الصوت المحيطي أولًا من السماعة المُستهدفة. يستغل هذا " تأثير الأسبقية " لتحديد اتجاه الصوت بدقة.

Dolby Surround هو أول إصدار استهلاكي من تنسيق الصوت التناظري متعدد القنوات للأفلام Dolby Stereo.

بفضل توافق مصفوفة دولبي ستيريو مع تشغيل الصوت الأحادي والستيريو، عند إصدار الأفلام التي صُنعت أصلاً بتقنية دولبي ستيريو على صيغ فيديو منزلية ستيريو - مثل VHS-HiFi أو أقراص الليزر أو بثها على التلفزيون الستيريو - كان من الممكن استخدام مسار الصوت الأصلي ثنائي القنوات بتقنية دولبي ستيريو. وقد رغب بعض المشاهدين في سماع هذه المسارات الصوتية بطريقة أقرب إلى تجربة السينما، ولذلك أنتجت بعض الشركات المصنعة أجهزة فك تشفير صوت محيطي مبسطة. ولخفض التكلفة، استغنت هذه الأجهزة عن مخرج مكبر الصوت المركزي ودائرة المنطق الموجودة في أجهزة فك التشفير الاحترافية، ولكنها تضمنت تأخير الصوت المحيطي. ولتمييز هذه الأجهزة عن الوحدات الاحترافية الموجودة في دور السينما، أُطلق عليها اسم " أجهزة فك تشفير دولبي سوروند". كما رخصت شركة دولبي استخدام مصطلح "دولبي سوروند" في البرامج التلفزيونية أو الأفلام التي تُعرض مباشرةً على الفيديو والمسجلة عبر مصفوفة دولبي ستيريو.

بحلول أواخر ثمانينيات القرن العشرين، كان مصنّعو الدوائر المتكاملة يعملون على تصميم أجهزة فك تشفير مصفوفة دولبي. ومن الأمثلة المبكرة النموذجية جهاز SSM-2125 من شركة PMI. ^{[ 14 ]} يُعدّ SSM-2125 جهاز فك تشفير مصفوفة دولبي ستيريو كامل (باستثناء تأخير الصوت المحيطي) على شريحة واحدة، مما سمح بتسويق أجهزة فك تشفير منزلية تستخدم نفس نظام المنطق الموجود في أجهزة فك التشفير الاحترافية للمستهلك. ولذلك سُمّيت هذه الأجهزة باسم دولبي برو لوجيك .