Bunyi stereofonik

Bunyi stereofonik atau stereo ialah kaedah pengeluaran bunyi dengan menggunakan sekurang-kurangnya dua saluran audio melalui penyusunan pembesar suara secara simetri agar memperdengarkan bunyi dari pelbagai arah seolah-olah mendengar sekeliling secara semula jadi, berbanding dengan bunyi monaural atau "mono" iaitu audio dari satu saluran sahaja di pusat medan pendengaran (seumpama medan pendengaran).
Rakaman stereo digunakan untuk penyiaran FM dan Penyiaran Audio Digital (DAB) serta sesetengah sistem televisyen. Jurutera bunyi menggunakan pelbagai kaedah rakaman stereo, termasuk menggunakan sepasang mikrofon berarah, sepasang mikrofon semua arah yang disusun selari, atau mana-mana teknik yang lebih rumit. Sesetengah rakaman monofonik seperti rakaman asal Oklahoma! (1943), Carousel (1945), dan South Pacific (1949) oleh barisan pelakon Broadway, pernah sekali dikeluarkan semula dalam bentuk stereo "palsu" untuk memperdengarkan bunyi yang seolah-olah asalnya dirakam secara stereo.
Siaran stereo pertama dijayakan melalui sistem telefon oleh Clement Ader pada tahun 1881. BBC mengumandangkan siaran radio stereo pertama pada Disember 1925. Pada 1930-an, Alan Blumlein dari syarikat EMI mempatenkan piring hitam stereo, filem stereo, dan juga bunyi keliling. Harvey Fletcher dari Bell Labs menyelidik teknik-teknik rakaman dan pengeluaran bunyi stereofonik. Filem wayang komersil pertama yang ditayangkan dengan bunyi stereofonik ialah Fantasia oleh Walt Disney (1940). Menjelang pertengahan 1950-an, bunyi berbilang saluran menjadi kebiasaan dalam pembikinan filem-filem Hollywood yang berbelanja besar. Pada tahun 1953, Remington Records mula merakam sebilangan sesinya dalam stereo, dengan piring hitam stereofonik pertama yang dijual kepada awam pada tahun 1958. Suruhanjaya Komunikasi Persekutuan (FCC) Amerika Syarikat mengumumkan piawaian teknikal FM stereofonik pada April 1961, di samping melesenkan penyiar-penyiar FM stereo seharian yang dilancarkan pada tahun yang sama. Pada tahun 1984, bunyi televisyen berbilang saluran diterima pakai oleh FCc sebagai piawaian pemancaran televisyen stereo di Amerika Syarikat.

Huraian

Istilah "stereofonik" yang berasal dari bahasa Yunani, iaitu gabungan stereos ("pejal") dan phōnē ("bunyi"), direka oleh Western Electric, seumpama perkataan "stereoskopik". Dalam kegunaan umum, stereo biasanya bermaksud rakaman dan pengeluaran semula bunyi melalui dua saluran dengan menggunakan data untuk dua pembesar suara atau lebih secara serentak. Dari segi teknikal pula, stereo atau stereofoni bermaksud rakaman dan penghasilan semula bunyi yang menggunakan unjuran stereograf untuk mengekodkan kedudukan relatif objek-objek dan peristiwa-peristiwa yang dirakam. Sesebuah sistem stereo boleh merangkumi sebanyak mana bilangan saluran yang termampu, seperti sistem bunyi keliling 5.1 atau 6.1 saluran yang digunakan dalam penerbitan filem dan televisyen tercanggih. Namun demikian, stereo secara amnya memaksudkan sistem-sistem dua saluran sahaja. Peranti elektronik yang memainkan rakaman bunyi stereo sering dipanggil "stereo" begitu sahaja.
Ketika dalam proses rakaman stereo dwisaluran, dua batang mikrofon diletakkan di tempat-tempat strategik yang berhampiran dengan punca bunyi, lantas merakam secara serentak. Dua saluran rakaman berkenaan seiras hasilnya, tetapi berbeza dari segi maklumat masa ketibaan bunyi dan tahap tekanan bunyi. Apabila hasil rakaman dimainkan semula, otak mendengar mencerap perbezaan pemasaan dan tahap bunyi yang tidak ketara itu untuk menyegi tiga kedudukan objek-objek yang dirakam. Rakaman stereo selalunya banyak kehilangan fideliti apabila dimainkan dengan pemain monaural. Memandangkan setiap mikrofon yang digunakan dalam rakaman stereo merakam setiap depan gelombang pada masa yang berbeza sedikit, maka depan-depan gelombang itu tidak selaras jadinya; menyebabkan berlakunya gangguan membina dan merosak apabila kedua-dua runut bunyi dimainkan semula secara serentak melalui corong pembesar suara yang sama. Fenomena ini dikenali sebagai "pembatalan fasa."

Teknik X-Y: stereofoni keamatan

Untuk ini, dua batang mikrofon searah terletak di tempat yang sama, menghala satu sama lain pada sudut antara 90° dan 135° (lihat juga "The Stereophonic Zoom" oleh Michael Williams). Kesan stereo dicapai melalui perbezaan dalam tahap tekanan bunyi antara kedua-dua mikrofon tersebut. Perbezaan dalam tahap 18 dB (16 hingga 20 dB) diperlukan untuk memperdengarkan arah pembesar suara. Disebabkan tiadanya perbezaan dalam ketaksaan masa tiba/fasa, maka sifat sonik dalam rakaman X-Y kekurangan penghayatan ruang dan kedalaman berbanding dengan rakaman bersedia A-B. Apabila dua batang mikrofon berbentuk angka lapan digunakan, bersemuka ±45° berhubungan dengan punca bunyi, maka persediaan X-Y menjadi "Blumlein Pair." Imej sonik yang dihasilkan adalah realistik, seakan-akan "hologram". (Lihat juga keamatan akustik).

Teknik A-B: stereofoni masa tiba

Ini menggunakan dua batang mikrofon semua hala yang disusun selari dan dijarakkan sesama sendiri, merakam maklumat stereo pada masa ketibaan bunyi serta beberapa maklumat perbezaan tahap (amplitud), khususnya jika cukup dekat dengan punca bunyi. Pada jarak kira-kira 60 cm (0.6 m), masa lengah (perbezaan masa tiba) bagi isyarat mencapai mikrofon pertama dan disusuli mikrofon yang satu lagi di tepi adalah kira-kira 1.5 milisaat (1 hingga 2 milisaar). Jika jarak antara kedua-dua mikrofon tersebut dijauhkan lagi, maka sudut penerimaannya berkurangan. Pada jarak 70 cm, adalah lebih kurang bersamaan dengan sudut penerimaan sediaan ORTF hampir sekena.
Teknik ini boleh menghasilkan keluaran fasa apabila isyarat stereo diadunkan menjadi mono.

Teknik M/S: stereofoni Tengah/Sisi (Mid/Side)

Teknik sekenaan ini menggunakan sebatang mikrofon dwiarah yang menghala ke sisi dan sebatang lagi mikrofon (biasanya sejenis kardioid, meskipun Alan Blumlein melukis penggunaan transduser semua hala dalam paten asalnya) menghala ke punca bunyi pada sudut 90°. Saluran kini dan kanan dihasilkan melalui matriks yang ringkas, iaitu Kiri = Tengah + Sisi; Kanan = Tengah − Sisi (isyarat sisi yang terbalik kekutuban). Tatarajah ini menghasilkan isyarat yang serasi mono sekali, dan jika isyarat Tengah dan Sisi dirakam (bukannya Kiri dan Kanan yang dimatrikskan), maka lebar stereo boleh diolah setelah rakaman dijalankan, menjadikannya berguna khususnya untuk projek berasaskan perfileman.

Teknik hampir sekena: stereofoni campuran

Teknik-teknik ini menggabungkan prinsip-prinsip teknik A-B dan X-Y (pasangan sekena). Contohnya, teknik stereo ORTF dari Office de Radiodiffusion Télévision Française (Pejabat Penyiaran Radio dan Televisyen Perancis, Radio France) memerlukan sepasang mikrofon kardioid diletakkan 17 cm dari satu sama lain pada jumlah sudut 110° antara kedua-dua mikrofon tersebut, maka menghasilkan sudut penerimaan stereofonik 96° (Sudut Rakaman Stereo [Stereo Recording Angle], SRA). Dalam teknik stereo NOS dari Nederlandse Omroep Stichting (Radio Belanda), jumlah sudut antara mikrofon adalah 90° dan jarak antaranya ialah 30 cm, untuk merakam maklumat stereo pada masa tiba dan juga maklumat tahap tekanan. Perhatikan bahawa jarak 17 cm tiada kena-mengena dengan jarak telinga manusia. Isyarat yang dirakam pada amnya dimaksudkan untuk main semula melalui pembesar suara, bukan fon telinga.

Stereo "palsu"

Ketika memulihkan atau remastering rakaman monofonik, pelbagai teknik "pseudo-stereo", "quasi-stereo", atau "rechanneled stereo" digunakan untuk menimbulkan suasana seolah-olah bunyi tersebut asalnya dirakam secara stereo. Teknik-teknik sedemikian pada mulanya melibatkan kaedah-kaedah perkekasan (lihat Duofonik) atau, kebelakangan ini, gabungan perkakas dan perisian. Multitrack Studio, dari Bremmers Audio Design (Belanda), menggunakan turas khas untuk menimbulkan kesan "pseudo-stereo": turas "tunda" (shelve) mengarahkan frekuensi rendah ke saluran kiri dan frekuensi tinggi ke saluran kanann, dan turas "sikat" (comb) pula melengahkan sedikit pemasaan isyarat antara kedua-dau saluran, tidak ketara pada telinga manusia (turas sikat membolehkan julat pengolahan antara 0 dan 100 milisaat), sambil menyumbang kepada kesan "membesarkan" lagi ruang pengumandangan rakaman mono asli.
Litar pseudo-stereo khas ciptaan Kishii dan Noro dari Jepun, dipatenkan di Amerika Syarikat pada tahun 2003, setelah sudah diberi paten untuk peranti-peranti yang seumpamanya terdahulu. Teknik-teknik stereo buatan telah digunakan untuk menambah baik pengalaman mendengar rakaman monofonik atau menjadikan rakaman tersebut lebih berdaya jual di pasaran hari ini yang cenderung kepada stereo. Sesetengah pihak meluahkan kebimbangan mengenai penggunaan kaedah-kaedah sebegini.