המדריך לרסיברים – חלק ראשון

פעם, לפני שנים רבות, הייתה קופסה שמחוברת מצד אחד לפטיפון עם ראש מגנטי ושני ערוצי שמע, ומהצד השני לשני רמקולים. תפקידה של הקופסה היה למתג בין מקורות שמע שונים ולהגביר אותם עד לעוצמה שמסוגלת להפעיל רמקולים. אפשר היה לחבר אליה גם טייפ סלילים, טייפ קסטות וכו´. לקופסה הזאת נתנו את הכינוי מגבר.

ברגע ששילבו במגבר גם יחידת קליטה לרדיו, ה - Tuner, נוצר מהפך וזה שינה את הכינוי של הקופסה ממגבר לרסיבר (Receiver). עוצמתו נמדדה ביחידות הספק, הוואט, ונעה בין 10 ל 50 וואט.

גם כיום תפקידו של הרסיבר למתג מקורות שמע שונים לכיוון הרמקולים, אבל עם הבדל עצום מהמקור. כיום הרסיבר מכיל מערכות שמע, וידאו ובקרת צליל מרחבי יחד עם ערוצי שמע רבים כשלרובם הספק כולל אדיר של יותר מ 1000 וואט.
הרסיבר כיום משמש כפריט מרכזי במערכת קולנוע ביתי. למעשה, תפקידו הוא להוות שוטר תנועה אשר מפקח ומנתב את אותות השמע והוידיאו למקומם המתאים. יחד עם זאת, הרסיבר גם עושה המרה בין פורמטים לפי הצורך. ובימינו, זאת בעיה. הסיבה לכך היא שהעולם נע מהר מאד - בייחוד עולם הקולנוע הביתי. פורמטים חדשים צצים בשוק חדשות לבקרים ומאלצים את יצרניי הרסיברים להוסיף עוד ועוד אלקטרוניקה כדי להתמודד עם תקנים חדשים ודרישות למפענחי צליל ותמונה מתקדמים.
בסדרת מאמרים זו ננסה להבהיר את הנדרש מהרסיברים החדשים, להסביר את תהליכי השמע והתמונה וגם לנסות להבין למה לכל החברות יש מפרטים דומים אבל בכל זאת הם נשמעים שונה.

המטרה העיקרית של הרסיברים הייתה מאז ומתמיד הגברת השמע. כדי להעביר לחדר המגורים בבית את אווירת הצליל ההיקפי המיוחד שקיים בבית הקולנוע, נעזרים ברסיבר כמפענח לערוצי השמע הרבים וכמגבר שדוחף 5 עד 9 רמקולים הממוקמים בנקודות שונות בחדר.

גם התפקיד המקורי שלו, העברת אות סטריאופוני רגיל - לא נשכח, ולכן מצויד כל רסיבר ביכולת העברת שני ערוצי שמע בלבד ובחלק מהרסיברים גם אפשרות לעקיפת כל מערכת המפענחים המתוחכמים כך שמסלול השמע יקוצר למינימום הנחוץ - בדיוק כמו הרסיברים המייסדים.

מקורות השמע רבים הם - חלקם אנלוגיים וחלקם דיגיטאליים, ולכל אות יש מסלול משלו במסע לכיוון הרמקולים. השרטוט באיור 1 נעשה כדי להמחיש בצורה גראפית בסיסית ופשוטה את מהלך השמע בתוך הרסיבר. בשלב זה נתעלם מהקווים הירוקים המקווקווים, נתייחס אליהם בפרק אחר.

מה שאנחנו רואים בשרטוט זה, הוא בורר הכניסות האנלוגיות. כניסות ה-CD, כבלים, טלוויזיה, הרדיו וכל שאר החיבורים האנלוגיים שיש ברסיבר, עוברים תהליך של בחירה בעזרת מיתוג ולאחר מכן עוברים הגברה. האות המוגבר עובר המרה לצורה דיגיטאלית ביחידת ה-A/D וממשיך למנגנון המאוד-חשוב - המפענח.

אחד מתפקידיו של הרסיבר זה לקבל אותות מרובי ערוצים (כדוגמת ה-Dolby Pro Logic), ולחלץ כל ערוץ בנפרד למקומו המתאים. התפקיד הזה נופל על כתפיו של המפענח (Decoder). הכניסה אליו היא שני ערוצים סטריאופוניים והיציאה היא 5 ערוצי שמע נפרדים שמנותבים על פי סוג הפורמט - קדמי, אחורי, מרכזי וכו´.

אם אות השמע מגיע לרסיבר בצורתו הדיגיטאלית דרך הכניסה האופטית או הקואקסיאלית (מחבר S/P DIF), האות עוקף את כל מערך ההמרה לדיגיטאלי ונכנס ישר למפענח.

"חבילת" הערוצים מגיעה למכונת עיבוד האותות - ה-DSP, או בשמו המלא - Digital Signal Processor. ה-DSP מהוה את לב מערכת עיבוד האותות, ויחד עם המפענח מהוה את ה"מרכיב הסודי" של כל יצרן רסיברים.

תפקידו של ה-DSP הוא לקבל את הצליל ההיקפי בצורתו הגולמית ולשנות אותו בהתאם למצב השמע הרצוי כדוגמת אולם תיאטרון, אולם קונצרטים, מתן תחושה של בית קולנוע וכו´. ה-DSP אף אחראי על יצירת אותות האיפוס (Tests) לרמקולים ולבקרה הכללית של הרסיבר.

לאות HDMI שמגיע דרך המחבר הייעודי לו, יש כבר "ניצנים" של פענוח ותרגום ראשוני על פי תקן ה-HDMI והתוצאה המתקבלת נכנסת ישירות ל DSP להמשך התהליך. מה-DSP מומר שוב אות השמע מצורתו הדיגיטאלית לאנלוגית וממשיך לרמקולים דרך מערך של מגברים ודוחפי זרם.

כל זה הוא הסבר על קצה המזלג ובראיה כללית מאד, כשבפועל המיתוגים יותר מסובכים. מנגנונים אלו לא הוכנסו לשרטוט כי לא בכל רסיבר הבקרים נמצאים באותו מקום (היישום המעשי בנוי באלקטרוניקה שונה), כך שהשרטוט המורכב רק יבלבל.

מי שקורא את מפרטי הרסיבר לפני או אחרי הקניה, עלול להתבלבל ממספר מפענחי אות השמע ההיקפי הבנויים בתוכו. שתי החברות המובילות בפיתוח הקידוד והפענוח הן Dolby ו-DTS, ולשתיהן הרבה קידודים שונים. אני הייתי מחלק את הקבוצות לפי מקור האות - הקבוצה שמפענחת צליל היקפי ממקור אות אנלוגי והקבוצה השנייה שמפענחת ממקור אות דיגיטאלי. לפני שנצלול להסברים על המפענחים לסוגיהם, כדאי להכיר חזותית את סוגי חיבורי השמע ברסיבר, המובאים באיור 2.

מפענחי הצליל ההיקפי פותחו במקור עבור הקולנוע, כדי להעצים את תחושת הצופה ולהראות יתרון ברור על הטלוויזיה, רצו באולפנים להוסיף עוד כמה ערוצי קול על מנת לתת לצופה את התחושה שהוא חלק חי מהסביבה המוקרנת. מכיוון שבסרט ההקרנה האופטי היה מקום רק לשני ערוצי קול (Stereo), עברו לשיטת צילום עם סרט רחב יותר מה- 35 מ"מ הסטנדרטי. סרט של 70 מ"מ אפשר להציג תמונה יותר גדולה וגם הותיר מקום פיזי להכנסת עוד ערוצי קול לטובת הצליל היקפי.

השימוש בסרטי 70 מ"מ וציוד הצילום המסורבל העלה, כמובן, את מחיר ההפקות. לא פלא, אם כך, שפיתוח חדש של חברת Dolby, אשר השתיל ערוץ קול נוסף (אחורי) באות אנלוגי סטריאופוני סטנדרטי, אומץ בברכה ובמהירות ע"י האולפנים וסרט הצילום הרגיל - ה-35 מ"מ, חזר לככב. השם שניתן ע"י חברת Dolby למקודד (והמפענח) הראשון לצליל ההיקפי היה Dolby Surround.

מאז חל שיפור מסחרר בכוח החישוב של המעבדים המתמטיים, מה שאפשר תכנון של מקודדים מסובכים יותר עם אלגוריתמים יותר מורכבים, וכיום מצליחים לדחוס בשני ערוצי קול אנלוגיים מידע של 5 ערוצים מלאים, ולעיתים אף יותר.

למרות שיש לנו תחושה שהעולם שלנו הפך להיות לגמרי דיגיטאלי, עדיין ישנם הרבה מקורות שמע אנלוגיים. שידורי הטלוויזיה באוויר ובכבלים, ווידאו טייפ, דיסק CD רגיל בחיבור אנלוגי, שידורי רדיו FM ועוד לא מעט מוצרים כאלה קיימים בשוק. מה שמשותף למקורות אלו הוא שהם מעבירים לרסיבר אות עם שני ערוצים בלבד (Stereo) והתוצאה הסופית - מה יגיע לרמקולים - תלויה במה שמקודד בתוך שני הערוצים האלו וביכולת הפענוח של הרסיבר.

הכלל הבסיסי של כל המקודדים האנלוגיים לצליל היקפי הוא חד משמעי: אות אנלוגי מקודד לאות רב ערוצי, וכשנכנס ליחידת הגברה שאין לה את המפענח המתאים, ישמע כאות סטריאופוני רגיל ללא הפסדים כלשהם בצורה, עוצמה ובכיווניות של הצליל. מה שקודד כערוץ אחורי או מרכזי ישמע אוטומטית בשני הרמקולים הקדמיים כאילו הוקלט במקור ללא קידוד. כלומר - כהקלטה סטריאופונית רגילה.

בהמשך המאמר נסביר על מפענחי הצליל ההיקפי האנלוגי. כהקדמה קטנה נציין שערוץ הבאס, בכל המפענחים, הוא לא חלק מהקידוד ולא מוגדר כערוץ נפרד כי למעשה הוא מחולץ רק ברסיבר מהערוצים הצידיים הקדמיים.

הקידוד הזה זהה ל-Dolby Surround אבל המפענח משופר. מדובר בקידוד של 4 ערוצים, כשהערוץ האחורי מוגבל ברוחב פס ל-7KHz. הערוץ האחורי מקודד בתוך הערוצים הקדמיים בפאזה שונה, מה שמאפשר לרסיבר לחלץ אותו מהקדמיים ולהעביר את הצליל לרמקולים האחוריים. ברסיברים בדרך כלל מנתבים את הערוץ האחורי הבודד לשני הרמקולים האחוריים.

שיפור משמעותי של Dolby Pro Logic. קידוד של 5 ערוצים, כולם בתחום מלא של תדרי השמע (20 הרץ עד 20K הרץ).הפאזה ב-Dolby Pro Logic אפשרה את חילוץ הערוץ האחורי וכדי לאפשר הפרדה גם בין הימני לשמאלי האחוריים, היה צורך להוסיף עוד משתנה לקידוד והוא משתנה העוצמה.

כאמור, כוח החישוב החזק של המעבדים המתמטיים אפשר את תהליך ההפרדה הכפול. תחילה מזוהים הערוצים האחוריים בעזרת שינוי הפאזה ולאחר מכן מופרדים לימין ושמאל לפי העוצמה.

חברת Dolby אמנם לא מפרטת את מבנה המקודד אבל מהמידע המצומצם שכן אפשר לדלות, ניתן להבין שהקידוד המיוחד של ה Dolby Pro Logic II נראה כפי שמשורטט באיור 3.

מבנה המקודד הוכנס למאמר לא רק כדי להמחיש את מבנהו, אלא גם בשביל למקד נקודה חשובה - המפענח לא מקבל אות מיוחד שמציין לו את שיטת הקידוד הנקלטת, ולכן הרסיבר לא יכול לדעת לפי סוג האות המתקבל אם השידור הוא Stereo או Pro Logic, ומכאן שהוא לא יכול למתג אוטומטית בין המצבים.

תיאורטית אין צורך בכך. אם הרסיבר במצב צליל היקפי (Surround) ונבחר מצב של מפענח Dolby Pro Logic II, ואם מכניסים אות סטריאופוני רגיל ( כמו מדיסק CD ) שלא מכיל קידודים של ערוצים אחוריים, המפענח אמור להשמיע צליל רק מהרמקולים הקדמיים (ימין, מרכזי ואחורי) וכלום מהאחוריים. אבל מכיוון שההפרדה בין קדמי ואחורי לא אידיאלית ותלויה במערכת המיצוע ובמקדמי הפילטרים של המפענח, מעשית המפענח לא אידיאלי וחלק מהצליל בכל זאת דולף לאחוריים.

כדי "לעזור" להתאים את המפענח לסוגי המידע שמגיע אליו הוסיפו ברסיברים גם אפשרות שינוי אופיו, וכך (מחוסר ברירה) נוספו בחירות חדשות בהתאם לסוג הצליל שמפוענח: Dolby Pro Logic II Music, Dolby Pro Logic II Movie ו-Dolby Pro Logic II Game.

מקביל בקידוד ל Dolby Pro Logic II, רק שהמפענח מצויד בתוספת של מטריצה להרחבת מספר הערוצים לשישה או שבעה. הערוצים הנוספים משוחזרים בעזרת המטריצה ממידע שיש בערוץ הקדמי והאחורי.

גם כאן, בדומה ל-Dolby Pro Logic II, רצוי לציין לרסיבר אם המידע הואDolby Pro Logic IIx Music או Dolby Pro Logic IIx Movie או Dolby Pro Logic IIx Game.
כנ"ל, גם במפענח ה DTS אפשר לציין אם מאזינים ל DTS Neo:6 Music או DTS Neo:6 Cinema .

יתרון אפשרות הטמעת ערוצים רבים בערוץ סטריאופוני רגיל הוא די גדול, אבל יחד עם זאת אי אפשר להתעלם מחסרון ברור של הפרדת ערוצים לא מושלמת. כדי להשיג הפרדה חזקה בין הערוצים והגדרה ברורה של תוכן הערוץ, היה צורך להקציב לכל ערוץ נתיב משלו ללא קשר לערוץ השכן.

זה מתאפשר רק בעזרת המקודדים הדיגיטאליים, עליהם בחלק השני של הכתבה.