O som surround stereo foi concebido nos estúdios de cinema como parte evolutiva do método de gravação e literalmente transcrito para as salas de cinema domésticas.
O som multicanal no cinema apareceu em 1940, com o nome de batismo de Fantasound, projetado para o filme Fantasia, dos estúdios Disney. O formato do Fantasound era de, nada menos do que 9 canais, sendo 8 de áudio e um de sincronismo. A ideia de envolver o espectador de cinema num envelope auditivo não é, portanto, novidade. Na realidade, as primeiras tentativas de implementação de som espacial, chamado de som “estereofônico” (do grego, stereos = “sólido” e ph?n? = “som”), precederam o lançamento de Fantasia.
O som stereo foi inventado nos laboratórios da Bell Telephone (subsidiária da Western Electric), nos Estados Unidos, e experimentalmente bem sucedido em 1933. O som stereo se baseia no fato singular de que o ouvido humano é capaz de perceber movimento e direção, em função das diferenças auditivas entre os dois ouvidos.
Em ambos os eventos citados acima, foram Leopold Stokowski e a Philpadelphia Orchestra que tiveram a honra de verem registrados os primeiros sons em stereo no mundo, primeiro em dois canais, gravado em disco, e depois no Fantasound, em banda ótica, direta em filme 35mm. Mas, a história nos mostra que, em ambos os casos, o som stereo ainda iria esperar até meados dos idos de 1950, para ter alguma expressão de uso público ou privado.
Neste interregno, e em pleno clima pré-guerra, foi na Alemanha que se deu um grande passo na evolução da qualidade do som gravado: o registro em fita magnética e a descoberta de que a corrente de bias, aplicada ao sinal gravado, retificava a resposta de alta frequência (sons agudos) e com isso a chamada “alta fidelidade” dava os seus primeiros passos. Por causa da guerra, as aplicações das gravações em fita magnética só se concretizaram anos mais tarde.
O som estereofônico no cinema voltou à plena carga, por culpa de um incidente histórico: com o aumento da penetração da televisão nos lares americanos, e o consequente esvaziamento das salas de projeção, os estúdios em Hollywood resolveram atrair o público de volta ao cinema, aumentando significativamente a largura das telas e com isso sentiu-se a necessidade de ocupar este espaço maior com som, de modo a que a plateia pudesse seguir com os olhos e com os ouvidos, simultaneamente, aumentando assim o realismo do que rolava nas telas.
A extensão do aumento da largura na tela foi dramática. A relação de aspecto mudou de 1.33:1 (academy ratio), para 2.55:1 com o CinemaScope, inicialmente, e depois evoluiu para 2.35:1, que é o padrão atual dos filmes em Panavision.
Em 1954, a Fox lançou “The Robe” (“O Manto Sagrado”), em CinemaScope, e com 4 canais de som em banda magnética:
A gravação magnética, com alta fidelidade, é mixada no filme 35mm, dotado das 4 faixas de som, como mostrado na figura abaixo:
Em seguida, você vê a foto da unidade leitora Westrex R10, que era adaptada nos projetores 35mm, e que permitia a reprodução de 3 canais de áudio na tela e um canal surround:
Transformar 2 canais em quatro é possível, pelo processo matricial: quando o mesmo som, contido nos canais esquerdo e direito, está rigorosamente em fase, este som é reproduzido no canal central; e quando o mesmo som, contido nesses canais, está fora de fase, ele é automaticamente derivado para o quarto canal, neste caso, o surround (o “U” da sala de cinema).Para reproduzir corretamente o Dolby Stereo, e colocar cada som no seu lugar, foi necessário implementar um decodificador (decoder). Mas um dos aspectos mais importantes deste sistema é que ele é retro compatível, ou seja, na ausência da leitora dos 2 canais óticos e do decodificador Dolby Stereo, o som reproduzido na tela é mono! E mais importante ainda, é a preservação da codificação dos dois canais, na transferência do som codificado para outras mídias. `Por causa disso, quando as primeiras fitas VHS stereo pré-gravadas apareceram no mercado, com som copiado dos filmes Dolby Stereo, bastou implementar um decoder doméstico, para resgatar um som igualzinho ao do cinema! Este decoder levou o nome de Dolby Surround (com rede eletrônica passiva) e depois de Dolby ProLogic (com o uso de um circuito integrado).O advento do som Dolby Stereo reforçou o conceito do uso do surround como um canal de efeitos sonoros, o que os americanos chamam de “foley effects” e nós de sonoplastia. Criou-se o conceito também do chamado “campo sonoro surround” ou “surround soundfield“, que é criar um campo sonoro difuso (sem permitir a localização dos sons pelo ouvinte), e de maneira a envolvê-lo completamente. No cinema ou em casa, o campo surround é rigorosamente o mesmo.
Sem dúvida, o Dolby Stereo mudou completamente a maneira como as trilhas sonoras eram gravadas e mixadas. Um exemplo claro disso é a centralização do diálogo, de modo a evitar diferenças de fasamento. Mas, restava ainda uma enorme limitação: os efeitos de sonoplastia careciam de movimentação pelo espaço surround criado pelos canais traseiros. E a única forma de resolver isso, foi criar um segundo canal surround, fazendo assim o surround stereo.
A introdução do surround stereo se tornou definitiva quando o formato Dolby Digital alcançou as telas, em 1992. Depois dele, vieram os formatos DTS e SDDS, este último pela Sony Pictures. A forma como o som passou a ser gravado nos filmes mudou para acomodar as trilhas analógica e digital ao mesmo tempo (ver abaixo). Isto foi feito por dois motivos: um, se o cinema não tivesse sido adaptado para som digital ainda assim a trilha sonora seria reproduzida, no caso em Dolby Stereo; e o outro, caso o som digital falhasse, o som analógico seria imediatamente acionado, para se evitar interromper a projeção do filme:
Visão expandida da área lateral do filme 35mm atual. Da esquerda para a direita: SDDS (faixa azul); Dolby Digital (área cinza), Dolby Stereo (trilha ótica), e DTS (?timecodes?: pontos brancos em faixa azul estreita). N.B.: a trilha DTS é gravada em CD-ROM, e sincronizada com o filme através desses códigos.
A tabela abaixo resume os formatos multicanais de áudio, usados no cinema, com as suas respectivas configurações:
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Formato de áudio: |
Canais na tela*: |
Canais surround*: |
Compatibilidade para Home Theater: |
| CinemaScope | 3: E, C, D | 1 (mono) |
Sim |
| Todd-AO** | 5: E, CE, C, CD, D | 1 (mono) |
Sim |
| Dolby Stereo | 3: E, C, D | 1 (mono) |
Sim |
| Dolby Digital*** | 3: E, C, D | 2: SE, SD |
Sim |
| DTS*** | 3: E, C, D | 2: SE, SD |
Sim |
| SDDS | 5: E, CE, C, CD, D | 2: SE, SD |
Não |
| Dolby Digital EX | 3: E, C, D | 3: SE, SB, SD |
Sim |
| DTS ES | 3: E, C, D | 3: SE, SB, SD |
Sim |
* legendas: E (esquerdo), C (centro), D (direito), CE (centro-esquerdo), CD (centro-direito), SE (surround esquerdo), SD (surround direito), SB (surround back).
** A base usada no Todd-AO é a mesma de outros formatos 70mm, e até mesmo a do Cinerama, em 3 fotogramas de filme plano.
*** O canal LFE (Low Frequency Effects) não é considerado como um canal extra, por causa das suas limitações de resposta; é por isso chamado de ?.1?.
Embora o home theater tradicionalmente use apenas 3 canais na frente, é perfeitamente possível se conseguir a reprodução correta dos canais centro-esquerdo e centro-direito, desde que: 1 ? a trilha sonora original do filme não tenha sido remixada; 2 ? as caixas acústicas usadas para os canais esquerdo e direito e para o canal central sejam da mesma qualidade e timbre sonoro; e 3 ? o alinhamento entre as mesmas seja feito dentro dos critérios abaixo descrito.
O som surround stereo em casa
Existem dois campos sonoros distintos, que interagem entre si, tanto no cinema, quanto nas instalações domésticas: o primeiro desses campos é formado pela união dos canais frontais (esquerdo, central, e direito), que vamos chamar de ?soundstage frontal?, mas que, na realidade, é o palco imaginário das salas de conserto, e cuja reprodução se torna possível, sem grandes esforços, pela adição do canal central. Note que é perfeitamente possível também fazer um ?soundstage? com o uso de apenas dois canais stereo (esquerdo e direito), mas o terceiro canal aumenta este campo, a ponto de permitir que pessoas que estejam sentadas mais próximas das laterais possam continuar a ter uma percepção correta deste campo. O segundo campo é o do surround, mencionado anteriormente. Ele é formado basicamente pelos canais surround esquerdo e direito, como no Dolby Stereo, mas fica melhor configurado com a adição de um canal ?surround back?, atrás dos ouvintes, como mostra o diagrama a seguir:
Como calibrar os campos sonoros
Para se ter em casa um som tão envolvente quanto o do cinema, é preciso prestar atenção e calibrar os dois campos sonoros simultaneamente. O diagrama acima nos mostra que, antes de mais nada, é preciso achar um local de referência, para o qual todas as medidas e ajustes são feitos. Este local é chamado em inglês de ?sweet spot?, e nos iremos usar este termo como local de referência. Este local é determinado pelo usuário, mas, via-de-regra, ele é situado na parte traseira da sala, tal como indicado acima.
A primeira providência, para que a calibração tenha sucesso, é colocar todas as caixas acústicas, correspondentes a cada canal, na melhor posição possível. Em alguns casos, devido à inadequação nas salas onde o home theater é instalado, é provável que haja algum comprometimento na colocação dos falantes, mas existem tolerâncias aceitáveis nas medidas-padrão, que torna esta variação tolerável.
As caixas da frente, correspondente aos canais esquerdo, central e direito, devem formar um arco, com os canais esquerdo e direito num ângulo de aproximadamente 30º do ouvinte sentado no sweet spot. Se isso não for possível, deve-se usar um ajuste de compensação, que será explicado mais adiante. A altura desses três canais deverá ser, preferencialmente, a mesma. E, novamente, se isso não for possível, deve-se posicionar os canais esquerdo e direito na mesma altura, e o canal central no máximo uns 60 cm acima ou abaixo dos canais laterais. A altura próxima do ideal é aquela correspondente aos ouvidos de uma pessoa sentada, na posição do sweet spot. Pode-se estabelecer como altura das caixas aquela situada entre o tweeter (alto falante de agudos) e o woofer (alto falante de graves). Pequenas diferenças nesta posição não são críticas.
A altura dos canais surround deve ser seguir o mesmo padrão de altura, se possível. A altura de cada unidade deve estar acima dos ouvidos da pessoa sentada no local do sweet spot. Uma instalação que dá bons resultados é conseguida posicionando-se cada caixa surround a ¾ da altura total da parede, mas não há uma regra absoluta. Os canais surround esquerdo e direito devem apontar um para o outro. Este ajuste é particularmente importante no caso das caixas de radiação direta (caixas acústicas normais), cujo ângulo de dispersão sonora é relativamente baixo. Se o usuário puder, é altamente recomendável instalar caixas com dispersão angular maior, e entre os modelos a serem escolhidos estão as caixas bipolares ou as omnipolares, estas as melhores deste tipo. Já para o canal surround back, pode ser usado o tipo de radiação direta, mas ao invés de uma, deve-se usar duas caixas, a uma distância de aproximadamente 120cm uma da outra, e atrás do sweet spot. Se nesta posição, existir uma parede, então as caixas devem ser instaladas em ângulo, apontando para o centro da sala. Note que, embora o surround back seja mono, a instalação de duas caixas irá impedir o chamado efeito de ?fone de ouvido?, devido ao aumento da dispersão sonora. Se um amplificador ou receiver permitir a instalação de surround back esquerdo e direito, ela deve ser feita, apesar da natureza mono deste canal. Isto deixará o sistema apto para aplicações 7.1, que deverão vir em formatos de áudio de alta definição.
Uma vez posicionadas todas as caixas, deve-se medir a distância entre elas e o sweet spot, e anotar este valor à parte. A grande maioria dos A/V receivers adotam medidas do tempo do império, neste caso, em pés, mas fazendo as nossas medidas nesta unidade, nós podemos ter uma noção do retardo (?delay?) de cada caixa, em relação ao sweet spot, isto porque 1 pé equivale a 1 ms de retardo.
A seguir, usa-se de preferência um medidor de pressão sonora (?sound pressure level?), para medir a amplitude (volume) de cada canal, em relação ao sweet spot. Se o medidor for usado, deve-se seguir as orientações do fabricante, quanto ao peso e à velocidade de resposta. É importante que, ao fazer cada medição, o ambiente não seja perturbado por ruído externo. Para começar, deve-se zerar todos os valores contidos no setup do decodificador (0 dB). Para medir e ajustar a fonte, é recomendável usar um gerador de ruído rosa multicanal, que normalmente acompanha o decodificador. Embora seja possível usar discos de ajuste (CD ou DVD), o gerador do decodificador é normalmente mais confiável, e no caso de haver discrepâncias, o usuário deve optar por aquele em que ele perceba melhores resultados. Medidores digitais são mais difíceis de ler, porém permitem fazer a média das leituras, o que, em alguns casos, aumenta a precisão do ajuste. Se o usuário não tiver um medidor à mão, o jeito é ouvir cada canal com calma, e tentar o melhor ajuste de volume possível. Neste caso, a não ser que as caixas usadas sejam muito desiguais, geralmente as variações em decibéis (dB) são pequenas entre uma caixa e outra. Lembre-se, entretanto, que a distância entre as caixas e o sweet spot varia muito, e assim as maiores variações em dB deverão ser notadas, por exemplo, entre as caixas dianteiras e as do surround.
Depois da pressão sonora ajustada, introduz-se o valor da distância em pés no setup do decoder, para acertar o retardo (delay) entre os vários canais. Este ajuste é importante, mas não é crítico. Se for possível um ajuste fino (variando em unidades) é mais fácil estabilizar o campo sonoro frontal. Caso contrário, deve-se procurar um valor de ajuste o mais próximo da distância das caixas previamente anotada. Os valores das distâncias das caixas estipulam o retardo do som de cada canal, de modo a que a reprodução de todos os canais chegue aos ouvidos da pessoa sentada no sweet spot, ao mesmo tempo. Tal fato é de particular interesse, para compensar diferenças de posição entre as várias caixas acústicas. No caso do canal central, o ajuste do retardo compensa a ausência ou impossibilidade do mesmo ser instalado na forma de um arco. Note-se que este arco é uma simulação, dentro do ambiente doméstico, da curvatura da tela Panavision do cinema. Mesmo que a mixagem das mídias, como o DVD, faça uma compensação da ausência de curvatura, a instalação em arco ajuda a aumentar a perspectiva do campo sonoro frontal, e portanto, deve ser adotada preferencialmente.
De tudo que foi mencionado até agora, nenhuma palavra foi dita sobre o LFE, que é o canal de efeitos sonoros de baixa freqüência. Para este canal, chamado de .1, é recomendável o uso de um subwoofer com amplificação própria. Em princípio, o subwoofer pode ser instalado em qualquer local da sala. Deve-se, entretanto, evitar cantos e paredes próximas, que exageram desnecessariamente os sons graves. O ajuste dos subwoofers é complexo, e não será coberto por este artigo. Entretanto, basta dizer que deve-se instalar e calibrar o subwoofer com bom senso: com volume em excesso, por exemplo, as vozes ficarão pouco naturais e os graves retumbantes.
Em suma, o som do cinema, tão importante, em tempos recentes, para criar um ambiente adequado na exibição da estória e da trama do filme, pode ser reproduzido com toda a fidelidade original, pretendida pelo cineasta e pelos engenheiros de áudio, na sala do usuário. A experiência nesta área tem nos mostrado que o investimento em equipamentos de boa qualidade é amplamente recompensado com o resultado obtido. Entretanto, existem bons equipamentos, a baixo custo, e pré-configurados, que trazem bons resultados também. Decodificadores mais recentes empregam o uso de microfones, com algoritmos de medição e ajuste automáticos. Mesmo assim, ajustes manuais são possíveis, com o objetivo de otimizar certas instalações. Neste caso, conhecer o que se está fazendo se torna muito útil. [Webinsider]
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Paulo Roberto Elias
Paulo Roberto Elias é professor e pesquisador em ciências da saúde, Mestre em Ciência (M.Sc.) pelo Departamento de Bioquímica, do Instituto de Química da UFRJ, e Ph.D. em Bioquímica, pela Cardiff University, no Reino Unido.
8 respostas
Oi, Douglas,
Informações mais detalhadas sobre o DTS você pode começar pela própria empresa: http://www.dts.com/
Eu não tenho estatística sobre o uso de DTS nas salas de cinema do país, mas alguma coisa eu sei sobre o uso do DTS no Rio de Janeiro e São Paulo:
No Rio, a maioria dos cinemas começou usando DTS nas salas de rua e nos multiplex, mas depois esses últimos começaram a instalar Dolby Digital. Com o desaparecimento das salas de rua, a projeção com som digital ficou praticamente restrita aos multiplex, que passaram a exibir em duplo ou até triplo formato.
Com o tempo, o SDDS praticamente desapareceu e o Dolby Digital tomou conta. A queda de uso do DTS é um fenômeno mundial. No ano passado, eu conversei com o dono de uma das maiores cadeias de cinema no país e ele me relatou que só está usando Dolby.
Isto tem um motivo técnico. Pelo fato do DTS precisar de um equipamento de leitura da trilha por fora, a manutenção é mais complicada para o exibidor. Por outro lado, os novos cabeçotes de leitura para o Dolby Digital acabaram por eliminar o scanner anterior, que era montado no topo do projetor. A leitura passa a ser feita ao lado do bloco ótico convencional, que lê a parte Dolby Spectral Recording analógica. Se o Dolby Digital falhar, a leitura Dolby SR corrige a reprodução sem que o espectador perceba. E tanto um quanto outro são gravados diretamente na película, ou seja, dispensam CD-ROM por fora.
Na mídia doméstica, o DTS-HD MA vai muito bem, obrigado. Vários estúdios que autoravam quase que só usando LPCM (Disney) e Dolby TrueHD (Warner) passaram a usar DTS HD MA em maior número de lançamentos.
Professor Paulo, o texto ficou muito bom. Até então havia encontrado poucas matérias na internet com tantos detalhes sobre o áudio surround.
Gostaria de receber informações mais técnicas sobre o áudio DTS. Qual é o padrão de áudio mais utilizado nas salas de cinema nacionais?
Mais uma vez parabéns pelo excelente artigo.
Olá, Fernando,
É sempre um prazer enfocar o cinema, seus métodos e filmes. É uma pena que as boas salas não tenham sobrevivido, mas eu sempre torço para que elas voltem.
Parabéns pelo seu vasto conhecimento, professor.
Sou de uma cidade interiorana que em meados dos anos 50, inaugurou o cinemascope e as fantásticas 4 faixas magnéticas!
Seus ensinamentos dissiparam as dúvidas que tinha sobre o assunto.
Oi, Celso,
O Sensurround foi, digamos assim, o precursor do .1 (LFE). Você poderá ler os detalhes técnicos pelo Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Sensurround
O Sensuround tinha um lado interessante, que era de poder ser usado até em filmes com banda ótica convencional (mono), motivo esse, aliás, que permitiu o seu uso em cinemas daqui que não reproduziam banda magnética.
Foi um desses formatos que durou pouco, e eu entendo que os motivos seriam os seguintes: a caixa de efeitos de graves ocupava um espaço enorme da platéia. Com exceção de Terremoto, o efeito em si não encontrou uma aplicação cinematográfica satisfatória, e finalmente eu acho que o Sensurround era tecnicamente desajeitado e a prova disso que ele foi eventualmente substituído pelo LFE, que não precisa de tons de controle e é, relativamente, muito melhor controlado e calibrado para reprodução, inclusive doméstica.
Oi Paulo,
Muito bom o artigo. Creio que vc já observou que pouco a pouco vou lendo os textos e participando com comentários.
Como trabalhei bastante com projeção, continuo ligado ainda às cabines e salas dos cinemas.
Quando o tema é som, me vem à memória lá nos anos 70 a exibição do filme Terremoto, do diretor Mark Robson que vi no cine Comodoro em S.Paulo. Era som a não acabar mais. Dizia-se que o sistema era sensuround ou coisa que o valha. No fundo, o que era aquilo? Parece-me que a experiência não se repetiu com outras películas. Por que motivo?
Abraço.
Oi, Zelão!
Obrigado pelo incentivo! Este artigo é originário do meu antigo site, e foi colocado aqui com algumas adaptações. Em breve, se Deus quiser, eu pretendo colocar os outros que estão faltando, os quais eu espero sejam também úteis ou do agrado do leitor.
Mais uma verdadeira aula aqui apresentada pelo grande Paulo Roberto Elias.
Excelente texto aliado a imagens ilustrativas perfeitas! Eu conhecia bastante sobre surround sound, mas confesso que aprendi muito com esse artigo.
Obrigado por nos presentear com material de tamanha qualidade!