Terug naar het begin

MET ZEVENMIJLSLAARZEN DOOR DE GESCHIEDENIS VAN GELUIDSTRANSMISSIE EN –OPSLAG

Het streven van de geluidstechnici is altijd gericht geweest op het ideaal om zo goed mogelijk alle dimensies van de geluidsproductie aan de eindverbruiker aan te bieden, liefst op een zo praktisch en kostenbesparende mogelijke manier. Het belang van de ruimtelijke aspecten van het geluid was van meet af aan evident, zoals meteen al blijkt uit de aandacht die het akoestisch ontwerp van concertzalen kreeg.

Geen wonder dus dat de zorg voor een zo goed mogelijke registratie, transmissie en weergave van de ruimtelijke componenten van bijvoorbeeld een concert feitelijk teruggaat tot de dageraad van de audio industrie. Maar tot op heden is het onmogelijk gebleken om een volledig zuivere reproductie te realiseren; dit is mogelijk de grootste onvolkomenheid van de moderne audiowereld.

Permanente zoektocht

De fundamentele benadering van ruimtelijke muziekweergave is te splitsen in twee categorieën: het met bruut geweld trachten om een benadering van het oorspronkelijke geluidsveld te realiseren en de psychoakoestische benadering om de essentiële ruimtelijke parameters over te dragen zonder het geluidsveld zelf te herscheppen. Niet alle ruimtelijke audiosystemen passen binnen een van deze categorieën en sommige zijn grof genoeg om ze hors concours te plaatsen.

Tot de gemeenschappelijke elementen van iedere vorm van ruimtelijke weergave behoren bijvoorbeeld de middelen om het geluid op te vangen (diverse microfoontypen en –opstellingen); de middelen om het ruwe signaalmateriaal te ordenen in een adequaat samengesteld signaal; de middelen om dat signaal te decoderen aan weergavekant en het opnieuw adequaat te presenteren met bepaalde luidsprekeropstellingen of hoofdtelefoons.

Een groot probleem waarmee alle systemen voor ruimtelijke weergave van een driedimensionaal geluidsveld mee te maken krijgen, is dat hiervoor essentieel 0-dimensionale transducenten worden gebruikt omdat microfoons en luidsprekers fundamenteel puntbronnen zijn. Zulks in tegenstelling tot bijvoorbeeld beeldweergave, waarbij camera’s en TV schermen tweedimensionale beelden kunnen weergeven. Gelukkig kan het ruimtelijke audioprobleem behoorlijk worden opgelost dankzij het feit dat het menselijk gehoororgaan een driedimensionale geluidsperceptie kan produceren van de signalen die beide oren opvangen.

Een reeks van soms onderling afhankelijke rode draden is in de geschiedenis van de ruimtelijke geluidsweergave te traceren. Nadrukkelijk is ernaar gestreefd om zoveel mogelijk kanalen onder te brengen in de beschikbare opslagruimte en transmissiemedia. Veel moeite is ook besteed aan de exploratie van een zo effectief mogelijk gebruik van microfoons en luidsprekers, hun opstelling en hun werking. Ook was sprake van een heel verschillende benadering van de markt. In de consumentenwereld betekende ruimtelijke weergave tot voor kort (na de flop van quadrafonie) voornamelijk stereoweergave, terwijl in de bioscoopwereld meteen van monosystemen werd overgestapt naar ruimtelijke weergave.

Een laatste belangrijke rode draad wordt gevormd door de noodzaak van een goede infrastructuur om bepaalde vormen van ruimtelijke geluidsweergave levensvatbaar te maken. Dat heeft geleid tot een veelheid aan draadloze en bedrade transmissiemedia en opslagformaten zoals mechanische, magnetische en/of optische platen, banden en films.

De audio bakermat

Om het onderwerp enigszins in perspectief te plaatsen, is het nuttig een paar feiten te memoreren die de dageraad van de ontwikkelingen in de audiowereld vormen. De wens om naar believen geluid vast te leggen en te kunnen reproduceren is uiteraard niet van vandaag of gisteren. Vermeldingen van en toespelingen op enigerlei vorm van audiosystemen zijn in de literatuur te vinden lang voordat dergelijke systemen mogelijk waren. Maar de praktische voorwaarden voor dergelijke systemen werden pas in de 19^e eeuw geschapen door pioniers als Faraday, Maxwell, Henry en Ohm op het gebied van de elektrotechniek en Helmholtz, Tyndall, Lissajous en anderen uit de wereld van de akoestiek. Zij allen demystificeerden en kwantiseerden die fenomenen en legden zo de basis voor een praktische instrumentatie.

Het werk dat door deze pioniers werd gedaan, leidde enerzijds tot de niet succesvolle ‘phonautograph’ van Leon Scott uit 1857 en de ‘telefoon’ op basis van twee door een strak touwtje verbonden lege blikjes in 1867. Ieder kind heeft daarmee wel eens gespeeld. Hoewel die ‘uitvinding’ primitief is, geeft deze wel blijk van een sterk intuïtief begrip van de natuur en van de werking van geluid.

Een veel praktischer en verreikender uitvinding volgde negen jaar later toen Alexander Graham Bell de eerste telefoon voorstelde toen hij 10 maart 1876 de onsterfelijke woorden “Mr. Watson, come here, I want you” in zijn contraptie sprak. Hij diende zijn patentaanvraag 14 februari 1876 in, slechts twee uur voordat de elektricien en uitvinder Elisha Gray eenzelfde patent aanvroeg voor een vergelijkbare vinding.

De uitvinding van de telefoon was niet slechts van groot belang vanwege zijn intrinsieke waarde, maar ook omdat hiermee het principe van de elektro-akoestische geluidsoverdracht in beide richtingen gestalte kreeg. Een lange, succesvolle reeks van verfijningen op het gebied van microfoons, hoofdtelefoons, luidsprekers en andere transducenten zou volgen.

Nadat de grondslag van de geluidsoverdracht eenmaal was gelegd, volgde binnen ruim een jaar de mogelijkheid om geluid op te slaan en te reproduceren. De vinding uit 1877 van de Fransman Charles Cros werd 8 december van dat jaar door de Amerikaan Thomas Alva Edison in de praktijk gebracht toen hij met “Mary had a little lamb” aantoonde dat hij met een simpel, nog geheel mechanisch systeem gebaseerd op een folie en wasrol geluid kon vastleggen en opnieuw weergeven. Al zijn eenvoud ten spijt maakte Edisons ‘phonograph’ al gebruik van een gescheiden opname- en weergavekop zodat in wezen de kiem al was gelegd voor het monitoren, de nabandcontrole van de latere registratiemedia. Eigenlijk is het verbazingwekkend dat de mensheid niet reeds veel eerder op dat idee kwam.

De wasrol uit de begintijd werd in 1887 vervangen door de vlakke wasplaat van Emil Berliner, die later op zijn beurt plaatsmaakte voor de lakplaat: het medium dat tot enige jaren na de Tweede Wereldoorlog standaard was en toen werd opgevolgd door de kunststof vinyl.

Filmische toepassing

In 1889 legde Edison de basis voor de registratie en reproductie van bewegende beelden: de film. Hij maakte gebruik van een nieuw soort 35mm film van George Eastman en de eerste filmbeelden zijn van Edisons assistent, Fred Ott, die niest. Hoewel het hier natuurlijk niet om een uitvinding op audiogebied gaat, streefde Edison wel naar film met geluid. Het duurde alleen nog jaren voordat dit werkelijkheid werd en commercieel werd toegepast. Bekend is wel dat in 1888 reeds bewegende beelden op een filmstrip werden getoond door Louis Le Prince die op mysterieuze wijze verdween voordat zijn uitvinding commercieel kon worden toegepast.

Een reeks van andere toekomstige formaten werd in dezelfde tijd geïnitieerd. In 1894 vond Guglielmo Marconi op de rijpe leeftijd van twintig jaar de draadloze transmissie uit. Aanvankelijk alleen van morsesignalen, toegepast in de radiotelegrafie later sinds de jaren twintig vorige eeuw ook van de volledige en continue geluidsgolven.

Op 1 december 1898 was Valdemar Poulsen de eerste die patent aanvroeg op een hulpmiddel om langs elektromagnetische weg geluid te registreren met straaldraad als opnamemedium. Een van zijn motieven was de wens om de door aftasting met een naald optredende slijtage van de media met een geluidsgroef te voorkomen. De Webster draadrecorder was de jarenlang – vooral als dicteerapparaat - gebruikte toepassing.

Leon Gaumont begon in 1901 experimenten met optisch geluid op film. Ook dat was primair bedoeld om mechanische slijtage te vermijden, maar verder ook om beeld en geluid op film zo goed mogelijk te synchroniseren.

Frappant genoeg werden alle uitvindingen uit die periode gerealiseerd zonder de hulp van elektronische versterking. Pas in 1906 vond Lee deForest de “Audio” triode radiobuis uit. Daarna duurde het nog toen jaar voordat de radiobuis in grote aantallen commercieel beschikbaar werd in verschillende vormen. Het duurde nog tot laat in de jaren twintig, begin jaren dertig vorige eeuw voordat de fundamentele monaurale audiotechnologie zover was verfijnd dat men ook kon gaan nadenken over meerkanaals systemen om ruimtelijke audio informatie te verwerken.

Het begin van ruimtelijke audio

Ongeacht de tijd die het vergde om éénkanaals audio te laten rijpen, begonnen al experimenten met ruimtelijke weergave kort nadat de telefoon was uitgevonden. In 1880 experimenteerde Bell met binaurale middelen door gebruik te maken van twee telefoonmicrofoons die waren verbonden met een stel ontvangers. De eerste grote publiekelijk gedemonstreerde vorm van ruimtelijke audio vond een jaar later, in 1881, plaats toen Clement Ader een stel microfoons opstelde aan de rand van het podium van de Parijse Opéra en de output daarvan via bedrading toevoerde aan hoofdtelefoons in een nabijgelegen hotel.

De luisteraars kregen volgens de achteraf gegeven verslagen een verrassend goede impressie van het gebodene, hoewel zo’n vaststelling weinigzeggend is. Gek genoeg is blijkbaar nooit meer geprobeerd zo’n zelfde experiment te doen. Daarom is het eerste ruwe systeem om een auditorium ruimtelijk geluid te laten ondergaan een door Edward H. Amet bedacht en 12 januari 1915 gedemonstreerd (en als patent no. 1.124.580 geregistreerd) systeem dat was gebaseerd op een monaurale opname die was gesynchroniseerd met een filmprojector. Een mechanische gelijkrichter die met de platenspeler was verbonden maakte het mogelijk om het geluid te distribueren over een aantal luidsprekers dat voor het projectiescherm was geplaatst. Het was speciaal bedoeld om de gesproken filmdialoog de bewegingen van de acteurs daadwerkelijk te laten volgen. Dit systeem was dus in staat om gericht geluid aan de luisteraars over te dragen.

Het betreft een heel vooruitziende vinding, want het duurde nog twaalf jaar voordat zelfs maar gesynchroniseerd monogeluid commercieel van toepassing werd in de bioscoop.

Maar er was meer aan de hand, ook al had dat niet direct met ruimtelijke geluidsweergave te doen. 26 April 1916 verzorgde Edison een overtuigende demonstratie van ‘levend’ versus ‘opgenomen’ geluid in de New Yorkse Carnegie Hall. Hoewel zijn fonograaf monofoon was, droeg de zaal met zijn markante akoestiek zowel tijdens de ‘live’ uitvoering als tijdens de weergave daarvan het nodige ruimtelijke effect bij. Wanneer idealiter onze gemiddelde huiskamers ook een vergelijkbare grootte en akoestiek hadden, waren we nu waarschijnlijk een stuk verder geweest met die ruimtelijke weergave thuis.

In de jaren twintig vorige eeuw begonnen successievelijk over de hele wereld radiozenders programma’s uit te zenden. Tot de eerste behoorde op 2 november 1920 de commerciële (!) zender KDKA uit Pittsburgh. Eveneens in de jaren twintig gebruikte Fox Newsreels optisch op film vastgelegd geluid toen 6 oktober 1927 voor het eerst gesproken tekst als gesynchroniseerde dialoog werd vertoond in de film The jazz singer van Warner Bros. Hoewel de soundtrack in mono was, werd het toneel al ingericht voor de mogelijkheid van ruimtelijke weergave.

In de jaren dertig kwam een behoorlijke infrastructuur tot stand om verder te kunnen experimenteren met geluid, ook met ruimtelijke geluidsweergave. In de V.S. vervulde Bell Labs daarbij een pionierrol. Bell had zich verzekerd van de muzikale experimenteerlust van dirigent Leopold Stokowski, die geleidelijk een soort evangelist van de ruimtelijke weergave werd. In 1931 pakten Stokowski en Harvey Fletcher (van de oorgevoeligheidscurve) van Bell de door Clement Ader onaf gelaten draad op om met behulp van intussen sterk verbeterde apparatuur monauraal en binauraal geluid van het Philadelphia orkest vanuit de Academy of Music in Philadelphia over te dragen. Het jaar daarop liet Stokowski de eerste stereoplaat vervaardigen op basis van twee gescheiden groefpatronen.

De rol van Blumlein

Maar voordat dit zover kwam, gebeurde wat buitengewoons. Op 14 december 1931 nam de Engelse ingenieur en uitvinder Alan Blumlein een patent op stereo. Blumlein was een inventief iemand die al twaalf patenten op zijn naam had en hij richtte zich niet alleen op een enkel aspect van stereo geluid, maar op de volledige audio infrastructuur die in zijn tijd bestond. Hij bepaalde in detail wat voor behoorlijke stereoweergave noodzakelijk was. Blumleins patent no. 394325 bevat 70 claims die betrekking hebben op verfijningen zoals:

-          microfoonontwerp

-          microfoontechnieken, zoals het gebruik van gekruiste 9-vormige opstelling

-          plaatsnijtechnieken, met name de 45/45º stereo snijtechniek waarbij het ene kanaal in de ene groefwand wordt gesneden en het andere in de andere. Dit systeem werd als het ware tenminste tweemaal ‘opnieuw uitgevonden’ voordat het grootschalig werd toegepast

-          stereo radio uitzending toepassingen, inclusief het gebruik van AM en FM op een gemeenschappelijke draaggolf om ruimte te maken voor beide kanalen

-          som/verschil matrixsystemen, deels om nieuwe stereosystemen compatibel te maken met bestaande mono dito’s

-          een stereo “meng’ systeem met enigszins onduidelijke bedoelingen, mogelijk een voorloper van ambiofonie, maar mogelijk ook iets dat meer op geluid bij film was gericht.

Eén van de aspecten die Blumlein met zijn patent uit 1931 over het hoofd zag, betrof stereogeluid bij de film, maar die omissie maakte hij in 1935 goed toen hij de eerste films produceerde met optische stereo geluidssporen: korte filmpjes van rangerende treinen op het station in Hayes. Grappig genoeg kunnen die oude films ook nu nog met succes worden afgespeeld met 35mm projectoren met stereo geluidskoppen.

Ongelukkig genoeg was Blumlein zijn tijd zo’n twintig jaar vooruit. Zijn collega’s vonden zijn werk wel fascinerend, maar ze hadden twijfels over de commerciële toepasbaarheid daarvan. EMI, zijn werkgever, ‘beloonde’ hem door hem vanuit de audiogroep over te plaatsen naar een afdeling die ‘belangrijker’ was: de groep die zich bezighield met de ontwikkeling van de TV en radar. Hij kwam op tragische wijze vlak voor zijn 39^e verjaardag aan zijn einde toen het vliegtuig waarmee hij experimentele radartests deed neerstortte. Helaas blijken al Blumleins aantekeningen ooit te zijn uitgeleend en zo te zijn verdwenen zodat EMI ook nooit het stereopatent heeft kunnen verzilveren voordat het expireerde.

Omdat Blumleins werk zo onbekend was, ging het werk bij andere instellingen intussen onverminderd door. In 1933 probeerden de onderzoekers Fletcher, Snow en Steinberg om een zwak punt bij stereo te verhelpen door een derde kanaal voor het midden toe te voegen. Ze gaven daarvan een geslaagde demonstratie vanuit de Academy of Sciences naar Constitution Hall in Washington. In datzelfde jaar werden met een kunsthoofd gemaakte binaurale opnamen gedemonstreerd tijdens de Century of Progress tentoonstelling in Chicago.

In 1936 vond Arthur Keller van Bell Labs opnieuw het 45/45º stereoplaat systeem uit en verkreeg daarop patent no. 2.114.471. De aanvraag werd vertraagd omdat de leiding bij Bell absoluut geen commercieel succes van het principe verwachtte. Keller was onbekend met het werk van Blumlein tot in de jaren 1950 toen de Westrex Corp. Het bewuste systeem voor de derde keer uitvond.

Het Philips-Miller systeem

1936 Was ook het jaar waarin Philips het Miller systeem introduceerde. Bij dit systeem werd gebruik gemaakt van een ondoorzichtige filmstrip waarin een geluidsspoor werd getrokken met een trillende naald; dat spoor kon vervolgens worden uitgelezen met behulp van een conventionele fotocel. Dit systeem had twee voordelen: de registratie kon onmiddellijk worden weergegeven doordat de film niet eerst hoefde worden ontwikkeld en het ruisniveau was beduidend lager dan bij film vanwege de ontbrekende korrelstructuur. Dit systeem kon tweekanaals werken en voor die dagen was het kwaliteitsniveau heel hoog. Bij de omroep werd het systeem in de late jaren dertig toegepast onder meer voor het vastleggen van de door de eind 1927 opgerichte AVRO uitgezonden abonnementsconcerten van het Concertgebouworkest o.l.v. Willem Mengelberg (het materiaal werd later dankbaar voor de desbetreffende Philipsopnamen gebruikt).

Het jaar 1940 was een tweesprong wat ruimtelijke geluidsweergave betreft. Op 9 april demonstreerden Fletcher en Stokowski een nieuw driekanaals opnamesysteem in Carnegie Hall. In dit systeem werd gebruik gemaakt van optisch geluid op een filmspoor dat met een snelheid werd afgespeeld die voldoende was om een frequentiebereik van 30-15.000Hz te halen. Een vierde optisch spoor herbergde een signaal dat de versterking regelde en een breedband compander bediende waarmee een groot dynamisch bereik van 120dB kon worden bereikt.

Maar het grootste nieuws in de geluidswereld was natuurlijk in 1940 de film Fantasia van Walt Disney waarin Stokowski het muziekaandeel verzorgde. Wat ons in Europa tengevolge van de 2^e Wereldoorlog ontging, was dat in de V.S. road-shows waren waarin werd gebruik gemaakt van een volledig surround sound systeem  dat onder de naam “Fantasound” was ontwikkeld door Stokowski, Disney en RCA.

Fantasound

Ook in dat Fantasound systeem werd gebruik gemaakt van een vierkanaals optisch geluidsspoor op een afzonderlijke filmstrip die was gesynchroniseerd met de eigenlijke geprojecteerde film. Het ging om drie audiokanalen plus een regelkanaal. Het controlesysteem maakte het mogelijk om het geluid over tien luidsprekers te verdelen: vooraan links/midden/rechts, vooraan de linker en rechter hoek, twee luidsprekers opzij, twee achter en eentje aan het plafond. De zij- en achter luidsprekers werden uiterst spaarzaam gebruikt behalve in het Ave Maria fragment waarin de kijker/luisteraar in iets groots moest worden opgenomen.

De verdere belangstelling voor Fantasound was gering en de benodigde apparatuur werd cadeau gedaan aan een Russische firma, maar ging verloren tijdens de verscheping naar Rusland. Tijdens de oorlog werden de ontwikkelingen op audiogebied begrijpelijk vertraagd omdat iedereen andere prioriteiten had.

Duitse onderzoekers boekten wel grote vooruitgang op het gebied van de magnetische geluidsopname dankzij het beschikbaar komen van steeds betere banden met ferromagnetische laag van o.a. BASF en de onder andere door Telefunken ontwikkelde ‘magnetophone’ die in 1935 volwassen werd dankzij de door Braunmühl en Weber ingevoerde wisselstroom voormagnetisatie. In 1936 werd zo in Berlijn al een bandopname van een door Thomas Beecham gedirigeerde Zauberflöte van Mozart gemaakt en is er van Walter Gieseking een Berlijnse opname van een pianoconcert van Beethoven waarin men het luchtafweergeschut aan het eind van de 2^e Wereldoorlog tijdens pianissimi hoort. Zelfs werden in 1942 door Helmut Krüger bij de Berlijnse omroep al de eerste stereo opnamen gemaakt. Aan het eind van de oorlog experimenteerde Decca in Engeland met laterale/verticale stereoplaten, maar ze zware pick-up elementen uit die tijd maakten dat dergelijke platen moeilijk afspeelbaar waren en grote slijtage vertoonden. Mede daarom duurde het nog zo’n twaalf jaar voordat stereoplaten een commerciële realiteit werden.

De lp

In 1948 kwamen twee mijlpalen tot stand die weliswaar geen directe bijdrage leverden aan ruimtelijke geluidsweergave, maar die wel de basis legden voor verdere vooruitgang. Een hiervan betreft de ontwikkeling van de 33 1/3 toeren lp door Peter Goldmark van CBS. Dit formaat was weliswaar al eerder toegepast voor omroepdoeleinden (en Muzak), maar nog niet voor de consumentenmarkt. Anno 1961 bevonden zich bijvoorbeeld in het AVRO geluidsarchief nog 40cm 33t lp’s van Toscanini van de Amerikaanse transcriptiedienst (een vorm van culturele Marshallhulp?) waarnaar men alleen verlekkerd kon kijken omdat ze hooguit met niet voorhanden heel grote platenspelers en 12” SME pick-up armen zouden kunnen worden afgespeeld.

De transistor

Tweede belangrijke gebeurtenis: de uitvinding van de transistor door William Shockley van Bell Labs. Wat eerst (als germanium transistor) nog een gebrekkige component was, groeide met de introductie van silicium uit tot een hulpmiddel dat de radiobuis in analoge schakelingen geleidelijk tot ontsteltenis van de aanhangers van “buizenklank” vrijwel geheel verdrong en dat de hoeksteen vormde van de digitale revolutie in de audiowereld.

De komst van stereo

Het mogelijk belangrijkste nieuws op audiogebied uit de jaren vijftig is waarschijnlijk de komst en doorbraak van stereogeluid op de consumentenmarkt. In de filmwereld vonden wel wat opmerkelijke experimenten met meerkanaals geluidssystemen plaats, maar daar liet deze doorbraak nog enige decennia op zich wachten.

De komst van stereo platen leek min of meer te worden aangekondigd toen Emory Cook in 1951 een serie stereo opnamen uitbracht van treinen onder de titel Rail Dynamics; hij maakte opnieuw gebruik van de eerder door Stokowski gebruikte methode om twee van elkaar onafhankelijke groefsporen op de plaat aan te brengen; het klinkend resultaat werd gedemonstreerd tijdens de Audio Fair in New York.

Maar dat “dubbele band” systeem had grote bezwaren: het vereiste twee aan een pentograaf bevestigde pick-up elementen die met grote precisie moesten worden afgeregeld en de speelduur per plaatkant was zeer gering. Geen wonder dat nooit van een commercieel succes sprake was.

Cinerama en Cinemascope

In diezelfde tijd experimenteerde men in de filmindustrie met werkelijk interessante surround systemen, hoewel geen daarvan een lang leven was beschoren. Zo werd 30 september 1952 met de film This is cinerama het door Fred Waller bedachte Cinerama systeem voorgesteld. Het maakte gebruik van drie gesynchroniseerde projectoren die ieder een derde van het scherm vulden. Het door Hazard Reeves ontwikkelde geluidssysteem was opgebouwd rond een gesynchroniseerde 'dubber' en een zevenkanaals geluidsband (met 6 audiosporen en een regelspoor). Het luidsprekersysteem omvatte vijf luidsprekers (vooruitlopend op SDDS) en een reeks rondom luidsprekers die kon worden gevoed met een mengsel van de bronkanalen. Het door dit systeem gerealiseerde effect moet heel indringend zijn geweest. Helaas was het geheel zo ingewikkeld en kostbaar dat maar weinig Amerikaanse bioscopen het invoerden en dat het in 1963 een stille dood stierf.

Cinemascope, een systeem dat iets minder gecompliceerd was dan Cinerama, werd 16 september 1953 geïntroduceerd met de film The robe. Bij dit systeem werd gebruik gemaakt van een anamorfische (horizontaal vergrotende) lens om een breed beeld te verkrijgen van een enkele 35mm projector. Het door Ampex ontwikkelde geluidssysteem bevatte vier magnetische sporen voor links, midden en rechts voor plus een apart spoor voor effecten in mono. De grote kwaliteit van het Cinerama geluidssysteem maakte het mogelijk om films weer te geven zonder de gevreesde Academy Mono correctie die de hoge tonen verzwakte om de ruis te camoufleren die bij de gangbare optische soundtracks uit die tijd onvermijdelijk was.

Hoewel enige tientallen Cinemascope films werden geproduceerd, bleek ook dit systeem te kostbaar in de praktijk en werd het systeem van magnetische geluidssporen opgegeven. Magnetische sporen werden wel nog gebruikt bij 70mm materiaal, meestal in de configuratie van vijf front kanalen en een effect kanaal. Het begin werd gemaakt met Oklahoma uit 1955 en Around the world in eighty days uit 1956.

Een andere praktisch bioscoopsysteem dat in 1954 door de geluidstechnicus Robert Fine (de man die een paar jaar later ook bekend werd met zijn ‘pingpong’ stereo opnamen voor Command Records) werd ontwikkeld, was het Perspecta geluidssysteem. Hierbij werd het bestaande optische monaurale geluidsspoor gebruikt, maar er werden drie laagfrequente stuurtonen aan toegevoegd die het monosignaal door een extern regelorgaan over de drie luidsprekers vooraan op het toneel verdeelden. Het herinnert enigszins aan het systeem van Amet uit 1915. Ook hier konden op verschillend geluidsniveau bijvoorbeeld de bewegingen van acteurs over het bioscoopscherm akoestisch worden gevolgd. Maar het bleef behelpen en ging gepaard met artefacten en ruisstoring.

De meeste meerkanaals geluidssystemen in de bioscopen werden primair benut voor suggestieve geluidseffecten zoals overvliegende vliegtuigen. Met echt surround geluid had het nog weinig te maken. Geen wonder dat het bij gebrek aan een kwalitatief hoogwaardig, niet te duur systeem nog enige tientallen jaren duurde voordat het standaard mono geluidsformaat werd vervangen.

FM radio

Terwijl de technici die zich met filmgeluid bezighielden nog het hoofd braken over de vervolmaking van hetgeen ze uit de lessen van de pioniers hadden geleerd, werd in de radiowereld een grote sprong vooruit gemaakt met eerst eind jaren veertig de introductie van FM radio als verbetering van de kwalitatief (qua frequentiebereik, dynamiek en ruisafstand) beperkte AM ontvangst, rond 1954 bekroond met een compatibele mogelijkheid om ook in stereo multiplex (goeddeels bedacht door Carl Eilers) uit te zenden al duurde het nog enige jaren voordat deze mogelijkheid door de omroepen algemeen was geïmplementeerd. In de V.S. behoorde Murray Crosby tot de eersten die het systeem toepasten. Bij RCA was men dusdanig enthousiast dat stereo geluidsopnamen op tweespoors 38cm/s banden – later ook op 19cm/s – werden uitgebracht. Als eerste een uitvoering van Richard Strauss’ Also sprach Zarathustra door het Chicago symfonie orkest onder Fritz Reiner. Een succes werd dit formaat nooit. Het had een te hoog ruisniveau, vond geen genade op de consumentenmarkt en was te duur.

De stereo lp

Zo werd 1957 het jaar waarin stereo wèl definitief doorbrak op de consumentenmarkt. Toen namelijk hadden Arthur Haddy en zijn medewerkers bij Engelse Decca het verticaal/laterale stereo lp systeem zover verfijnd dat het grootschalig in de praktijk kon worden toegepast. Maar 11 oktober 1957 demonstreerden technici van Westrex – 26 jaar na Blumlein! – de als het ware opnieuw uitgevonden stereoplaat, opnieuw met langsdenderende locomotieven. In tegenstelling tot het systeem van Decca kreeg het de goedkeuring van de normgevende RIAA, inclusief het gebruik van de noodzakelijke verfijnde pick-up naald (bij naaldkrachten die in die tijd nog wel 6g bedroegen!).

De snelle acceptatie van de stereo lp en van FM stereo radio leidden in de jaren 1960 tot allerlei aanvullingen op de stereo infrastructuur. Voorbespeelde spoelenband had het niet gered, maar nu ontbrandde de strijd tussen diverse cassetteformaten. Winnaar werd de ‘compact cassette’  die Philips in 1963 introduceerde en waartegen de enige andere kanshebber, de eight-track cassette uit 1966, geen kans had. HiFi waardig werd de compact cassette pas in 1969 dankzij de toepassing van het Dolby B ruisonderdrukkingssysteem. Ook de voorbespeelde musicassettes profiteerden daarvan.

Nadat al deze ontwikkelingen gemeengoed waren geworden, was het tijd voor talloze nieuwe onderzoekingen op het gebied van de geluidsregistratie en –reproductie met soms tegengestelde doeleinden om zowel het geluidsbeeld juist te positioneren als voor de juiste ambiance te zorgen.

In 1959 bedachten Goldmark en Hollywood van CBS dat gebruik van twee kleine luidsprekers plus een subwoofer een iets ander klankbeeld schiepen dan het geval was met twee breedbandige luidsprekers. Daarmee was het satelliet systeem ontstaan, al duurde het nog jaren voordat het populair werd. Het jaar daarop kwamen David Hafler van Dynaco en Bauer van CBS met in systemen met drie luidsprekers toegepaste fasetrucjes, die in 1963 door Schroeder van Atal werden verfijnd.

Opkomst en afgang van quadrafonie

In de jaren zeventig was men er wel van overtuigd dat het met echt ruimtelijke geluidsweergave via twee of drie luidsprekers behelpen bleef. Gezocht werd naar betere, robuustere oplossingen. De oplossing werd gezocht in de sfeer van vierkanaals audio, beter bekend als quadrafonie. Het begon alles onschuldig genoeg met een reeks testopnamen van Robert Berkovitch van Acoustic Research. De bedoeling was om aan te tonen wat er gebeurt wanneer een stel luidsprekers achter wordt toegevoegd aan het gangbare stereopaar. Dat liep uit op een grote commerciële inspanning.

Tot op zekere hoogte was dat streven technisch gerechtvaardigd omdat quadrafonie idealiter het stereocompromis tussen een stabiel geluidsbeeld en omgevingsinformatie omzeilde door dat laatste toe te vertrouwen aan de achter de luisteraar opgestelde luidsprekers. Maar het ging toch primair om commercieel gewin. Het leek heel aantrekkelijk voor alle componenten uit de weergaveketen noodzakelijke nieuwe onderdelen op de markt te brengen en met name dubbel zoveel luidsprekers te verkopen.

Geen wonder dat ongecoördineerd en onvoldoende uitgerijpt ineens allerlei incompatibele systemen op de markt kwamen. Ineens werden alle technici die al zolang bezig waren om twee gescheiden kanalen door een reeks omroep- en opslag/reproductie media te persen uitgedaagd om er nog eens twee aan toe te voegen.

Het eenvoudigst hadden de fabrikanten van taperecorders en voorbespeelde spoelenbanden het; Teac bracht beide uit, maar oogstte er nauwelijks succes mee.

In Japan introduceerde RCA/JVC een discrete multiplex lp CD-4 Quadradisc genaamd. Een som/verschil matrix systeem zorgde voor de composiet stereo muzieksignalen en op een 30kHz draaggolf waren de stereo verschilsignalen gemoduleerd. Grootste probleem was dat om dergelijke hoge frequenties af te tasten speciale pick-up elementen en met name ook bijzondere naaldvormen noodzakelijk waren. En dan nog was de plaatslijtage aanzienlijk. Maar zo werd wel de basis gelegd voor de Shibata naald en zijn opvolgers van onder meer Pramanik en Van den Hul

Er waren ook voorstellen voor een discreet quadrafonisch FM systeem, dat nooit werd ingevoerd, maar de markt werd het nadrukkelijkst bestookt door matrix systemen waarmee werd getracht vierkanaals informatie te ontlokken aan tweekanaals dito. De godfather van dergelijke matrix systemen was Peter Scheiber die als grondlegger van alle systemen kan gelden. Hafler werkte het principe voor Electro Voice praktisch uit, maar kwam nauwelijks met marktrijpe producten. Belangrijk voor de wel geslaagde introducties waren het door CBS ontwikkelde SQ systeem en het door Sansui ontwikkelde QS systeem. Dankzij de ondersteuning aan hardware kant door Sony en aan software kant behalve CBS bijvoorbeeld ook EMI werd het SQ systeem quasi de standaard met luidsprekers in de vier kamerhoeken.

In 1971 was nog sprake van een door Shiga, Okamoto en Cooper bedachte variant met een diamantvormig matrix systeem met drie frontluidsprekers en een mono surround kanaal. Het was de voorloper van het latere Dolby MP matrix systeem.

Bij ieder van deze matrixsystemen werd gebruik gemaakt van een encoder die de vier bronkanalen tot twee reduceerde. Gewoonlijk ging het hier om een passieve mixer die gewogen som/verschil signalen en soms ook schakelingen voor faseverschuiving verwerkte. Omgekeerd zetten de ook meestal passieve decoders de twee gecodeerde kanalen weer om in de vereiste vier.

Maar helaas hadden alle matrix systemen te lijden onder zware compromissen die hun werking sterk negatief beïnvloedden; met name de kanaalscheiding bedroeg meestal niet meer dan 3dB. Natuurlijk werden pogingen ondernomen om die beperkingen te overwinnen. Bijvoorbeeld met spanninggestuurde logische subsystemen om dominante signalen beter te isoleren, maar het middel bleek niet zelden erger dan de kwaal omdat het een soort ‘ruispompen’ veroorzaakte dat ook bekend was van ter vergroting van de dynamiek in de audioketen ingelaste companders van met name dbx veroorzaakten. De matrix systemen waren ook overgevoelig voor fase- en amplitudeverschillen.

Eén matrix systeem was een geval apart: het oorspronkelijk in 1969 door Michael Gerzon uitgevonden ‘Ambiosonics’ systeem waarvoor Nimbus een poosje software leverde. Doel was een zo goed mogelijke benadering van het oorspronkelijke geluidsveld te bereiken dicht in de nabijheid van de oren van de luisteraar. In het ideale geval overtuigt het resultaat, maar omdat het gebruik maakt van golffront synthese met een (te) beperkt aantal luidsprekers is het ook weer aan flinke beperkingen onderhevig. De rol van muzikaal promotor van quadrafonie viel overigens niet meer toe aan Stokowski, maar aan musici als Quincy Jones.

Eén van de beste demonstraties van wat surround sound zou kunnen betekenen werd in 1970 gegeven door Tom Horrall van Bolt, Beranek en Newman (Acentech en destijds gelieerd met Acoustic Research) die een model had geconstrueerd van Symphony Hall in Boston en die dit gebruikte om een benadering van de ruimtelijke impulsresponsie van die zaal te verkrijgen. Hij herschiep vervolgens die responsie met behulp van een uitgebreid vertragingssysteem in een bandrecorder met een groot aantal weergavekoppen, opnamen van standaard stereo lp materiaal en een twaalftal luidsprekers dat strategisch rond de luisteraar was opgesteld. Van een vergelijkbaar experiment was sprake tijdens een AES Conventie in Zürich waarover in het artikel ‘ Van quadrafonie tot surround sound’ elders in Fonografie is bericht.

Dit systeem veroorzaakte niet alleen een sterk gevoel van realisme en ‘aanwezigheid’, maar ook de akoestische eigenschappen van de zaal in kwestie was heel herkenbaar. Daar kon geen van de andere systemen uit die tijd tegenop. Horralls systeem werd in 1988 toegepast in de Pioneer DSP-3000 en ook Yamaha heeft op dat gebied wel initiatieven getoond. Maar jammer genoeg is zaalsimulatie nooit de kinderschoenen ontgroeid.

In de marge waren er nog andere voorstellen voor surround systemen in die dagen. In 1971 kwam Nakayama met het voorstel om vier frontluidsprekers, twee luidsprekers opzij en twee achter te gebruiken; Theile kwam nog in 1990 met iets vergelijkbaars. Hun initiatieven kunnen worden beschouwd als voorlopers van het nu als standaard ingevoerde 5.1 kanaals luidsprekersysteem als effectief surround compromis.

Theateroplossingen

Terwijl in de audiowereld een vergeefse strijd woedde rond een goede oplossing voor surround muziekweergave, hadden de bioscoopsystemen het in de filmwereld makkelijker. In 1974 introduceerde Dolby optische stereosporen op de film van hogere kwaliteit door toepassing van het type A ruisonderdrukking, inclusief een afgeleid middenkanaal. Maar omdat niet echt van surround kanalen sprake was, vond het nauwelijks genade. Dat werd pas anders toen Dolby in 1976 dit probleem oploste door toevoeging van een vierkanaals matrix systeem dat voor het eerst werd toegepast bij de film A star is born.

In wezen werd gebruik gemaakt van Sansui’s gemodificeerde QS matrixsysteem met een diamantvormig patroon van uitgangssignalen. Behalve het noodzakelijke middenkanaal werd het mono surround signaal verspreid over luidsprekerparen langs de zijwanden. Ook hier toonde de bioscoopwereld aanvankelijk een afwachtende houding, maar dat veranderde in 1977 toen de film Star wars werd uitgebracht, spoedig gevolgd door Cloe encounters of the third kind waarmee duidelijk werd aangetoond wat het systeem vermocht.

In 1978 werd de fundamentele matrix verfijnd door Craig Todd van Dolby om de kanaalscheiding te verbeteren: de ‘motion picture’ of MP matrix die faseverschuiving toepaste en in 1983 werden de door Douglas Mandell uitgevonden Pro Logic algoritmen ingevoerd.

Ook op de video consumentenmarkt was intussen het nodige gebeurd. Het begon na aarzelende pogingen van o.a. Philips in 1975 met het Sony Betamax systeem, een jaar later gevolgd door het VHS systeem van JVC dat door menig producent werd overgenomen en waartegen het weer een paar jaar latere Video 2000 systeem van Philips – hoe fraai ook in technisch opzicht – niet kon opboksen. Alles met aanvankelijk een kwalitatief pover, want lineair analoog mono audiospoor. In 1980 werd dat gestereofoniseerd, maar in 1983 kwam de echte doorbraak dankzij een apart FM stereo spoor: VHS HiFi of S-VHS. De systemen van Sony en Philips stierven een stille dood, maar S-VHS leeft voort. De beide stereokanalen boden een kwaliteit die voldoende was om het Pro Logic surround systeem ook in de huiskamer te introduceren.

Daarnaast kwam alweer Philips – gesteund door andere firma’s, met name Pioneer – in 1978 met de beeldplaat, de laserdisk die in 1980 daadwerkelijk op de markt kwam, maar onder andere productiegebreken vertoonde zodat ook dat, op zichzelf kwalitatief hoogwaardige medium met voortreffelijke geluidskwaliteit met stille trom eclipseerde.

In de radio- en tv wereld verliep de ontwikkeling vrij traag. Weliswaar werd het TV geluid gestereofoniseerd, maar de invoering van HDTV strandde en tot een algemene invoering van het 16:9 beeldformaat kwam het niet.

Digitale audio

Belangrijker was het begin van de toepassing van digitale ontwikkelingen in de audiowereld gedurende de jaren ’70. Zoals gewoonlijk waren die onmogelijk zonder dat eerst op andere terreinen een belangrijke ontwikkeling had plaatsgevonden. Eentje daarvan betreft de ontwikkeling en vervolmaking van transistoren voor logische schakelingen. Toen eenmaal de beschikking was verkregen over steeds betere, snellere, nauwkeuriger geïntegreerde schakelingen konden A/D en D/A omzetters worden gefabriceerd; de computertechnologie en de lasertechniek zorgden voor een in de praktijk goed realiseerbare DSP (digital signal processing).

Rond 1969 was Thomas Stockham al aan het experimenteren met digitale opnamen, waarvoor hij een gemodificeerde Hewlett-Packard datarecorder gebruikte. In 1970 werd de Lexicon Delta T101 vertragingslijn geïntroduceerd; het was een 12-bit systeem. In Japan was Denon de eerste hardware firma die voor de consumentenmarkt bestemde digitale opnamen uitbracht, weliswaar nog op lp; Decca was in Europa de eerste die volgde, geleidelijk maakten alle groten uit de muziekindustrie de overstap.

In 1975 zag het eerste digitale galmapparaat van EMT het licht; het was ontworpen door Barry Blesser. Maar de grote doorbraak kwam toen Philips en Sony initiatoren waren van de compact disc die enorme invloed had op de ontwikkelingen in audioland omdat op slag een groot aantal problemen – zweving, ruis, vervorming, verkeerde band/plaatsnelheid, stoorgeluiden – was opgelost.

Hoewel Dolby’s vierkanaals matrix surround systeem redelijk ingang had gevonden, was het streven er toch op gericht om een eerder discreet systeem met twee surround kanalen en een subwoofer dito te ontwikkelen. Tom Holman van Lucasfilm kwam in juni 1991 met wat bekend zou worden als het 5.1 systeem.

Al in 1977, kort nadat de film Star wars in omloop was gebracht, had John Mosely al een hybride ‘quintafonisch’ geluidssysteem voorgesteld. Daarin werd gebruik gemaakt van een combinatie van discrete en matrixachtige kanalen; het was een voorloper van het latere Dolby digitale surround EX systeem. In 1978 werd de film Superman als eerste voorzien van een 5.1 kanaals soundtrack op 70mm film met zes Dolby geluidssporen. Ioan Allen was de ontwerper van dit formaat. In 1980 kwam Terry Beard van Nuoptix met een discreet vierkanaals analoge optische soundtrack die vanwege de zeer smalle geluidssporen een niet zo goed ruisgedrag vertoonde.

Belangrijker was het voor Return of the Jedi gebruikte THX surround systeem van Tom Holman uit 1982; dit was zowel voor de bioscoop als voor de huiskamer bedoeld.

 Het THX theatersysteem maakt gebruik van hoornluidsprekers, een nieuw 4^e orde Linkwitz-Riley crossover filter en een bijzonder inregelprogramma om het voor elke bioscoop geschikt te maken. Voor het huiskamersysteem werd een gemodificeerd EQ met x-vormig curveverloop bedacht in combinatie met dipool surround luidsprekers en een surround decorrelator om te zorgen voor surround effecten in combinatie met het geluidsbeeld van de frontluidsprekers.

Het gebruik van Dolby Pro Logic matrixsystemen duurde tot begin jaren ’90 toen digitale soundtracks waren ontwikkeld voor 35mm filmsystemen. Een der eerste presentaties van dat nieuwe systeem werd verzorgd door John Allen die in 1989 de film Fantasia gebruikte en deze synchroniseerde met een digitale stereo soundtrack met behulp van een Sony PCM-F1 processor en het verkregen stereoresultaat tot vier kanalen uitbreidde met een MP matrix decoder.

De eer het eerste digitale soundtrack systeem te hebben gemaakt komt toe aan de gecombineerde inzet van Kodak en de Optical Radiation Corporation die samen in 1990 het Cinema Digital Soundtrack (CDS) systeem introduceerden met de film Dick Tracy. Dit systeem gebruikt 5.1 kanalen met een 12-bit AD PCM; de digitale data worden optisch op de film vastgelegd in plaats van het normale analoge stereo optische spoor. Maar deze methode bleek niet goed te werken en werd dus niet verder gebruikt.

In 1992 kwam Dolby met het SR-D digitale soundtrack systeem dat bij de films Star trek VI en Batman returns werd toegepast. Nu werd de analoge soundtrack gelaten zoals deze was, maar voorzien van Dolby SR ruisonderdrukking en opgenomen in de digitale informatie binnen de onbenutte ruimte tussen de tandjes aan de filmrand waardoor de problemen van het CDS systeem overwonnen waren.

Later dat jaar stelde DTS zijn eigen digitale soundtrack systeem voor aan de hand van de films Dr. Giggles en Jurassic Park (1993). De audio data werden nu geleverd via externe cd-rom’s die synchroon met de film werden afgespeeld. Ook in 1993 stelde Sony zijn SDDS 7.1 kanaals soundtrack systeem voor met de film The last action hero. De twee extra kanalen werden gebruikt om een totaal van 5 frontluidsprekers te voeden. In dit systeem werden de data met een Sony ATRAC coder vastgelegd aan de buitenranden van de film ter weerszijden van de tandjes. Momenteel zijn deze drie systemen nog naast elkaar in gebruik; ze bestaan in coëxistentie met elkaar en met de analoge soundtrack op een 35mm film.

Naarmate de vraag naar meer audio kanalen groeide, nam ook de noodzaak toe om de bandbreedte van de opslag- en transmissiemedia te vergroten. In de jaren 1990 ontstonden om aan die vraag te voldoen allerlei meerkanaals coders, zoals Dolby Digital (AC-3), Musicam surround, AAC, WMA, MLP en MPAC. Sommige van deze systemen maken gebruik van een gemeenschappelijke bit ‘pool’ voor alle kanalen, voor maskering, koppeling en intensiteitsstereo. Intussen raakten de op som/verschil matrixen gebaseerde systemen in onbruik.

In 1993 werd de 5.1 kanaals infrastructuur ook toegepast in het tv domein, deels op basis van het ATSC of Dolby Digital (AC-3) principe.

Deze manier van coderen werd in 1997 ook uitverkoren om dvd-video plaatjes van geluid te voorzien. In 1999 werden ook dvd-audio en de diverse vormen van sacd in de audiowereld geïntroduceerd. Elders zijn hiervan gegevens en specificaties in overvloed te verkrijgen.

Toen audio via internet een grote vlucht nam, werd MP3 het uitverkoren formaat voor datagereduceerde stereo. Alternatieve vormen zoals die van Real Networks, Microsoft, Apple en anderen hadden het nakijken.

Wel succes – zij het vaak op bescheiden schaal hadden het met name in de Omniversum theaters toegepaste IMAX multikanaals systeem. Ook Tom Holman ontwikkelde weer wat nieuws, speciaal voor muziekweergave: een 10.2 kanaals systeem.

De toekomst?

Jens Blauert suggereerde destijds in zijn boek Räumliches Hören dat voor een behoorlijke driedimensionale muziekweergave toch wel minimaal twaalf luidsprekers nodig zijn (een standaard dvd schijnt ruimte te bieden aan 400 kanalen), dus wie weet wat ons wacht. Het lijkt verstandig hierop geen muzikale of muziekpsychologische of –filosofische en muzieksociale overwegingen los te laten. Duidelijk is wel dat dan meer en meer gaat om speeltjes voor rijke, egoïstische vrijgezellen in grote vrijstaande herenhuizen.