11. Три теории описания структуры звукового поля в помещении. Области их применимости.

Для качества звучания музыки и речи в помещении огромное значение имеют первые дискретные отражения, которые формируют у слушателя ощущения пространства зала, интимность и д.р. однако в этот период времени (порядка 80мс в зависимости от размера зала) звуковое поле ещё нельзя считать равномерным – и методы статической теории здесь неприемлемы. В этих случаях применяется другая приближённая теория, которая получила название геометрической (или лучевой).

В основе геометрической теории лежит аналогия с законами геометрической оптики, т.е. с распространением световой волны. Если под понятием «звуковой луч» подразумевать линию, совпадающую с направлением нормами к фронту волны (для однородной среды), то можно рассматривать движение звуковых волн как движение световых лучей. При этом соблюдаются все законы геометрической оптики: для зеркальных (отражающих) поверхностей угол падения равен углу отражения, падающий и отражённые лучи лежат в одной плоскости, время прихода луча определяется пройденным расстоянием и скоростью распространения звука. Исходя из этого, можно рассчитать уровень звукового давления в данной точке поля, если известно количество пришедших в неё лучей в заданный отрезок времени, с учетом потери энергии за счёт поглощения на стенах при каждом отражении и потерь при распространении в воздухе.

Характер отражений зависит от формы отражающей поверхности: вогнутые поверхности фокусируют звук, выпуклые – рассеивают. Отражения от плоских поверхностей могут рассматриваться как, если бы они исходили от мнимого источника, являющегося зеркальным отражением реального источника. Поэтому иногда для анализа звукового поля используется несколько иной алгоритм расчёта звукового поля путём построения множественных мнимых источников (метод мнимых источников).

Интенсивность отражений зависит от вида и характера распределения звукопоглощающего материала на стенках помещения. Пользуясь методом построения эскизов отраженных лучей для различных видов помещений, можно оценить роль отдельных участков помещения в формировании звукового поля в плоскости размещения слушателей: от одних участков приходят звуковые волны только после одного отражения, от других после двукратного, трехкратного и т.д. Участки поверхности, отражаясь от которых первый раз. Звуковая энергия приходит на всю площадь слушательских мест, называются площадками первых отражений; части поверхностей, где имеет место двукратное отражение, - площадками вторых отражений и т.д. Пользуясь методами геометрической теории, можно построить их распределение для любого помещения. Чем ниже установлен источник звука, тем больше «площадка первых отражений» на потолке.

Основной вклад в структуру первых отражений вносят форма и степень заглушения потолка и нижней части боковых стен. Для определения структуры первых отражений важна не только информация о форме и размерах участков помещения, откуда они приходят в данную точку зала, но так же информация о времени прихода каждого из первых отражений.

По мере увеличения числа отражённых лучей видно, что их плотность увеличивается, и амплитуды после каждого отражения уменьшаются. Этот временной участок общего процесса затухания, где отчётливо видны ранние дискретные отражения, составляет от 60-80 мс до 200 мс в зависимости от размера зала; с увеличением размеров зала этот временной отрезок увеличивается. Следует отметить, что структура ранних отражений зависит как от объёма, так и от формы помещения, а так же наличия и распределения звукопоглощающего материала в нём.

В силу существенного значения структуры ранних отражений при слуховой оценке качества помещения методы геометрической акустики широко используются в настоящее время при расчёте звуковых полей в них. Область применимости геометрической теории ограничивается условием, когда длина звуковой волны много меньше линейных размеров помещения. Одна из причин этого состоит в том. Что геометрическая теория не учитывает процессов дифракции, которые возникают, когда длина волны становится соизмеримой с размерами отдельных преград в помещении. Однако в настоящее время появились работы, позволяющие вести учет дифракционных поправок и тем самым расширить область применения геометрической теории.

Волновая теория рассматривает помещение как резонатор (аналогично, например, трубе музыкального инструмента). Воздушный объем помещения имеет определённую массу и упругость – и. следовательно, можно рассчитать его собственные частоты и собственные формы колебаний.

Звуковое поле в трёхмерном помещении представляет собой композицию стоячих волн трёх видов:

1. аксиальных (осевых) волн. Стоячая волна между 2 поверхностями в помещении.

2. тангенциальных волн. Стоячие волны между 4 поверхностями в помещении.

3. косых волн. Стоячие волны между всеми 6 поверхностями в помещении.

Низшие собственные частоты относятся к осевым волнам, затем возникают тангенциальные волны и только после – косые. Именно поэтому при проектировании студий звукозаписи, где это особенно важно, наибольшее внимание уделяется демпфированию осевых волн, поскольку именно они создают наибольшую неравномерность распределения звукового давления вдоль длины помещения.

Вся звуковая энергия, излучаемая источником звука в замкнутое пространство, расходуется на возбуждение аксиальных, т.е. осевых (50%), тангенциальных (25%) и косых (12%) волн; если принять уровень аксиальных волн за 0 дБ, то тангенциальные будут иметь уровень -3дБ, косые - - 6дБ.

Волновая теория является наиболее точным, но и более трудоёмким методом расчёта структуры звуковых полей в помещениях, - даже не смотря на широкое использование компьютерных технологий.

Статистическая теория. Поскольку музыкальные и речевые сигналы являются квазислучайными процессами, то применение статистического анализа к исследованию структуры звуковых полей, создаваемых ими в различных помещениях, является допустимым, однако для этого относительно структуры звукового поля должны быть сделаны следующие предположения:

1. средние по времени значения плотности звуковой энергии во всех точках помещения равны (это свойство называется однородностью).

2. 2. направление приходов потоков энергии в каждой точке поля равновероятны и средние значения энергии по различным направлениям одинаковы (это свойство называется изотропностью).

звуковое поле в помещении, которое обладает такими свойствами, называется диффузным, т.е. это поле однородное и изотропное.

Реальное звуковое поле в помещении можно приближённо считать диффузным только если энергия отражённых волн превышает энергию прямых волн. Для этого в помещении должны быть хорошо отражающие поверхности различных форм и размеров, обеспечивающие приход в каждую точку поля большого количества отражённых звуков с различных направлений пространства ( примером таког помещения может служить реверберационная камера, т.е. комната с жёстко отражающими непараллельными стенками различных форм и размеров, используемая для проведения измерений.

Статистический метод анализа звуковых полей является приближённым, он применим только в ограниченной области частот и для определённых зон в помещении (например его нельзя применять для анализа звукового поля вблизи сцены или вблизи сильно заглушённых поверхностей и др.). кроме того, он не позволяет учесть распределение в пространстве амплитуд и фаз сигнала, т.к. даёт только среднеэнергетические значения различных характеристик звукового поля. Однако статистическая теория при определённых условиях позволяет дать общее физическое представление о процессах формирования звукового поля в помещении и выполнить достаточно простой расчёт некоторых его характеристик. В настоящее время методы статистической теории широко применяются для оценки параметров звукового поля в студиях, концертных залах и других помещений.

Основные параметры, которые могут быть определены с помощью статистической теории, следующие:

Среднее время и средняя длина свободного пробега звуковой волны. Поскольку в диффузном поле каждая звуковая волна претерпевает многократные отражения от поверхностей помещения, можно ввести такое понятие как среднее время между двумя отражениями звука. Тсюда можно определить среднее число отражений в единицу времени и кроме того, это позволяет определить среднею длину свободного пробега.

Эти соотношения вначале были получены для помещений прямоугольной формы, (с линейными размерами, близкими к «золотому сечению», когда длина на ширину равна ширине на высоту, при длине равной ширина +высота), затем было доказано, что эти соотношения приближённо сохраняются и для помещений более сложных форм.

Коэффициент поглощения

В настоящее время в практике проектирования помещений используются все три теории: геометрическая, волновая и статическая. Границы их применимости приближены и зависят от размера помещения и времени реверберации в нём. Условно весь слышимый частотный диапазон можно разделить следующим образом: на низких частотах используется волновая теория, на средних частотах статистическую, и на высоких частотах геометрическую. Ширина данных частотных областей зависит от размеров помещения . С увеличением размеров помещения увеличивается область применимости статистической и геометрической теории, - и наоборот, для малых помещений их области применимости очень ограничены и там в основном возможно использование волновой теории.

12. Основные субъективные параметры оценки качества звучания в помещении. Их связь с объективными параметрами.

Объективные параметры, полученные с помощью волновой, статистической или геометрической теории, такие как время реверберации, структура резонансных частот, время и направления прихода ранних отражений и д.р., являются основной для оценки акустических свойств различных помещений (концертных залов, студий, театральных залов, аудиторий и др.). Субъективные оценки грают существенную роль в оценке качества звучания музыки и речи в различных залах.

Значительные усилия были приложены за последние годы различными исследователями к установлению связи между объективно измеряемыми параметрами звукового поля в помещениях и субъективной оценке качества звучания музыкальных и речевых программ в них. Наиболее детальные исследования были выполнены Л. Баренеком и М. Шредером.

Субъективная оценка акустики помещения для музыкальных и речевых программ представляет значительные трудности, поскольку требует решения следующих проблем: выбор метода оценки; выбор критериев оценки; установление их связей с объективными параметрами и др.

Выбор метода оценки: все используемые методы представляют собой специально организованные тесты на прослушивание, которые проводятся одним из следующих способов:

1. в искусственно созданных условиях, например в синтезированном звуковом поле, создаваемом в заглушенной камере распределённой системой громкоговорителей;

2. с помощью стереофонических записей, сделанных в испытуемом зале на «искусственной голове» для последующего прослушивания через головные телефоны.

3. путём непосредственного прослушивания оркестра или исполнителей в испытуемых залах опытными экспертами с последующей статистической обработкой их оценок.

В любом случае результаты субъективных оценок акустики помещения существенно зависят от выбора экспертов: их общей и музыкальной культуры, опыта прослушивания, вкусов, профессии и т.д.

Выбор критериев оценки: одна из первых попыток составить «словарь» критериев субъективной оценки акустики музыкальных залов была предпринята именно Л. Беранеком. На основе личного опыта, а так же бесед с известыми дирижёрами, музыкантами, опытными слушателями он выбрал из многочисленных субъективных оценок различных залов (теплый, холодный, пустой, глухой и др.) восемнадцать наиболее употребляемых субъективных критериев, а из них предложил 10 наиболее значимых и независимых. К наиболее распрастранённым субъективным критериям оценки акустического качества помещений относятся: жизненность, полнота звучания, различимость или ясность, интимность, теплота, пространственность, громкость баланс ансамбль, тембр, а так же отрицательные факторы – это, пархающее эхо, мешающие шумы.

В результате общей классификации всемирно известных концертных залов (более 50 по всему миру) по качеству звучания в них различных музыкальных произведений, они были объединены в три группы – A,B,C – в соответствии с качеством звучания исполняемых в них произведений. В этих залах были проведены измерения объективных параметров реверберационного процесса.

Для описания параметров реверберационного процесса обычно используется величина времени реверберации (ВР), которая определяется как "время, в течение которого уровень звукового давления уменьшается на 60 дБ". Величина времени реверберации определяется объемом зала и общим коэффициентом звукопоглощения в нем, она не зависит от формы зала, структуры распределения поглощающего материала и т.д., т.е. является усредненной характеристикой.

Однако исследования по оценке качества звучания в различных помещениях заставили ввести целый ряд дополнительных параметров, более тонко характеризующих реверберационный процесс.

"Ранний звук" определяется как прямой звук и отражения, поступившие в течение первых 80 мс после прихода прямого звука. Причем существенное значение имеет направление прихода этих ранних звуков - так, например, звуки, пришедшие от боковых стен в первые 80 мс, создают ощущения расширения источника звука, что улучшает качество восприятия музыки.

"Громкость ранних звуков" определяется энергией прямого звука плюс энергия отраженных звуков, пришедших в первые 80 мс. "Громкость реверберирующего звука" определяется общей звуковой энергией, которая достигает слушателя после 80 мс.

"Раннее время реверберации" (РВЗ) - время затухания звука после выключения источника, когда уровень звукового давления уменьшается на 10 дБ. Кроме того, для сопоставления с субъективными оценками используется также время реверберации (ВР) при спаде звукового давления от -5 до -35 дБ при заполненных залах (т.е. часть реверберационной кривой).

"Коэффициент внутрислуховой кросс-корреляции (КВСКК)" определяется как коэффициент корреляции сигналов, поступивших на два уха при разном времени интеграции и в разных частотных диапазонах. Обычно используется время интеграции от 0 до 80 мс в трех октавных полосах: 500, 1000 и 2000 Гц. Этот коэффициент характеризует степень различия звуковых сигналов в двух ушах как по времени, так и по амплитуде.

Кроме этих, для сравнения с субъективными оценками используется и целый ряд других параметров: эквивалентная реверберация, распределение уровней звукового давления и др.

Сравнение результатов субъективных экспертиз, проведенных в вышеуказанных залах, с приведенными выше параметрами, показало отчетливую связь между общим впечатлением от акустики зала и временем реверберации, причем в качестве времени реверберации ВР использовалось значение времени затухания от уровня -5 до -35 дБ (т.е. часть кривой затухания) для заполненных публикой залов, и время ранней реверберации РВЗ от 0 до -10 дБ. Как следует из таблицы, при переходе от залов группы А к группе В и С величины ВР и РВЗ изменяются от среднего значения 2 и 2,6 с (группа А) до 1,6 и 1,9 с (группа В) и до 1,4 и 1,75 с (группа С).

На основе полученных результатов была выполнена более дифференцированная оценка отдельных субъективных параметров акустики залов, и исследована их связь с измеренными объективными характеристиками.

"Гулкость-жизненность" - эти термины прежде всего связаны с оценкой общего впечатления от акустики залов, т.е., как было указано выше, в значительной степени связаны с временем реверберации (ВР). Все помещения по этому критерию ранжируются достаточно четко (соборы, концертные залы, студии и др.). Для каждого вида музыки и речи существуют оптимальные пределы изменения времени реверберации, которые зависят от объема помещения и частоты (например, рис. 5), которое меняется в пределах от 0,4 до 1 с для речи, от 1 до 1,5 с для камерной музыки, от 1,8 до 2,2 с для симфонической и т.д. Реверберация - один из эффектов, который учитывался композиторами при создании произведений, например, композиторы органной музыки специально делали паузы, чтобы была слышна длинная реверберация в соборе.

Наибольшее влияние на ощущение "жизненности" звуков оказывает значение времени реверберации на средних частотах. В помещениях, в том числе в студиях, где время реверберации слишком короткое для данного музыкального жанра, звук характеризуется как "мертвый", "сухой". Все, кто слышал, как звучит музыка в заглушенной камере, могут отчетливо представить, что именно имеется в виду. Наоборот, если время реверберации слишком велико для данной музыки, звук характеризуется как слишком "грязный", "водянистый". Поэтому введение при обработке дополнительных эффектов реверберации, не соответствующих стилю и характеру музыки, может вызвать аналогичные субъективные ощущения .

Полнота тона (звучность) также зависит от времени реверберации ,но также и от отношения громкости реверберирующих звуков, которая определяется энергией звуков, приходящих после первых 80 мс (Е1) к громкости ранних звуков, которые определяются энергией прямого звука и первых отражений до80 мс (Е2).

Чем больше отношение Е1/ Е2, тем выше "полнота тона".

Для церквей это отношение велико, и звук воспринимается как "полнозвучный". В помещениях, где энергия отраженных звуков мала, звук будет казаться "пустым". В залах (например, старинных оперных театрах), где звук от исполнителя имеет возможность свободно подниматься и отражаться от высоких потолков, энергия в реверберирующих звуках будет достаточно большой и звучание также будет "полным". Для обеспечения этого качества звука большое значение имеет выбор формы зала и размещение специальных отражающих панелей и других деталей убранства.

Различимость и ясность. Когда музыканты говорят о "различимости" или "ясности", имеется в виду степень, с которой отдельные звуки в музыкальном произведении четко разделяются друг от друга. Имеется два вида "ясности" (различимости): "горизонтальная" и "вертикальная".

Горизонтальная относится к звукам, следующим друг за другом. Композитор использует специальные приемы, чтобы обеспечить ее: темп, повторение тонов во фразе, относительную громкость последовательных тонов и т.д. Исполнитель также может влиять на горизонтальную различимость выбором манеры исполнения.

Акустические факторы в помещении, которые определяют "горизонтальную различимость" музыкального произведения - это величина времени реверберации и отношение громкости (энергии) ранних звуков к громкости (энергии) реверберирующего звука: С80= Е2/Е1, т.е. факторы те же, но отношения обратные. Таким образом, увеличение "горизонтальной различимости" уменьшает полноту тона, и наоборот.

Вертикальная различимость - это степень, с которой звуки, звучащие одновременно, различаются на слух. Она также зависит от стиля произведения, искусства исполнителя, акустики зала и тренированности слуха.

Композитор влияет на нее выбором одновременно звучащих тонов, выбором инструментов и т.п., а исполнитель может влиять, меняя динамику звучания одновременных тонов и др.

Акустические факторы для вертикальной различимости - баланс звуков различных инструментов, который существенно зависит от акустических параметров сценического пространства; и также отношение энергии ранних звуков к энергии реверберирующего звука.

Таким образом, горизонтальная и вертикальная различимость (ясность) зависит как от музыкальных, так и от акустических факторов. Их влияние должно быть заложено в замысел композитора, чтобы сделать музыку доступной аудитории. Например, органные хоралы Баха, с их крупными длительностями, медленными мелодическими линиями и растянутой динамикой, требуют помещений с большим временем реверберации (более трех секунд) и высоким значением отношения полной реверберирующей энергии к энергии ранних отражений. Они имеют малую горизонтальную различимость, но высокую полноту тона.

Концертам Моцарта, с быстрыми пассажами фортепьяно и развитой оркестровой фактурой, в противоположность органной музыке, необходимы помещения с относительно коротким временем реверберации и большим отношением ранней к реверберирующей энергии, т.е. с высоким горизонтальным и вертикальным разрешением.

Влияние темпа исполнения музыки на ощущения полноты и ясности звучания в помещениях с разными значениями времени реверберации и разным отношением Е2/Е1 показано в таблице на рисунке 6. Здесь показана разделимость отдельных коротких звуков в музыкальном произведении в зависимости от времени реверберации ВР и ясности С80. Как видно из таблицы, для помещений с коротким временем реверберации и большим С80 (первая строка, примеры а и b) индивидуальные тоны быстрой и медленной музыки разделяются отчетливо, и процессы их атаки и спада хорошо различимы, заметна быстрая часть спада звука самого инструмента I, и более медленная часть R из-за процесса реверберации.

Во второй строке, что соответствует помещениям с большим временем реверберации и средним значением ясности С80 (примеры с и d) атака отдельных звуков будет слышна, а часть участка спада звука инструмента будет "закрыта" реверберацией (т.е. звучание инструмента существенно "затягивается" за счет того, что звук в помещении затухает достаточно медленно). При более быстром темпе исполнения уже и часть атаки, так же как и спада звучания инструмента, будут плохо различимы из-за процесса реверберации.

Для примера е и f длина ВР та же, но отношение раннего звука к реверберирующему звуку меньше, при этом часть атаки и почти весь спад звука инструмента "закрыты" реверберацией, тоны различимы плохо, но полнота звука большая. При быстром темпе f тоны едва различимы, они почти полностью скрыты реверберацией. Полнота звуков максимальная, но играть staccato в таком помещении невозможно. Еще больше влияние реверберации и ясности С80 сказывается на исполнении звуков разной громкости: примеры g и h и примеры i и j. Как видно из таблицы, слабые тоны практически полностью маскируются процессом реверберации и становятся неразличимыми.

Эти соотношения в конкретном зале должны иметь в виду композитор и исполнитель, выбирая темп, фразировку и т.д.

Таким образом, разные стили музыки требуют различных значений вышеуказанных параметров. О величине времени реверберации для концертных залов и музыкальных студий было сказано выше, что касается коэффициента ясности (различимости) С80, то для залов, оцененных музыкантами-экспертами как залы с хорошей различимостью, его значения находятся в пределах от -3,7 до -0,02 (среднее значение -2,5).

Современные компьютерные технологии дают возможность менять параметры, моделирующие процессы реверберации в разных помещениях, в очень широких пределах. Достаточно сложные алгоритмы, например Acoustic Modeller, позволяют осуществлять "свертку" сигнала с импульсными характеристиками различных помещений, что дает возможность заставить звучать музыкальную композицию так, как если бы она звучала в этих залах. Однако, выбирая параметры этих помещений или создавая собственные, всегда необходимо помнить, что несоответствие характеристик помещения (времени реверберации, отношения энергии ранних звуков к поздним и др.) стилю музыкального произведения и темпу его исполнения, может привести к совершенно противоположным ощущениям, чем это предполагалось, поэтому при создании электронных композиций или обработке фонограмм необходимо учитывать указанные критерии.

интимность (присутствие, камерность, близость). Они определяют для слушателя кажущийся размер пространства, в котором он слушает музыку. Разные стили музыки требуют разных значений "акустической интимности". Интимность определяется разницей во времени между прямым и первым отраженным звуками, а также, частично, общей воспринимаемой громкостью звучания, так как слушатель предполагает, что звук в маленьком помещении кажется громче, чем в большом. Основной вклад в ощущение "интимности" вносят первые отражения от боковых стен (в залах с достаточно высокими потолками), или от потолков при их сравнительно низкой высоте.

Большая разница во времени прихода прямого звука и первого отражения создает у слушателя ощущение оторванности (отдаленности) от исполняемой музыки.

В залах с хорошей акустикой, предназначенных для симфонического репертуара, этот временной интервал составляет для слушателей, сидящих в центре зала, величину 15 30 мс. В пределах этого времени, если отражения имеют похожий спектр и огибающую, а их громкость не выше прямого звука, они не воспринимаются как отдельные звуки, а помогают в улучшении локализации прямого звука (это явление известно как эффект Хааса). Для скорости звука 340 м/с задержка на это время соответствует разнице в расстоянии примерно 12 м, что требует ширины зала порядка 18 20 м. Композитор (звукорежиссер, исполнитель и др.) должен иметь в виду этот параметр, иначе будет несоответствие размеров помещения стилю музыки, которое очень четко ощущается слушателями, примером может служить звучание органа в маленькой комнате.

В старинной музыке (до 17 века) камерные произведения создавались в основном для малых ансамблей, и исполнялись в залах с малой разницей прихода ранних отражений (меньше 15 мс), что создавало ощущение близости ("интимности") звучания. В 18-19 веках изменился стиль музыки, увеличились исполнительские составы и размеры помещений (оперные театры, концертные залы и др) и, соответственно, выросло время задержки до 30 мс. В настоящее время, когда многие концертные залы имеют очень большие размеры, исполнение в них камерной музыки создает ощущение несоответствия размеров зала стилю. Музыка как бы теряется в зале. Для улучшения этой ситуации иногда используются дополнительные отражающие поверхности около сцены по бокам или на потолке, что позволяет создать дополнительные ранние отражения с меньшим временем запаздывания, и тем самым улучшить восприятие исполняемой музыки.

13. Мастеринг фонограмм. Назначение и основные этапы.

Мастеринг — конечный процесс обработки записи, подготовка к тому, как она будет звучать для конечного слушателя дома, в машине, на вечеринке, на радио, в клубах. С помощью мастеринга мы добиваемся, чтобы запись приобрела обогащенное, «отполированное» звучание на уровне успешных современных коммерческих записей. Запись после мастеринга должна одинаково хорошо звучать как через мощные порталы клуба, так и через дешевую бытовую аудиосистему. В идеале мастеринг делает хорошую запись отличной, а среднюю — хорошей.

Не рассматривая конкретных установок и последовательности плагинов в конечной схеме при мастеринге, установим, ЧТО именно мы будем изменять в записи.

Эти изменения — частотная коррекция (эквализация), компрессия и мастер-лимитирование.

Эквализация используется для подавления в записи определенных «ненужных» частот и выделения в спектре полезных, с точки зрения поставленной задачи, частот. Используя эквалайзер, мы подгоняем спектр исходной фонограммы к некоему идеализированному образу в контексте поставленной художественной задачи. В конечном итоге, несмотря на очевидную субъективность подхода при эквализации, необходимо всегда учитывать стиль музыки и придавать звучанию соответствующую окраску.

Компрессия, мастер-компрессия фонограммы используется главным образом для сжатия динамического диапазона низких частот и создания эффекта удара, «пинка» (Kick). В общем, мы хотим убрать эффект «бубнения» и сделать низы фонограммы более упругими. Сжимая бас фонограммы с определенными параметрами времени атаки и восстановления (от 70 мс), мы добиваемся более музыкального, яркого, мощного эффекта, при этом не травмируя акустическую систему длительным воздействием низших частот (20…60 Гц). Даже сужая динамический диапазон, мы можем, регулируя параметры компрессии, создавать эффект «пинка». С другой стороны, та же компрессия (не только низов, но и по всему диапазону) позволит нам выровнять и уплотнить звучание более медленных, спокойных фонограмм, сделать из неровного, «баночного» звучания теплый «обволакивающий» звук.

Мастер-лимитирование фонограммы используется в самом незаметном для звучания режиме для предотвращения превышения номинального уровня звучания. По сути, лимитер — это компрессор с предельными установками атаки и степени компрессии: минимальная («мгновенная») атака и бесконечная степень сжатия. Однако в коммерческом мастеринге используются специальные типы лимитирования или пик-лимитирования. Приборы или программные модули такого типа носят название «максимайзер». Специальные алгоритмы с функцией «предвосхищения» look-ahead, различными схемами поведения при превышении сигналом уровня threshold, функциями квантования и автоматическим «интеллектуальным» временем восстановления позволяют использовать их для придания более громкого, насыщенного, яркого и, в конечном счете, «конкурентоспособного» звучания фонограммы по всему спектру.

Мастеринг обычно проводится в специально созданных для этого контрольных комнатах, оснащённых эталонными звуковоспроизводящими мониторами. Как правило этим занимаются звукорежиссёры, обладающие особым опытом и специфическими навыками, которых принято называть инженерами мастеринга (mastering engineer). Считается, что мастеринг в состоянии сделать любой специалист, обладающий большим опытом микширования (сведения) многоканальных фонограмм. Однако для стабильного результата важно, чтобы это были «другие уши» — то есть не стоит доверять эту конечную процедуру тому специалисту, который сводил этот материал.

Современный мастеринг вне зависимости от вида конечного продукта принято разделять на цифровой и аналоговый.

Аналоговый мастеринг — такой мастеринг звуковых фонограмм, при котором вся редакция осуществляется при помощи специальных приборов. Как правило это специальные прецизионные компрессоры, эквалайзеры, полосовые фильтры и т. д. Нередко такие приборы изготавливаются на заказ в единичном экземпляре или в крайне малой серии и содержат целый ряд бескомпромиссных технических решений, что приводит к их высокой стоимости, сравнимой со стоимостью автомобиля представительского класса. «Чистый» аналоговый мастеринг, при некоторых неизбежных технических проблемах, в последнее время завоёвывает всё большую популярность из-за своего характерного окраса, придающего звучанию фонограмм особый шарм.

В том случае, когда для мастеринга используются цифровые приборы (полосовые компрессоры, лимитеры-максимайзеры и некоторые другие), подключённые аналоговыми интерфейсами (вход/выход), мастеринг тоже считается аналоговым, так как такие приборы в данном случае включены в аналоговую цепь и содержат собственные цифровые конвертеры, которые тоже вносят свою характерную окраску в исходное звучание.

При аналоговом мастеринге нередко осуществляется также монтаж фонограмм. Обычно «дедовским» методом — разрезанием и склеиванием аналоговой магнитофонной ленты. Для последующего издания на CD аналоговый мастер переписывается (оцифровывается) на цифровой носитель, после чего производится соответствующая разметка и запись PMCD (Pre Mastered Compact Disc — Подготовленный Мастер Компакт Диск).

Цифровой мастеринг — такой мастеринг звуковых фонограмм, в котором вся редакция осуществляется в цифровой среде. Как правило внутри компьютерной системы (с помощью специальных звуковых редакторов) или специального программно-аппаратного комплекса.

В некоторых случаях первая стадия цифрового мастеринга производится методом перезаписи аудиоматериала с одного цифрового носителя на другой. Изменение первоначального звучания при таком варианте происходит с применением отдельных цифровых приборов (полосовых компрессоров, лимитеров-максимайзеров и некоторых других), которые включаются цепочкой, минуя собственные АЦП—ЦАП. Далее материал для последующей разметки переводится в программную среду.

Результатом такого мастеринга должно стать создание PMCD (Pre Mastered Compact Disc — Подготовленный Мастер Компакт Диск), с которого собранный материал будет перенесен на мастер диск для последующей репликации. Корректное создание PMCD является критическим моментом для успешного перевода материала на glass master, из которого будет созданы штампы для тиражирования CD.

14. современная студия post-production, её структура.

1. Период подготовки: поиск студий, музыкантов, инструментов, микрофонов и тд.

2. Запись: оборудование студии, способ записи: под болванку, под артистов и т.д.

Современные студии звукозаписи отличаются огромным многообразием оборудования и структурой построения в зависимости от поставленных задач: студии звукозаписывающие, студии звукозаписи для кино, студии радиовещательные, телевизионные и т.д.

Основным и наиболее важным устройством в студии является микшерный пульт, в котором осуществляется обработка звуковых сигналов и дистанционное управление всеми звуковыми устройствами студии. В настоящее время используются цифровые микшерные пульты, в которых имеются соответствующие интерфейсы управления как цифровыми (м том числе и по миди), так и аналоговыми устройствами для получения, записи и обработки музыкальных и речевых сигналов.

Источниками звуковой информации, обеспечивающими поступление сигнало в микшерный пульт, являются прежде всего микрофоны, магнтофоны, цифровые лазерные проигрыватели.

Дополнительными устройствами обработки сигналов являются процессоры спецэффектов, например ревербераторы и т.д. При подготовке фонограмм обычно используются компьютерные рабочие станции, CD-рекордеры, DAT- магнитофоны и др. Для контроля качества записи применяются контроьные агрегаты с встроенными или выносными усилителями.

3. Сведение и мастеринг может состоять из трех частей: 1. Монтажное редактирование. 2. Окончательная доводка звучания. 3. Вывод в требуемом формате.

Порядок частей в данном случае не обязательно определяет порядок действий. Например, если окончательная доводка звучания аналоговой записи производится в аналоговом виде, то лучше эту доводку произвести сначала, а затем уже перевести запись в цифровую форму для монтажного редактирования.

Монтажное редактирование Вы записали и свели отдельные произведения, теперь их надо собрать в альбом. Произведения располагаются в требуемом порядке, с необходимыми промежутками между ними. Начала и окончания доводятся до тишины или естественного фонового шума записи (концертной, например). При необходимости (исходя из требований художественной задачи), производится плавный переход одного произведения в другое. На этой стадии могут быть удалены щелчки, треск и другие ненужные шумы. Возможно также исправление ошибок исполнения посредством копирования идентичных частей. Монтажное редактирование удобнее всего производить в цифровом виде.

Окончательная доводка звучания Во время этой части мастеринга производится сглаживание амплитудной и частотной разницы между произведениями, улучшение прозрачности, ровности, плотности звука, стереообраза записи. В некоторых случаях возможно исправление ошибок сведения, особенно если мастеринг производится в цифровом виде. Для доводки звучания могут использоваться компрессоры (чаще всего многополосные), лимитеры, эквалайзеры, процессоры для изменения стереообраза или создания эффекта объемного звука, процессоры утепления звука (создания для цифровой записи эффекта подобия аналоговой) и очень редко различные энхансеры (спектральные процессоры, динамические эквалайзеры и т. д.). Именно на этой стадии запись приобретает свой "фирменный" звук, так что эта часть является наиболее творческой и самой значимой.

Если звукоинженер, производивший сведение - гений, и вы (как заказчик) полностью довольны результатом, то, теоретически, можно опустить вторую часть и перейти сразу к третьей. Однако есть несколько причин, по которым и в этом случае лучше произвести доводку звучания.

1. Запись и сведение отдельных произведений могли происходить в разное время, иногда на разной аппаратуре и в разных студиях. Мастеринг позволяет сгладить амплитудную и частотную разницу между ними. 2. Звукоинженер за время сведения прослушал произведения несколько десятков, а то и сотни раз. Свежий взгляд специалиста по мастерингу, слушающего произведение целиком и опытного в вопросах звучания готовых записей, может быть очень и очень полезен. 3. Студии мастеринга имеют высококачественное оборудование, предназначенное для работы со стереозвуком сложного частотного и амплитудного типа. На студиях такого класса оборудование постоянно проверяется и при необходимости настраивается.

Вопрос о том, как производить вторую часть мастеринга - в цифровом или в аналоговом виде - тесно связан с вопросом преимуществ и недостатков цифрового и аналогового способов записи в принципе, требует отдельного разговора и однозначного ответа не имеет. С одной стороны, самые большие потери происходят во время преобразования, так что если запись уже находится в цифровом виде, то лучше ей там и оставаться. С другой стороны, некоторые результаты можно получить только применив аналоговое оборудование. В большинстве случаев выбор типа мастеринга определяется форматом сведения.

Вывод в требуемом формате Во время третьего этапа выбор формата во многом зависит от того предприятия, которое будет производить тиражирование, а также от того, на какой носитель будет производиться тиражирование. Стандартный формат для CD - так называемый U-matic 1630, и все заводы должны его принимать. Большинство также принимает CD-R, но иногда с ограничениями, например, записанные только на механизмах Sony или Phillips. Вывод на DAT самый простой, но при этом вы не сможете проконтролировать процесс установки PQ кодов (по которым CD плеер находит начала песен). Некоторые заводы принимают мастер на аналоговой ленте, в этом случае пленка должна быть правильно маркирована, с записью всех необходимых тестовых тонов. В идеальном варианте при этом следует использовать ту же систему шумоподавления (не того же типа, а непосредственно то же устройство), что и при записи. В любом случае, все эти вопросы лучше выяснить непосредственно с предприятием, производящим тиражирование. Независимо от формата обязательно делается контрольный DAT или CD для заказчика.

15. микрофоны. Основные параметры. Классификация микрофонов по характеристикам направленности.

Микрофон – устройство, с помощью которого акустические колебания воздушной среды преобразуются в электрические колебания. Микрофон состоит из чувствительного элемента, капсюля, и согласующего устройства. Блок питания, предварительный усилитель и соединительный кабель входят в комплект микрофона, если они являются его неотъемлемой частью и указаны в технической документации на микрофон конкретного типа».

первичное звено в тракте записи звука. Выбор его параметров в значительной степени определяет качество звучания музыки и речи, которая с помощью систем звукозаписи, радиовещания телевидения, мультимедиа передаётся многомиллионной аудитории.

Основные параметры:

1. номинальный диапазон частот – для современных конденсаторных микрофонов он обычно равен 20-2000 Гц. Внутри данного диапазона определяется зависимость уровня чувствительности от частоты и др параметры.

2. чувствительность – определяет способность микрофона преобразовывать акустическое давление в электрическое напряжение. Она определяется отношением сигнала на выходе микрофона (т.е. напряжение) к сигналу на входе микрофона (т.е. звуковому давлению). Чувствительность современных конденсаторных микрофонов находится в пределах от 8 до 40 мВ/Па.

3. частотная характеристика чувствительности – зависимость уровня чувствительности от частоты в номинальном диапазоне частот.

4. характеристика направленности – зависимость чувствительности микрофона на заданной частоте в свободном поле от угла падения звуковой волны.

5. уровень максимального звукового давления (SPL) – уровень звукового давления, при котором коэффициент гармонических искажений не превосходит заданного значения.

6. полный коэффициент гармонических искажений (THD) – определяется по методике, используемой для определения чувствительности, но при этом с помощью анализатора спектра измеряется напряжение на выходе микрофона, соответствующее первой гармонике, второй и тд.

7. уровень собственных шумов – для студийных конденсаторных микрофонов эти величины находятся между 65-85 дБ.

8. динамический диапазон – разность между максимальным уровнем давления, при котором нелинейные искажения на выходе микрофона не превышают заданную величину, и эквивалентным уровнем шума.

Все применяемые на практике микрофоны можно классифицировать по следующим категориям:

1. по принципам преобразования энергии

2. по видам характеристики направленности

3. по областям применения

По принципам преобразования акустической энергии в электрическую можно выделить следующие группы микрофонов: электродинамические (катушечные, ленточные), электростатические (конденсаторные), электретные, пьезоэлектрические и др.

Электродинамические микрофоны: Принцип действия катушечных микрофонов основан на том, что при воздействии звуковой волны на лёгкую диафрагму она начинает колебаться, и приводит в движение связанные с ней проводник (звуковую катушку), который помещён в постоянное магнитное поле. При движении проводника с током в магнитном поле в нём индуцируется электрический сигнал, который усиливается и передаётся для дальнейшей обработки. В ленточных микрофонах проводником является лёгкая гофрированная металлическая ленточка, которая сама колеблется под действием звуковой волны.

Электродинамические микрофоны имеют ряд преимуществ: устойчивость к перегрузкам, стабильность работы в различных климатических условиях, прочностью конструкций.

Конденсаторные и электретные микрофоны: он представляет собой плоский конденсатор, состоящий из двух обкладок. Из них внешняя, обращённая к источнику звука сторона выполнена в виде тонкой, круглой металлизированной изнутри диафрагмы, скреплённой по окружности с кольцом из диэлектрика. Второй обкладкой конденсатора служит массивное металлическое основание. Обкладки располагаются на малом расстоянии друг от друга. Конденсатор соединяется через нагрузочное сопротивление с источником постоянного поляризующего напряжения. Под воздействием звукового давления диафрагма совершает колебания. При этом расстояние между обкладками конденсатора изменяется, соответственно изменяется и его ёмкость, возрастая при их сближении и уменьшаясь при их удалении. В результате на сопротивлении нагрузки возникает сигнал, отображающий колебательный процесс диафрагмы.

Электретные микрофоны. В качестве диафрагмы применяется специальная металлизированная поляризованная плёнка, способная удерживать длительное время заряд, что позволяет не использовать поляризующее напряжение. Преимущества конденсаторных микрофонов: низкий уровень переходных искажений (из-за малой массы диафрагмы), широкий частотный диапазон, малую чувствительность к магнитным помехам. Однако они обладают меньшей механической и климатической стойкостью, чем динамические микрофоны, требуют дополнительное напряжение поляризации и имеют более высокую стоимость.

По видам характеристики направленности все микрофоны могут быть разделены на три группы: ненаправленные – приёмники давления; двунаправленные – приёмники градиенты давления; однонаправленные – комбинированные.

Ненаправленные – чувствительность такого микрофона одинакова для всех направлений прихода звуковой волны; следовательно, характеристика направленности представляет собой шар, в центре которого находится ненаправленный микрофон. Микрофоны – приёмники давления являются ненаправленными только в области низких частот, с увеличением частоты их не направленность обостряется. Такие микрофоны находят широкое применение в техники звукозаписи, особенно для записи звуков окружающего (реверберационного) пространства и шумов.

Двунаправленные микрофоны – приёмники градиенты давления. В таком микрофоне независимо от принципа преобразования должен быть обеспечен доступ звуковой волны, как с лицевой, так и с тыльной стороны мембраны. При этом мембрана находится под действием разности (т.е. градиента) сил. Звуковая волна отстаёт по фазе, т.к. проходит более длинный путь до задней стороны диафрагмы. Если угол падения звуковой волны равен 0 или 180 гр, то разность ( градиента) сил воздействия максимальна, а когда угол падения равен 90 гр, то она равна нулю. Характеристика направленности такого типа обычно называется «восьмёрка». Находят достаточно широкое применение при стереозаписи, например, по системе MS.

Если синтезировать характеристику направленности микрофона путём комбинирования ненаправленной и двунаправленной характеристики, то в осевом фронтальном направлении чувствительность увеличивается (поскольку сигналы приходят в одной фазе), а в тыловом направлении чувствительность уменьшается, поскольку сигналы взаимно вычитаются, т.к. их фазы противоположны.

Остронаправленные микрофоны: состоит из микрофона градиенты давления, нагруженного на трубку с отверстиями, закрытыми тканью. Трубка представляет собой своего рода линию задержки, т.к. при падении звуковых волн под углом к оси микрофона звуковые волны достигают мембрану с разными сдвигами фаз. Этот дополнительный сдвиг фаз увеличивает градиент сил , воздействующих на диафрагму микрофона, и «обостряет» характеристику направленности.

Ненаправленные микрофоны обладают зависимостью уровня чувствительности от расстояния до источника. Это свойство называется «эффектом близости», и объясняется тем, что на близком расстоянии микрофон находится в «ближней зоне» действия источника, т.е. в зоне распространения сферической волны. В сферичской волне звуковое давление изменяется с раастоянием, поэтому разность давления, которое действует на лицевую сторону мембраны, и давления, действующего на её тыльную сторону, увеличивается за счёт дополнительной разницы давления, возникающих в сферической волне из-за разницы расстояния. За счёт этого чувствительность направленного микрофона на низких частотах возрастает; по мере повышения частоты эффект перестаёт сказываться.

Стереомикрофоны.

16. протокол субъективной оценки качества фонограмм.

Прослушивание должно проводиться в удовлетворяющем установленным акустическим нормам помещении через стандартные громкоговорящие установки.

Оценка фонограмм производится по следующим параметрам:

1. пространственное впечатление; 2. прозрачность; 3. музыкальный баланс; 4. тембр; 5. помехи; 6. исполнение; 7. стереофоничность.

В особых случаях оцениваются дополнительные параметры:

8. Аранжировка (для танцевальной и популярной музыки);

9. Техника звукосъема и записи.

Результаты экспертизы заносятся в специальные протоколы, имеющие графы, соответствующие всем перечисленным параметрам.

Пространственное впечатление - оценивается по впечатлению эксперта об акустической обстановке, существовавшей при записи. В частности, судят о соответствии размеров студии количеству исполнителей и характеру музыкального произведения, времени и характере реверберации, а также об акустическом балансе (соотношении прямых и отраженных звуков). Важным достоинством музыкальных записей является ощущение звуковой перспективы в глубину, т.е. создание иллюзии различных расстояний от слушателя до тех или иных групп инструментов оркестра. Такая "многоплановость" звуковой картины в известной степени воссоздает объемность звучания, которая, как известно, неизбежно теряется при электроакустической звукопередаче, особенно монофонической. Однако же, управляя при записи процессом реверберации, создавая различные звуковые планы, звукорежиссер должен остерегаться появления так называемой "многопространственности". Этот недостаток звукорежиссуры проявляется в том, что различные инструменты оркестра звучат как бы из разных помещений, отличающихся своими акустическими свойствами.

Многопространственность, если только она не предусмотрена специально режиссерскими планами для создания необходимых мизансцен или специальных эффектов, воспринимается в записях оркестровой, хоровой или камерной музыки, как существенное нарушение естественности звучания.

Причиной многопространственности звучания может явиться неудачное расположение микрофонов в студии (при полимикрофонном способе записи), а также, как об этом говорилось ранее, неумеренное и неумелое использование искусственной реверберации.

Под прозрачностью понимают хорошую различимость звучания отдельных инструментов в оркестре, ясность музыкальной фактуры, разборчивость текста.

Прозрачность находится в прямой зависимости от акустической обстановки при записи, музыкального и акустического балансов, в значительной мере, от инструментовки исполняемого произведения, и, естественно, от качества исполнения. Музыкальный баланс определяется соотношением уровней громкости различных оркестровых групп и отдельных инструментов. Это соотношение в основном зависит от уровней прямых звуков, приходящих непосредственно от исполнителей к микрофону.

Найти при записи оптимальный музыкальный баланс - одна из основных, и причем нелегких, задач звукорежиссера.

При прослушивании оркестра непосредственно в студии музыкальный баланс может восприниматься иначе, чем при его прослушивании через микрофонный тракт, даже если микрофон установлен в студии в той же точке, где находится слушатель. Это объясняется различным восприятием звука при непосредственном "бинауральном" прослушивании в студии и при прослушивании через громкоговоритель в аппаратной. Нормальный музыкальный баланс может быть достигнут правильной расстановкой микрофонов и выбором режима микширования, причем это достигается тем легче, чем лучше сбалансировано звучание самого оркестра в студии.

Тембр звучания музыкальных инструментов и голосов должен передаваться естественно, без искажений. Такая оценка, разумеется, может относиться только к записи традиционных музыкальных инструментов, т.к. электронная музыка не может уложиться в рамки привычных звучаний. С помощью электронных устройств музыкант в этом случае может создавать новые, синтетические тембры, которые оценить можно лишь так: тембр приятный или неприятный, или в лучшем случае, похож ли тембр на тембр того или иного из обычных инструментов.

Но вернемся к музыке традиционной. Качество передачи тембра зависит от расположения исполнителей и микрофонов в студии, характера студийной акустики, от частотной характеристики канала звукопередачи и звукозаписи, характера и дозы сигнала искусственной реверберации. Тембр может существенно исказиться при повышенных нелинейных искажениях в тракте, детонации при записи, а также при возникающих в аппаратуре искажениях нестационарных процессов, определяющих атаки звуков, их затухание и переходы от одного звука к другому. Звукорежиссер в процессе записи должен научиться определять причину возникновения искажений тембров, и, правильно поставив диагноз, принять меры к их устранению.

По параметру помехи запись оценивается с точки зрения заметности посторонних звуков, мешающих восприятию музыки.

К разряду помех относят:

- Шумы, проникающие в студию в результате несовершенства звукоизоляции, а также создаваемые самими исполнителями (шелест переворачиваемых нотных страниц, щелчки клапанов духовых инструментов, скрип мебели, паркета, или подставок для хора, шум зрительного зала при записях с открытых концертов и т.д.). Подобные акустические шумы при прослушивании через динамик воспринимаются отчетливее и оказывают значительно большее мешающее действие, чем при непосредственном прослушивании в зале. Потому в студии при записи так важно поддерживать полную тишину.

- Электрические наводки, фон, шумы, возникающие в усилителях, шум магнитной ленты в паузах, модуляционные шумы, копирэффект, шумы квантования при цифровых записях и т.п.

- Импульсные помехи - электрические трески, щелчки от случайной мгновенной намагниченности ленты (например, от намагниченных ножниц при монтаже аналоговых фонограмм) и т.д.

- Сильные нелинейные искажения, заметная на слух детонация, помехи срабатывания автоматических регуляторов уровня (ограничителей, компрессоров), трески, возникающие при превышении уровня при цифровой записи.

Параметр исполнение не является техническим, он определяет эстетические свойства фонограммы. Но от качества исполнения зависит общая оценка записи и иногда этот параметр оказывается определяющим. Действительно, если фонограмма безупречна с точки зрения записи, но содержит недопустимые исполнительские ошибки, то она должна быть признана непригодной, несмотря на прочие достоинства.

Исполнение оценивается как по общей трактовке исполнителем данного произведения, так и по частным параметрам: темпу, нюансировке, чистоте интонирования, четкости артикуляции у певцов и по другим показателям.

Стереофоничность записи оценивается по следующим частным параметрам:

- четкость локализации кажущихся источников звука (ощущение распределения направлений на отдельные инструменты оркестра);

- ширина звукового изображения;

- стереофонический баланс между сторонами, в первую очередь, четкость ощущения середины сцены, а в спектаклях плавность перемещения исполнителей по сцене (без скачков);

- отсутствие звуковой "дыры" в середине ансамбля исполнителей.

Кроме того, следует определить совместимость стереофонической записи с монофоническим воспроизведением - по уровню, тембру, музыкальному балансу, прозрачности и пространственному впечатлению.

В некоторых случаях, дополнительно к основным оценкам приходится оценить и пригодность данного произведения для записи, например, аранжировку эстрадного материала.

Действительно, излишне насыщенная, перегруженная аранжировка иногда может сделать произведение настолько неудобным для записи, что самая совершенная технология и любые приемы звукорежиссуры не помогут добиться в записи удовлетворительного музыкального баланса и хорошей прозрачности.

Техника звукосъема и записи - оценивается также только в необходимых случаях. Здесь внимание уделяется правильности выбора и использования микрофонов, поддержанию уровня, субъективному восприятию громкости, применению искусственной реверберации, автоматических регуляторов динамического диапазона и других спецэффектов, качеству микширования и монтажа, и другим сторонам процесса создания фонограммы, не отраженным в предыдущих пунктах.

Общая оценка записи дается после того, как экспертом произведен полный анализ качества звучания по всем параметрам.

Далее подсчитывается окончательная оценка фонограммы, как среднее значение оценок, данных всеми экспертами группы прослушивания.

Многолетний опыт работы группы прослушивания в Государственном Доме радиовещания и звукозаписи показал, что наиболее достоверной становится экспертиза, если результаты ее заносятся в протоколы каждым экспертом самостоятельно, без консультаций в ходе прослушивания с коллегами. Иначе неизбежно проявление вкусовщины и давления авторитетов.

17. системы звукоусиления концертных программ. Особенности озвучивания.

Системы звукоусиления предназначены для того, чтобы донести чистый, прозрачный звук в правильном динамическом и частотном диапазоне с достаточной громкостью до всех слушательских мест, сделать прослушивание музыкальных и речевых программ возможно более комфортным, создать эффект присутствия.

По своему функциональному назначению залы, в которых устанавливаются системы звукоусиления, отличаются друг от друга. Например, на дискотеках основное внимание уделяется танцевальной площадке. Здесь главное создать равномерное звуковое поле над головами танцующих, воспроизвести весь динамический и частотный диапазон музыкальных программ, причем ограничений по мощности в используемых звукоусилительных системах практически не существует. В ресторанах и ночных клубах системы звукоусиления должны обладать некоторой универсальностью. Они должны транслировать с неизменным качеством фоновую, камерную, симфоническую, блюз, рок, диско и другую музыку, а также "живые" выступления музыкантов. Такой же универсальностью должны обладать системы звукоусиления и в концертных залах.

Каждый зал, в зависимости от его архитектурных особенностей и функционального назначения, требует индивидуального подхода при проектировании звукоусилительных систем. В данной статье предлагается рассмотреть особенности построения систем звукоусиления, исходя из размеров зала, а не от функционального назначения, предполагая, что данное помещение может использоваться как многоцелевое.

С увеличением пространства проблемы, связанные с обеспечением чистого, понятного (разборчивого) звука и необходимого уровня звукового давления, а значит и громкости воспроизведения музыкальных и речевых программ, растут. Это связано с тем, что чем дальше от источника звука (акустической системы звукоусилительного комплекса) находится слушатель, тем меньше уровень громкости воспроизводимой программы. В пространстве, в котором отсутствует реверберация, например на улице, уровень звукового давления уменьшается в два раза (на 6 дБ) при удалении от источника на двойное расстояние.

Вторая проблема, которая возникает при озвучивании помещения это реверберация, присущая каждому помещению. Если слушатель располагается вблизи акустической системы, то он находится в "прямом поле". Это поле, где звук, идущий от акустической системы, гораздо громче отраженного звука. При удалении от акустической системы звук, отраженный от пола, потолка и стен помещения, становится громче звука, приходящего непосредственно от нее.

Вот здесь и начинаются проблемы. В реверберационном пространстве всегда найдется точка, где отраженный звук сильнее, чем прямой. Надо отметить, что уровень звукового давления стремится к постоянному значению в реверберационном (диффузном) поле, независимо от того, где находится слушатель. Расстояние от акустической системы, на котором уровни прямого и отраженного звука равны, называется "критическим расстоянием". Когда слушатель находится в реверберационном поле, то звук, который он слышит, по большей части является отраженным от пола, потолка и стен помещения и лишь небольшая его часть идет непосредственно от акустической системы. Все эти отражения достигают ушей слушателя через слегка различающиеся промежутки времени, имея несколько больший уровень звукового давления, чем прямой звук. В результате для слушателя, находящегося в реверберационном поле, теряется разборчивость и прозрачность звука.

Проблему реверберационных полей можно решить двумя путями. Первый - это изменить форму и отделку отражающих элементов стен и потолка помещения. Но на практике изменить интерьер помещения таким способом практически невозможно. Второй путь - это правильно спроектировать звукоусилительный комплекс, чтобы он смог преодолеть проблему реверберационных полей в помещении.

Основное внимание при проектировании звукоусилительной системы, предназначенной для работы в конкретном помещении, следует уделять выбору акустических систем. Акустические системы с узкой диаграммой направленности иногда называют системами "дальнего боя" (это не стандартизированный технический термин, а профессиональный жаргон - Прим. ред). Термины "дальний бой", "ближний бой" характеризуют, как далеко акустические системы могут донести чистый, понятный звук. Это напрямую зависит от дисперсии. Для описания принципа построения таких систем можно взять пример из повседневной жизни. Представьте себе обычный шланг для полива. Вода в шланге подходит к насадке на его конце с постоянным давлением, а сама насадка определяет, как пойдет вода. Если насадка широкая, то вода далеко не польется, но если поменять насадку на более узкую или зажать конец шланга, вода польется значительно дальше.

То же самое происходит и со звуком. Например, если среднечастотный драйвер соединить с широкоугольным рупором, получится система "ближнего или среднего боя". Если же его соединить с узкоугольным рупором, то получится система "дальнего боя". Применяя рупорные системы с узкой диаграммой направленности можно решить проблему реверберации в помещениях среднего и большого размеров. Путем повышения уровня звукового давления прямого звука добиваются, чтобы материал музыкальных и речевых программ стал более понятным и разборчивым. Системы "дальнего боя" используются не только для повышения уровня звукового давления, но также и для концентрации звука на удаленных от источника звука слушательских местах, при этом уровень звукового давления прямого звука будет выше уровня отраженного. А это и есть решение проблемы реверберационных полей.

В зависимости от поставленных задач, правильно спроектированный звукоусилительный комплекс в состоянии обеспечить такую временную структуру отражений и такие их уровни, при которых обеспечиваются необходимые прозрачность, четкость и пространственность звучания. Как правило, слушательские места распределены по всему помещению, а слушатели должны всегда локализовать источник звука в области сцены, поэтому необходимо вводить задержку первого отражения. Вслед за первым отражением к слушателю должны приходить последующие дискретные отражения и, наконец, реверберационный сигнал. Из сказанного следует, что исходный сигнал многократно задерживается, а при необходимости к нему подмешивается искусственно создаваемый реверберационный сигнал. Вполне очевидно, что применение в звукотехническом комплексе только усилительных приборов для этого недостаточно. Для решения таких задач звукоусилительные системы должны содержать в своем составе линии временной задержки звуковых сигналов. Эти линии создаются на цифровых приборах задержки сигнала и всевозможных цифровых процессорах его обработки. В настоящее время эти приборы удовлетворяют самым высоким требованиям по качеству и надежности.

Таким образом, задачей современного звукотехнического комплекса является не только воспроизведение необходимого прямого звука, а также формирование начальных дискретных отражений и имитация реверберационного сигнала с требуемой длительностью его затухания.

Ко многим слушательским местам звук от первичного источника приходит сильно ослабленным.

Такие зоны слушательских мест должны озвучиваться дополнительными громкоговорителями соответствующей мощности. При этом источник сигнала должен локализоваться в области сцены. При включении в звукотехнический комплекс высококачественных линий задержки это требование приводит к так называемой временной стереофонии. Вслед за прямым звуком с помощью линий задержки создаются, прежде всего, дискретные отражения, усиливающие первичный сигнал, затем отражения, формирующие начальный участок реверберационного процесса, а затем и реверберационный сигнал, излучаемый теми же или отдельными громкоговорителями. Для того, чтобы на каждом слушательском месте обеспечить оптимальное качество звучания, необходимо вводить раздельные регулировки уровней отражений, запаздывающих на разное время. Наряду с оптимальными пространственными характеристиками звучания амбиофонические системы должны обеспечивать и однородное распределение звука по всей площади слушательских мест. Система звукоусиления должна служить средством управления временными параметрами звукового поля. Процессы установления и спада должны регулироваться с помощью системы звукоусиления таким образом, чтобы для речи обеспечить высокую разборчивость, а для музыки, в зависимости от жанра, - соответствующую прозрачность.

Временной порог

рассмотрим так называемое "правило 30 мс". Из этого правила следует, что вторичные звуковые сигналы, приходящие с временным интервалом менее 30 мс, субъективно усиливают прямой звук и в частности улучшают разборчивость речи. Отраженные звуки, приходящие позднее 30 мс, ухудшают разборчивость речи и приводят к возникновению эха. Слуховое восприятие человека имеет ограниченное время интеграции, т.е. короткую память на звуковые колебания. Как видно из рисунка 2, отраженные звуковые сигналы, приходящие с интервалами до 30 мс, интегрируются с исходным сигналом и воспринимаются ухом как один усиленный сигнал.

Этот эффект называется "Эффектом Хааса". Этот феномен изучался несколькими учеными, но наиболее глубоко он был исследован Хаасом, который установил зависимость между разницей в уровнях прямого и отраженного сигналов и временной задержкой. Хаас нашел, что если даже задержанный сигнал будет иметь несколько больший уровень по сравнению с исходным, то для слушателя расположение (локализация) источника звука не изменится. Практически при временной задержке от 10 до 25 мс и превышении уровня задержанного сигнала над исходным в 10 дБ, звуковые источники будут восприниматься слушателем как эквивалентные.

18. Акустическая обратная связь. Способы её подавления

Акустическая обратная связь — в общем смысле вид обратной связи в технических системах и живой природе между источником звука и воспринимающим звеном, осуществляемой через акустические сигналы. Таким образом, возникает звуковая петля, и система начинает усиливать сама себя, быстро выводя звук в высокие режущие слух частоты. 

Способы подавления: Автоматический подавитель акустической обратной связи для работы с микрофонами; Частотная коррекция с помощью эквалайзера; ее возникновение зависит от большого количества факторов, например от количества микрофонов в системе (ведь каждый микрофон повышает чувствительность системы на 3 дБ), расстояния от докладчика до дальнего слушателя, расстояния до акустики, особенностей материалов стен помещения.

Микрофон улавливает посторонние звуки, а так же шумы из динамика. Динамики усиливает эти звуки, шумы, и отправляет их опять в приёмник. Приёмник, принимая и усиливая этот сигнал, через динамик снова отправляет этот звук в пространство, и он достигает микрофона. И так бесконечно. Прием-отправка сигнала происходит с определённой частотой. Эту частоту повторения мы и слышим из динамика в виде писка, либо свиста.

В залах со звукоусилением к слушателю поступает звук от первичного источника и звук от размещённых в зале акустических систем, т.е. происходит наложение двух звуковых полей – причём микрофон, находящийся в этом же помещении, также подвергается воздействию двух звуковых полей, что и может приводить к возникновению самовозбуждения системы обратной связи.

Способы подавления: уменьшение громкости (коэффициента усиления); увеличение расстояния между микрофоном и громкоговорителем; подобрать характеристики направленности громкоговорителя и микрофона таким образом, чтобы звуковая волна от громкоговорителя приходила в направлении минимальной чувствительности микрофона; дополнительное звукопоглощение, особенно в зоне микрофона (опасность самовозбуждения системы звукоусиления наибольшая на резонансных частотах помещения);