Глава 11 Проблемы небольших помещений

В студиях звукозаписи «первого эшелона» принято создавать большие контрольные комнаты. Это подсказано самим ходом развития индустрии звукозаписи, что выражалось в увеличении размеров микшерных пультов и в применении большего количества аппаратуры. А где-то со средины 70-х в контрольные комнаты начали «вторгаться» и сами музыканты. Последующее развитие MIDIсинхронизации привело к тому, что вместо записи звука синтезаторов на ленту их начали просто программировать, чтобы при сведении подключать их прямо в микшерный пульт, экономя, таким образом, дорожки на ленте. Число каналов в микшерах начало расти до 100 и более, появились штабеля клавишных инструментов и процессоров эффектов. Так что «любовь» к большим контрольным комнатам объяснима.

Но у них есть и другие преимущества. К примеру, в них проще добиться акустического контроля: во-первых, гармонические резонансы помещения (или "стоячие волны", как их некоторые называют), как правило, не разделяются друг с другом вплоть до самих низких частот - более низких, чем в малых комнатах; во-вторых, отражения от поверхностей возвращаются с большим запаздыванием, а значит - более слабыми. Более поздние отражения распознаются ухом именно как отражения, а не как окраска прямого сигнала.

Я не хочу сказать, что большие комнаты легче проектировать - отнюдь!- но у них всё-таки изначально гораздо меньше ограничений, чем у малых комнат. Кроме того, под строительство больших комнат обычно выделяется такой бюджет, который позволяет сделать серьёзный проект. В малых же комнатах всё может быть намного сложнее: поверхности стен расположены намного ближе к ушам слушателя, а горы аппаратуры создают больше помех мониторингу. Да и физический объём оборудования в малых комнатах оставляет акустике комнаты меньше простора для "дыхания". Большой микшерный пульт в малой комнате оказывает сильнейшее влияние на равномерность звучания мониторов даже в хорошо спроектированных комнатах, которые обладали отличными характеристиками.

Тем не менее, небольшие контрольные комнаты стали реальностью с самых первых дней существования электрической записи. И сегодня они являются нормой для самого быстроразвивающегося сектора индустрии звукозаписи - для project-студий. Экономические соображения и нехватка подходящих под студии помещений в удобных (для клиентуры) местах практически гарантируют то, что малые контрольные комнаты будут строиться и дальше. К тому же, что очень и очень важно, постоянно возрастает объём работы для мультимедийных заведений, которые почти всегда имеют малые контрольные комнаты и очень часто не имеют оптимальных условий мониторинга (или смирились с этим). К сожалению, звук в среде мультимедийных приложений всё ещё рассматривается как "бедный родственник", хотя уже появляются признаки более внимательного к нему отношения. Всё это требует радикальной переоценки того, что нужно сделать для обеспечения более хороших, более постоянных и более достоверных условий мониторинга в малых контрольных комнатах. Если серьёзно не взяться за решение задач небольших комнат, то неуважительное отношение к мониторингу грозит перерасти в большую проблему.

11.1 Размеры помещений и поведение их гармонических резонансов

Под "небольшими" я подразумеваю комнаты объёмом менее 100 м3, а комнаты этого размера обычно имеют габариты где-то 6м x 5м x 3м. Помните, что в акустическом смысле «размеры» комнаты зависят от желаемой частоты раздела, на которой распределяются резонансы. Поэтому даже большая комната с равномерным распределением резонансов только до 50 Hz в акустическом смысле считается небольшой, если не расширить эту равномерность книзу - до 20 Hz. Комната становится акустически небольшой, если энергетические всплески гармонических резонансов, которые рождаются размерами и формой комнаты, перестают перекрывать друг друга. Гармонические резонансы – для незнакомых с этим понятием – можно рассматривать как пути, которые проходят звуковые волны между отражающими поверхностями. Если звук распространяется вперёд и назад, возвращаясь в той же фазе в исходную точку, то энергия резко возрастает, и формируется резонансная "стоячая волна". Для появления резонанса расстояние между любыми поверхностями должно соответствовать полным длинам волн, поэтому конкретные частоты имеют конкретную длину пути. Как только происходит модальное разделение, различные частотные компоненты воспроизводимой музыки начинают слышаться с разным уровнем в зависимости от того, совпадают ли они с естественными резонансами комнаты, усиливаясь ими, или нет.

Когда гармонические резонансы перекрывают друг друга, то частотная характеристика будет более или менее равномерной. Но как только происходит их разделение, она становится неровной, а звучание начинает подчиняться форме отдельных резонансов (см. рис.37). В малых комнатах это разделение начинается с более высоких частот. Из этого следует, что в больших комнатах будет наблюдаться более равномерное звучание до более низкой частоты при условии, конечно же, что все остальные характеристики комнат одинаковы.

Ещё один большой недостаток, связанный с гармоническими резонансами комнат, состоит в том, что звучание в комнате становится позиционно зависимым как в отношении источника (например, монитора), так и в отношении объекта, воспринимающего звук (слушателя, микрофона). Углы направленности источника будут также определять, какие резонансы будут возбуждаться, а какие нет. Если источник или слушатель находится в точке падения давления любого данного резонанса, то на его частоте никаких изменений на слух происходить не будет. Неизменность звучания громкоговорителя для слушателя возможна только в безэховой камере, причём низкие частоты будут восприниматься слушателем «в балансе» на любом расстоянии от громкоговорителя.

Ещё больше усложняет жизнь то, что каждая комната по-своему поглощает звуковую энергию в зависимости от размеров и характера акустической обработки. Разные материалы поглощают разные частоты в большей или меньшей степени. Поглощение и акустическое демпфирование определяют силу энергии отражённого звука, а также оказывают влияние на Q (добротность) распространения энергии гармонических резонансов (см. рис.38).

В этом смысле величина Q похожа на Q эквалайзера, при "накручивании" которого "холм" может быть либо широким (низкое Q), либо узким (высокое Q). Q, между прочим, означает "добротность" (дословно - "фактор качества"), но в нашем случае желательно иметь резонанс плохого качества (низкое Q), поскольку тогда он менее выражен и менее назойливо действует на уши, чем резонанс с высоким Q. Поэтому помещения с сильным демпфированием и поглощением одновременно расширяют частотное содержимое резонансной энергии и уменьшают уровни резонансных пиков. Из всего этого следует, что звучание в звукопоглощающей комнате с низким Q будет более равномерным, чем в комнате с более твёрдыми стенами и гармоническими резонансами с высоким Q. Хотя во втором случае звучание будет более громким, так как такое помещение медленнее рассеивает исходящую энергию. Практической крайностью звукопоглощающих, сильно демпфированных помещений являются безэховые камеры, которые в силу отличной равномерности своего звучания используются для проведения измерений.

К сожалению, звукопоглощение низких частот - камень преткновения для малых комнат, в которых нельзя применить многие системы поглощения этих частот из-за внушительных размеров систем. Эффективные поглотители низких частот традиционно имеют большие размеры; им требуется пространство в глубину, равное четверти длины волны самой низкой частоты, которую нужно поглощать. Если для частоты 40 Hz длина волны составляет где-то 8 метров, то для поглощения звука с этой частотой и выше потребуется система поглощения глубиной 2 метра. Если в контрольной комнате не обеспечить необходимое поглощение баса, то восприятие различных низких частот будет зависеть от позиций слушателя и источника звука. Если и при этом сохранится избыток низких частот в виде полуреверберационной (отражённой) энергии, то комната будет сильно "басить" ("бубнить"). Если речь идёт о помещении для записи, то это в зависимости от обстановки может быть как хорошо, так и плохо. Если же "басит" контрольная комната, то на выходе могут получаться миксы с "облегчённым" басом, которые будут звучать не совсем полновесно при воспроизведении в любых других условиях (см. раздел 10.2.2). В какой-нибудь другой басово-перенасыщенной комнате такой микс будет звучать более близко к задуманному варианту, но "весомость баса" может зависеть также и от конкретной частоты; и тогда одни ноты будут восприниматься более "басово", чем другие, - причём в других помещениях "басить" будут другие ноты. Понятно, что для контрольных комнат, для которых равномерность звучания является первостатейной необходимостью, это абсолютно нежелательно.

11.2 Нынешние концепции и плохое влияние

Задача совместимости помещений - дело непростое; и чем меньше помещения, тем труднее она решается. Если энергия звуковых отражений воспринимается только в задней части помещения (что часто бывает в небольших контрольных комнатах), то небольшая разница во времени между прибытием прямого и отражённого сигналов придаст звуку на уровне восприятия нежелательную окраску; а психоакустическое воздействие, на которое в иных контрольных комнатах возлагаются особые надежды, не даст желаемого эффекта. Некоторые из этих вариантов дизайна (например, технология LEDE) являются весьма сложными по своему характеру и могут "работать" только тогда, когда их проект тщательно продуман. Но есть масса случаев, когда люди просто слепо копируют концепции и "масштабируют" их до размера своих комнат, не вполне понимая заложенные в них принципы. В итоге такие помещения иногда "звучат" поистине ужасно.

Хотя максимальная ширина и равномерность частотного диапазона вроде и должны быть желанными для всех контрольных комнат, выясняется, что эта достойная и логичная цель так и не получила всеобщего признания. Наибольшие проблемы касаются студий средней руки. Выпуская огромное количество записей во всем мире, они вынуждены работать в секторе рынка с очень высокой конкуренцией. Тут уж не до разрешения акустических задач! Кроме того, умы владельцев таких студий

часто заняты не стремлением к идеалу, а желанием быть похожим на других. Мне приходилось бывать в студиях, в которых хотели улучшить условия мониторинга; но когда эти улучшения дали звук, отличный от звука большинства наиболее коммерчески успешных студий в регионе, их владельцы столкнулись с растущим недоверием к ним клиентов. Похоже, что другие студии пользовались успехом, невзирая на качество своего мониторинга, благодаря чему-то другому: дружелюбно настроенному и внимательному персоналу, хорошим студийным помещениям, доступной парковке и т.п.

Но в индустрии звукозаписи полно одержимых людей (что нормально!), работающих с творческим запалом особенно там, где успех или неудача могут целиком основываться на субъективных оценках. Конечно, кто-то будет стараться запрыгнуть на «островок безопасности» в виде студии с неизменно повторяемыми и постоянными условиями мониторинга. Но чаще люди верят в другую «безопасность» - в стремление повторить чей-то чудящийся успех, неважно как достигнутый, который может быть очень скоротечным.

Всё больше людей верят в избавление от трудностей с помощью электронного оборудования. Например, плохое звучание записи часто воспринимается не как следствие неверных технологических решений (возможно, принятых в результате недостаточно хорошего мониторинга), а как следствие отсутствия на студии последней модели лампового преампа или нового электронного ревербератора. Конечно же, владельцы больших студий лучше знают настоящую причину этого, поэтому именно они вкладывают деньги в акустику. Многие же владельцы меньших студий, по-видимому, надеются на то, что будущий успех даст им новые более обширные помещения, в которых они обязательно позаботятся о каком-то акустическом контроле. Но покамест им, мол, не с руки тратить деньги на акустическое оснащение своих малых студий. Тот факт, что это могло бы принести большее удовольствие клиентам, поднять бизнес в целом и способствовать приближению того дня, когда новые помещения станут им доступными, часто перекрывается страхом, что нельзя будет вернуть деньги, заплаченные за работу и материалы. Жертвой такого отношения становится качество. Несмотря на всё это, действительность такова, что добиться хорошего, воспроизводимого, «точного», чёткого в отношении нюансов мониторинга

вплохих помещениях нельзя. Если где-то и существует, по счастливой случайности, хороший мониторинг

вплохом помещении, то он почти наверняка был бы лучше, если бы и помещение было лучше.

11.3 Другой взгляд на действительность

Итак, как же нам сделать так, чтобы не только условия мониторинга были гораздо более контролируемыми, но и чтобы избежать несоразмерной дороговизны студии и высокой почасовой платы за неё? Что ж, первое, что нам нужно сделать, так это обратить внимание на расположение источника звука, позицию слушателя и характер самой комнаты. Если известно, что любое без исключения расположение источника звука в любом помещении, кроме безэховой камеры, возбуждает в этом помещении гармонические резонансы по-разному, то наилучшее, что можно придумать – попытаться отыскать позиции для мониторов в местах с наименьшей вариабельностью. Даже большая безэховая камера, но без трёхметровых поглощающих клинообразных пуансонов, не будет такой уж безэховой на нижних октавах частотного диапазона, т.к. даже здесь от установки мониторов в разных точках помещения звучание низких частот будет восприниматься по-разному. Поэтому лучше всего устанавливать источники звука у самого края комнаты, и лучший вариант - это вмонтированные заподлицо в стену мониторы. В пределах поля возникновения стоячих волн, передние стены комнаты являются поверхностями максимального давления, поэтому установленный в такую стену монитор будет возбуждать резонансы на практически одинаковом уровне, не давая превосходства одним над другими. Установка мониторов заподлицо также позволяет стене работать как продолжение их диффузоров, что способствует более равномерному распространению расширяющихся звуковых волн. Причина, по которой стены комнат являются поверхностями с максимальным давлением, состоит в том, что для отражения от них звук должен изменить направление. При этом он на мгновение останавливается, а когда скорость его равна нулю, давление достигает своего максимума, иначе нарушатся законы физики о сохранении энергии.

Как уже говорилось в 10-й главе, с понижением частоты громкоговорители расширяют свою направленность и становятся всенаправленными, поэтому если громкоговорители находятся в корпусах и стоят на расстоянии от стен, более низкие частоты смогут излучаться во всех направлениях вокруг корпусов громкоговорителей и будут в том числе распространяться и в сторону стены, находящейся сзади корпусов громкоговорителей. Затем они будут отражаться назад в помещение и направляться к позиции слушателя (см. рис.17). Различные частоты будут иметь разную длину волн, поэтому, если длина пути от громкоговорителя до стены и назад к слушателю у них одинакова, они возвратятся с несовпадением по фазе. Поэтому они будут либо усиливать звучание прямого сигнала, либо погашать его, что приведёт к неровности восприятия звучания в позиции слушателя. Безусловно, стену позади громкоговорителей можно сделать звукопоглощающей. Но из-за необходимости погашения низких частот она займёт много места и снизит уровень звука от громкоговорителей. Кроме этого, если все поверхности комнаты сделать звукопоглощающими, то мы получим безэховую камеру, находиться в которой долго не пожелаешь никому. Многие люди в таких условиях испытывают необъяснимую тревогу.

Если же мониторы установить в твёрдой и нерезонирующей передней стене заподлицо, то это

будет способствовать равномерному распределению давления в комнате и повысит уровень звучания низких частот, так как вся их энергия направится вперёд (рисунки 30 и 33). Это может быть полезным для расширения низкочастотного звучания, особенно если у мониторной системы ограниченный запас по мощности. А если эту стену сделать отражающей звук, то облегчится и общение людей в этом помещении. Вместе с тем это не приведёт к появлению нежелательных для мониторинга отражений, поскольку весь излучаемый звук будет идти от стены. Усиление низкочастотного звучания легко исправить электронными регулировками, что не приводит к смещению фазы. В самом деле, коррекция амплитуды не приведет к переворачиванию фазы, наоборот, она лишь скорректирует фазу.

Вспомните 5-ю главу, где говорилось, что разница между давлением в осевом направлении и давлением, вызванным прибытием более или менее синфазных отражений, происходит от запаздывания отражений, т.к. им приходится «путешествовать» дольше; кроме того, давление, создаваемое звуковыми отражениями, неравномерно по частотному балансу. Поэтому эти эффекты нельзя исправить электронной эквализацией. Именно невежественные попытки такой коррекции как раз и породили дурную славу в отношении эквализации мониторов. Электронная эквализация, за исключением эквализации цифрового адаптивного типа, не может снять проблемы гармонических резонансов в помещениях: кажущееся исправление звучания в одной точке помещения усугубляет ситуация в двух других. Проблемы отражений - это проблемы акустические, и требуют они акустических решений. Посему непременным условием достижения "точного" мониторинга является установка мониторов заподлицо в передней стене любой контрольной комнаты. В 12-й главе будут более подробно рассмотрены некоторые из этих электроакустических явлений.

Если же мониторы нельзя установить в несущей стене, что в любом случае плохо с точки зрения звукоизоляции, то нужно сделать плотную и прочную фальш-стену. Конечно, даже будучи непрочной такая стена будет поглощать звук, но из-за непрочности она будет резонировать и создавать вторичные излучения на определённых частотах, что лишь привнесёт дополнительные помехи в общее звучание. Равномерное излучение и распространение звука - это первый шаг на пути к хорошему мониторингу. Но нельзя добиться лишь этим поставленной цели, если нет равномерного распределения энергии в отражательном или полуреверберационном звуковых полях. В больших по размерам помещениях различные дизайнеры пользуются различными методами (и исповедуют разные принципы) при обеспечении равномерного восприятия звука человеком, находящимся за микшерным пультом. Но в малых помещениях более сильные по уровню отражения с различным тональным балансом из разных точек помещения возвращаются в пределах психоакустически-интегрирующего времени мозга, т.е. того времени, когда наш мозг эти отражения уже воспринимает не как отражения, а как окраску звука. Ситуация отягощается неравномерностью вне-осевого звучания, что ещё более ухудшает частотный баланс отражённого звука.

Если же сделать звукопоглощающими все поверхности комнаты кроме передней стены и пола, то слушатели будет воспринимать лишь прямой сигнал от мониторов. К счастью, самая лёгкая из задач, стоящих перед конструкторами таких мониторов, - это добиться равномерного осевого (±30°) звучания. Поэтому такие мониторы будут менее дорогостоящими, чем акустические системы, претендующие на универсальное применение в любых помещениях. Довольно большая часть времени и средств, идущих на разработку мониторов, тратится на попытки сделать такие системы, которые бы давали относительно плоские частотные характеристики в помещениях с плохой акустикой. На самом же деле такие "всеядные" мониторы являются не чем иным, как эрзац-мониторами. Опубликованные характеристики таких акустических систем (мониторов) наверняка измерялись в безэховых условиях. Это само по себе уже говорит о том, что даже производителями признаётся ухудшение их характеристик в других условиях. Задача этой главы – рассказать, как создать в позиции прослушивания условия сходные с условиями прослушивания в безэховой камере. Концепция таких комнат показана на рисунке 39.