Влияние помещения прослушивания

Особенности звукового материала

В музыке обычно используется 8 октав:

16...32 Гц................субконтроктава;

32...64 Гц................контроктава;

64...128 Гц..............большая октава;

128...256 Гц.............малая октава;

256...512 Гц.............первая октава;

512...1024 Гц...........вторая октава;

1024...2048 Гц.........третья октава;

2048...4096 Гц.........четвертая октава.

Поскольку субконтроктава используется очень редко, полосы частот 30...4000 Гц достаточно для передачи мелодии. Однако количество высших гармоник и соотношение между их амплитудами у разных музыкальных инструментов неодинаково. Именно это и объясняет различие в их звучании, даже если они воспроизводят одну и ту же ноту. Аналогично и голос каждого человека имеет характерный, присущий только ему, гармонический состав, что придает голосу неповторимую тембровую окраску.

В процессе исполнения уровень акустического сигнала непрерывно изменяется. Диапазон его изменения может быть довольно широким. Для сравнения в табл. 1.1 приведены усредненные динамические диапазоны звучания отдельных инструментов и музыкальных ансамблей.

Таблица 1.1

Усредненные динамические диапазоны звучания отдельных инструментов

Чтобы сохранить тембр звучания музыкальных инструментов и голосов певцов, микро- и макродинамику музыкального произведения, требуется полоса частот усилителя от 2...5 Гц до 60... 100 кГц и акустической системы от 20...30 Гц до 35...60 кГц, отношение сигнал/шум не менее 75 дБ, и звуковое давление в точке нахождения слушателя, превышающее уровень шумов в помещении прослушивания на величину динамического диапазона музыкального материала.

Влияние помещения прослушивания

Чтобы максимально реализовать возможности аппаратуры, помещение прослушивания должно обладать определенными свойствами. Известно, что в закрытом помещении возникает явление послезвучания, называемое реверберацией. Время реверберации — это время, в течение которого после прекращения действия источника звуковой энергии интенсивность звука уменьшается на 60 дБ (в 1000 раз). Реверберация, в зависимости от длительности, может улучшать или ухудшать качество звучания. Оптимальное время реверберации зависит от размеров помещения.

Звучание инструмента, даже в руках большого мастера, может быть совершенно разным в зависимости от места исполнения: шумный переход метро, сквер или жилая комната объемом 25...30 м3 и совсем другое дело — концертный зал с оптимальным временем реверберации. Именно в хорошем концертном зале, благодаря его акустическим свойствам, музыка достигает своего окончательного совершенства: звучание приобретает выразительность, мелодичность; становится богатым, тоньше нюансированным; более естественными воспринимаются тембры инструментов, звучание приобретает объемность. Благодаря реверберации слушатель помимо прямого звука, пришедшего со сцены, получает отраженную энергию (стенами, потолком, полом, архитектурными сооружениями) — так называемую диффузную компоненту. Но даже в зале кто-то предпочитает партер, кто-то амфитеатр, кто-то балкон, а для кого-то очень важно сочетание слухового и визуального восприятия.

Самое интересное, что в условиях свободного поля, звучание, как инструментов, так и человеческого голоса, утрачивает свою привлекательность. Таким образом, зал — неотделимый от музыки посредник между исполнителем и слушателем. Хороший зал не «вуалирует» музыкальной фактуры сильной реверберацией и не обесцвечивает «глухотой», а окружает звук мягким и светлым ореолом, не давая пропасть ни одному обертону.

В зависимости от объема и назначения помещения требуемое время реверберации колеблется в пределах от 0,4 до 2,1 с. Например, для жилых помещений объемом 40...60 м3, оптимальное время реверберации в диапазоне частот 80...10000 Гц составляет 0,4...0,6 с, для залов 250...300 м3 — 0,9...1,1 с, для зала объемом 2000 м3 - 1,2...1,5 с, а для залов размером более 5000 м3 оптимальное время реверберации мало зависит от объема и составляет в зависимости от жанра произведения: 1,48 ±0,05 с — для современной классической музыки; 1,56 ±0,05 с — для классической музыки; 2,1 ±0,05 с — для симфонической музыки. Если оно мало, то не происходит известной слитности следующих друг за другом звуков, при этом мелодический рисунок музыки тяжело воспринимается, звучание становится безжизненным, глухим, ватным. При слишком большом времени реверберации помещение «гудит», звучание становится гулким, речь неразборчивой, му-зыка становится засоренной и быстро утомляет. Отсюда и разнообразные эпитеты, которыми часто награждают акустику залов: нейтральная, тонкая, яркая, интересная, гулкая, гудящая, и т.п.

Очень важно, чтобы время реверберации зала как можно меньше зависело от наполненности его слушателями. В пустых залах время реверберации больше, чем в заполненных в 1,5...2 раза и более, что затрудняет проведение репетиций. Мягкие кресла для слушателей, в какой-то степени решают эту проблему.

Что касается частотной характеристики времени реверберации, то в хороших с акустической точки зрения залах она имеет почти прямолинейный характер с небольшим провалом в области частот 300...400 Гц и небольшими подъемами в сторону низких частот, а также на частотах около 3 кГц.

Для оценки времени реверберации помещения используют цифровые анализаторы на базе микропроцессоров (например, анализатор 4418 фирмы «Брюль и Къер»). С его помощью время реверберации измеряется в автоматическом режиме с выдачей результатов измерения в цифровом виде.

Важной характеристикой зала является время задержки прихода первого и последующих отражений, которое напрямую связано с размерами помещения и не должно превышать 20...30 мс, что гарантирует слитное звучание. Если это время превышает 50 мс, возникает эффект «порхающего эха».

Очевидно, что любой концертный зал вносит определенную частотную коррекцию (линейные искажения) первичного звукового поля инструментов. Поэтому современные звукорежиссеры имеют в своем арсенале специальные спектроанализаторы, в состав которых входит генератор белого (или розового) шума, измерительный микрофон с усилителем и собственно спектроанализатор.

С помощью эквалайзера производят корректировку АЧХ всего тракта. Для получения звуковых эффектов, а также увеличения времени реверберации данного помещения до оптимального, звукорежиссеры вокально-инструментальных ансамблей часто используют ревербераторы (как правило, магнитные, реже пружинные). Простейший магнитный ревербератор представляет собой магнитофон со склеенной в кольцо лентой и несколькими воспроизводящими головками. Регулируя скорость ленты, а также количество используемых головок можно в широких пределах изменять время реверберации. Форма выходного сигнала носит дискретный характер. Для уменьшения заметности этого недостатка сигнал с выходной шины вновь подмешивается на входе усилителя записи (УЗ).

Пружинные ревербераторы более восприимчивы к механическим воздействиям и придают звучанию металлический оттенок. Кроме того, они не допускают оперативную регулировку времени реверберации.

Листовые ревербераторы громоздки (размер более 1x2 м), имеют ограниченный частотный диапазон и большую неравномерность задержки сигнала от частоты.

Все большее распространение получают цифровые ревербераторы, как обладающие наибольшими технологическими возможностями. В настоящее время они широко внедряются не только в профессиональной аппаратуре, но и в бытовых музыкальных центрах для получения различных эффектов.

Увеличение времени реверберации несколько больше оптимального делает погрешности в игре начинающих музыкантов менее заметными.

Амбиофонические системы

Помимо ревербераторов в залах многоцелевого назначения широко используют амбиофонические системы, предназначенные для заданного увеличения времени реверберации зрительного зала. В отличие от обычного ревербератора в амбиофонической системе (от англ. слова ambio — окружать) сигнал реверберации смешивается с основным сигналом не в электрической цепи усиления, а непосредственно в зале, т.е. акустически с помощью дополнительных громкоговорителей, размещенных по периметру зала, что позволяет максимально приблизить искусственную реверберацию к естественной. Зал, предназначенный для оборудования амбиофонической системой, проектируется с минимальным временем реверберации. Оптимальное время реверберации в больших залах для речевого сигнала составляет 0,5...0,7 с, в то время как для музыкальных (в зависимости от жанра) — 1,3...2,1 с.