МІНІСТЕРСТВО КУЛЬТУРИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ КЕРІВНИХ КАДРІВ КУЛЬТУРИ І МИСТЕЦТВ

Н.Д Бслявіна., В.Ф. Бел я він, Н.Л. Бондарець, В.В. Дьяченко

Основи звукорежисури навчальний посібник Частина і

КИЇВ 2011

ББК 85.330.78.Я73 УДК 792.01 Б 44

Рецензенти:

Миронович В.М. - доктор технічних наук, професор Бут О.В. - кандидат мистецтвознавства

Рекомендовано вченою радою Національної академії керівних кадрів культури і мистецтв (Протокол № 2 від 22 лютого 2011 року)

Белявіна Н.Д., Бєлявін В.Ф., Бондарець НЛ., Дьяченко В.В.

Б 44 Основи звукорежисури : навч. посіб. Ч. І / під ред. Н.Д. Бє- лявіної. — К. : НАКККіМ, 2011. - 84 с. : іл.

ББК 85.330.78.Я73 УДК 792.01

с Белявіна Н.Д., 2011 С Бслявін В.Ф, 201 1 Т Бондарець М.Л., 2011 с В.В. Дьяченко, 201 1 е Національна академія керівних кадрів культур»,

і мисіецтн. 2011

ОСНОВИ ЗВУКОРЕЖИСУРИ 1

^=5Іп(г).де (2.2) 13

5(і) = $_т$іп0.хлх^+щ₃) ₍2.іо) 19

ї 'р' (2.11) 19

а(і)== -чу² х 5_т х віїфх і+%)=-б)² х 5(г). 20

А Р-*4) 20

тха{і) = ДО=-тхсо² х5(0- (2.15) 20

4Е=кх— / ^де 35

Е-к*\пІ ле 35

Е₀ =-кхІпІ_пч, 36

Е—10х1§-р 36

Е ~ ^Х І 36

’~Т: ^(М1> 53

ч. 58

[ЩС 61

З

Навчальний посібник “Основи звукорежисури” створено відповід­но до навчального плану, затвердженого вченою радою НАКККіМ і на­вчальної програми “Основи звукорежисури’- для студентів спеціаль­ності 6.020201 “Театральне мистецтво” спеціалізації “Звукорежи- сура” кваліфікації “Звукорежисер”.

Цей навчальний посібник є першою частиною майбутнього під­ручника “Основи звукорежисури”. який складатиметься згідно з нав­чальною програмою з трьох частин: “Слух людини”, “Акустичні ха­рактеристики натуральних випромінювачів звуку” та “Основні прин­ципи озвучення приміщень і відкритих просторів”.

У посібнику розглядаються процеси слухової перцепції,тобто системи процесів прийому та перетворення інформації, яка забезпе­чує організму за допомогою слухових відчуттів орієнтацію в навко­лишньому світі.

У першій темі висвітлюються дані щодо фізіологічних параме­трів слуху> людини: структури слухового органа, процесу перетво­рення коливань, дії рецепторних і нервових клітин.

Орган слуху людини - вухо, це своєрідна перцептивна модель приймача звуку, який виконує функції аналізатора звуку, що сприй­має людина, з подальшою дискретизацією звукового сигналу.

У другій темі визначені ключові поняття. що стосуються ви­соти звуку: висота тону, математична модель гармонійного коли­вання. висота в му зиці, критичні смуги сприйняття, висота та зонна природа слуху.

Представлені судження різних авторів щодо поняття висота зву­ку таких як П.Гарбузов. І.Аллошина, М.Сапожков, Я.Вахітов, А.Ананьєв. Г.Смаглій тощо.

Особливе значення має сприйняття саме гармонійних звукових коливань, що сприймається як “чистії іон” та обертони. Надано ма­тематична модель фізичного пронесу, то породжуг ‘чистий тон”, яка тісно пов'язана з таким математичним поняттям як “синчсоїда" та за­гальним математичним поняттям “функція”.

У цьому навчальному посібнику вперше теорія критичних смуг пов’язується з відомою теорією зонної природи звуковисотного слуху.

У третій темі висвітлюються проблеми психометрії - сприйняття звукової інформації та процесів її сенсорної й перцеп- тивної обробки. Розкрито сутність теорії Г.Т.Фехнера, І.Мюллера, Е.Вебера, С.Стівенса, законів Вебера-Фехнера та Стівенса.

Закон Вебера-Фехнера пов’язує рівень відчуття сприйняття звуку з рівнем інтенсивності, а закон Стівенса - абсолютну величину від­чуття сприйняття звуку безпосередньо з абсолютною величиною ін­тенсивності звуку.

Зміст четвертої та п ’ятої тем є особливо важливим для діяль­ності звукорежисера, оскільки розкриває ключові поняття: гучність і рівень гучності; криві рівної гучності та складання гучностей у різ­них критичних смугах; інтенсивність звуку та звуковий тиск. Роз­глянуто також тему гучності в музиці як відносної естетичної ха­рактеристики звуку.

Оскільки рівень відчуття та величина відчуття, визначені у зако­нах Вебера-Фехнера та Стівенса, характеризують суб’єктивні відчут­тя людини, пов’язані зі сприйняттям звуку, вони не дають параметрів вимірювання гучності.

На підставі узагальнення відомих даних у посібнику детально роз­глянуті такі поняття: рівень гучності довільного звуку (або шуму) як рі­вень інтенсивності рівногучного з ним чистого тону з частотою 1000 Гц., який вимірюється у фонах; одиниця вимірювання гучності - сон як гуч­ність тону частотою 1000 Гц з рівнем гучності 40 фонів; інтенсивність чи сила звуку як кількість енергії, що проходить за секунду через оди­ницю площі, перпендикулярно хвилі; звуковий тиск як різниця між значеннями миттєвого й статичного тиску в точці відповідного середо­вища при проходженні через неї звукової хвилі тощо.

У шостій темі розкривається саме поняття тембру та особ­ливості його утворення а музиці.

Встановлено характерні ознаки тембру, такі як спектральний склад і обертоні» ряд. резонанс і вібрація (резонатор і вібратор),

формантні області та регістри, атака та биття, визначається подвійна суть поняття шуму (як завадове й художньо-образне явище).

Сьома тема присвячена динамічним властивостям звуку, де уточнюються такі поняття як сила та рівень звуку стосовно часо­вих параметрів слуху.

У різноманітних аспектах діяльності звукорежисера важливим є розуміння викладених у навчальному посібнику ключових понять щодо звуку та особливостей його сприйняття як для подальшого роз­витку й вдосконалення методів цифрової та аналогової обробки зву­ку, так і для забезпечення високого рівня професіоналізму в його пов­сякденній діяльності.

1. Структура слухового органа.

2. Процес перетворення коливань.

3. Дія рецепторних і нервових клітин.

Слухова перцепція - складна система процесів прийому та пере­творення інформації, яка забезпечує будь-якому організму за допомо­гою слухових відчуттів орієнтацію в навколишньому світі. До таких перцептивних процесів відносяться: виявлення об’єкта сприймання - звукового явища; розрізнення окремих його ознак - висоти, гучності, тривалості тощо; виділення в об’єкті інформативного змісту, адекват­ного впливу - частоти, інтенсивності, звукового тиску тощо; первинна обробка інформації на рівні психічних процесів; формування “опера­тивної одиниці” сприйняття - звукового образу.

Орган слуху людини - вухо, це своєрідна перцептивна модель приймача звуку, який виконує функції аналізатора звуку, що сприй­має людина, з подальшою дискретизацією звукового сигналу. Тобто аналоговий звуковий сигнал певної частоти начебто “оцифровується” і перетворюється в послідовність електричних сигналів та імпульсів двійкового типу. Дійсно, як пише Н.Гарбузов, “людське вухо пред­ставляє собою орган, що перетворює звукові коливання в нервові ім­пульси” [19, 31].

У структурі слухового апарату людини виділяються три основні частини: зовнішнє вухо; середнє вухо; внутрішнє вухо.

Функції зовнішнього вуха, що містить вушну раковину, зовніш­ній слуховий прохід і зовнішню сторону барабанної перетинки (Рис.1), полягають у забезпеченні направленого прийому звукових хвиль. Вушні раковини, як “рупорна антена” [2, 38], сприяють концен­трації звуків, що діють у напрямі зовнішнього слухового проходу, а також беруть участь в обмеженні потоку звукових сигналів, що над­ходять із тильної сторони голови.

Зовнішній слуховий прохід разом з вушною раковиною можна порівняти з резонатором, подібним до органної труби, закритої з од­ного боку. Частота його коливань залежить від комплексу: вушна ра­ковина - зовнішній слуховий прохід, тобто від форми вушної ракови­ни та довжини зовнішнього слухового проходу.

Рис. 1. Вухо людини:

1 — вушно раковина і зовнішній слуховий прохід, 2 — барабанна перетинка, З — порожнина середнього вуха, 4 — молоточок, 5 — ковадло, б — стременечко, 7 — піекруглі канали, 8 — овальне вікно, 9 —равлик, 10 — кругле вікно, II — євста~ хієва труба.

На резонансних частотах акустичний тиск, що передається до середнього й внутрішнього вуха, має максимальну величину. Резонан­сна частота коливається в діапазоні частот, що концентруються бли­зько 3 кГц. Посилення тиску на резонансній частоті зовнішнього вуха людини становить близько 10 дБ.

Слід зазначити також, що будова зовнішнього вуха має певну захисну функцію. Вона охороняє барабанну перетинку від механіч­них і термічних дій, забезпечує постійну температуру в зоні барабан­ної перетинки. Вушна сірка, що виділяється спеціальними залозами є віскоподібною речовиною, яка створює захисне покриття.

Зовнішній слуховий прохід, завдовжки в середньому 2,5-3 см та діаметром 0.5 см.. закінчується барабанною перетинкою (Рис. 1), яка передає коливання повітря в зовнішньому вусі системі кісточок середнього вуха й перетворює звукову хвилю у вібрації.

Барабанна перетинка, плота якої сіановть 65-70 мм², с межею між зовнішнім і середнім вухом. Цс юнка плівка (0.1 мм завтовшки) у форчіі конуса з вершиною, направленою в порожнину середнього в> ча.

Середнє вухо з’єднується із задньою частиною глотки вузьким ка­налом - євстахієвою трубою (Рис.1), що призначена для зрівнювання тиску в середньому вусі з тиском зовнішнього повітряного середовища. Цей канал відкривається під час ковтання й позіхання.

Коливання барабанної перетинки (Рис.1) приводять в рух три слухових кістки, з’єднані між собою (молоточок, коваделко та стре- менечко (Рис.1).

Основа стременечка, укріплена в овальному вікні равлика (Рис.1), у свою чергу приводить в рух перилімфу, що заповнює вести­булярний і барабанний хід равлика (Рис.1). Звуковий тиск біля круг­лого вікна (Рис.1) равлика посилюється в 20 разів. Це дуже важливо, оскільки рідина володіє значно більшим акустичним опором, ніж по­вітря.

Середнє вухо людини має смугу пропускання сигналів без зга­сання частотою до 1 кГц. Нахил частотної характеристики фільтра се­реднього вуха на більш високих частотах становить від 7 до 12 дБ на октаву. При високих інтенсивностях звуку змінюється характер руху слухових кісточок таким чином, що коефіцієнт передачі середнього вуха також різко знижується.

У середньому вусі є два м’язи: м’яз, що натягує барабанну пере­тинку та прикріплений до ручки молоточка, і стапедіальний м’яз, прикріплений до стременечка. Функція м’язів середнього вуха поля­гає в тому, що рефлекторне скорочення, яке виникає при великих ін­тенсивностях звуку, зменшує амплітуду коливання барабанної пере­тинки та кісточок і таким чином зменшує коефіцієнт передачі рівня звукового тиску у внутрішнє вухо.

Щоб вберегти вухо від дії різких раптових звуків, існує механізм прихованого періоду скорочення м'язів, який становить біля 10 мс. Однак, при тривалому перебуванні в умовах дії шумів скорочення м’язів може мати принципове значення. Скорочення м’язів середнього вуха, особливо стапедіального мускула, збільшуються під час реакції на появу нового подразника, а також при ковтанні, позіханні, жуванні, при мовній діяльності людини та крику тварин. Це дозволяє розглядати активацію м’язів середнього вуха не просто як захисний акустичний рефлекс, але и як важливу частину процесу продукування звуку, аку­стичного зворотного зв’язку і. відповідно, сприйняття біологічно зна­чущих сигналів.

Найважливішою частиною вуха є внутрішнє вухо, яке розта ване у скроневій кістці і має дві частини - орган рівноваги та ор_г°~ слуху - равлик (Рис.1). ^а

Равлик - кісткова структура внутрішнього вуха, закручена у вигляді спіралі. У людини равлик має 2,5 оберти навкруги осі, довжина у розгорнутому вигляді - 35 мм [2, 38], діаметр - 0,2 см [26, 100] Кісткова капсула, в якій розміщується равлик, має два отвори, так звані вікна, - овальне й кругле (Рис.1). До овального вікна підходить основа стременечка - останньої кісточки в системі важелів серед^ нього вуха. При попаданні у вухо звукової хвилі, що приводить у рух барабанну перетинку, а потім ланцюг слухових кісточок середнього вуха, основа стременечка вдавлює еластичну мембрану овального вікна, передаючи тиск у порожнину равлика.

Усередині равлика, по всій його довжині, проходять дві мем- брани - основна та рейснерова. Вони ділять равлик на три частини, заповнені рідиною, яка має різну щільність (ендолімфа та перилімфа). На вершині равлика, між мембраною та кістковими стінками, розта­шований маленький отвір - гелікотрема, що сполучає перилімфатичні частини равлика.

Основна чи базилярна мембрана знаходиться всередині равли­ка й уловлює звукові сигнали та передає їх до мозку. Вона має вигляд вузької стрічки довжиною 32 мм, вздовж якої розташовані нервові кінцівки (більш як 20 тис.). Товщина мембрани різниться на початку (біля стремені - 0,1 мм) та в кінці (біля вершини равлика - 0,5 мм) і резонує різними частинами у відповідь на звуки різної частоти. Мем­брана влаштована так, що високі частоти викликають збудження на початку, а низькі - в кінці мембрани. Тонкі волокна, розташовані вздовж мембрани, коли опиняються в резонуючій частині, починають коливатись, збуджу ють нервові кінцівки й передають інформацію до мозку. Отримуючи інформацію, мозок ідентифікує та інтерпретує її як звук відповідної характеристики (частотна, динамічна тощо).

На основній мембрані розташоване скупчення чутливих клітин (близько 22 тис. К то входять до складу сенсорного апарату - кортігвого органа. Кожна з цих клітин мас до сотні волосків. Волоскові клітини роз­ташовуються в два шари, розділені дугою. Внутрішній шар містить один ряд клітин, а зовнішній - 3-5 рядів. Загальна кількісіь зовнішніх клітин ЛіКЯіаг майже 20 тис , внутрішніх близько 3.5 тис. Г2. 39|.

Р%х основної мембрани викликає деформацію волосків, у реіудь- мг: якої виникає активність рецепторних, а попм і нервових к іііин, яка передається в центральні структури, розташовані в різних відділах мозку. Головний елемент - “рецепторне поле слуху”, яке створює множинність волоскових клітин ( біля 22 тис.). З волосковими кліти­нами контактують кінцівки нервових волокон, що об'єднуються в “пучок - слуховий нерв, який спрямовується до равликового ядра го­ловного мозку” [2,39].

Нервові потенціали виникають у різних частинах нервових клі­тин і мають різний функціональний зміст. Наприклад, довгий відрос­ток нервової клітини (аксон) забезпечує передачу інформації на вели­ку відстань, а короткі відростки (дендрити) - міжнейронну взаємодію на коротку.

Електричні імпульси генеруються в тілі клітини. З’єднання між нейронами (синапси) розташовані переважно в ділянці клітинного ті­ла або на її дендритах. Вони передаються по аксону до синапсу, де виділяється особлива хімічна речовина - медіатор. Якщо об'єм медіа­тора достатній, то потенціал нейрона змінюється і тоді виникає ім­пульс. У подальшому процес повторюється на наступному синаптич- ному рівні.

Імпульси, які генеруються нервовими клітинами дуже короткі: їхня тривалість становить 0,0008-0,001с. Після проходження імпульсу аксон стає бездіяльним на якийсь час (близько 0*001с) і тому макси­мальна теоретично можлива частота імпульсів в окремому нервовому волокні складає всього 1000 імпульсів в секунду.

Таким чином, вже на рівні рецепторних клітин внутрішнього вуха визначаються дві системи: перша - система перетворення, яка адаптує акустичні сигнали, що поступають із зовнішнього середовища в повільні електричні потенціали і в короткі імпульси; друга - система пе­редачі, яка надсилає вже перетворену інформацію про властивості зов­нішнього звукового джерела до різних відділів мозку.

Кожна система має свою опрацьовану знакову систему, тобто від­повідну сукупність перцептивних моделей: з одного боку, суб’єкт відтво­рює образ об’єкта сприймання; з іншого боку, відбувається перекоду­вання, переклад первинної інформації на рівні сенсорних процесів.