Philip Newell - Project studios	146
Филипп Ньюэлл – Project-студии

«вписываться» прибывающие сигналы, чтобы обеспечить иллюзию стерео. Для большинства слушателей в концертном зале стереоэффект действовать не будет! Только тем, кто находится вблизи осевой линии, посчастливится услышать изначально предполагавшийся микс. Вот почему центральные сектора так популярны в больших залах. Стерео вносит хаос.

Если взять более устойчивые сигналы, то в осевом направлении измерения звучания стерео пары громкоговорителей (по меньшей мере, одним микрофоном), генерирующих одинаковые сигналы, покажут те же результаты, что и измерения звучания одного центрального громкоговорителя, излучающего такой же сигнал, но получающего в четыре раза большую мощность. Но звучание стереопары разные люди будут воспринимать по-разному, в зависимости от расстояния между ушами слушателя (рис.49). В стороне от центральной плоскости звучание подвергнется гребёнчатому фильтрованию на всех частотах (кроме самых низких, где существует только усиливающая взаимосвязь) из-за разницы в расстояниях до каждого громкоговорителя. В стороне от центральной плоскости звучание спанорамированного в центр фантомного образа не будет и не сможет имитировать звучание расположенного по центру моно источника; даже результаты измерений микрофоном будут разными. Этот факт имеет особую важность для surround-систем.

12.6.1Сложности, связанные с реверберацией

Вреверберационной среде нас ожидают новые эффекты. Одиночный громкоговоритель, размещённый в центре, будет, как и в безэховой комнате, доносить своё осевое звучание в любую точку, находящуюся перед ним в секторе своей направленности. Однако это звучание будет верным только до прибытия первых отражений, после чего под их воздействием оно изменится. Интенсивность реверберационного поля будет равномерна по всей комнате, но прямое звучание будет снижаться на 6dB с каждым удвоением расстояния за ближним полем громкоговорителя. Поэтому, чем дальше от громкоговорителя, тем больше в его звучании будет доля энергии отражений. Отсюда – существование в реверберационных комнатах «критического расстояния», свыше которого в общем звучании начинает преобладать звучание самой комнаты. Дополнительная реверберационная энергия сделает на одном и том же расстоянии звучание более громким, чем в безэховых условиях; кроме того, проявятся ещё два других эффекта.

Во-первых. В любых мониторинговых условиях, отличающихся от безэховых условий, сигнал устойчивого типа, получающий модальную (резонансную) поддержку от отражений в помещении в плане громкости звучания, будет восприниматься по-другому, чем импульсный переходный сигнал, который такой поддержки не получает. Разница в уровнях воспринимаемых сигналов зависит от характера помещения и от позиции слушателя. В безэховых условиях и переходные, и устойчивые сигналы теряют по 6dB при удвоении расстояния от источника. Таким образом, независимо от времени или позиции слушателя сохраняется их относительный баланс. В отражающих средах этот эффект так сильно зависит от помещения, что найти согласие в отношении условий мониторинга очень и очень непросто. Особенно это проявляется в больших помещениях, например, кинотеатрах. Таким образом, у миксов, сделанных в больших и частично реверберационных помещениях, разница в уровнях между переходными и устойчивыми сигналами будет отличаться от такой же разницы для помещений меньшего размера. В помещениях с относительно безэховыми условиями мониторинга такой изменчивости и зависимости от размеров помещения не будет. Могут быть разве что незначительные её проявления из-за неполного поглощения низких частот.

Во-вторых. Поскольку реверберационное поле возбуждается всей мощностью звукового выхода громкоговорителя, то частотный баланс реверберационного поля будет таким же, как и баланс излучаемой мощности. Возникнет подъём по «низам», т.к. все направленные громкоговорители с гладким звучанием в осевой направленности излучают больше мощности на низких частотах. Вспомните: на низких частотах теряется направленность звука, на частотах ниже 300 Hz излучение становится всенаправленным, и громкоговоритель в этом диапазоне должен излучать больше мощности для выравнивания частотного баланса в осевом направлении. Поэтому прямые и реверберационные звуки от любого громкоговорителя с равномерной амплитудой давления (идеального громкоговорителя?) не будут восприниматься с одинаковым частотным балансом. Поэтому звук приобретёт окраску.

Вот почему многие фирмы-производители вложили столько труда, чтобы разработать громкоговорители с плавным изменением звучания при перемещении из сектора осевого звучания в периферийную зону. Такие громкоговорители рассчитаны, чтобы возбуждать отражения и реверберацию

стаким частотным балансом, при котором на критическом расстоянии или далее звучание, воспринимаемое слушателем, имело меньше неестественной низкочастотной окраски.

12.7 Различия в поведении фантомного и реального источников звука

Если работает один громкоговоритель, то эффект окраски, накладываемый обычным помещением, создаёт достаточно серьёзную проблему. Но когда мы генерируем фантомный образ в центре одинаковыми сигналами от левого и правого громкоговорителей стерео пары, возникает абсолютно иная и более сложная совокупность условий. Имей мы даже пару «идеальных» всенаправленных громкоговорителей, всё равно эффект «двойного импульса» присутствовал бы во всех позициях, кроме находящихся в центральной плоскости (см.рис.46 (b) – А.К.). Только на очень низких

Philip Newell - Project studios	147
Филипп Ньюэлл – Project-студии

частотах с длинами волн намного большими, чем расстояние между громкоговорителями, такая пара начала бы работать как один источник; только на этих низких частотах стерео пара громкоговорителей смогла бы имитировать характер одиночного центрального громкоговорителя по излучению звука во внеосевом направлении. Но и в этом случае частотная характеристика была бы разной: стерео пара (изза взаимосвязи) создавала бы больший подъём «низов».

Если в описанных выше условиях разместить людей и оборудование, то появятся новые возможности для отражений и поглощения звука, а наш «прогноз» в отношении звучания начнёт давать сбои. В по-настоящему реверберационных условиях мощность от двух источников будет сохраняться в реверберационном поле независимо от того, что из-за интерференции двух источников будет излучаться

вразных направлениях другое звучание, которое подверглось гребёнчатому фильтрованию. Однако, как только в помещении появляется звукопоглощающий объект, он отнимает у реверберационного поля прямую и отражённую энергию. Поскольку из-за интерференции источников эта энергия будет неравномерной по своему частотному содержанию, это скажется на равномерности звучания. Если же объект не поглощающий, а отражающий звук, то отражения от него снова и снова будут поступать к слушателю с частотным балансом, определяемым формой интерференции в данное время в месте нахождения объекта. Частотное содержание отражений при этом будет неравномерным, что выразится в окраске звука.

Если бы мы создавали звук по центру комнаты не фантомным источником в виде пары громкоговорителей, излучающих спанорамированный в центр сигнал, а расположенным по центру одним громкоговорителем, то объект с равномерной поглощающей способностью поглощал бы равное количество энергии во всех частотах. Возмущение звукового поля в этом случае происходило бы больше

вколичественном, чем в качественном плане, т.е. скорее по громкости, чем по частотному балансу. То же было бы и с отражающим звук объектом: равномерно отражающая поверхность находящегося в стороне от оси объекта отражала бы назад (в сторону слушателя) сигнал от одного расположенного в центре громкоговорителя. Отражения были бы совершенно однородными по частотному содержанию. А вот отражения от фантомного источника (стерео пары) подверглись бы гребёнчатой фильтрации.

Итак, даже в среде с идеальными отражателями, идеальными поглотителями, идеальными рассеивателями и идеальными всенаправленными громкоговорителями с идеальными частотными характеристиками мы не можем создать точных условий прослушивания для спанорамированных в центр образов, созданных стерео парой громкоговорителей. Образ, спанорамированный в центр от стерео пары, ведёт себя совсем по-другому, чем звук, создаваемый одним центральным громкоговорителем. Даже если поле, излучаемое одиночным центральным громкоговорителем, не имитирует (в полной мере) тот инструмент, который оно воспроизводит, то, по крайней мере, можно относительно легко локализовать источники всех звуков. Это - сильный аргумент в пользу концепции трёх–пяти фронтальных громкоговорителей не только в плане устойчивости образа, но и с той точки зрения, что при меньшем числе фантомных и большем количестве реальных источников звука отражение, поглощение и рассеивание (диффузия) будут более равномерными по частотному балансу. Конечно, на практике не все отражения, поглощения и диффузии будут неравномерными по частотным характеристикам, но, тем не менее, меньшее искажающее взаимодействие нескольких источников при создании нескольких единичных образов будет, как минимум, означать более прогнозируемый набор изначальных условий. Хотя, к сожалению, это всё ещё предполагает наличие совершенных всенаправленных "точечных" громкоговорителей с гладкими частотными характеристиками, но их не существует. Вывод, который должен быть уже более чем понятным: воспроизведение музыки громкоговорителем – технология крайне несовершенная.

12.8 Ограничения, исключения и вопросы многоканальности

Вот так то. Даже теоретически понятие "совершенный всенаправленный громкоговоритель" разваливается, когда ставится вопрос их установки. В любых помещениях, которые не являются ни совершенно безэховыми, ни совершенно реверберационными (а такие помещения должны быть большими, чтобы обеспечить плавность звучания по низким частотам), и в которых работали бы такие громкоговорители, отражения от поверхностей помещений давали бы неровную частотную характеристику. Полностью реверберационные условия для мониторинга бесполезны, так как восприятие большинства нюансов "утонуло" бы в реверберации. Безэховые условия, в которых наиболее чётко воспринимаются тончайшие детали, не рождают отражённой энергии, поэтому слушатель в них слышит звук только непосредственно от громкоговорителя. В таких условиях для нас нет никакой разницы между совершенным всенаправленным громкоговорителем и громкоговорителем, который излучает равномерный частотный баланс в осевом направлении, в сторону слушателя. В конце концов, в безэховых условиях Вы слышите только звуки, которые приходят непосредственно к Вам. Равномерность звучания, охватывающая сектор плюс-минус 20-30 градусов от оси, позволяет перемещаться на какое-то расстояние от центральной позиции прослушивания, а добиться равномерности звучания на практике достаточно просто. Поэтому всенаправленные громкоговорители ничего особенного здесь не сделают; будут только вхолостую расходовать энергию на излучение звука в ненужных направлениях. Бытует популярное мнение, что "самый классный" громкоговоритель должен быть обязательно

Philip Newell - Project studios

148

Филипп Ньюэлл – Project-студии

всенаправленным. Но всё вышеописанное говорит о противоположном.

12.9 Многоканальные повторения

Взаимодействия, которые мы рассматривали, могут создавать очень большие проблемы людям, которые пытаются разработать электронные системы для "упаковки" многоканальных миксов в стерео или моно формат, стараясь сохранить при этом музыкальный баланс оригинала. Эта «упаковка» зависит от типа мониторов, на которых сводилась музыка, и от тех громкоговорителей, на которых она будет воспроизводиться; на неё будут оказывать сильное влияние расстояния между громкоговорителями как при сведении, так и при воспроизведении, потому что расстояние между громкоговорителями (и границы комнаты) определяют разделяющую частоту, до которой может "срабатывать" только усиливающая взаимосвязь по низким частотам. Ещё хуже то, что на совместимость миксов влияет зависимость частот от направленности слухового восприятия человека. Субъективно, после "упаковки", уровень звука для заднего громкоговорителя может восприниматься как чересчур громкий и звонкий при его воспроизведении спереди (если, когда он сводился, в сторону источника звука был направлен затылок инженера). Особое внимание: что могут дать такие системы "упаковки" в плане совместимости. Совместимости с чем? Уравнение для электрической "упаковки" может очень сильно отличаться от акустических, воспринимаемых, психо-акустических требований к ней. Здесь мы снова возвращаемся к разделу 12.3 "Как лучше панорамировать?". Акустический характер среды прослушивания привносит своё - взаимосвязи в помещении.

Что ж, относительно безэховые условия мониторинга создают меньше всего сложностей в требованиях по электрической "упаковке". И поскольку пространственный объём будет создаваться surround-каналами, то нет такой уж необходимости, чтобы помещение привносило какую бы то ни было пространственную объёмность, если требуется создать хорошие условия для surround-мониторинга или воспроизведения.

12.10 Подведение итогов

Итак, снова повторимся: поиск теоретически совершенного громкоговорителя – это действительно стоящая цель. Но в каком помещении и где он будет идеально работать в стерео парах? И окажется, что только в центральной плоскости и в безэховых условиях! Во всех остальных случаях помещение будет оказывать своё влияние на восприятие звучания. Даже в безэховой камере проявятся слабые стороны, изначально заложенные в стерео формате: фантомный образ, создаваемый двумя стерео источниками, не может точно воссоздать тот звук, который мы воспринимаем от одиночного источника, расположенного в центре. Получается, что мы имеем несовершенные громкоговорители, несовершенные помещения, и при этом пытаемся реализовать несовершенный принцип, прибегая к несовершенным средствам. Вот почему перед студийными дизайнерами стоит задача добиться наилучшего общего компромисса при заданном наборе обстоятельств. Эта задача – не из лёгких. Только рачительно отыскивая баланс всех параметров можно надеяться на достижение оптимальных конечных результатов. Однако сбалансировать параметры можно лишь понимая их значение, в то время как многие рассматриваемые здесь моменты не нашли широкого признания. При подходе "на авось", который исповедует большинство project-студий, нет никакой надежды, что им удастся избежать провалов. Поэтому крайне странные условия мониторинга, которые существуют во многих project-студиях, никакого удивления не вызывают. У всех дизайнеров есть свои приоритеты, а отсюда и такой громадный выбор концепций дизайна. Причина того, почему ни один принцип дизайна комнаты для прослушивания не получил повсеместного признания, связана с тем, что в процессе разработки дизайна действительно приходится учитывать массу переменных величин, по отношению к которым проблемы, описанные здесь, составляют лишь малую часть. С другой стороны, такие концепции в очень значительной степени строятся на балансе компромиссов, особенно когда речь идёт об условиях мониторинга. К сожалению, ни один дизайнер не может добиться совершенства, потому что стереоэффект от двух громкоговорителей – ничто иное, как призрачная иллюзия.

Приложение

После того, как было построено много контрольных комнат, в которых использовались одни и те же мониторные системы, построенные по единому принципу, были отмечены общие склонности в настройке фазоинверторов. Мониторы в этих комнатах имели по два фазоинвертора с общей резонансной частотой около 20 Hz при обоих открытых фазоинверторах. Владельцам студий разрешалось закрывать один или два фазоинвертора из-за бытовавшего мнения, что оптимальный мониторинг различных музыкальных стилей достигается с помощью разных конфигураций, причём для классической музыки лучше всего подходят закрытые боксы (корпуса мониторов без или с закрытыми фазоинверторами – А.К.). Эта идея вроде бы давала определённую гибкость.

Примерно пять лет спустя после того, как были построены первые из этих комнат, было проведён опрос, чтобы узнать, какие студии какую настройку выбрали. Результаты были крайне удивительными! Не было выявлено никакой связи между настройкой мониторов и типом записываемой музыки, аналоговыми

Philip Newell - Project studios	149
Филипп Ньюэлл – Project-студии

или цифровыми системами записи, и другими ожидаемыми моментами. В студиях, находящихся в четырёх разных странах и записывавших очень разную музыку, решение по настройке с помощью фазоинверторов принималось только исходя из размеров комнаты. В комнатах менее 60 м3 оба фазоинвертора в мониторах закрывали, в комнатах от 60м3 до 100м3 закрывали один из двух фазоинверторов, а в комнатах свыше 100м3 оба фазоинвертора были открытыми. Напрашивался вывод, что комнаты оказывают нагрузку на громкоговорители. Это соотносилось с вопросами, которые поднимал доктор Пол Дарлингтон (Paul Darlington) на конференции 1996 года в Институте Акустики Великобритании о том, насколько чувствительны фазоинверторы к эффектам нагрузки со стороны помещения, ибо они далеко не являются источниками с постоянной скоростью и могут реагировать на нагрузку и связи совсем по-другому, чем громкоговорители мониторов. Отсюда возникает вопрос: можно ли добиться оптимального дизайна мониторов с фазоинверторами, не имея полных сведений о помещениях, в которых они будут использоваться?

В работе профессора Франка Фахи (Frank Fahy) из Саутгемптонского университета (Великобритания) показано, насколько трудно предсказать эффект от установки настроенного резонатора в комнате. Как только появляется резонатор, он тут же изменяет характер самой комнаты; поэтому совершенно меняются изначальные условия (параметры комнаты), на которых основан дизайн. В вышеупомянутом выступлении в Институте Акустики Пол Дарлингтон выдвинул идеи в отношении активной настройки громкоговорителей. Что ж, вышеприведенные факты могут быть свидетельством того, что потребность в этом действительно существует.

Ссылки

1 Newell, P.R., Holland, K.R. and Hidley, T., 'Control Room Reverberation is Unwanted Noise', Proceedings of the Institute of Acoustics, Reproduced Sound 10, Vol. 16, Part 4, pp. 365-73 (1994)

2 Newell, P.R., 'The Non-Environment Control Room', Studio Sound, Vol. 33, No. 11, pp. 22-9, (1991) 3 Newell, P.R., Studio Monitoring Design, Focal Press, Oxford (1995)

4 Darlington, P. and Kragh, J.G., 'The Active Bass Reflex Enclosure', Proceedings of the Institute of Acoustics, Reproduced Sound 12, Vol. 18, Part 8, pp. 55-66 (1996)

5 Holland, K.R. and Newell, P.R., 'Loudspeakers, Mutual Coupling and Phantom Images in Rooms,' Presented at the AES 103rd Convention, New York, Pre-print No. 4581 (1997)

6 Holland, K.R. and Newell, P.R., 'Mutual Coupling in Multi-Channel Loudspeaker Systems,' Proceedings of the Institute of Acoustics, Vol. 19, Part 6, pp. 155-62 (1997)