Влияние акустики студии на качество звука

большинство операций, выполняемых при подготовке программы, проводятся в помещениях, называемых студиями и аппаратными. Студия характеризуется определенными акустическими свойствами, во многом определяющими качество звучания программы [23]. Прежде всего, это шумовой фон, источниками которого являются вентиляционные шумы, вызываемые работающей системой вентиляции, шумы, проникающие извне через стены, шумы работающей в аппаратных аппаратуры, звуки, связанные с работой лифтов, технологического оборудования, хлопки закрывающихся дверей и т.д. Для качественной работы уровень шума должен быть как можно меньше. Считается, что для радиовещательных студий уровень звукового давления шума не должен превышать 20 дБ, но добиться такой величины очень трудно. Второе свойство студии связано с условиями распространения звуковых волн в помещении. Звуковые волны в замкнутом пространстве многократно отражаются от стен, от мебели, от людей. При этом часть энергии звука поглощается, причем звуковые волны разных частот могут поглощаться неодинаково. В результате звуковое поле, регистрируется микрофоном, определяется не только источником звука, но и характером отражений. Для того, чтобы описывать свойство студии отражать звуковые волны, вводится понятие реверберации, характеризующее процесс постепенного ослабления звучания из-за многократных отражений и поглощения звука в помещении. Продолжительность реверберации определяется размерами помещения, поглощающими свойствами отражающих поверхностей и частотой звуковой волны. Для характеристики реверберации используется параметр «время реверберации» - временной интервал, в течение которого уровень звукового пения уменьшается на 60 дБ после выключения источника. Время в реверберации - важная характеристика помещения, оно тем меньше, I больше отражений в единицу времени. Поэтому чем больше поме­тив, тем больше время реверберации.

Отражение и поглощение звука сильно изменяет характер звучания и i окраску. В большом помещении можно услышать повторный звук в). В малом помещении условий для возникновения эха нет, но может иметь место характерная для данного помещения окраска звука, проявляющаяся в подчеркивании некоторого диапазона частот. При каждом кении происходит поглощение волн определенных частот, поэтому некоторые волны продолжают звучать тогда, когда других уже не слышно. Отражение от параллельных стен при определенном соотношении длины волны и расстояния между стенами может привести к возникно­вению стоячих волн, причем из-за резонансных явлений такие колеба­ния будут усиливаться. В результате интенсивность отраженных звуков будет периодически меняться - это так называемое «порхающее эхо».

На первый взгляд может показаться, что необходимо полностью уст­ранить реверберацию, т.е. иметь так называемую заглушённую студию. Однако практически доказано, что для слушателей предпочтительнее несильно заглушённая студия, создающая более естественное звучание.

Итак, влияние реверберации не всегда отрицательное. При определен­ных значениях времени реверберации достигается очень характерная и желаемая окраска звучания студии. В таких студиях звучание определен­ных программ или музыки особенно красиво. Поскольку реверберация вызывается отражениями и поглощением звуковых волн, ее можно изме­нять путем акустической обработки помещения, т.е. установкой допол­нительных отражающих и поглощающих конструктивных элементов.

Многочисленные исследования позволили сформулировать требова­ния по реверберации для студий и аппаратных различных размеров и назначения. Следует подчеркнуть, что эти требования носят ориентиро­вочный характер и в каждом конкретном случае необходимы уточнения, получаемые с помощью специальных акустических измерений. В радио­вещании наиболее распространенными являются речевые студии, в час­тности дикторские. Для них оптимальным считается время ревербера­ции 0,3-0,4 секунд с горизонтальной частотной характеристикой време­ни реверберации. В дикторских студиях размером менее 20 м возникают проблемы, связанные с тем, что в небольших помещениях спектр соб­ственных частот в области низких частот является существенно дискрет­ным с интервалом в несколько герц. Это является причиной «бубнящего звучания» в такой студии. Для улучшения звучания малых студий реко­мендуется их заглушить, т.е. уменьшить время реверберации до 0,2-0,За К акустике аппаратных предъявляются такие же высокие требования, как и к студиям. Оптимальное время реверберации для них 0,25-0,4с, достигаемое путем соответствующей акустической обработки.

4.7 Устройства обработки звука

Хорошо известно, что любые вмешательства в звуковой сигнал могут только исказить его. Однако на практике существует много различных устройств, специально предназначенных для обработки, сигнала, т.е. изменения каких-либо его параметров [2,24,25]. Объясняется это тем, что все устройства и процессы, имеющие отношение к созданию звуко­вой программы, не идеальны и вносят определенные изменения в звук. Другими словами, необходимо рассматривать исходный звук, создава­емый инструментами или голосом в одном помещении, и вторичный звук, создаваемый устройствами записи и воспроизведения в другом

эщении. Вторичный звук иногда называют «консервами», качество которого определяется не только исходным материалом (первичным или

|юым» звуком), но и свойствами электрических каналов, через кототорые он проходит. Поэтому под обработкой понимаются преобразования звуковых сигналов с целью восстановить исходные параметры или ать какие-то особые свойства (т.е. особый вкус «консервов»), основные виды обработки звукового сигнала связаны с основными его Яствами: динамический диапазон, частотный диапазон, форма спектра, временные соотношения между составляющими спектра. Динамический диапазон, т.е. разность между максимальным и минимальным временем сигнала, неодинаков для разных акустических сигналов. Например, динамический диапазон речи диктора 25-35 дБ, симфонического оркестра 65-80 дБ, музыкальных групп 90-110 дБ. В то же время сигналы |радиовещания передаются по каналам связи с динамическим диапазоном около 40 дБ, и передать по такому каналу звук симфонического оркестра без больших искажений невозможно. Для передачи без искаженийчастотного спектра звукового сигнала необходим канал передачи

чимум с равномерной частотной характеристикой. По ряду причин этого сделать не удается. Элементы электрического канала, кроме частотных искажений, вносят и временные, или фазовые искажения, нарушающие временные соотношения между спектральными составляющими ис-rioro звука. Кроме того, нужно иметь в виду и различие в условиях про­пивания первичного источника и вторичного. При восприятии звука i некоторого (около 20 см) расстояния между ушами слушателя воз-ает временная задержка восприятия каждым ухом. Эта задержка за-от направления, по которому приходит звук, и является основой

| определения направления на источник. Причем такой эффект наблюдается на низких частотах и мало заметен на высоких. При определении положения источника важно не только установить его направление, но и чить расстояние до него. Для оценки расстояния человеческим слу-

I важное значение имеет восприятие реверберации. Прямой звук имеет более широкий частотный спектр по сравнению с реверберационным звуком, и это позволяет психоакустически определять расстояние до источника. Реверберация также улучшает восприятие звука, увеличивает ощущение объемности звучания. То, что человек слушает двумя ушами придает ему дополнительные возможности в выразительности восприятия, помогает получать ощущение звукового пространства.

Спектр реального сигнала, проходящего по радиовещательному трак-эме искаженного исходного сигнала, содержит различные помехи,

кочастотные наводки, фон от цепи питания, гул, шумы аппаратуры и ке если такие помехи находятся вне звукового спектра, их влияние гимо на слух через нелинейные искажения или перегрузку тракта.

|тому для ослабления таких помех применяют фильтры высоких час-

, ослабляющие спектральные составляющие с частотами 40 Гц и ниже.

66-

■674./ ycTfjuyi ^ '^j^^^—-^~~------

«-электрическом тракте радиовещания есть много Таким образом, *^эл^_{ныиСИГН}ал. Оказывается, что многие из этих звеньев, искажающих™, м^ _{полностью} устранить путем специальной искажений можно, ^хот касающихся динамического диапазона,

обработки звуковых ^с^ _с(;_{отношени}й. Кроме этого, не всегда рав-формы спектра, ^вре _{еристиК}а усилителя является лучшим реше-

номерная ^{частотная} **"; _УСИлителях искусственно создавать спад низ-нием. Например, если в у _{дстот то пов}ышается разборчивость речи ких частот и подъем ^сре^ _ЧТС1 _в трактах радиовещания кроме уси-

Из сказанного выше о "^У_ов'_{необходиМЫ} дополнительные преобра-ления и смешивания си звучания. Такие преобразования назы-

зования, улучшающие к _{тся с ПО}мощью устройств обработки

ваются обработкой и осуще^^ _{устройс}тв обработки: динамической, Существует три. ^основ _{эти устро}йства по принципу действия и по

частотной и времен ^но"_ _{ть на лине}йные, нелинейные и цифровые реализации можно ^{р м} _{йные> О}ни изменяют какие-то параметры Большинство ^приборРд частотные и временные характеристики. Не­сигнала: амплитуду, ^фа ^'_{ичаются те}м, что позволяют компенсировать линейные У^{строиСТ}^_{составля}ющих путем синтезирования и внесения

в спектр потерянных ^с°°™*™ обработки, или динамическим процессо-Устройством динами _коэфф_ИЦИентом усиления, зависящим от уров-ром, называется усилит ^ _{основных} параметров динамического про-ня входного ^{сигналЭ};^._вания процессор не влияет на сигнал до тех пор, цессора - порог сраоат _{сит этот порог} или понизится ниже его. Вли-

пока уровень сигнала не М ^ _{не только от} порога срабатывания, но и яние процессора на зву _{медленно} он реагирует на увеличение или

от того, насколько ^оыо £ _ьно порогового значения. Первое свойстве

уменьшение уровня °^тн _гоабатывания (или временем атаки), второе-характеризуется временем ср ^ _{нем освобожде}ния).

временем ^{воссганО}*™"_{ым и} полезным из динамических процессоров Самым Р^{аспростр} _{|ПОЛНЯЮЩий} функцию сжатия динамического является компрессор, _{в упрО}щ_енно говоря, алгоритм работы ком-

диапазона звуковыхе «_{усилении} слабых сигналов и меньшем уси-прессора состоит в оол у_та уровней сильных и слабых сигна-

лении сильных, ^а с ю ^ ^^ говорят, происходит сжатие (компрес-лов уменьшается, ^те_п' Необходимость в сжатии динамическо-

сия) Динамического диапазо^ _{ми причинами}. во-первых, не все

го диапазона может выл достаточно широкий динамический

элементы звукового ^а _пропуСкать звуковой сигнал с большим диапазон, ^°^{бы без И}^^еН_£слиНапример, сигнал микрофона с дина-динамическим А^иап^°_о^но ' записывать на магнитофон с динамическим мическимдиапазонем.ид ^ _{npocjo пропадут}. _{Но еС}ли перед запи-

1Гсжат^Нь^ОДИ⁶н^ический диапазон, то результат получится лучше. 8-----------------"

Глава 4 Техника радиовещания

В ряде случаев из-за явного несоответствия условий записи и проигрывания большая динамика звука только вредит. Примером этого кет быть прослушивание компакт-дисков в салоне автомобиля с вы- /\м уровнем шума. Тихие звуки не будут слышны из-за шума, но их легко услышать, если в это время увеличить громкость проигрывателя. Однако при этом громкость не тихих звуков тоже увеличится до неприемлемого уровня. Поэтому для достижения удовлетворительного прослушивания музыки с компакт-диска в автомобильном приемнике, радиостанции компрессируют передаваемый сигнал. Существуют разные модели компрессоров, отличающиеся как характеристиками, так и способами управления. Несмотря на отличия, у них много общего. Для регулирования степени компрессии, т.е. разно-динамических диапазонов на входе и выходе, имеется регулятор ratio рношение). Если установлено отношение 1:1, то никакого сжатия не зт; если, например, 4:1, то уровень выходного сигнала повысится на I при повышении уровня входного сигнала на 4 дБ. Чем больше зна­ние отношения, тем больше будет понижение уровня выходного сигнала. При отношении 20:1 получается практическое ограничение сигнала по уровню, и компрессор превращается в ограничитель. Для качественной работы компрессора необходимо, чтобы в области порогового значения уровня не происходили резкие изменения уровня, приводящие к неестественности звучания. Поэтому амплитудная характеристика компрессора в области порога делается сглаженной (soft-knee), т.е. порог срабатывания как бы «размазан» в определенных пределах. В результате, когда уровень входного сигнала приближается к пороговому значению, установленному оператором, ослабление вводится постепенно достижения заданного значения. При такой работе обработка звука становится незаметной.

Кроме установки порога срабатывания в компрессорах предусмотрены регулировки длительности срабатывания и восстановления. Время срабатывания (или атаки) определяет быстроту достижения входным налом порогового уровня. Нельзя сказать, что всегда требуется мгновенная реакция. В ряде случаев, например при записи динамичной музыки увеличением времени атаки можно добиваться интересных эффектов. Это связано с тем, что при относительно большом времени ата- Сигнал с высоким уровнем сначала проходит через компрессор без |изменений, и только после этого начинается его ослабление. В результате подчеркивается начало звука, а это придает ему большую ясность. i обработке звука не динамического, например голоса, лучшие результаты достигаются при малом времени атаки, потому что компрессор срабатывает быстрее и звук получается более естественным.

i восстановления компрессора определяет промежуток времени втечение которого компрессор возвращается в допороговое (без обработки) состояние. При малом времени восстановления на слух ощущается неестественность изменения уровня. С другой стороны, если время восстановления слишком большое, все тихие звуки, следующие за громким звуком, тоже будут ослаблены, что также приведет к иска­жению звучания. Задача звукорежиссера состоит в том, чтобы найти такие величины параметров компрессора, при которых не было бы за­метно действие компрессора, а качество звука улучшалось. Поскольку значения этих параметров зависят от характера звукового сигнала, то универсальных рекомендаций не существует. Выбор их в каждом слу­чае определяется опытом и интуицией звукорежиссера. У речевых ком­прессоров время срабатывания обычно выбирают около 1 мс, а время восстановления около 300 мс, коэффициент сжатия около 10 дБ. Для облегчения задачи настройки компрессора многие из них имеют функ­цию автоматической установки времени срабатывания и восстановле­ния. Эти параметры постоянно подстраиваются под обрабатываемый звуковой материал.

В зависимости от алгоритма обработки существует много различных устройств динамической обработки. Наряду с компрессором широко распространен так называемый «гейт», или пороговый шумоподавитель. В этом устройстве при понижении уровня входного сигнала ниже поро­гового значения включается дополнительное ослабление так, что через звуковой тракт не пропускаются нежелательные звуки, шумы, придыха­ние диктора, шелест листов бумаги и др. Гейт также характеризуется тре­мя параметрами - порогом срабатывания, временем срабатывания (ре­акция на уменьшение уровня сигнала) и временем восстановления. Эти параметры, как и у компрессора, регулируются вручную или автомати­чески. На качество гейта большое влияние оказывает стабильность его работы вблизи порога, где возможны колебания уровня. Чтобы избежать искажений звукового сигнала, связанных с большими изменениями гром­кости, обычно применяется переключатель чувствительности по входу. В «семейство» динамических процессоров, кроме компрессора и гей­та, входят еще авторегулятор среднего уровня (leveler - левелер) и огра­ничитель уровня (лимитер). Авторегулятор обеспечивает стабильность уровня звукового сигнала в тех случаях, когда необходима защита трак­тов записи (например, цифрового магнитофона) и вещания от перегруз­ки. Стабильность уровня также позволяет уменьшать влияние шумов и помех, повышать разборчивость речи, улучшает соотношение громкос­ти звучания музыки и речи. Лимитер - это процессор, у которого коэф­фициент передачи постоянен до некоторого порогового значения, а за­тем уменьшается примерно обратно пропорционально увеличению уров­ня входного сигнала. Левелер и лимитер тоже инерционные приборы, характеризующиеся временем срабатывания и восстановления.

В ряде случаев динамический диапазон звукового сигнала, сжатый компрессором, необходимо восстановить до исходного значения. Для этого служат экспандеры. Поскольку динамическая характеристика экспандера должна быть обратной характеристике компрессора, то он сильнее ослабляет слабые сигналы. Функция экспандера близка к функциигейта, только он работает более плавно и менее заметен на слух. Из этого можно сделать вывод, что путем настройки параметров компрессора его можно превратить в гейт. Такие приборы обозначаются как «экспандер/гейт». То же можно сказать и о компрессоре, который при статочно большом сжатии превращается в лимитер. Такой прибор означается как «компрессор/лимитер».