Сведение аудио

Большое значение при определении качества фонограмм по протоколу OIRT уделяется техническим проблемам качества записи:

• Нелинейные искажения – непропорциональное изменение амплитуды звукового сигнала, приводящие к образованию новых частот. Причины: превышение сигналом максимально допустимого значения, неверно выбранные параметры обработки, некачественное оборудование, низкая разрядность оцифровки.
• Детонация – периодические изменения скорости воспроизведения на механических носителях.
• Частотные (линейные) – изменение окраски звука. Причины: различный коэффициент усиления на разных частотах, резонансы (акустические и электические, режекция из-за временной задержки)
• Интермодуляционные – периодическое изменение высоты тона из-за перемещения диффузора динамика под воздействием более низкой частоты. Причины: использование широкополосных динамиков, отсутствие фильтрации инфразвуковых частот.
• Помехи (и трески) – электрический сигнал, наведенный в кабелях и оборудовании электромагнитными колебаниями. Причины: слабое экранирование оборудования, некачественные кабели, пайка, использование небалансных соединений, отсутствие качественного заземления, наличие источников электрических разрядов (выключатели, сварочные аппараты), физическое воздействие на коммутацию во время работы (расшатывание кабеля вокалистами и дикторами).
• Щелчки – кратковременные всплески напряжения. Причины: включение и отключение оборудования, разряды электростатического электричества, склейки на магнитной ленте, дефекты на виниловой пластинке.
• Выпадения цифровых отсчетов – ошибки в данных. Причины: превышение количеством ошибок возможностей системы исправления ошибок, механические дефекты на оптических носителях.
• Шумы акустические – звукоизоляция и звукопоглощение. Причины: некачественная звукоизоляция, исполнительские шумы, шум оборудования.
• Шумы оборудования – сигналы, вносимые оборудованием, в силу его конструктивных особенностей.
• Шумы от наводок сетевого фона 50 Гц и его гармоник. Причины: близкое расположение силовых и звуковых кабелей, некачественная коммутация, отсутствие заземлений, питание оборудования от разных фаз.

Стереофоничность звучания – пятый пункт протокола субъективной оценки качества OIRT.

Детализация определения пространственной дислокации источника звука в горизонтальной плоскости достигает одного градуса. Мы можем различать панорамирование благодаря различиям в звуке, попадающем в правое и левое ухо. Звуки находящиеся точно в центре панорамы приходят в уши, проходя равное расстояние и огибая одинаковые препятствия. Их интенсивность, время прибытия и тембр одинаковы. Звуки, которые находятся в стороне от центра панорамы, по-разному затеняются головой и проходят различный путь. Учитывая, что звуки низкой частоты намного лучше огибают препятствия, чем высокие, у звуков огибающих голову человека уменьшается интенсивность, причем, уменьшается на разной частоте по-разному. То есть у звука меняется не только интенсивность, но и тембр. Поэтому, смещение источника звука по панораме осуществляется при помощи трех средств:

• различия в громкости между каналами,
• сдвига сигнала между каналами во времени,
• различий сигнала между каналами по тембру.

Задержка времени, смещающая звук в крайнее положение противоположного канала по панораме, составляет всего 1,2 – 1,5 мСек. Аналогичное смещение возникает и при увеличении громкости этого канала на величину более 12 дБ. Максимальная реалистичность панорамирования должна возникать при соответствии этих величин друг другу.

Но при субъективной оценке качества панорамирования учитывается в первую очередь не реалистичность пространственного положения источника, обусловленная соответствием времени задержки изменениям в интенсивности спектральных составляющих сигнала. Как ни удивительно, но слух достаточно легко подстраивается под противоречия между этими составляющими панорамирования. В первую очередь оценивается сама идея расположения звуковых объектов по панораме.

В записях акустических инструментов эта картина должна соответствовать реалистичному расположению музыкантов на сцене. При этом не только должны быть панорамированы сами объекты, но и (особенно это актуально для крупногабаритных источников звука) их объем. Часто превращение образов источников звука в точечные объекты плохо сказывается на впечатлении, создаваемом панорамированием.

Существуют традиции рассадки музыкантов, и существует реальная их рассадка в момент записи. При записи общими микрофонами итоговое панорамирование будет опираться на реальную рассадку музыкантов в момент записи. При многоканальной записи без общих микрофонов возможно и иное решение панорамирования, опирающееся на традиции. Панорамирование должно учитывать не только прямые сигналы от источников звука, но и их отражения от стен помещения.

При ориентации на естественную рассадку музыкантов редко встает вопрос о ее естественности и равномерности, если только какие-либо проблемы не вынудили музыкантов сесть в неудобном и нелогичном порядке. Единственными проблемными моментами здесь могут оказаться только:

• выбор самого центра панорамы, чтобы фонограмма не казалась смещенной в сторону;
• выбор ширины панорамирования, чтобы масштаб звукового образа соответствовал звуковому плану.

В оценку панорамирования входит и такой параметр как моно совместимость. Этот параметр будет рассмотрен в следующей статье, которая будет посвящена той значительной части фонограмм, качество панорамирования которых не может быть рассмотрено в рамках реалистичной концепции.

Прозрачность звучания – навязчивая идея современной звукорежиссуры. Борьба с частотными конфликтами ведется, невзирая на потери. Протокол субъективной оценки качества фонограмм OIRT так же включает оценку прозрачности фонограммы одним из критериев.

Наверно нет другой такой области, за исключением борьбы за громкость, где достижение успеха было бы столь простым. Речь в первую очередь идет о компьютерной музыке, где искажения тембра проходят незаметно. Никто не знает, как должны звучать синтетические инструменты, поэтому их тембр можно изменять до бесконечности.

Ради последовательности изложения все же стоит вернуться к истокам проблемы.

Представьте себе, что на фотографии не видно одного из Ваших друзей. Не видно, потому что его лицо закрыл собой кто-то другой. Хорошо, если никто не разошелся и можно попросить стать для фотографии в похожие, но менее закрывающие лица позы. Вряд ли мы будем выстраивать людей так, чтобы их фигуры совсем не перекрывали друг друга. Обычно нам достаточно лиц.

То же самое происходит и со звуком. Звуки маскируют друг друга, если одни и те же частоты одновременно находятся в одном и том же месте. Но у людей есть лица, а у звуков есть форманты (зоны частот, которые характерны именно для данного тембра). Как человека легче всего узнать по лицу, так и тембр по форманте. Поэтому, если форманты не перекрываются другими звуками, то тембр легко будет угадать.

Кто же должен заботиться о том, чтобы маскировки не возникало там, где она искажает образ? Конечно же, тот, кто просит фотографирующихся стать в определенные места для снимка (в музыке это композитор или аранжировщик). В какой-то степени и модели могут попытаться выглянуть из-за заслоняющей их лицо фигуры. И, наоборот, отклониться в сторону, чтобы не закрывать чье-то лицо. В музыке этими людьми оказываются музыканты. Но они уже в меньшей степени могут повлиять на логичность композиции.

Распространение многоканальной записи привело к тому, что стало возможным исправлять композиционные ошибки уже после записи. Это можно сравнить с тем, что для группового снимка каждого фотографируют отдельно, а потом складывают в коллаж.

Каковы же пути создания прозрачной фонограммы при сведении? Самым безболезненным будет разнесение маскирующих друг друга звуков по панораме. Но стремление к моно совместимости фонограммы часто заставляет отказаться от этого метода. Остаются два способа:

• уменьшение (подрезка) уровня маскирующих частот в том звуке, который меньше от этого пострадает;
• sidechain компрессия – уменьшение уровня громкости маскирующего сигнала в момент появления маскируемого.

Для синтетических тембров это выглядит забавно. Наши «персонажи» как прозрачные начинают просвечиваться насквозь, или как поролоновые принимают причудливую форму. Это уже черты стиля (но начинающие слишком назойливо повторяться). Гораздо хуже, когда подобное делают с живыми инструментами.

Вы хотите иметь фотографию друзей, на которой их фигуры просвечиваются в тех местах, где рука закрывает чье-то лицо, а спине придана причудливая форма, чтобы она не маскировала голову?

Может быть, один раз ради шутки.

Реверберацией называется процесс отражений звука в помещении, при котором звуковое давление постепенно падает за счет поглощения звука отражающими поверхностями и воздухом.

Временем реверберации принято считать такой отрезок времени, за который звуковое давление падает в 1000 раз (на 60 Дб). Это соответствует снижению мощности в 1 000 000 раз.

Время реверберации можно посчитать по приблизительной формуле:

Время реверберации

, где Т – время реверберации (сек.), V – объем помещения (м³), a — коэффициент звукопоглощения, S – площадь поверхностей (м²).

Соотношение объема и площади

Как видно из формулы, время реверберации прямо пропорционально объему помещения и обратно пропорционально площади стен, потолка и пола. Так как с увеличением размеров объем растет быстрее, чем площадь (для примера на графике даны кривые объема и площади куба), время реверберации возрастает с ростом размеров помещения. Но самое большое влияние на время реверберации оказывает коэффициент поглощения звука материалом, из которого сделаны стены.

Практически у всех материалов коэффициент поглощения на низких частотах приближается к нулю, поэтому время реверберации на низких частотах растет.

Только специальные акустические плиты из каменной ваты дают большие коэффициенты поглощения на средних частотах.

Коэффициенты звукопоглощения материалов

На высоких частотах (выше 7000 Гц) звук интенсивно поглощается любыми материалами, даже самим воздухом. Вспомните низкие раскаты грома вдали. А на близком расстоянии его тембр звенит от высоких частот.

Оптимальное время реверберации в помещении для работы звукорежиссера составляет 0,2 секунды (в США, где жилые комнаты традиционно крупнее, обычно 0,3 секунды).

В речевых студиях звукозаписи – от 0,4 до 0,6 секунды. Это позволяет дикторам слышать достаточное количество реверберации, чтобы не напрягать голос (в «мертвой» акустике человек неосознанно пытается говорить громче). При этом время реверберации еще достаточно мало, чтобы в близко расположенных микрофонах суметь получить «сухой» сигнал, не доставляющий проблем при последующей обработке.

В лекционных аудиториях, где лектор говорит без микрофона, более удобно время от 0,5 до 0,8 секунды.

Маленькие концертные залы и залы для лекций и конференций имеют время реверберации 0,8 – 1,2 секунды. Увеличение времени реверберации на величину более секунды удобно для лекторов, работающих на большое количество публики, но речевая разборчивость при этом уже не так хороша.

В концертных залах, где небольшим числом музыкантов исполняется инструментальная акустическая музыка без звукоусиления, небольших театров, оптимальное время реверберации составляет от 1,3 до 1,6 секунды. В крупных оперных театрах эта величина может возрастать до 2 секунд.

Залы для исполнения и записи масштабных симфонических произведений эпохи романтизма, хоровой музыки достигает 2 – 2,2 секунды.

Для исполнения органной музыки время реверберации должно составлять не менее 1,9 секунды. Медленные органные произведения могут хорошо звучать при времени реверберации даже 5 секунд.

Прослушайте акустику вашей комнаты при помощи импульсов (в импульсе присутствует полный спектр частот с равной интенсивностью):

А теперь послушайте как этот импульс звучит в знаменитых залах и студиях (старайтесь при прослушивании вносить поправку на звучание вашей комнаты и акустических систем):

Время реверберации очень важный, но далеко не единственный параметр реверберации.

Протокол OIRT

Пространственное впечатление – первый критерий протокола субъективной оценки качества фонограмм (протокола OIRT). Включает в себя оценку передачи объема, естественности, реверберации, планов, учета традиций и отсутствия многопространственности.

Для гармоничного звучания акустических инструментов объем помещения должен составлять 25 – 35 м³ на одного музыканта. Более тихие и мягкие по тембру инструменты требуют меньшего объема, более громкие (медные духовые, ударные) – большего. Если ощущаемый слушателем объем помещения слишком мал, то это ухудшает пространственное впечатление. Кажется, что музыкантам слишком тесно. Наоборот, если один или несколько инструментов оказываются звучащими в большом помещении, то создается образ заброшенности музыкантов среди огромного пространства.

Образ пространства должен отличаться естественностью. Естественность передачи образа помещения объясняется грамотным выбором и установкой микрофонной стерео системы в качестве общих микрофонов для записи. Даже при записи одними общими микрофонами могут возникнуть значительные искажения звукового образа помещения. При записи на близко расположенные микрофоны получается «сухой» сигнал. Кроме того, что сам источник звука неестественно приближен к слушателю (обладает не характерными для более далекого расстояния призвуками, тембром), сигнал, полученный в результате такой записи, практически лишен отражений. Попытка компенсировать отсутствие отражений искусственно может привести как к созданию неестественного образа помещения, так и к конфликту между присутствующими в звуке отражениями и добавленными искусственно.

Реверберация – процесс постепенно уменьшающихся по интенсивности звуковых отражений. Оптимальное значение времени реверберации зависит от многих факторов, и составляет от 0,2 до 5 секунд. Реверберации будет посвящена отдельная статья.

Под понятием звуковой план подразумевается расстояние от слушателя до звуковых образов исполнителей. Под средним планом, обычно, понимается расстояние, при котором интенсивность прямого звука от источника равна интенсивности звука отраженного от стен. Для академических жанров музыки средний план, чаще всего, предпочтительнее для записи сольных исполнителей и небольших составов. Записи коллективов должны отличаться многоплановостью, но не распадаться на планы. Крупные инструменты не должны быть точечными источниками звука, но и рояль, у которого высокие ноты кажутся на несколько метров ближе низких, будет по звуковому плану восприниматься неестественно.

• Сверхкрупный звуковой план:

• Крупный звуковой план:

• Общий (средний) звуковой план:

• Дальний звуковой план:

О традиции использования среднего плана в академических жанрах было сказано выше. Очевидно, что располагать образ оперного вокалиста, создающего уровень звукового давления выше болевого порога, абсурдно. Но не менее странно отодвигать звуковой план образа человека поющего шепотом под мягкие прикосновения пальцев к гитарным струнам. Традиции использования звуковых планов и акустики помещений, как правило, объясняются теми обстоятельствами, которые сопутствовали записям, ставшим эталонными.

Акустические дефекты записи могут быть следствием акустических дефектов помещений, где производилась запись. Проблема многопространственности чаще всего все же возникает из-за того, что в фонограмме присутствуют одновременно как реальное помещение, в котором производилась запись, так и виртуальное, созданное звукорежиссером.

Говоря о пространственном впечатлении, следует отметить, что в чистом виде протокол OIRT предназначен для реалистичной концепции звукозаписи, которая в свою очередь так же реализуется двумя подходами:

• попытка достичь точного повторения звучания оригинала (которое в принципе не достижимо);
• попытка достичь наиболее приятного для восприятия реалистичного образа звукового пространства (без претензии на достоверность).

Концепция реализма не является единственной в звукорежиссуре. Как минимум можно говорить о виртуальных концепциях, которые исходят из принципа свободной трактовки художественного пространства, создании фантастических источников звука, и гибридных, совмещающих в себе черты описанных взглядов.