Статия за естествена и изкуствена акустика за тези, които искат да разберат разликата
Едно е да седиш в концертна зала и да се наслаждаваш на музика, което е още по-добро, ако залата е с високо акустично качество, а друго е да възприемаш звука на музиката от радиото или от магнитни и грамофонни записи. Същността на проблема е следната: може ли качеството на звука на музиката в концертна зала да не се промени, преминавайки през изкуствена връзка, свързваща залата със слушателя у дома.
Преди петдесет години всичко беше просто: примитивен микрофон възприемаше музиката, изпълнявана в същото примитивно студио, а много тясна честотна лента се възпроизвеждаше чрез още по-примитивен високоговорител. Дори преди двадесет и пет години по радиоканалите се предаваха само моно сигнали и въпреки че бяха построени редица студиа и честотният обхват на целия път от край до край от оркестъра до слушателя беше значително подобрен, радиопредаванията все още можеха да се сравнят със слушане с едно ухо, долепено до малка дупка в една от стените на студиото; така често се описват монотрансмисиите.
Най-важното развитие в развитието на музикалното излъчване (включително запис/възпроизвеждане) е въвеждането на стерео връзката (двуканално предаване), което по принцип създава слуховата илюзия, че сте в една стая с музикантите. Разбира се, има определени ограничения, присъщи на замяната на голяма концертна зала или оркестрово студио със средно голяма всекидневна.
Локализацията на оркестъра не е идеална, особено в случая на централната група инструменти, когато източникът изглежда разположен вътре в главата на слушателя, а не пред нея. Все още са възможни някои подобрения, но това ще изисква автоматична компенсация за произволни движения на главата на слушателя, което създава допълнителни затруднения.
Ако вземете хола с неянедостатъци за приемната с нормално стерео оборудване и необходимото разстояние между двата високоговорителя, а ако запазите "изкуствената глава" в оркестровото студио, можете да се почувствате "присъстващи" в студиото с нормална реверберация.
Развитието на стерео възпроизвеждане в система, наречена квадрафония, >>>
Усещането да си в концертна зала е за предпочитане пред усещането да си човек в оркестър. Досега разглеждахме само разположението на микрофоните в студиото, като при използване на система "изкуствена глава". Обикновено "изкуствената глава" се намира в позицията на публиката на значително разстояние от оркестровия подиум.
Използваните в момента методи за приемане на стереозвук са или комбинирани микрофони (комбинация от всепосочни микрофони и микрофони с характеристика под формата на осмица) или двупосочни микрофони (на разстояние 20-50 см един от друг), окачени и в двата случая пред оркестъра.
И двата метода са по-ниски от метода на "изкуствена глава", при който възпроизвеждането се предполага, че се извършва "чрез стерео система в тиха всекидневна". Усещането за реверберация се повишава до повече от нормалното ниво, но усещането да си в студио на живо е по-малко, отколкото при изкуствено приемане на главата, тъй като студиото е разположено зад високоговорителите.
Този аргумент е ясно в полза на разработването на метода "изкуствена глава" за приемане на звук от микрофон в студия и концертни зали за излъчване и звукозапис. По принцип "изкуствена глава" с вградени микрофони създава точна звукова картина на случващото се от музикална и акустична гледна точка на определено място на "изкуствената глава" в концертна зала.
Това означава, че директният звук, ранните отражения и ревербериращият звук се предават през два канала към слушателите с помощта на стерео система с два високоговорителя. Фактът, че човек слуша с двете си уши и двата високоговорителя, променя донякъде звуковата картина, но това може да се коригира с електрически филтри. Слушателят обаче трябва да седи на еднакво разстояние от всеки от двата високоговорителя.
Ако при определена позиция на "изкуствената глава" концертната зала има задоволителни стойности на основните критерии, тогава в хола може да се очаква задоволителен звук със запазване на акустичните характеристики на тази концертна зала (при дадената позиция на слушателя). Концертна зала, която има задоволителна стойност на основния критерий, може също да бъде анализирана с помощта на набор от различни критерии.
Може да се характеризира със съответните вълнови форми на импулсен отговор, даващи амплитуди на директен звук, ранни отражения и реверберация. Провеждайки подробни изследвания на „яснота“ („прозрачност“) и „пространствено впечатление“ („пространственост“), W. Reichardt изучава по-специално голям брой синтезирани звукови полета (с директен звук, ранни отражения и реверберация, както и с възможност за промяна на нивото, забавянето и посоката на пристигане на всички компоненти).
Стана възможно да се направят субективни оценки и да се избере от 35 различни проби едно специфично звуково поле, представляващо оптималните акустични условия, т.е. оптимални както по отношение на "яснота", така и на "пространствено впечатление".
Възниква въпросът възможно ли е да се получат звукови полета, доближаващи се до такива идеални условия в съществуващите зали? >>>
Възниква въпросът дали е възможноза получаване на звукови полета, доближаващи се до такива идеални условия в съществуващите зали? Правят впечатление нивата на някои от страничните отражения, които са по-високи от нивото на директния звук.
Като пример за модерна концертна зала, където акустиката е изключително изкуствена, може да се отбележи известният Дворец на конгресите в Москва за 6000 места. Въпреки огромния размер на залата, естественото T е намалено до около 0,9 s, а много сложна система от високоговорители, разположена в страничните стени и на тавана (зад перфорираните повърхности), излъчва директен звук плюс серия от забавени отражения и ревербериращ звук.
Звукът се приема от дълга верига от насочени микрофони, разположени по ръба на авансцената на нивото на сиената. Въпреки че тази система е разработена в началото на 60-те години на миналия век, качеството на звука в залата е много високо и системата е достатъчно усъвършенствана, за да създаде илюзията за естествена акустика на повечето места. Изключение правят най-близките до сцената редове, където изместването на естествения и усиления звук е непълно. Залата се използва както за опера, така и за концерти.
Новите знания, получени в експериментите на Райхард, по-специално относно създаването на оптимални звукови полета, могат да послужат добре в развитието на изкуствената и естествената акустика. Когато работите с изкуствена акустика, винаги трябва да намалите естествената реверберация до минимум (както в залата на Двореца на конгресите в Москва) и да създадете електроакустична система, която напълно да доминира в акустиката на залата.
Тук възниква следният въпрос: възможно ли е те да бъдат намалени до необходимия минимум в съществуваща зала, която има някои акустични недостатъци, като се снабди залата с електроакустична система (система, която имависока експлоатационна надеждност)? Или е по-добре да се направят по-сложни (и по-забележими) повърхностни промени, рефлектори и т.н., за да се постигне подобрение на акустиката?
Естествено, във всеки случай ще има решение. Вече говорихме за Градския театър в Малмьо, където подобренията ще дойдат от преконфигуриране на оркестровата яма, увеличаване на височината на тавана, както и промяна на формата на някои от повърхностите. Като друг пример могат да се разгледат възможности за подобряване на акустичното представяне на концертното студио на Radiohuset, или чрез осигуряване на изкуствена система, или чрез промяна на някои от повърхностите.
Задачата на изкуствената система ще бъде да увеличи количеството на страничната енергия. Това не може да се направи и в трите места за зрители. Сергиите са твърде близо до сцената, така че всяко поставяне на високоговорители и микрофони ще генерира опасно високо ниво на обратна връзка. Седалките на втория балкон не изискват подобрение, тъй като са разположени близо до задната стена. Количеството странична енергия трябва да се увеличи в зоната на първия балкон.
Микрофонната система за улавяне на звука се състои от два хиперкардиоидни микрофона (20 cm един от друг), разположени в центъра пред подиума. Сигналите трябва да имат две закъснения, настроени така, че общото закъснение за централните места на първия балкон да е например 35 до 55 ms в един от каналите (например ляв) и 40 до 60 ms в другия канал (десен). Звуковите колони на високоговорителите трябва да бъдат разположени хоризонтално.
С дължина, например 4 m, високоговорителите ще имат малък ъгъл на излъчване в равнината, минаваща през централната ос на високоговорителите, и по този начин ще създадат минимална обратна връзка отмикрофони. Само експериментално тестване на системата може да разкрие степента на подобренията, които създава.
Чрез промяна на контурите на повърхностите на концертното студио количеството странична енергия може да се увеличи. Например, използвайте широка система от рефлектори, стърчащи от страничните стени и разположени под такъв ъгъл, че да насочат отразената енергия към седалките на зрителите. Вероятно те ще трябва да бъдат разположени под ъгъл спрямо двете основни оси на стаята и това ще ги направи доста забележими в залата. Но тяхната ефективност в централната зона за зрители ще бъде много ограничена поради големите разстояния.
Възможно е също така да се работи с окачени вертикални отразяващи прегради (паравани), както беше направено в Националния театър на Латинска Америка. Едно от предимствата на (предполагаемите) вертикално ориентирани прегради е, че с множество отражения на звука те са склонни да пренасят повече енергия в хоризонтални посоки. Разбира се, за да се подобри както естествената, така и изкуствената акустика, е необходима щателна проверка на основните критерии преди и след въвеждането на каквито и да е промени. Само с помощта на такава процедура могат да се оценят обективно всички подобрения.
Мислите за нови пътища в акустичния дизайн на зали (открити от повече от 20 години изследване на акустичните критерии) трябва да бъдат оптимистични. Фактът, че имаме значителни познания за идеалния набор от основни критерии за концертни зали (или студиа), е отлична отправна точка за по-нататъшно усъвършенстване на нови дизайни на зали и реновиране на съществуващи.
Също така е хубаво да знаете, че основните критерии имат значителен диапазонприемливи стойности и че други критерии може да зависят отчасти от субективни преценки или от музикални характеристики. Вече споменахме индекса „яснота“, чиято оптимална стойност може да зависи от конкретно музикално произведение. Последните експерименти показаха, че например забавянето на първото (единично) отражение по принцип трябва да варира в широки граници в зависимост от естеството на музикалното произведение.
От друга страна, експериментите показват, че посоката на пристигането на това първо (единично) отражение по отношение на посоката към източника може да варира в рамките на ъгъл от 55 ± 20° и все пак да създаде оптимални условия за слушане (независимо кое музикално произведение е възпроизведено). Ето защо новите критерии, както и графичните представяния на експериментално проверени оптимални отражателни структури, могат да се разглеждат не като строги стандарти, които трябва да се спазват, а по-скоро като препоръки, които в много случаи могат да улеснят работата на акустичния инженер и да го накарат да разчита не на интуиция, а на по-точни знания. Въпреки това той ще има широко поле за проектантска дейност, в което да използва своите решения заедно с решенията на архитекти и други специалисти.
Поглеждайки към бъдещето, тази проектна дейност все още ще трябва да бъде увеличена.