Реферат: "И зал может звучать, как скрипка Страдивари " Сергей Алехин

"И зал может звучать, как скрипка Страдивари..."

Сергей Алехин.


Последнее время в изданиях по профессиональной звуковой технологии наметился определенный перекос в сторону студийной тематики. При всем уважении к работникам звукозаписи не стоит забывать, что и в наше непростое время публика все-таки ходит и в театры, и на концерты, и на дискотеки и т.д.

И будет ходить!

Поэтому тема "живого звука", технологии работы концертного звукорежиссера и продюсера, используемого в концертах оборудования и т.п., будет одной из основных тем нашего журнала.

Технология озвучивания "живых мероприятий" на самом-то деле чрезвычайно сложна, комплексы оборудования - тоже сложнейшие, а еще расчет, коммутация, настройка, sound check, работа в реальном времени... К тому же доступных материалов по "live"-звукорежиссуре, как уже сказано, очень мало.

Мы решили восполнить этот недостаток публикацией цикла статей по всему комплексу вопросов, связанных с театрально-концертной технологией. В них последовательно, в систематизированном виде (что особенно важно для наших начинающих коллег) излагаются все необходимые сведения по акустическим свойствам зрительных залов, особенностям восприятия музыки и других звуковых программ в больших помещениях и на открытом пространстве, методике расчетов систем звукоусиления и их инсталляции.

Автор цикла статей о принципах звукоусиления Сергей Алехин - опытнейший звукоинженер, стоявший у истоков теперь уже легендарного "Техцентра Министерства Культуры", бывшего в восьмидесятые годы чуть ли не единственной организацией по обслуживанию профессиональной звуковой техники. "Техцентр на Сеченовском", как называли его в народе, стал подлинным "университетом" для звукоинженеров: разработчиков, ремонтников, эксплуатационников; "выпускников" этого "университета" можно сегодня встретить почти во всех московских фирмах профессионального звука. Причем зачастую на руководящих постах. За плечами Сергея Алехина - десятки проектов, которые не называем, только дабы избежать подозрений в скрытой рекламе. Мы очень обрадовались, когда Сергей предложил нам цикл своих статей по технологии живого звука.


В последней трети двадцатого века очень большое значение приобрела одна из областей электроакустики - техника звукоусиления. В больших и малых помещениях, на открытых пространствах, на стадионах требуется усиление голоса (ораторов и певцов) и звуковых сигналов, создаваемых музыкальными инструментами, (в том числе электромузыкальными), а также другими источниками звукового сигнала. Кроме того, электроакустические системы используются во всех общественных сооружениях для информационной службы, как средства обеспечения тех или иных звуковых эффектов, для усиления музыкальных и речевых фрагментов, сопровождающих действие в театрах. С помощью таких систем можно улучшить "акустику" помещений или согласовать их акустические особенности с разнообразными по характеру программами. За последнее десятилетие системы звукоусиления претерпели существенные изменения, обусловленные как более точными сведениями о лежащих в их основе физических и психофизических процессах, так и применением новых приборов, созданных на базе новейших электронных технологий. Редакция журнала "Звукорежиссер" предлагает цикл статей, содержащих сведения по теоретическим и практическим проблемам построения систем звукоусиления, их настройки и особенностям эксплуатации.


Прежде, чем приступить к изложению принципов построения современных звукоусилительных комплексов, хотелось бы предложить читателю вспомнить немного теории из основ техники звукоусиления.

Основными задачами систем звукоусиления являются: обеспечение хорошей слышимости в концертных залах, театрах, аудиториях, стадионах и т.п.; обеспечение высокого качества звучания музыки, чтобы это звучание приобрело требуемые целостность и полноту; обеспечение разборчивости речи. При этом системы звукоусиления не должны препятствовать правильной локализации источников сигнала, т.к. естественная неискаженная локализация необходима для создания контакта между слушателями и исполнителями на сцене. Из этих задач вытекают основные требования, предъявляемые к звукоусилительным системам. В порядке значимости их можно сформулировать так:

1. Высокая надежность в эксплуатации в сочетании с удобством обслуживания.

2. Высокое качество звучания речевых и музыкальных программ в первую очередь с точки зрения тембральной окраски, разборчивости, отношения сигнал-шум, отсутствия искажений и паразитной акустической обратной связи.

3.Равномерное распределение звука при достаточной громкости по всей площади зрительного зала (при этом уровень звукового давления определяется и регулируется в зависимости от конкретной программы), а также оптимально подобранное озвучивание сцены (сценический мониторинг).

4. Правильный баланс громкостей отдельных источников на всех слушательских местах.

5. Высокая комфортность прослушивания, обеспечиваемая локализацией источников сигнала и, следовательно, согласованием слухового и зрительного восприятия; оптимизацией слухового восприятия пространства (объема) за счет увеличения в некоторых залах длительности реверберационного процесса и формирования, таким образом, ощущений пространственности; возможностью воспроизведения тех или иных звуковых фрагментов в желаемой зоне зала, включая и панорамирование.

Из последнего следует, что звукоусилительные комплексы нужны не только для того, чтобы обеспечить те или иные акустические условия, но и для повышения общего качества звучания, а также в качестве особых выразительных средств.

Рассмотрев задачи и требования, предъявляемые к системам звукоусиления, хотелось бы отметить их важнейшие достоинства. При применении этих систем:

• расширяется динамический диапазон;

• появляется возможность точных регулировок, можно легко изменять акустические параметры имеющихся помещений;

• можно изменять и оптимизировать соотношение громкостей звучания речи, пения и инструментальной музыки.

Появляются новые художественные средства обработки речевых и музыкальных сигналов, а также формирования пространственных эффектов, различных шумов и звуков с помощью электронных приборов.

При посещении концерта впечатления слушателя формируются не только характером прослушанных музыкальных произведений, но и акустической атмосферой в зале. Задача любой системы озвучивания состоит в таком воздействии на качество звукопередачи, при котором параметры исходного звучания не только полностью сохраняются, но и заметно улучшаются с точки зрения их пространственного восприятия без появления каких-либо неприятных побочных эффектов. Слушатель всегда имеет собственное представление о "хорошем звуке", сформированное личным опытом, и производит оценку звучания по многим субъективным критериям. Поэтому, говоря о качестве звучания, необходимо определить критерии оценки, согласованные с субъективным восприятием звука.

Если для речи важнейшим параметром является ее разборчивость (артикуляция) и степень зависимости от уровня громкости и посторонних шумов, то для музыки высокое качество звучания определяется факторами, которые в какой-то степени могут быть охарактеризованы с помощью понятий уровня громкости, прозрачности, пространственного впечатления, тембральной окраски звучания, баланса и тому подобных субъективных критериев. Практика же требует объективно измеряемых параметров, которые должны быть близки к субъективным оценкам и основываться на однозначных и не слишком сложных методах измерений. Рассмотрим более подробно субъективные понятия, характеризующие качество звучания и их объективную количественную оценку.

Для речи существует один субъективный критерий качества звучания - хорошая разборчивость или слоговая разборчивость v. Следует различать чисто "информативную" речь - доклад, монолог, объявление и т.п. - и речь художественную, имеющую определенное эстетическое содержание в первую очередь благодаря интонации. Во втором случае, очевидно, что только разборчивости, как критерия качества передачи звука, недостаточно и для художественной речи критерии качества ее звучания такие же, как и для музыки. Разборчивость речи определяется весьма простым методом: на сцене произносятся отдельные слоги - логатомы. Они должны опознаваться только по последовательности характерных для них звуков, а не по смысловому содержанию. Доля правильно понятых слогов, из общего числа произнесенных характеризует слоговую разборчивость. В результате исследований, проведенных В. Рэйчардом и В. Кнудсеном, было получено следующее соотношение: v = 96kнч. квч .kn..kc. Коэффициенты кнч и квч учитывают необходимое ограничение полосы частот в канале звукоусиления. В системах звукоусиления, предназначенных для очень гулких помещений с большим уровнем шума, полезно подавить низкие частоты, что мало скажется на передаваемой информации, но позволит избежать еще большего уровня шума, подавление же высоких частот может быть полезно при озвучивании открытого пространства. (заметное ослабление высоких частот с расстоянием - на частоте 10 кГц и при расстоянии 60 м затухание в воздухе составляет 20db - может компенсироваться системой звукоусиления, но при излишнем уровне этих частот звучание шипящих согласных приобретает неприятный характер). kn учитывает уровень громкости сигнала и шума, kc учитывает "влияние помещения" и характеризует как ранние отражения, так и собственно реверберационный процесс. Не вдаваясь в подробности математического определения этих коэффициентов, отмечу следующее: разборчивость речи снижается при очень высоких уровнях громкости, поэтому, если задача системы звукоусиления сводится только к тому, чтобы уровень полезного сигнала превышал уровень шума, желательно ограничиться, возможно, меньшим уровнем громкости. В случае если время реверберации в помещении на слушательских местах больше 1,2 сек, то разборчивость речи можно повысить, подняв уровень ранних отражений. Вышеперечисленные акустические параметры, в свою очередь, определяют технические параметры систем звукоусиления, предназначенных для передачи речи

Как уже было отмечено, субъективными критериями оценки звучания музыкальных программ являются прозрачность, уровень громкости, окраска звучания и т.п., которые оцениваются потом слушателями как "хороший звук". Они в значительной мере определяются рассмотренными выше акустическими параметрами.

Эксперты Уилкинз и Пленге, ставя перед собой задачу оценить качество звучания музыкальных программ, в шести залах (в каждом зале в пяти наиболее типичных зонах слушательских мест) просили музыкантов не просто ответить на вопрос "хороший или плохой звук", а ставили вопросы по взаимно противоположным признакам: "гулко-сухо", "светло-темно", "тепло-холодно", "громко-тихо", "мягко-жестко", "прозрачно-расплывчато", "объемно-безжизненно". Они получили 130 таких парных определений-признаков. При этом было установлено, что многие из этих пар содержат примерно одну и ту же информацию. Однако и после объединения близких по смыслу пар в группы осталось 19 парных признаков. Далее оценка производилась по оставшимся 19 парным признакам. Результаты прослушиваний показали, что парные признаки можно разбить на три группы, причем признаки каждой из этих групп сами по себе и независимо от двух других определяют качество звучания. Ниже перечисляются пары признаков и сопоставляются с объективными параметрами, которые можно измерять при помощи технических средств.

Исходя из результатов этого и подобных экспериментов, специалисты в области акустики попытались дать определения основных понятий, используемых в данной области. Хотя эти определения касаются лишь субъективных критериев, их авторы стремились к тому, чтобы в них просматривалась и физическая сущность явлений. Вот некоторые из этих критериев.

Акустика помещения. Совокупность свойств помещения, влияющих на качество звучания определенных видов программ.

Отзвук. Сохраняющийся после внезапного умолкания источника звукового сигнала и ослабевающий со временем звук, обусловленный последовательностью повторяющихся отражений и связанное с этим явлением постепенное стихание звукового сигнала.

Длительность отзвука Время, в течение которого звук еще слышен. Надо отметить, что длительность отзвука зависит от времени реверберации (свойств помещения), начального уровня звукового сигнала, уровня помех, а также от порога слуха (индивидуальный параметр слуха) и, следовательно, от частоты сигнала.





^ Пары признаков.

Объективные параметры.

1-я группа

Разборчиво-неразборчиво, четко-нечетко, рассеяно-локально.

Индекс прозрачности С80.

^ 2-я группа

Сочно-приглушенно, назойливо-сдержанно, гулко-сухо.

Следует различать выигрыш по усилению Е/Е0 и индекс пространственного впечатления R

^ 3-я группа

Светло-темно, назойливо-сдержанно, подчеркнуты высокие, остро-тупо, ярко-тускло, жестко-мягко.

Тембральная окраска звучания, частотная зависимость времени ревебрации


Прозрачность. Различимость перекрывающих друг друга во времени тонов и одновременно звучащих инструментов, несмотря на налагающийся реверберационный отзвук помещения. Отметим, что временная граница для полезных с точки зрения прозрачности и пространственного впечатления первых отражений, с одной стороны, и отзвука помещения, определяющего его гулкость (сумма поздних отражений), с другой стороны, составляет около 80 мс.

Пространственное впечатление. Слуховое восприятие, свойственное частично или полностью закрытому пространству. Пространственное впечатление складывается из ряда компонент:

• ощущения, что слушатель находится в одном помещении с источниками звука;

• известного представления о размерах помещения;

• гулкости;

• пространственности.

Гулкость. Ощущение, что кроме прямого звука имеется и отраженный звук, воспринимаемый не как повторение сигнала. В больших помещениях гулкость зависит от отношения поздней энергии отзвука к ранней. К ранней относится энергия прямого звука и отражений, которые на речи приходят примерно за первые 50 мс, а на музыке - за 80 мс после прихода прямого звука. Надо отметить, что при использовании звукоусилительных систем гулкость оказывается значительно больше, чем при естественном звучании.

Пространственность. Ощущение, что источник сигнала в помещении имеет большие размеры по сравнению с его видимыми очертаниями. Пространственность зависит, с одной стороны, от уровня звука в месте расположения слушателя, а с другой - от отношения энергии отражений, приходящих с боковых направлений за 80 мс после прямого сигнала, к его энергии.

Эхо. Такие повторения звукового сигнала, при которых первичный и вторичный сигналы воспринимаются во времени, а в некоторых случаях и в пространстве, как самостоятельные слуховые объекты. Если повторение сигнала обусловлено отражениями, то для раздельного его восприятия необходимо время запаздывания около 50 мс, зависящее от вида сигнала.

Многократное эхо. Периодическое повторение эхо-сигналов. Про многократное эхо говорят и в тех случаях, когда повторения сигнала следуют так быстро друг за другом, что уже не воспринимаются как отдельные сигналы.

Рассмотрим основные объективные параметры, определяющие качество звучания.


Уровень громкости LN. Этот объективный параметр является известным компромиссом в отношении субъективной оценки громкости. Он измеряется в фонах и определяется выражением

LN = 20lg (pN/ po), где:

pN - эффективное значение звукового давления синусоидального сигнала с частотой 1 кГц, который при фронтальном падении звуковой волны и прослушивании двумя ушами воспринимается как равногромкий с оцениваемым звуком;

po - пороговое звуковое давление. Po =20мкН/м2. Субъективная оценка, таким образом, не исключается, но, тем не менее, значение LN можно найти, так как для синусоидальных тонов известны значения pN(f) , а, следовательно, и LN. Кривые равных уровней громкости в фонах для синусоидальных тонов приведены на рис.1.

Суммирование большого числа синусоидальных тонов, составляющих спектр реального сигнала, осуществляется суммированием громкостей в 24 критических полосах слуха. Сама по себе громкость определяется только как субъективный параметр. Условлено считать, что уровню громкости LN = 40 фон соответствует громкость, равная 1 сон, а громкость N сон будет иметь место в том случае, если слушатель оценивает предъявляемый звуковой сигнал как в N раз более громкий. Такую оценку громкости N можно заменить следующим пересчетом уровня громкости:


LN - 40 = 33lg N или N= 2(LN -40)/10


Из этих выражений видно, что уменьшение уровня громкости ^ LN , например, на 10 фон всегда соответствует снижению громкости N на 50%.

В технике звукоусиления первостепенный интерес представляет вопрос о том, какой громкости можно достигнуть с помощью канала звукоусиления. В этом случае речь идет не об абсолютных значениях, а о том, на сколько усиливается первоначальный звук, т.е. пользуются относительными величинами. С точки зрения громкости система звукоусиления увеличивает ее в равной степени во всех критических полосах. При таких предпосылках можно пользоваться законом суммирования энергий. Суть этого закона в том, что, оценивая излучения источников, излучающих сигналы с одним и тем же спектром, можно просто суммировать их энергии по частотным полосам. Для такой количественной оценки используется уровень звукового давления L. L=20lg p/p0, где:

p - звуковое давление произвольного сложного сигнала в dВ. При использовании в звукоусилительном комплексе n одинаковых акустических систем общий уровень звукового давления Lобщ = L + 10 lgn.

Следующим объективным параметром, определяющим качество звука, является время реверберации T.

Время реверберации определяется как время, за которое после отключения источника сигнала звук в зале, затухая, ослабнет в тысячу раз, т.е. на 60 dВ. Чем больше время реверберации, тем большего усиления прямого звука можно ожидать в результате влияния помещения. При этом не следует превышать некоторые предельные значения (для речи около 1,2 с, для музыки в пределах 2 с), так как в противном случае снижаются разборчивость речи и "прозрачность" музыки. Надо отметить, что само по себе время реверберации не может служить единственным критерием "хорошей акустики". Между прямым звуком и сигналом завершающего участка реверберационного процесса располагаются ранние отражения. Значение этих отражений также является объективным параметром, определяющим качество звука. Их интенсивность, направление и время прихода определяют "плохие" и "хорошие" места в зале и зависят от расположения, формы и отделки отражающих элементов стен и потолков, с которыми такие отражения взаимодействуют до прихода к слушателям. Для исследования этих отражений во всем мире применяют методы импульсного возбуждения. В нескольких точках сцены, где располагаются источники звука, создается оптимальный по амплитуде и минимальный по времени звуковой импульс (щелчок), а в интересующих зонах помещения наблюдают на осциллографе приходящие отражения. Таким образом, получают осциллограммы, называемые рефлектограммами (рис2).

Системы звукоусиления дают большие возможности улучшения рефлектограмм помещений, так как они позволяют заполнить запаздывающими повторениями сигнала те интервалы времени, в пределах которых отсутствуют естественные (акустические) отражения. Следует различать ранние и поздние отражения. Граница между ними лежит вблизи 50 мс для речи и 80 мс для музыки (время отсчитывается от момента прихода прямого звука). Ранние отражения повышают разборчивость и прозрачность, поздние - пространственное впечатление. Боковые отражения, приходящие в интервале времени от 25 до 80 мс, могут одновременно повышать как прозрачность, так и пространственное впечатление.

Следующим объективным параметром, определяющим прозрачность звучания музыки, является индекс прозрачности С80. Не вдаваясь в методику точного расчета индекса прозрачности, хочу лишь отметить, что, используя системы звукоусиления, необходимо поднимать уровень ранних отражений настолько, чтобы по всему залу значение С80 не падало ниже 0 dВ. Для повышения пространственного впечатления можно допустить снижение С80 в отдельных зонах до -3 dВ. Эксперты Рэйчард, Уилкенс и Готтлоб пришли к мнению, что не существует одного-единственного оптимального значения для параметра, характеризующего прозрачность звучания. Ими было определено, что среди посетителей концертов можно выделить две примерно равные по численности группы людей, различающиеся художественно-вкусовыми предпочтениями. Одна группа предпочитает прозрачность пространственному впечатлению, для другой важнее всего полнота звучания. Представители первой группы останавливают свой выбор на местах с С80 >0 dB, а представители другой считают звучание высококачественным на местах, для которых С80 <0 dB. Вполне очевидно, что при оценке качества звучания музыки важную роль играет пространственное впечатление. Пространственное впечатление основывается на сознательном различении отраженного и прямого звуковых сигналов (к прямому звуку мы неосознанно относим и ранние отражения). Методика объективной оценки пространственного впечатления была разработана Леманном. Им был предложен индекс пространственного впечатления R. Он определен таким образом, что должно выполняться условие R>0 dВ. В качестве оптимальных Леманн рекомендует значения R в пределах 2-6 dВ.

При оценке влияния помещения на тембральную окраску звучания прибегают к измерению частотной зависимости времени реверберации T(f). Применение систем звукоусиления (без использования приборов искусственной реверберации) не изменяет частотной характеристики времени реверберации. Система звукоусиления может изменить окраску звучания, если ее частотная характеристика отличается от горизонтальной прямой, но частотная зависимость времени реверберации не изменится. Поэтому система звукоусиления должна быть настроена так, чтобы ее частотные параметры были наилучшим образом согласованы с вносимым помещением тембральным окрашиванием. Частотную коррекцию звукоусилительного тракта мы подробно рассмотрим в одной из следующих статей.

Подводя итог, можно сделать вывод, что общее качество звучания формируется следующими признаками:

• 0>уровнем громкости;

• разборчивостью или прозрачностью;

• пространственным впечатлением;

• тембральной окраской.

Вряд ли можно найти такие весовые коэффициенты, на которые можно было бы умножать объективные параметры, чтобы получить некоторый совокупный параметр, характеризующий качество звучания. Ясно одно - значения этих параметров не должны выходить за пределы определенной области и влияние каждого из названных параметров становится решающим, если его значение лежит вне пределов оптимальной области. Именно для коррекции этих параметров и предназначены системы звукоусиления.

Главные принципы построения звукоусилительных комплексов в закрытых помещениях и на открытых площадках, их настройки, применения различных приборов обработки звукового сигнала будут рассмотрены в ряде следующих статей.

Настройка малых и средних залов.

Как отмечалось в предыдущей статье, системы звукоусиления предназначены для того, чтобы донести чистый, прозрачный звук в правильном динамическом и частотном диапазоне с достаточной громкостью до всех слушательских мест, сделать прослушивание музыкальных и речевых программ возможно более комфортным, создать эффект присутствия.

Рис.1 По своему функциональному назначению залы, в которых устанавливаются системы звукоусиления, отличаются друг от друга. Например, на дискотеках основное внимание уделяется танцевальной площадке. Здесь главное создать равномерное звуковое поле над головами танцующих, воспроизвести весь динамический и частотный диапазон музыкальных программ, причем ограничений по мощности в используемых звукоусилительных системах практически не существует. В ресторанах и ночных клубах системы звукоусиления должны обладать некоторой универсальностью. Они должны транслировать с неизменным качеством фоновую, камерную, симфоническую, блюз, рок, диско и другую музыку, а также "живые" выступления музыкантов. Такой же универсальностью должны обладать системы звукоусиления и в концертных залах.

Каждый зал, в зависимости от его архитектурных особенностей и функционального назначения, требует индивидуального подхода при проектировании звукоусилительных систем. В данной статье предлагается рассмотреть особенности построения систем звукоусиления, исходя из размеров зала, а не от функционального назначения, предполагая, что данное помещение может использоваться как многоцелевое.


Рис.2 С увеличением пространства проблемы, связанные с обеспечением чистого, понятного (разборчивого) звука и необходимого уровня звукового давления, а значит и громкости воспроизведения музыкальных и речевых программ, растут. Это связано с тем, что чем дальше от источника звука (акустической системы звукоусилительного комплекса) находится слушатель, тем меньше уровень громкости воспроизводимой программы. В пространстве, в котором отсутствует реверберация, например на улице, уровень звукового давления уменьшается в два раза (на 6 дБ) при удалении от источника на двойное расстояние.

Вторая проблема, которая возникает при озвучивании помещения это реверберация, присущая каждому помещению. Если слушатель располагается вблизи акустической системы, то он находится в "прямом поле". Это поле, где звук, идущий от акустической системы, гораздо громче отраженного звука. При удалении от акустической системы звук, отраженный от пола, потолка и стен помещения, становится громче звука, приходящего непосредственно от нее.

Рис.3 (сверху) и рис.5 (снизу) Вот здесь и начинаются проблемы. В реверберационном пространстве всегда найдется точка, где отраженный звук сильнее, чем прямой. Надо отметить, что уровень звукового давления стремится к постоянному значению в реверберационном (диффузном) поле, независимо от того, где находится слушатель. Расстояние от акустической системы, на котором уровни прямого и отраженного звука равны, называется "критическим расстоянием". Когда слушатель находится в реверберационном поле, то звук, который он слышит, по большей части является отраженным от пола, потолка и стен помещения и лишь небольшая его часть идет непосредственно от акустической системы. Все эти отражения достигают ушей слушателя через слегка различающиеся промежутки времени, имея несколько больший уровень звукового давления, чем прямой звук. В результате для слушателя, находящегося в реверберационном поле, теряется разборчивость и прозрачность звука

Проблему реверберационных полей можно решить двумя путями. Первый - это изменить форму и отделку отражающих элементов стен и потолка помещения. Но на практике изменить интерьер помещения таким способом практически невозможно. Второй путь - это правильно спроектировать звукоусилительный комплекс, чтобы он смог преодолеть проблему реверберационных полей в помещении.

Рис.4 Основное внимание при проектировании звукоусилительной системы, предназначенной для работы в конкретном помещении, следует уделять выбору акустических систем. Акустические системы с узкой диаграммой направленности иногда называют системами "дальнего боя" (это не стандартизированный технический термин, а профессиональный жаргон - Прим. ред). Термины "дальний бой", "ближний бой" характеризуют, как далеко акустические системы могут донести чистый, понятный звук. Это напрямую зависит от дисперсии. Для описания принципа построения таких систем можно взять пример из повседневной жизни. Представьте себе обычный шланг для полива. Вода в шланге подходит к насадке на его конце с постоянным давлением, а сама насадка определяет, как пойдет вода. Если насадка широкая, то вода далеко не польется, но если поменять насадку на более узкую или зажать конец шланга, вода польется значительно дальше.

То же самое происходит и со звуком. Например, если среднечастотный драйвер соединить с широкоугольным рупором, получится система "ближнего или среднего боя". Если же его соединить с узкоугольным рупором, то получится система "дальнего боя". Применяя рупорные системы с узкой диаграммой направленности можно решить проблему реверберации в помещениях среднего и большого размеров. Путем повышения уровня звукового давления прямого звука добиваются, чтобы материал музыкальных и речевых программ стал более понятным и разборчивым. Системы "дальнего боя" используются не только для повышения уровня звукового давления, но также и для концентрации звука на удаленных от источника звука слушательских местах, при этом уровень звукового давления прямого звука будет выше уровня отраженного. А это и есть решение проблемы реверберационных полей.

Рис.6 Рассмотрим специфику озвучивания различных по размеру помещений и опишем звукоусилительные системы, которые могли бы использоваться в них.




Условно разделим рассматриваемые помещения в зависимости от их объема на три типа - маленькие с объемом до 300 м3, средние с объемом до 900 м3 и большие с объемом до 2700 м3. Надо отметить, что при такой разнице в размерах помещений мощности систем звукоусиления, необходимые для поддержания определенного уровня звукового давления (SPL) в реверберационном поле, будут значительно различаться. Рассмотрим простейший пример, где примем для удобства, что одинаковые звуковые системы будут работать в помещении с объемом 300 и 3000 м3. Если система звукоусиления мощностью в 100 Вт сможет обеспечить в маленьком помещении средний уровень звукового давления в 100 дБ, то для большого помещения потребуется в 10 раз больше мощности (примерно 1000 Вт) для получения того же уровня звукового давления в 100 дБ. Также требуемая акустическая мощность системы сильно зависит от того, какие музыкальные и речевые программы и как громко необходимо озвучивать в конкретном помещении. На рис. 1 показаны средние уровни звукового давления в некоторых типичных случаях. Уровень звукового давления при обычном разговоре на расстоянии 30 см равен примерно 70 дБ. У большинства людей уровень в 120 дБ вызывает болевые ощущения. Иногда на концертах рок-групп уровень звукового давления достигает 115-120 дБ и выше. В дальнейшем будем исходить из того, что заданным параметром в залах является звуковое давление в зоне слушательских мест, а расчету подлежит необходимая для обеспечения этого звукового давления акустическая мощность излучателей. Потребляемая электрическая мощность определяется при этом КПД и чувствительностью акустических систем.

Рис.7 Если требуется озвучить относительно маленькое помещение с размерами 10м на 10м и высотой 3м (объем 300м3), то типовая установка акустических систем звукоусилительного комплекса, которая обычно хорошо работает, показана на рис 2. Для этого помещения из всего многообразия производимых в мире акустических систем желательно подобрать двухполосную акустическую систему прямого излучения с 12-дюймовым широкополосным динамиком и с соответствующими рисунку углами излучения по вертикали и горизонтали. Мощность системы должна обеспечивать средний уровень звукового давления около 106 дБ, а в пике 116 дБ, тогда вокал и инструменты будут звучать чисто и неискаженно.

Для повышения угла рассеивания и звукового давления можно использовать более мощные 3-полосные акустические системы с 15-дюймовым низкочастотным динамиком и соответствующий им усилитель мощности, позволяющий достичь среднего уровня звукового давления 116 дБ и 126 дБ в пике. На рис. 3 показано, как соединяются между собой приборы, входящие в состав рекомендуемого звукоусилительного комплекса. Это соединение несколько неточно называется "monoural"-системой, которая в данном случае более практична, чем стереоинсталляция. При установке стереосистемы есть риск, что часть партий музыкального произведения будет на слышна одной стороне, а часть на другой, и только слушатели, сидящие посередине услышат все целиком. Если описанная выше система предназначена для постоянной установки в данном помещении, то лучше было бы подвесить акустические системы в местах, указанных на рис. 2.

Рис.8 Для озвучивания среднего помещения размером 13 м на 15 м и высотой 4,5 м можно, так же как и в маленьком помещении, использовать широкополосные акустические системы, обеспечивающие указанные на рис. 4 углы излучения по вертикали и горизонтали. При этом мощность звукоусилительной системы должна обеспечивать средний уровень звукового давления 106 дБ и до116 дБ в пике. Для достижения более высоких уровней звукового давления (например, среднего 116 и 126 дБ в пике) в данном помещении лучше использовать двухполосную систему с активным разделением частот. Инсталляция такой системы для среднего помещения показана на рис. 6.

Эти системы имеют ряд преимуществ перед системами описанными выше:

- возможность регулировки угла наклона высокочастотной секции акустической системы под геометрию помещения и направить больше энергии в высокочастотном диапазоне на заднюю стену помещения, что дает более однородный уровень звукового давления во всем помещении и повышает прозрачность звука и разборчивость речи.

Такая система обладает гибкостью для увеличения мощности в будущем.

Рис.9 Использование таких систем требует дополнительного прибора - электронного кроссовера. Этот прибор включает в себя электронные компоненты и поэтому называется активным кроссовером. Примерная амплитудно-частотная характеристика активного кроссовера показана на рис. 7. Обычно активный кроссовер включается между выходами пульта и входами усилителей мощности (см. рис. 8), что делает систему "двухусилительной" (biamping) В двухусилительной системе усилители подключены непосредственно к низко- и высокочастотным секциям акустической системы. Двухусилительные системы имеют ряд преимуществ. Они более гибки в настройке, обладают более высоким КПД, а также снижают различимые на слух неприятные звуковые эффекты, связанные с перегрузкой усилителей (ситуации, которые время от времени возникают в любой, даже правильно спроектированной системе). При использовании таких систем уровень звука высокочастотных секций должен быть сбалансирован с уровнем звука низкочастотных секций. Один из самых простых способов достижения этого баланса следующий - "открыть" все усилители, повернув ручки усиления вверх, а на кроссовере уровень высоких частот "зажать", повернув регуляторы уровня вниз (если на кроссовере нет ручек регулировки уровня высоких и низких частот, то нужно использовать аттенюаторы на усилителях, работающих на высокочастотные секции акустической системы). Пока вы говорите или поете в микрофон, поворачивайте регуляторы уровня высоких частот на кроссовере вверх (открывайте усилители, работающие на высокочастотные секции акустической системы), пока не получите натурального звучания голоса. Баланс звука достигнут. Точную настройку баланса можно произвести, используя третьоктавный анализатор спектра, который покажет уровни низкочастотных и высокочастотных диапазонов в зоне звучания.

Рис.10 Для озвучивания больших помещений размером примерно 15 м на 30 м и высотой 6 м (объем помещения 2700 м3) использование двухусилительной звуковой системы является практически единственным путем для достижения необходимого перекрытия звуковым полем всех слушательских мест, достижения необходимого уровня звукового давления и качества звучания музыкальных и речевых программ. Надо помнить, что большинство даже высококачественных широкополосных акустиче