Кравченко Александр
представитель интересов Ф. Ньюэлла в странах СНГ
vita46@yandex.ru

Объемный звук (surround sound) и контрольные комнаты

Филип Ньюэлл

Одним из основных камней преткновения для проектировщиков и дизайнеров контрольных комнат surround-форматов является недостаток четкой и ясной согласованности в музыкальной индустрии в целом относительно того, чего же мы хотим от объемного звука. Поэтому, вероятно, целесообразнее сначала рассмотреть те системы и форматы, которые стали действительными стандартами в мультимедийном использовании объемного звука, а уж затем продвигаться к пониманию значения и важности этого направления для музыки. Исторически сложилось так, что в плане серьезного использования объемного звука кинематограф всегда находился впереди. Так, в мультипликационном фильме Уолта Диснея "Фантазия" пример применения объемного звука был продемонстрирован еще за 30 лет до того, как в 70-х годах первые рекординговые компании начали свои опыты с объемным звуком в формате квадрофонии.

Объемный звук в кинематографе

Много лет назад фирма Dolby сделала очень полезное дело для промышленности, ясно и четко определив свои взгляды и намерения для своих же систем кино. Они были представлены в виде руководящих пособий для персонала, который должен был выполнять микширование в формате Dolby. При этом фирма Dolby не ставила перед собой задачу по разработке такого формата и стандартов, которые устраивали бы всех людей для выполнения любых задач. Скорее наоборот. Была создана система, которая могла бы в рамках накладываемых на использование ограничений и при условиях достаточно контролируемой акустики хорошо доносить до кинозрителей творческие пожелания и замыслы режиссера кинокартины. Специалисты фирмы Dolby еще на ранней стадии определили разумные технические ограничения и характеристики, а время показало, насколько такой подход был более оправдан в сравнении с тем хаосом, который по прошествии долгого времени творился с форматом квадрофонии, где подобная стандартизация не разрабатывалась.

Ниже приводятся некоторые рекомендации, которые специалисты Dolby давали в своих руководящих пособиях звукоинженерам, занимающимся микшированием в этом формате.

• Наиболее важные сигналы должны располагаться спереди и быть смикшированы на фронтальные мониторы. Связано это в первую очередь с тем, что экран, на котором разворачиваются события фильма, находится спереди. А руководителям и режиссерам не хотелось бы, чтобы звуки, доносящиеся с боковых и тыльных акустических систем, отвлекали зрителей от происходящего на экране. Это требование объясняется также и природой человеческих рефлексов. Услышав звук сзади, человек рефлекторно оборачивается в направлении этого звука. Такой рефлекс в реальной жизни помогает нам избежать многих неожиданностей и неприятностей, но это не должно использоваться в кино, кроме разве что в IMAX.
• Готовые миксы будут звучать в кинотеатрах, акустические условия которых не всегда соответствуют разумным акустическим и электроакустическим требованиям.
• Учитывая высокую стоимость производства фильма, можно предположить, что микширование будет обычно выполняться квалифицированным, опытным и хорошо осведомленным персоналом, но фактор дороговизны фильма неизменно ограничит их творческое вдохновение и подменит его методикой получения наилучшего результата из того, что имеется в наличии. Полет их творческой фантазии в создании замечательных звуковых эффектов в контрольной комнате неизменно будет ограничен, так как в кинотеатрах такие эффекты будут скорее вредны. Успех любого фильма очень сильно зависит от количества зрителей, которые, будучи воодушевленными первым просмотром, поделятся своими впечатлениями со своими знакомыми и друзьями. И создание неадекватного микса не будет способствовать развитию данной ситуации в положительную сторону.
• Обычно имеется цель создания одноразовой масштабной работы, а это, как правило, означает, что для достижения высоких стандартов, которые ожидаются, будет доступен высококачественный программный материал и оборудование. Однако размеры помещений для микширования могут по-разному влиять на выбор путей достижения этих высоких стандартов, особенно если эти миксы должны звучать в кинотеатрах с требуемой степенью деталировки и достоверности. Поэтому во всех случаях желательно поддерживать высокий уровень качества контрольной комнаты в сравнении с обычными помещениями для воспроизведения, чтобы он позволял воспринимать мельчайшие детали и поддерживать все частотные характеристики в приемлемом диапазоне.
• Вся концепция различных форматов Dolby Surround должна быть в состоянии обеспечить сбалансированные условия прослушивания группе людей, избегая при этом ситуации, когда правильный баланс звучит только в каком-то определенном месте.

В течение многих лет во всем мире эти форматы доказали, что они способны к выполнению таких задач.

Surround-формат на телевидении

При первом рассмотрении может показаться, что телевидение и видео нуждаются в тех же общих рекомендациях и соблюдении тех же требований, что и кинематограф, ведь в обоих случаях зрительская аудитория будет находиться перед экраном, на котором происходит действие фильма, и будет окружена пятью громкоговорителями. Однако в случае с "домашним кинотеатром" существуют определенные нюансы, на которых необходимо остановиться.

• Уровень звукового давления обычно не будет превышать более 90 дБ.
• Уровень окружающих посторонних шумов в этом случае будет выше, чем в кинотеатрах.
• Из-за приведенных выше ограничений по максимальному уровню звукового давления (с одной стороны) и минимальному уровню шумового фона (с другой стороны) динамический диапазон звука будет весьма ограниченным.
• Большинство радиовещательных компаний придерживаются своих собственных установок и стандартов; кроме того, зачастую они вынуждены придерживаться некоторых ограничений, накладываемых на них различными международными соглашениями; соблюдение и следование этим стандартам, как правило, неблагоприятно сказывается на качестве звука.
• Наиболее предполагаемо, что воспроизводиться готовые работы в конечном итоге будут на бытовой аппаратуре среднего или ниже среднего качества; поэтому очень важно добиваться таких миксов, которые одинаково хорошо звучали бы на аппаратуре любого класса, поскольку получение доходов от рекламодателей - это то, что поддерживает телевизионный бизнес. Если при микшировании для кино учитывается, что уровень и качество звукового воздействия является важным фактором эмоционального восприятия, то при микшировании для телевидения это не является ни требованием, ни практической рекомендацией.

Все вышесказанное (а также некоторые другие причины) позволяет нам, казалось бы, предположить, что помещения, спроектированные с целью выполнения работ для телевидения или домашнего видео, могут быть намного более компромиссными в смысле достижения абсолютного качества звука, чем такие же помещения, предназначенные для удовлетворения нужд кино; но практическое осуществление этих ограничений, без сомнения, часто приводит многих людей в телевизионной отрасли к печальным результатам в отношении качества звука.

Поэтому не каждый может легко делать микширование ТВ-программ в surround-формате в помещениях, предназначенных для микширования звука для широкоэкранного кино, в которых можно добиться большего динамического диапазона выпускаемой продукции. Вряд ли кому-то придет в голову пробовать микшировать музыку, записанную в аудиофильном качестве, в помещениях, спроектированных для микширования звука для телевидения и видео, где многие из необходимых тонкостей для микширования музыки практически не были предусмотрены еще во время строительства. Поэтому на первый план выдвигается потребность проектирования контрольных комнат surround-формата, которые имели бы свою специализацию, определяемую целями и обстоятельствами последующего воспроизведения; все это приводит к пониманию того, почему появилось столько разновидностей этого формата, показанных на рис. 1 - 16.

Surround-формат в сугубо музыкальном применении

Представьте себе, что вы находитесь в большом помещении, предназначенном исключительно для микширования музыки в surround-формате с высокой степенью достоверности. В отличие от кино, телевидения и мира видео, здесь не существует никаких стандартов. Помещения, предназначенные для высококачественного микширования музыкального материала в стереоформате, классифицируются и представляют собой разные идейные школы и дизайнерские взгляды. Есть контрольные комнаты, спроектированные по технологии LEDE (Live-End, Dead-End); есть и более ранние проекты, созданные такими дизайнерами-акустиками, как Иенсен (Jensen), концепция проектирования которых заключалась в совмещении первого чистого сигнала от мониторов с диффузной реверберацией от задней стены, а также в различной (варьируемой) степени и от боковых поверхностей. Есть концепция "бессредных комнат", состоящая в том, чтобы сделать помещение по отношению к мониторам как можно более глухим и безэховым, исключающим любые отражения сигналов, поступающих с мониторов, но и в этом случае во избежание дискомфорта и "мертвой" акустики передняя стенка и пол делаются отражающими звук, а не глухими, чтобы отражения от них (например, во время разговора персонала студии между собой) создавали уютную акустическую обстановку и способствовали творчеству. Сэм Тойошима (Sam Toyoshima) и компания Eastlake Audio также имеют свою концепцию, в целом являющуюся той же концепцией "бессредных комнат", но при этом они осторожно распределяют по помещению фрагменты отражающих поверхностей (преимущественно для отражений более высоких частот), чтобы создать эффект дополнительного объема. Задние стены делаются максимально глухими и поглощающими в обоих случаях.

Следует отметить, что правильно спроектированные и правильно сконструированные контрольные комнаты всех перечисленных и некоторых других типов в руках высококвалифицированного звукозаписывающего персонала позволяют добиваться производства стереофонических записей самого высокого качества. Ни одна из этих концепций не является исключительно совершенной. Но поскольку проектировщики имеют свои собственные индивидуальные иерархии приоритетов, то каждый тип контрольной комнаты имеет свои сильные стороны, свои варианты решения какой-нибудь детали, свое пространственное "ощущение помещения", свое поведение переходных сигналов на низких частотах и другие моменты. Все лучшие контрольные комнаты каждого типа (если звукоинженерный персонал хорошо знает их поведение и характер) позволяют добиваться таких результатов, которые хорошо "переносимы" и на бытовую аудиотехнику.

Однако перечисленные типы контрольных комнат имеют одно общее свойство: все они являются двусторонне направленными. Их передние половины по акустическим свойствам радикально отличаются от тыльных половин. Ни в одном случае нельзя просто переставить мониторы с передней стенки на заднюю и получить при этом звучание, которое оценивалось бы как хорошее. Отсюда, казалось бы, можно сделать вывод, что для пятиканального симметричного мониторинга в surround-формате требуется контрольная комната не с двусторонней акустической направленностью, а акустически симметричная. Но так как все самые лучшие стереофонические контрольные комнаты нуждаются в двунаправленных акустических свойствах, то из этого можно сделать только два возможных заключения:

• в контрольных комнатах surround-формата с двусторонне направленной акустикой (наподобие хороших стереофонических контрольных комнат) звучание тыловых мониторов не будет столь же хорошим, как звучание фронтальных мониторов;
• в контрольных комнатах surround-формата, имеющих абсолютно симметричную планировку, акустику и мониторный контроль, воспроизведение фронтальных мониторов в стереофоническом формате не может быть таким же хорошим, как в лучших стереофонических контрольных комнатах.

Я думаю, что первый вариант более привлекателен и является наилучшим компромиссом для высококачественного микширования музыки, так как даже при surround-микшировании 95% микса или даже больше приходится именно на фронтальные мониторы. Учитывая те высокие стандарты качества, которых в музыкальной индустрии удалось добиться в формате стерео, попытки пренебречь ими в погоне за достижением компромиссов в угоду новому формату surround sound (т.е. еще более объемному звуку с большим количеством мониторов) чем-то напоминают погоню за количеством в ущерб качеству. Второй вариант, описанный выше, заставляет меня вспомнить одну старую комедию о текстильной промышленности, которая демонстрировалась по Британскому телевидению много лет назад и называлась "Бог с ним, с качеством, лишь бы чувствовались размеры вещи". Иногда кажется, что некоторые контрольные комнаты surround-формата говорят: "Бог с ним, с качеством, лишь бы чувствовался объем". Так это или это шаг назад - проблема скорее субъективная.

В мире звукозаписи классической музыки порядок расположения на сцене различных групп оркестра является непоколебимой истиной, одна из задач которой - донести эмоции композитора до слушателей. Находясь внутри оркестра, невозможно слышать истинный баланс инструментов и настоящее звучание этого оркестра. Поэтому вряд ли заслуживает внимания цель создания такого микса, чтобы слушатель чувствовал себя окруженным оркестром. Это предполагает, что при звукозаписи классической музыки surround-каналы (имеются ввиду каналы, к которым подключены мониторные системы, располагающиеся по бокам и сзади) в лучшем случае будут создавать эффект помещения, эффект зала, и только изредка - для создания специальных эффектов - они будут воспроизводить прямые сигналы от музыкальных инструментов. В большинстве тех классических оркестровых произведений, в которых используются несценические звуки (например, выстрелы пушек в симфонии Чайковского "1812-й год" - К. А.), они обычно предназначаются для создания ощущения некоего эфира, пространства с отсутствующими стенами, поэтому их звучание будет зависеть от окружающей среды, что хорошо подходит к условиям пространственности двунаправленных контрольных комнат. Хотя при записи оркестра с близким микрофонным окружением это вызывало бы некоторое несоответствие.

Основываясь на вышесказанном, представляется возможным сделать вывод, что принципы проектирования контрольных комнат surround-формата, предназначенных только для записи музыки, не должны существенно отличаться от принципов проектирования контрольных комнат Dolby Surround для работы c кинофильмами. Их целью должно стать стремление достичь того лучшего, что только может быть достигнуто от использования surround-каналов; но при этом дополнительные каналы не должны (и без всяких компромиссов!) вносить никаких корректив в работу и звучание фронтальных стереомониторов, будь это два, три или пять каналов. Единственное существенное различие в проектировании контрольных комнат surround-формата для кино и для музыки может заключаться в подборе материала для облицовки передних стен, а также в отсутствии киноэкрана в контрольных комнатах surround-формата, предназначенных для записи музыки. В контрольных комнатах surround-формата передние стены все же должны быть, во-первых, твердыми, поскольку они как бы продлевают плоскость работы мониторов, и, во-вторых, хаотически неровными, чтобы иметь возможность рассеивать звук, идущий от тыловых мониторов (мониторов или мониторных систем, подключенных к surround-каналам).

Наиболее высокая точность воспроизведения объемного звука (т. е. близкая в соответствии оригиналу) может быть достигнута только в окружающей безэховой среде; но даже самые эксцентричные и одержимые из аудиофилов, любителей surround sound, вряд ли пойдут на то, чтобы сделать из своего жилища безэховую камеру для прослушивания музыки. Казалось бы, в музыкальной индустрии вполне профессиональным отношением было бы стремление обеспечить более точные и объективные условия и мониторный контроль в сравнении с тем, что можно ожидать в бытовых условиях; ведь хотя и принято считать поведение аудиофилов эксцентричным, тем не менее трудно отрицать их право ожидать соответствия стандартов профессиональной звукозаписи стандартам их оборудования. В профессиональной индустрии звукозаписи музыки не существует ни одной контрольной комнаты, качественные требования к которой были бы сознательно занижены до уровня широко распространенного телевизионного формата. Но тем не менее опасность остается, особенно с появлением формата MP3, который серьезно снижает планку качества. Это очень опасная ситуация. Достижение компромисса в ущерб конечному результату приведет к потере энтузиазма на достижение классного конечного результата, что в итоге будет губительно для творческого потенциала. Эрозия стандартов должна быть отвергнута!

Поддержание уровня качества hi-fi stereo в индустрии звукозаписи в surround-формате требует бдительности и дисциплины. Продюсеры и инженеры, которые считают, что теперь им уже все позволено с распределением инструментов в миксе (и ожидающие такого же сбалансированного воспроизведения в большинстве случаев домашнего прослушивания), и которые в то же время надеются добиться результатов, соответствующих по качеству существующим в настоящее время лучшим образцам возможностей стереоформата, вероятно, могут быть разочарованы.

Многие проектировщики студий почему-то убеждены, что добиться "бескомпромиссного качества" можно лишь в симметричной контрольной комнате surround-формата. Только время покажет, что этот подход неправильный. Потому что полностью симметричная пятиканальная система мониторинга не может обеспечить столь же бескомпромиссного уровня качества, который может быть обеспечен существующими системами стереоформата; кроме того, практически нельзя сделать контрольную комнату surround-формата многофункциональной, в которой можно было бы с бескомпромиссным качеством микшировать и для кино, и для телевидения, и просто музыкальный материал. Вопрос проектирования контрольных комнат для surround-микширования должен базироваться на какой-то продуманной и общепринятой концепции. И до тех пор, пока мы имеем такую ситуацию с форматами, как показано на рис. 1 - 16, различия в подходах проектирования контрольных комнат surround-формата, умноженные на различия в самих форматах, будут приводить к еще большей путанице. Это будет сбивать с толку людей и провоцировать их на то, чтобы делать неправильные работы из-за неправильных контрольных комнат; или делать неправильные работы из-за неправильного формата; или то и другое вместе взятое.

Промежуточные выводы

Рассмотрение проблемы с различных точек зрения позволяет предположить, что для всех лучшим вариантом развития surround-направления в будущем станет развитие пятиканального формата для кинематографа. Этому есть масса подтверждений:

• это доказано;
• это широко распространено;
• это было создано профессионалами, которые учли опыт фундаментальных исследований и лучшие рациональные предложения;
• этот формат может (или, по крайней мере, способен с небольшой адаптацией) делать практически все, что мы ожидаем от surround-формата;
• когда человек более глубоко понимает тонкости микширования в surround-формате, ему становится ясно, что многое из того, что в этом формате нельзя сделать, сделать вообще невозможно;
• это не требует никаких отдельных систем для музыки и кинематографа;
• этот формат более терпим к условиям помещений, чем многие другие системы;
• это обеспечивает некоторую гибкость в выборе и местоположении тыльных/боковых мониторов.

Surround-формат для кинематографа позволяет добиться практически всего, а если кто-то думает, что в других форматах он добьется большего, - пусть на много не рассчитывает.

Психоакустические особенности объемного звука

Относительная устойчивость фантомных образов в условиях обычной стереофонии хороша только тогда, когда они "видятся" в секторе приблизительно 60° относительно нашего носа. Этот факт был очень сильно недооценен во времена эры квадрофонии в 1970-х годах. Огромное количество людей (включая автора) намеревались панорамировать музыкальные сигналы по всему окружению помещения с помощью квадрофонических панорамирующих джойстиков. Для многих было большой загадкой, почему при панорамировании в крайнее левое положение (на передний левый и/или задний левый канал) стабилизация образа наступает только при панорамировании на крайний передний или крайний задний монитор, а все точки панорамы между ними создают образы, которые резко меняют положение в пространстве или исчезают при малейшем движении головы. В действительности этот эффект существует лишь в горизонтальном фронтальном секторе прослушивания, так как нам вообще от природы свойственна именно здесь хорошая локализация образов. Часть людей в пределах этого сектора может отчетливо слышать различия в положении некоторых звуков с точностью до одного градуса. Но когда монитор находится за головой, точность локализации уменьшается, а устойчивость фантомных образов при работе двух и более мониторов снижается. Восприятие частотного спектра музыкального материала (тонального баланса) будет также различным. Восприятие слушателем одного и того же звучания (с точки зрения тонального баланса), исходящего поочередно от фронтальных и тыловых мониторов, будет разным.

Неоспоримым жизненным фактом является то, что при surround-прослушивании, будь то звучание живых инструментов или прослушивание записи через мониторы, восприятие тонального баланса будет изменяться в зависимости от исходного положения слушателя. Тем не менее почему-то в головы многих людей засела мысль, что только создание условий симметричного surround-мониторинга может привести к более близкому к идеальному мониторному контролю в surround-формате. Но при микшировании в условиях симметричного surround-мониторинга возникает еще одна большая проблема. Звучание проверенных при таких обстоятельствах surround-миксов в стерео- или моноформате будет непредсказуемым и неправильным. Тот звук, который при прослушивании с участием тыловых мониторов воспринимается как правильный, будет при сворачивании числа каналов до меньшего количества, воспроизводимых только с фронтальных мониторов, восприниматься как несоответствующий изначальному как по общему, так и по тональному балансу. В таких случаях довольно трудно увидеть, почему распределенные тыловые мониторы, наподобие тех, что используются в кинематографе, были бы в любом случае менее предпочтительны, чем дискретные (одиночные) мониторы, потому что ни один из них не даст хорошего восприятия "свернутого" микса.

Многие признают, что пространственный (звуки природы, шумы и пр.) и дискретный инструментальный (оркестровые, инструментальные произведения) типы surround-миксов лучше воспроизводятся, соответственно первый - распределенными мониторами, а второй - дискретными тыловыми мониторами. Но существование этих конфликтующих нужд является следствием того общепризнанного факта, что пять каналов недостаточно для обеспечения наиболее оптимального воспроизведения каждого из вышеуказанных типов звуковых систем. Десять каналов, как замечено, - это минимум для действительно гибких систем объемного звука, но это представляется слишком непрактичным в коммерческом смысле.

При использовании для воспроизведения пространственных миксов вариант двух дискретных мониторов тыловых каналов (по одному на канал) зачастую не срабатывает так же хорошо, как некоторые другие варианты мониторных тыловых систем, поэтому похоже, что вся концепция дискретных тыловых мониторов имеет слишком мало плюсов (хотя ее так усиленно проталкивают на рынке). Специалисты фирмы Dolby мудро предусмотрели это еще в 1970-х, когда представили формат Dolby Stereo, который являлся реальным четырехканальным форматом объемного звука. В те дни, когда безоговорочно царствовала только аналоговая технология, в квадрофонических системах записи на виниловый диск использовались довольно слабые методы фазового кодирования сигнала в попытке ужать четыре канала на две дорожки винилового стереодиска. Специалисты фирмы Dolby видели бесперспективность квадрофонии, но они использовали похожую технологию кодирования сигнала не для формата "левый передний /правый передний /левый задний /правый задний" (квадрофония), а для формата "левый передний /центральный передний /правый передний /одиночный задний". Хотя эта книга рассказывает о проектировании студий звукозаписи, а не о фазовых ограничениях изготовления матриц для грампластинок, все же следует отметить, что еще тогда специалисты из Dolby эффективно помещают один из мониторных каналов прямо спереди по центру, что в огромной степени стабилизировало устойчивость восприятия фантомного образа. Они отмечали, что монофонический тыловой сигнал при разделении его на несколько удаленных друг от друга тыловых мониторов также мог придавать звучанию дополнительный объем. Поэтому следует напомнить еще раз, что это были люди от кинематографа, которые в тематике объемного звука двигались впереди всей музыкальной индустрии на целый виток. Появление этой системы могло избавить всех нас от квадрофонических опытов, но музыкальный бизнес был уже в значительной степени втянут в это настолько, что через это должно было пройти целое поколение, прежде чем были снова возобновлены попытки изобретения довольно-таки бесполезного "квадратного колеса" под новым именем - surround. С внедрением цифровых технологий мир кинематографа начал отдавать предпочтение варианту с тремя фронтальными каналами и двумя тыловыми, использующими распределенные мониторы, что предполагало иное развитие событий.

Концепции surround-каналов

Ранее уже было продемонстрировано, что многоканальный surround sound более реалистичен по звучанию, чем двухканальный ("surround sound" здесь означает каналы, отличные от фронтальных каналов, т.е. размещаемые сзади и, возможно, по бокам). Хотя два surround-канала могли бы работать более эффективно в качестве окружающих каналов при использовании технологии диффузных акустических систем, чем при технологии двух простых дискретных мониторов. Томлинсэн Холмэн (Tomlinson Holman) предложил иную концепцию бытового использования; по одной дипольной акустической системе на каждую сторону и слегка позади слушателя (см. рис. 8). К слушателям эти акустические системы были развернуты глухой неизлучающей стороной, поэтому слушатели могли получить только отраженную энергию от них и, следовательно, большее количество пространственности за счет диффузии.

Дэвид Белл (David Bell) успешно использовал одиночные дискретные громкоговорители в качестве surround-каналов в маленьких пост-продакшн контрольных комнатах, подвешивая их под потолком и разворачивая противоположно месту расположения слушателей, но направляя непосредственно на оригинальные диффузные панели для диффузного отражения энергии внутрь района прослушивания (см. рис. 12). Автор успешно использовал распределенные громкоговорители с такими панелями, которые являются естественными диффузными источниками, в монтажной комнате фильм-лаборатории, поддерживающей спецификацию Dolby.

В конечном счете все вышесказанное является довольно-таки субъективным, но существует устойчивое мнение, предполагающее, что звучание отдельных инструментов, воспроизведенное через диффузную surround-систему, страдает меньшей потерей реализма, чем двухканальное пространственное воспроизведение через пару дискретных тыловых громкоговорителей. Потребительский рынок может в конечном счете фактически диктовать те стандарты, которые нужно использовать, но источники диффузных типов, упомянутые в предыдущем параграфе, все-таки являются более терпимыми к неизбежным изменениям акустических условий при прослушивании, чем полностью дискретные системы с выбором пяти идентичных мониторов, которые стремятся достичь, казалось бы, абсолютно одинакового мониторинга от пяти точек воспроизведения без учета того, будут ли источники воспроизведения идентично восприниматься в других условиях прослушивания или нет.

Характеристики звучания различных систем

Ясно, что обо всех пяти различных системах, которые мы пока успели обсудить, будут весьма разные отзывы как в результате измерений, так и в результате их субъективного восприятия, а также в зависимости от положения слушающих. Так что давайте теперь рассматривать характеристики различных подходов в различных акустических условиях.

Простой дискретный источник. Если сначала взять простой одиночный громкоговоритель, то его звучание в положении прослушивания будет зависеть, во-первых, от условий его установки, особенно от задней половины (стены) помещения для прослушивания, а во-вторых, от характера поверхностей стен, которые расположены перед громкоговорителем. Если бы мы установили полную пятиканальную систему из таких же громкоговорителей в условиях безэховой камеры, смонтировав их по периметру круга в рекомендуемых точках, тогда измерения, сделанные при помощи всенаправленного микрофона, установленного в точке прослушивания, показали бы сходные частотные характеристики звучания от каждого громкоговорителя - источника звука. Но если в том же месте прослушивания, где находился всенаправленный микрофон, размещался бы слушатель, то он воспринимал бы от тыловых громкоговорителей меньшее количество высоких частот, чем от фронтальных громкоговорителей из-за того, что ушные раковины более отзывчивы и чувствительны к высоким частотам, приходящим спереди, а не к тем, которые приходят сзади. А поскольку в безэховой камере не было бы никаких отражений звука, то можно было бы ожидать, что тыловые громкоговорители будут восприниматься как отдельные дискретные источники звука. Однако именно эти условия могли быть такими, при которых от всех громкоговорителей можно было бы действительно ожидать самого "гладкого" воспроизведения.

Если бы в типичной (по геометрии) стереофонической контрольной комнате "мертвая" половина была спереди, а "живая" - сзади, ситуация была бы несколько другой. На высоких частотах фронтальные мониторы звучали бы прямо в уши слушателя и вызывали бы отражения от задней стенки, а тыловые мониторы вызвать аналогичного восприятия не смогли бы. Ситуация на низких частотах зависела бы от расположения установки мониторов. Если бы все мониторы были установленны в стены заподлицо, то фронтальные мониторы были бы, к счастью, направлены на глухую заднюю стену с достаточно сильным низкочастотным поглощением, разрушающим резонансы и "стоячие" волны; но вот тыловые мониторы были бы направлены на твердую переднюю стену, которая отражает звук, особенно на низких частотах. Отражения звуковых волн от передней стенки будут вызывать расстройство звучания, ибо они будут сталкиваться со звуковыми волнами, исходящими от фронтальных мониторов, и накладываться на них.

Если бы мониторы в контрольной комнате не были вмонтированы заподлицо в стену, а находились бы в свободном положении (на некотором удалении от стен, перед стенами), то мы получили бы большинство аналогичных результатов, а кроме того, ответ в области баса ожидался бы менее однородным. Низкие частоты, которые имеют свойство распространяться во все стороны, распространялись бы и позади передних панелей мониторов и отражались бы там от передней стены, внося тем самым дополнительный хаос в звучание путем наложения прямых и отраженных волн. Распространение звука со стороны тыловых мониторов имеет в этом случае, к счастью, менее негативные последствия из-за присутствия в задних стенах демпфирующих материалов, но отражения от передних стен будут все так же вызывать расстройство звучания, ибо они все так же будут сталкиваться со звуковыми волнами, исходящими от фронтальных мониторов, и накладываться на них.

В контрольной комнате, которая имеет сплошную отражающую звук переднюю стену и полностью поглощающую звук и отражения заднюю стену, тыловые мониторы субъективно звучали бы более ярко, чем в безэховой камере, или если бы передняя стена была "мертвой" из-за отражения высоких частот от передней стены и возвращения их уже спереди к ушам слушателя. Измерительный микрофон, установленный в месте расположения слушателя, показал бы не такое ровное звучание в среднечастотном диапазоне, как в комнате с демпфирующей передней стеной из-за смешения прямых и отраженных волн. При установке мониторов заподлицо в стену в области низких частот звучание фронтальных и тыловых мониторов было бы различным из-за поглощающих звук задней и боковых стен, что обеспечивает тыловым мониторам меньшую эффективность "продления" зоны их действия (за счет задней стены), чем имеющим эту возможность (за счет отражающей передней стены) фронтальным громкоговорителям, хотя это могло бы быть в какой-то степени выровнено. При свободно установленных мониторах звучание surround-каналов может восприниматься как более ровное, чем в комнате с диффузно-отражающей задней стеной из-за относительно неотражающей задней поверхности, находящейся на некотором расстоянии от тыловых мониторов.

Томлинсон Холмэн (Tomlinson Holman) был одним из тех, кто предложил, чтобы комнаты для работы с объемным звуком имели вообще более низкое время затухания, чем обычные помещения для прослушивания, чтобы избежать окраски записанного объемного звука и помогать в решении различных низкочастотных проблем. Необходимо добиться некоторой потери ощущения пространственности комнаты в сравнении с комнатой для прослушивания в стереоформате, потому что пространственность и так придается surround-каналами. Было также предложено, чтобы комната проектировалась акустически более ровной с помощью осторожного и целевого распределения звукоотражающих и демпфирующих материалов по поверхностям стен и потолков. Это чрезвычайно благоразумное предложение для более ровного восприятия звучания от всех мониторов, но оно не может избежать критики относительно того, что восприятие звучания фронтальных мониторов, которое является более важным в подавляющем большинстве случаев записи музыки, не может быть столь же хорошим, как в прекрасной двунаправленной стереофонической контрольной комнате. Однако сторонники этой идеи говорили о прослушивании в контрольных комнатах surround-формата и ничего не говорили о их совместимости с контрольными комнатами стереоформата. Компромисс звучания фронтальных мониторов в угоду звучанию тыловым мониторам может иметь силу по отношению к контрольным комнатам исключительно surround-формата, но тогда должно быть принято, что компромисс существует. Степень, в которой этот компромисс является выгодным или не выгодным, может быть сильно зависимой как от программного материала, так и от персональных вкусов.

Многократно распределенный источник. Этот подход используется в surround-каналах кинематографических систем Dolby. В условиях безэховой камеры главное различие между этим подходом и концепцией дискретных источников заключается в том, что в условиях безэховой камеры даже многократно распределенные источники звука могут восприниматься как отдельные (дискретные) источники, а "эффект задержки" будет иметь тенденцию смещать фантомный образ к самому близкому громкоговорителю группы. В зависимости от точности распределения громкоговорителей может получиться так, что эти громкоговорители будут звучать ярче, чем отдельные дискретные тыловые мониторы, потому что некоторые из громкоговорителей могут оказаться более близко и непосредственно обращенными к уху (см. рис. 3). Если в условиях безэховой камеры в месте расположения слушателя установить измерительный всенаправленный микрофон, то он покажет, что звучание было бы менее ровным, чем в случае с использованием дискретных источников из-за конструктивной и деструктивной интерференции, порождаемой даже незначительными различиями в длинах волн от разных источников. С точки зрения субъективного восприятия это вообще может не быть проблемой, и когда добавляются отражающие поверхности, ситуация снова изменяется.

В случае какого-либо экстремального проекта контрольной комнаты с отражающей стеной для высоких частот или без нее, звучание многократно распределенных звуковых источников в различных комнатах имело бы тенденцию к меньшим различиям, чем то, которое могло быть от звучания дискретных тыловых мониторов. Свободная установка многократно распределенных источников является нормальной, потому что установка заподлицо может оказаться структурно довольно сложной, но свободно расположенные источники неудобны для каждодневной работы и общих действий (другими словами - путаются под ногами).

При субъективном восприятии распределенная система представляется вполне хорошо работающей, особенно для придания звуку пространственности и создания специальных surround-эффектов, это звучит впечатляюще. Если сигнал к surround-каналам подается через дилеи (т.е. с задержкой, как в системах Dolby), эффекты могут быть очень правдоподобными. Это может происходить даже тогда, когда слушатель находится ближе к одному из surround-громкоговорителей, чем к наиболее удаленному фронтальному громкоговорителю, как может иметь место во многих инсталляциях кинотеатров и домашних кинотеатров, особенно там, где аудитория более чем из одного слушателя является нормой.

Дипольные surround-громкоговорители. Этот вариант показан схематически на рис. 8. Ясно, что в условиях безэховой камеры такой вариант выглядит как нонсенс, потому что к слушателям дипольные громкоговорители развернуты глухой неизлучающей стороной, и те не могут слышать от них никакого звука. В контрольной комнате стереоформата сторона диполя, направленного на самую твердую поверхность, приводила бы к отражению наиболее высоких частот. Поэтому очевидно, что для использования такой системы был бы наиболее подходящим тип комнаты с относительно равномерно распределенными отражающими поверхностями, что довольно часто встречается в бытовых условиях. Это неудивительно, так как Том Холмэн первоначально предложил эту технологию для бытового использования, где она может иметь больший потенциал, но при этом варианте трудно ожидать максимально гладкой частотной передачи в позиции прослушивания, ведь используется только отраженная энергия в условиях произвольных поверхностей.

Диффузные источники. Вариант использования истинных раcпределенных источников типа DML и вариант использования направленного в стену дискретного монитора с установленным в стене рассеивателем-отражателем часто путают и смешивают в кучу, так как вполне разумно ожидать в обоих случаях относительно гладкого звучания в позиции прослушивания, практически не обращая внимания на акустику помещения. В отличие от обычных громкоговорителей, DML-источники ведут себя совсем по-другому. При уходе из зоны ближнего поля падение по звуковому давлению (SPL) при увеличении расстояния вдвое будет составлять скорее всего 3 дБ, а не 6 дБ, как у обычных громкоговорителей.

Распределенные источники имеют широкие характеристики излучения в расширенном диапазоне частот и тенденцию меньше зависеть от комнатных резонансов и стоячих волн. Проблема DML в том, что они страдают от довольно-таки обрезанного звучания по низким частотам; но тем не менее они могут вполне использоваться в качестве источников для большей пространственности, поэтому вполне заслуживает внимания идея добавления к ним общего субвуфера. По существу, однако, они состоят из излучающей поверхности, сделанной из материала, который дает сильно демпфированное, но очень густое модовое звучание, которое распространяется по всей его (материала) поверхности. Они приводятся движущимися катушками, хотя и не так, как в обычных системах, в которых есть магнит и подвижная система. Несмотря на массу резонансов, их импульсный отклик замечательно быстр. С конца 90-х эти громкоговорители привели к некоторому переосмыслению обычных стереотипов и были хорошо встречены в разных областях применения.

Очевидно, что дискретный громкоговоритель, направленный на вмонтированный в стену отражатель-рассеиватель, на низких частотах будет скорее вести себя как обычный низкочастотный источник, поскольку угол излучения со снижением частоты стремится к всенаправленности. Его звучание в этой области может отличиться от такого же звучания DML, но низкочастотное звучание (ответы) в surround-системах вообще чем-то напоминает минное поле, так что, возможно, именно поэтому мы должны теперь рассмотреть это более подробно.

Низкие частоты и surround

На рис. 17 показано типичное расположение громкоговорителей для кинотеатра формата Dolby Digital. Это серийная архитектура системы 5.1, где "точка-один" (.1), или канал низкочастотных эффектов, предназначен для подключения субвуфера. В микшировании для кино в формате Dolby Digital, DTS и SDDS приходящие на этот канал сигналы создаются и микшируются инженером. Однако в аналоговой системе Dolby Stereo (которая, несмотря на свое название, является системой матричного объемного звука) сигнал на субвуфер поступает от низкочастотной схемы управления процессоров, что чем-то напоминает работу систем домашних кинотеатров.

На рис. 17 видно, что субвуфер установлен от центра. Это редпринята попытка избежать симметричного возбуждения комнаты. Симметричное размещение субвуфера способствовало бы возникновению симметричных (и поэтому - сильных) резонансов. Размещение от центра имеет тенденцию производить большее количество пиков и провалов в звучании, но меньшей амплитуды, чем это могло быть при симметричной установке. Степень, в которой удаление субвуфера от центра становится заметным на слух, определяется не столько собственно удаленностью от центра, сколько верхним частотным порогом. На частоте ниже 80 Гц вообще очень трудно обнаружить месторасположение источника звука, но с повышением частоты обрезания расположение источника низкочастотного сигнала может начать проявляться.

Чтобы устранить или свести к минимуму возможность распознавания местоположения источника от центра и в то же время поддержать ассиметричный характер комнаты по низким частотам, Dolby рекомендует теперь использовать два субвуфера, на которые подается один и тот же сигнал: один субвуфер размещается на расстоянии третьей части ширины комнаты от одной боковой стенки, а другой - на расстоянии одной пятой части ширины комнаты от другой боковой стенки (рис. 18). При использовании одного или двух больших субвуферов при инсталляциях в кинотеатрах принимается во внимание тот факт, что кинотеатры, причем спроектированные с соблюдением приличных акустических критериев, не так трудно управляемы, как контрольные комнаты, предназначенные для работы с музыкальным материалом. Поэтому использование меньшего количества низкочастотных источников практичнее использования трех или пяти полнодиапазонных источников. Они также связаны с необходимостью равномерного озвучения больших (по отношению к размерам комнаты) площадей, чтобы уплатившие деньги клиенты могли в итоге получить то, что стоит этих денег. Существование в кинотеатрах хороших и плохих мест (в смысле акустики) было бы коммерчески нежизнеспособным. Большие субвуферы также предполагают наличие большой мощности, требуемой для воспроизведения взрывов и прочих звуковых эффектов, которые бы заставили работать полнодиапазонные громкоговорители на пределе своих возможностей в больших театрах.

Таким образом, у сделанных под заказ каналов "низкочастотных эффектов" для цифрового кино, с одной стороны, и у субвуферов для расширения низкочастотного диапазона, которые применяются в системах кино Dolby Stereo и домашних бытовых системах, с другой стороны, общего совсем мало. Последние подключаются к системам управления низкими частотами в системах воспроизведения и обычно применяются для того, чтобы сделать возможным использование на основных пяти каналах меньших громкоговорителей-сателлитов. Последний случай также продиктован коммерческой необходимостью, ибо у большинства бытовых пользователей нет никакого желания устанавливать у себя дома (например, в гостиной комнате) пять больших полнодиапазонных акустических систем. (Даже если есть возможность найти хорошие места (в смысле акустики) для их размещения, они все равно неизбежно где-нибудь перекрывали бы дверной проем или загораживали наполовину окно.)

Низкие частоты в surrоund-комнатах для музыкального использования

При микшировании объемного звука только для музыкального использования у инженера нет такой привилегии, чтобы указывать те средства воспроизведения и ту среду, в которых их продукт должен будет воспроизводиться, не говоря уже о том, чтобы навязывать соблюдение каких-либо аппаратурных требований. Поэтому при традиционном использовании полнодиапазонных мониторов субвуферы имеют тенденцию вносить осложнение в среду микширования. Они добавляют еще одну точку раздела кроссовера и отрицают бесспорное преимущество стереобаса (по меньшей мере), который может привносить в музыку некую объемность.

Однако все еще существует положение, когда микс, сделанный в контрольной комнате, базирующейся на одной концепции, будет звучать совсем по-другому при воспроизведении в другой контрольной комнате, где число субвуферов может изменяться от нуля до двух, а количество полнодиапазонных мониторов (если используются) варьироваться (обычно) между двумя, тремя и пятью. Кроме того, четырехканальная система (без центрального монитора) предоставляет еще один вариант, который все еще, по-видимому, используется, хотя и в слегка измененной геометрии размещений мониторов в отличие от старого квадрофонического (по углам квадрата) расположения (см. рис. 1 и 2).

Казалось бы, самым оптимальным вариантом в отношении высококачественной контрольной комнаты surround-формата для сугубо музыкального использования будет применение пяти полнодиапазонных мониторов без всяких там субвуферов. Однако поведение и взаимодействие многочисленных громкоговорителей в помещениях - тема отдельного разговора, и по итогам этой дискуссии можно было бы понять, что надо быть очень осторожным и не направлять низкочастотные сигналы на большее количество мониторов, чем необходимо на самом деле, если требуется минимизировать возможные проблемы совместимости при воспроизведении в других контрольных комнатах и на других системах мониторинга. Кроме того, пятиканальная система из полнодиапазонных мониторов может быть услышанной только в помещениях с хорошо управляемой акустикой; только в этом случае можно качественно превзойти выбор варианта с одним или двумя субвуферами. В контрольных комнатах с менее хорошим контролем поведения низких частот вариант использования одного субвуфера может снизить вариабельность готовых работ, поскольку этот звук направлен в разные стороны (что приводит к появлению в различной степени различных резонансов). Должны ли такие контрольные комнаты с плохо управляемой акустикой (особенно по низким частотам) использоваться для серьезных работ? Вопрос этот, конечно, спорный. Но фактом остается и то, что многие из них уже используются в таких целях.

Мониторный контроль ближнего поля в surround-формате

В тех случаях, когда работа над стереофоническим музыкальным материалом должна проходить в разных студиях, многие часто сталкивались с проблемой различных условий мониторинга в этих студиях, как правило, из-за различных акустических условий в разных контрольных комнатах. Каждый решал эту проблему по-своему. Одним из самых популярных решений этой проблемы было использование мониторов ближнего поля, которые в работе намного меньше подвержены воздействию акустических условий контрольных комнат.

Следуя уже проверенным методам, многие снова обратились к использованию небольших мониторов ближнего поля уже в surround-формате, пытаясь избавиться от проблем изменчивости контроля от студии до студии. Использование установленных на подставках мониторов-сателлитов ближнего поля и общего субвуфера нашло широкое распространение при многоканальном микшировании. Однако в этом случае основная причина стремления использовать мониторы ближнего поля заключалась еще и в явной нехватке спроектированных для surround-микширования специализированных контрольных комнат с соответствующим полнодиапазонным мониторингом. Главные причины столь значительной нехватки контрольных комнат surround-формата следующие:

• недостаток ясных основополагающих принципов и стандартов для проектирования предназначенных для музыки специализированных контрольных комнат surround-формата;
• нежелание людей инвестировать капитал в строительство контрольных комнат surround-формата, так как из-за неразберихи в стандартах у них нет уверенности в том, что "жизнь" таких студий будет достаточно долгой;
• учитывая, что в настоящее время surround-формат только лишь претендует на рыночное превосходство над стереоформатом, а идеальные потребности surround- и стереофонических контрольных комнат совпадают не полностью, люди не торопятся ставить под сомнение существование своих стереофонических контрольных комнат до тех пор, пока рыночное превосходство surround-формата не станет очевидным;
• хорошие специализированные контрольные комнаты surround-формата требуют значительных и долгосрочных инвестиций и выполнения обязательств по ним, а рынок показал отсутствие ясных намерений в готовности клиентов платить значительно больше за surround-микширование; по крайней мере, это очень шаткое основание для возможности возврата вложенного капитала, и риск здесь велик.

Поэтому многие коммерческие контрольные комнаты surround-формата фактически представляют собой не что иное, как стереофонические контрольные комнаты с установленными в них дополнительно сателлитными громкоговорителями и субвуферами, а также, по возможности, с установленными дополнительными акустическими приспособлениями, которые смогли бы помочь в устранении некоторых акустических недостатков (или, по крайней мере, проявить их для возможности контроля над ними). Тот факт, что недостатки таких помещений можно преодолеть за счет профессионального микширования, связан частично с предположением, что миксы пройдут через средства surround-мониторинга, которые сделают их звучание соответствующим известным, общепринятым, существующим стандартам surround-формата. Но с этой проблемой можно также смириться по той причине, что различия в условиях воспроизведения на бытовой аудиоаппаратуре остаются до абсурда разношерстными.

Фирмы - производители бытового оборудования и программного материала к нему немного сделали для того, чтобы помочь в данном случае. Смехотворные ситуации возникли, когда продвигаемые на рынок DVD-диски класса "A", соответствующие по качеству требованиям, предъявляемым меломанами, начали становиться популярными на рынке не благодаря качеству их звучания, а благодаря тому, что относительно дешевые DVD-видеоплейеры могут считывать их в цифровой форме, передавая выходной сигнал на свои некачественные ЦАПы с низким разрешением, которые используются для видеосистем DVD. В итоге этот сигнал по качеству почти невозможно отличить от скомпрессированного аудиосигнала саундтрэков DVD-видео, хотя качество записанного на DVD "A" музыкального материала значительно лучше как из-за более высокой частоты дискретизации, так и более высокой разрешающей способности.

Возможно, это чем-то напоминает ситуацию использования общих средств для звукозаписи и микширования как для компакт-кассет, так и выпуска CD. Тот, кто покупает соответствующее воспроизводящее оборудование, получает соответствующие результаты, … хотелось бы надеяться. С другой стороны, компакт-кассеты никогда не утверждались на рынке в качестве формата, превосходящего CD; но маркетинговая кампания в отношении surround-форматов, безусловно, содержала много намеков и скрытых предположений, что этот формат при встрече нос-к-носу с CD окажется на шаг впереди. Конечно же, если воспроизводить диск DVD "A" на DVD-видеосистемах, то это не тот случай. Фактически требуется целый шаг вперед в мировой экономике, прежде чем люди будут способны позволить себе покупать и устанавливать пять акустических систем, пять каналов усиления, а также все необходимые процессоры и конверторы, где бы каждый канал по уровню качества соответствовал бы тому оборудованию, которое они имеют, покупая высококачественное стереофоническое (двухканальное) оборудование. Развитие и спецификация surround-средств профессиональной музыки были очень затруднены плохо продуманной и раздутой маркетинговой кампанией, с помощью которой производители пыталась нашпиговать публику необходимостью приобретения нового средства так, словно без этого уже невозможно было бы жить.

Практические решения при проектировании

На рис. 19 показана контрольная комната, которая была спроектирована автором для высококачественного музыкального surround-использования. Обсуждая некоторые детали данного проекта, мы сможем подробнее осветить концепции и компромиссы, которые уже рассматривали в предыдущих разделах.

Передо мной стояло требование спроектировать контрольную комнату, которая будет преимущественно использоваться как стереофоническая, но в которой можно бы было производить и высококачественную звукозапись и сведение surround-материала. Первое, что мне пришлось сделать, - это развернуть направление будущей контрольной комнаты на 90° от первоначального, чтобы фронтальная стена, в которую будут монтироваться три основных фронтальных монитора, была свободной от окон. Ранее мы уже говорили о том, что наличие трех полнодиапазонных мониторов, вмонтированных в переднюю стену на одинаковой высоте заподлицо, является очень важным условием при проектировании контрольных комнат surround-формата. Мониторы устанавливаются так, чтобы их среднечастотные драйверы были на высоте приблизительно 147 см от пола (рассуждения на эту тему выносятся за рамки этой статьи). Поэтому предложение поднять мониторы еще больше на такую высоту, чтобы они были выше окон, было отклонено.

Вынужденное боковое расположение внутристудийных окон было не таким уж большим компромиссом, но, с другой стороны, при таком расположении из окон был виден настоящий лес, находящийся около студии. Поскольку работа в стереоформате была основной задачей проектируемой студии и именно это имело большое значение, двунаправленный характер контрольной комнаты решено было не менять. Поэтому в соответствии с выбранной философией контрольной комнаты задняя стена и боковые стены были сделаны максимально поглощающими звук, за исключением двух окон и стеклянной двери. Используемое стекло было полированным, слоеным ("триплекс"), толщиной 12 мм. Окна были сделаны наклонными так, чтобы отражать любые звуковые волны вверх, в направлении поглощающего потолка. Всегда надо помнить, что даже небольшие плоские поверхности имеют определенную степень рассеивания и отражения звука на высоких частотах, что чревато возвращением большого количества излученного мониторами звука обратно к мониторам. А так как количество мониторов в контрольных комнатах surround-формата возрастает, то и увеличивается вероятность таких звуковых отражений и возвращений. Если бы даже тыловые мониторы не были необходимы, окна все равно должны быть наклонными, что будет способствовать направлению звуковых отражений от фронтальных мониторов в трэпы ("звуковые ловушки"), расположенные в задних стенах. Это было вторым небольшим компромиссом, который был достигнут в рамках реализации этого проекта и требовался для последующей полноценной работы в surround-формате (первый компромисс - изменение направленности контрольной комнаты на 90°). Передняя стена была облицована кусками хаотично колотого гранита, что, во-первых, значительно уменьшает вероятность зеркального отражения звука, идущего от тыловых мониторов; во-вторых, увеличивает вес передней стены, что улучшает ее антирезонансные свойства (особенно в связи с работой трех мощных вмонтированных в нее мониторов); в-третьих, это никоим образом не вносит никаких поправок при работе контрольной комнаты в стереорежиме.

Особо следует отметить, что центральный монитор должен быть подключен к усилителю, который находится постоянно во включенном состоянии, даже в тех случаях, когда не используется (например, во время записи или микширования стереоматериала). Это делается для того, чтобы избежать воздействия естественных резонансов центрального монитора на общую картину стереозвучания, создаваемую левым и правым фронтальными мониторами. Если же усилитель не подключен к низкочастотным громкоговорителям мониторов или отключен от электропитания, то диффузоры низкочастотных громкоговорителей и фазоинверторы могут резонировать. При подключении питания к усилителю низкий выходной импеданс последнего начинает работать как тормоз для диффузора и всей подвижной системы громкоговорителя, надежно удерживая их в исходном положении и не позволяя самовозбуждаться на резонансных частотах. На фоне возможных резонансных проблем с низкочастотным громкоговорителем центрального монитора, резонанс фазоинвертора представляет собой куда меньшую проблему из-за того, что здесь площадь отражения и излучения намного меньше и тенденция возбуждения (на частоте настройки ниже 20 Гц) менее вероятна. Вообще во время работы все мониторы в контрольной комнате должны быть подключены к усилителям, а усилители - включены в сеть. Иначе звук от работающих мониторов может "заводить" диффузоры низкочастотных громкоговорителей в неработающих мониторах, что, в зависимости от обстоятельств, будет выражаться как поглощение отдельных частот или нежелательная окраска звука.

То, о чем мы уже успели поговорить до этого момента, представляет собой, так сказать, "трехканальную стереофоническую" контрольную комнату с полнодиапазонным мониторным контролем от 20 Гц до 20 кГц. Чтобы преобразовать все это в контрольную комнату surround-формата, нам необходимо добавить пару соответственно выбранных и установленных тыловых мониторов. По общему согласию было решено расположить тыловые мониторы так, чтобы их угловое расстояние от центрального монитора составляло 120° в каждую сторону.

Если бы угловое расстояние до тыловых мониторов составляло 110° или даже меньше, оставшегося пространства боковых стен не хватало бы для установки окон и дверей. Это снова выдвигает на первый план тот факт, что стремление к строительству и достижению идеальной контрольной комнаты surround-формата не должно быть самоцелью в ущерб, например, удобству доступа в помещение или ощущению комфорта, которое создаст вид из окна на настоящий лес. И на этот раз подход специалистов от кинематографа является лучшим. А в музыкальной индустрии финансовые трудности при формировании бюджета студий вынуждают добиваться большей гибкости в использовании уже имеющихся помещений. Что же касается этой студии, то здесь полагали, что 10-градусная разница в установке тыловых мониторов по сравнению с рекомендуемыми параметрами не окажет значительных изменений в восприятии звука, но зато поможет решить много других проблем, связанных в первую очередь с удобством работы.

Выбор тыловых мониторов

В этом разделе на примере конкретной контрольной комнаты снова будут рассматриваться концепции выбора громкоговорителей для surround-каналов. Полный проект комнаты изображен на рис. 19, где видно, что в ней отсутствует симметричный мониторинг. Фронтальные мониторы вмонтированы в твердую, очень жесткую стену; в то же время тыловые мониторы (даже если бы их кабинеты были идентичны фронтальным кабинетам) исполнены по-другому, потому что они установлены в звукопоглощающей среде. Они не обладают таким низкочастотным воспроизведением, каким обладают фронтальные мониторы благодаря передней стене, работающей в этом случае как их продление. Правда состоит в том, что уменьшение воспринимаемого низкочастотного воспроизведения на тыловых мониторах может быть выровнено, но для этого может потребоваться четырехкратное увеличение мощности усилителей. Это может быть, а может и не быть большой проблемой. Но основная проблема заключается не в этом, а в первых отражениях от противоположных стен.

Звукопоглощающие трэпы ("звуковые ловушки") на задней стене спроектированы для того, чтобы минимизировать отражения от фронтальных мониторов и соответственно минимизировать возможность столкновений этих отражений с прямым сигналом от мониторов. Что же касается тыловых мониторов и их установки напротив твердой передней стены, то следует признать, что нет эффективных способов предотвращения влияния отраженных от передней стены волн на их звучание и выровнять их звучание в месте прослушивания, например, с помощью эквализации невозможно. Кроме того, средние и высокие частоты имели бы разную степень затухания в передней и задней частях контрольной комнаты. Так что даже несмотря на различия в восприятии терминов частотного баланса сигналов, достигающих ушей с фронта или с тыла, позволю себе напомнить, что ни одна из комбинаций "мониторы - помещение" не смогла обеспечить поступление безупречно сбалансированных сигналов на измерительный микрофон с круговой направленностью, установленный в точке прослушивания.

Учитывая и этот факт, я не мог позволить себе осуществление симметричных условий мониторинга в этой студии. Это выглядело бы как игнорирование мнения всех людей, которые переживали и были заинтересованы в проектировании данной контрольной комнаты. Кроме того, создание симметричных условий мониторинга вынудило бы нас идти на недопустимые компромиссы и снижение качественных характеристик этой контрольной комнаты для случаев выполнения работ в стереоформате. Это также вносило бы нежелательные коррективы в звучание фронтальных мониторов при работе в surround-формате, а ведь именно достоверность их звучания является определяющей, так как основная звуковая информация в surround-миксах сосредоточена именно в тех каналах, на которые нагружены фронтальные мониторы. По этим причинам решено было не устанавливать в качестве тыловых мониторов кабинеты, аналогичные по характеристикам кабинетам фронтальных мониторов, т.е. одиночные дискретные мониторы.

Если бы мы выбрали дипольные громкоговорители, то это привело бы к тому, что из-за высокой звукопоглощающей способности задней стены звук со стороны тылового направления практически бы не поступал. Какое-то количество звука, правда, поступало бы до позиции прослушивания непосредственно от дипольных громкоговорителей, хотя они и развернуты к позиции прослушивания неизлучающей стороной. Таким образом, получается, что практически вся звуковая информация от тыловых мониторов поступала бы на позицию слушателя в виде отражений от передней стены, но это не только не дает нам возможности услышать surround-звук (т.е. звук со стороны surround-каналов), но и вносит путаницу в то стереозвучание, которое мы получаем от фронтальных мониторов. Поэтому не удивительно, что и этот выбор был отклонен.

Использование в тыловых каналах систем из нескольких мониторов-сателлитов (этот прием предпочтителен для использования в кино) так же было отклонено, поскольку данная студия проектировалась исключительно для музыкального использования. Несмотря на то, что в кинотехнологиях есть много полезного для заимствования в сугубо музыкальном микшировании, музыкальной индустрией в целом этот факт до конца не осознается. Причем отклонено было не столько по техническим причинам, сколько по причине субъективной невосприимчивости этих систем клиентами.

Очень внимательно рассматривались варианты применения одиночных диффузных устройств наподобие DML-мониторов, т.е. мониторов, направленных на вмонтированные в стены отражающие экраны. В итоге выбор DML-мониторов был отклонен из-за недостатка низких частот в их звучании (для подъема низкочастотной составляющей необходимо было использовать отражающие экраны большего размера). Вариант использования меньших по размеру DML-мониторов вместе с общим субвуфером так же был отклонен из-за своей неоправданной сложности. Вариант применения намного больших по размерам отражающих экранов тоже был отклонен из-за проблем, которые неизменно возникли бы в связи с появлением отражающих поверхностей такой площади в задней половине контрольной комнаты. Это привело бы к акустическому конфликту с волнами, идущими от фронтальных мониторов, хотя наклон этих отражающих экранов, имеющих полусферическую направленность в широком диапазоне частот (по аналогии с окнами), мог бы в какой-то степени минимизировать этот неприятный эффект. К сожалению, это также заняло бы драгоценное пространство в комнате небольшого размера - где-то менее 50 м2. Тем не менее этот вопрос обсуждался до тех пор, пока не был сделан завершающий выбор.

Поскольку задняя часть контрольной комнаты была относительно акустически мертвой, а предназначавшаяся для микширования и прослушивания область довольно-таки маленькой (около 6 м2), вряд ли было бы много толку от использования тыловых мониторов с отражающим экраном на каждой боковой стене. Поэтому в итоге было принято решение использовать обычные одиночные дискретные мониторы.

После этого владелец студии начал консультироваться со своими постоянными клиентами, но казалось, что никто из них в ближайшем будущем не собирался использовать тыловые каналы для сведения бас-бочки или бас-гитары. В связи с этим для удобства, а также с целью минимизации любого нежелательного вмешательства в звучание фронтальных мониторов при использовании контрольной комнаты для выполнения работ в стереоформате было решено использовать относительно маленькие мониторы, которые при необходимости можно установить на подставках в определенных местах в задней части контрольной комнаты. Фактически модель этих мониторов подбиралась, исходя из их звуковой совместимости с фронтальными мониторами. Для этих целей вполне подходили мониторы, создающие звуковое давление примерно 108 дБC на расстоянии 1 м с возможностью воспроизведения низких частот до 70 Гц. При серьезной работе слушатель находился на расстоянии более 4 м от этих тыловых мониторов, что обеспечивало звуковое давление в этом месте около 100 дБC, а в пиках - даже на 6 дБ больше.

Было также подтверждено, что некоторые клиенты могут по желанию использовать свои собственные системы сателлитных громкоговорителей вместе с субвуферами в качестве мониторов для surround-каналов; да и сама студия может в будущем подобрать и приобрести аналогичную систему, если в этом возникнет необходимость. В этом случае тыловые мониторы вместе со стойками могут быть перемещены ближе к позиции прослушивания, чтобы служить в качестве тыловых мониторов сателлитной системы. Идея по поводу создания двух систем тылового мониторинга (для surround-каналов) состояла в том, что, как и в большинстве случаев стереозаписи, большие полнодиапазонные мониторы могут использоваться в течение процесса непосредственно звукозаписи, чтобы проследить любые искажения или шумы и сверить низкочастотный баланс, в то время как сателлитные системы могут использоваться для "бытового звучания" и для тех, кто желает микшировать (сводить) на них. Большая система может также использоваться для того, чтобы "завести", "раскачать" музыкантов (или другой персонал), когда это необходимо.

Прочие компромиссы, иные результаты

Все вышеупомянутое не имеет претензий на какую-то категоричность. А описание и обсуждение того процесса размышления, который привел нас к окончательному решению в проектировании данной студии, может быть вам полезным при выборе приоритетов и компромиссов в проектировании вашей студии, потому что эти вопросы являются типичными в тех случаях, когда вы приступаете к заключительной стадии создания контрольной комнаты surround-формата. Хотелось бы надеяться, что читатели смогут увидеть, проанализировать и прочувствовать как сильные, так и слабые стороны различных концепций surround.

На рис. 20 показана маленькая комната с киноэкраном, предназначенная для монтажа фильмов и использующая системы с отражающими панелями DML для surround-каналов. В этом случае компромиссы привели к другим результатам, так как здесь и потребности были другими. Помещение должно было полностью соответствовать спецификации и требованиям Dolby Digital, а следовательно в зоне для прослушивания, рассчитанной на 26 посадочных мест, звуковое поле не должно было изменяться больше чем на 3 дБ. Благодаря свойствам DML-мониторов, которые в ближнем поле при удвоении расстояния обеспечивают снижение звукового давления только на 3 дБ, а также их полусферической направленности в широком диапазоне частот, они стали превосходным техническим решением. Кроме того, диффузный характер и относительная неспособность слушателей определить их местонахождение на слух обеспечили им также и хорошие психоакустические свойства. Тот факт, что они были прекрасно приняты с качестве средств для получения общего впечатления, складывающегося от работы surround-каналов, сделал их также хорошим субъективным выбором.

В случае с этим помещением для монтажа и озвучения фильмов типичный для кинематографа выбор системы из нескольких сателлитных мониторов на один surround-канал был отклонен, так как предполагалось, что из-за маленьких размеров комнаты будет довольно трудно добиться сбалансированного звучания мониторов surround-каналов и предотвратить преимущественное воздействие на зрителей какого-нибудь одного (самого близко расположенного) сателлитного монитора. Это было связано как с более узкой направленностью углов типичных для кинематографа тыловых громкоговорителей, так и с их чрезвычайно близким расположением к сидячим местам для просмотра и прослушивания. Все это могло сделать проблематичным получение требуемой ровности озвучения.

Конечно, в этом помещении сидячие места находились намного ближе к тыловым мониторам, чем к фронтальным. В этом случае срабатывает "эффект запаздывания" (из-за удаленности звук от фронтальных мониторов достигает ушей слушателей несколько позже), на который нужно делать поправку. Он предлагает такую подачу сигналов на фронтальные и тыловые мониторы, чтобы звук от них вовремя достигал ушей слушателей и был локализован в пространстве (что в действительности очень редко встречается в миксах для кино), но, как упоминалось ранее, в процессорах Dolby всегда предусмотрен дилей до 100 мс для задержки звучания тыловых каналов. Это гарантирует, что в любом кинотеатре, где различие в расстоянии до слушателей от тыловых и фронтальных громкоговорителей меньше, чем приблизительно 30 м, всегда будет возможность локализовать звук в фронтальных громкоговорителях.

Еще раз напомню, что специалисты от кинематографа проделали большую внутреннюю работу и создали тщательно продуманный стандарт. Однако дилей, который хорошо подходит для кинематографа, может ограничить возможности создания surround-миксов только для музыкальных целей, особенно если спанорамировать ведущие инструменты на тыловые каналы. Для тех миксов, в которых основная нагрузка по созданию объемности звучания ложится на фронтальные мониторы, этот эффект может быть полезным. Однако, если в миксе звучание ансамбля или оркестра разделено между фронтальными и тыловыми каналами, могут возникнуть весьма заметные проблемы с синхронизацией звучания инструментов.

Поэтому при проектировании контрольных комнат surround-формата необходимо принимать во внимание много моментов и не упускать ни одного из них. А это не так-то просто. Кроме всего, сложность этого процесса усугубляется недостатком общего согласия и общих стандартов в музыкальной индустрии относительно того, какая же цель преследуется. Качество фронтального стереозвучания, будь это два или три канала, в большинстве случаев является определяющим и приоритетным. Так что, вероятно, в большинстве контрольных комнат, используемых для surround-микширования, вряд ли будут в угоду звучанию тыловых каналов идти на сознательное ухудшение качества звучания фронтальных мониторов. Поэтому вопрос "как создать эффект окружающего пространства?" становится, вероятно, первоочередным главным образом в отношении акустики помещения. Это чрезвычайно сложная проблема, и даже электроакустические методы, основывающиеся на использовании множества источников, не облегчают ее решение.

То, что в психоэлектроакустическом смысле surround-формат намного сложнее, чем стереоформат, вызвано не только возросшими возможностями этого формата в создании более объемного звука, но и возросшими возможностями сделать неверный выбор из-за отсутствия глубокого понимания проблемы. Более того, выбор "только" пятиканального варианта не создает оптимальной возможности найти компромисс в отношении многочисленных требований без существенной потери рабочих характеристик.

Литература

1. Филип Ньюэлл; "A Load of Old Bells", Бюллетень Акустики (Журнал Великобритании, Институт Акустики), т. 26, N№ 3, с. 33-37, 2001.
2. Том Холмэн; Dipole Proposal.
3. Джейсон Чейз; "Hi-Fi or Surround", ч 2, Audio Media (Европейская редакция), вып. 1992 г., с. 122-126 (июль 1998).
4. Ньюэлл Ф.Р., Холланд К.Р., Кастро С.В., "An Experimental Screening Room for Dolby 5.1", доклад в Институте Акустики, "Reproduced Sound 15", т. 21, ч 8, с. 157-166 (1999).
5. Bank, Graham, глава 4 "The distributed mode loudspeaker (DML)" in Borwick, John, "The Loudspeaker and Headphone Handbook", третье издание, Focal Press, Oxford U.K., (2001).
6. Томлинсэн Холмэн, "5.1 Surround Sound - Up and Running".

Перевод и техническое редактирование Александра Кравченко (vita46@yandex.ru)
Печатается с любезного согласия автора.