Филип Ньюэлл: Мастеринг. Урок 13. Проблемы объемного звука

Фи­лип Нью­элл
Перевод Александра Кравченко,
компания Sound Consulting
vita46@yandex.ru
www.sound-consulting.net

1. Два канала стерео. Status quo

Возможности стереофонического звучания в настоящее время достигли значительного прогресса. И хотя до совершенства еще далеко, тем не менее в хорошо спроектированных студиях звукозаписи квалифицированный персонал этих студий способен записывать и микшировать с похвальной степенью переносимости. Эти записи впоследствии могут воспроизводиться в жилищах людей, а то, насколько близко их звучание будет походить на то,  которое было задумано в студии во время сведения, будет зависеть от качества оборудования и акустических свойств помещения для прослушивания. Вполне очевидно, что при воспроизведении на дешевом оборудовании, которое к тому же было неправильно установлено в помещениях с неблагоприятной акустикой, слушатели могут услышать только то, что получается. А вот меломаны, прослушивающие эти записи в акустически подготовленных помещениях, слышат их практически так, как это и было изначально задумано.
Несмотря на различия в философских подходах к акустическому проектированию контрольных комнат стереоформата, персонал студий, хорошо знающий особенности этих комнат, способен добиваться в них хороших результатов с хорошей переносимостью для воспроизведения в других помещениях. И все же, несмотря на иногда противоположные точки зрения в вопросах проектирования контрольных комнат, в некоторых моментах они все-таки полностью совпадают: практически во всех хороших контрольных комнатах для микширования в стереоформате симметричными являются их правая и левая половины, а вот передняя и задняя половины являются несимметричными. Общепризнано также и то, что установка мониторных систем в тяжелую антирезонансную стену приводит к улучшению частотной характеристики внутри помещения, поскольку при излучении звука с граничной поверхности акустически обработанного помещения частотная характеристика в целом становится более однородной, чем это происходит при установке свободно расположенных мониторов. При звучании мониторов, которые вмонтированы заподлицо во фронтальную стену, отсутствуют отражения от поверхности, которая находится за ними, поскольку они сами являются частью этой поверхности. Поэтому появляется возможность добиться большего единообразия в общем балансе и качества звука на несколько расширенной рабочей площади.
На рис. 1 продемонстрированы концепции нескольких успешных контрольных комнат, которые проектировались для сведения и прослушивания музыки в стереоформате. Четко прослеживается двунаправленность их характеров. Можно заметить, что в комнате со свободно установленными мониторами (рис. 1.d) картина отражений будет более сложной из-за отражения звуковых волн от фронтальной стены; в то же время в комнатах с вмонтированными во фронтальную стену мониторами эта проблема решается сама собой.

Рис.1. Различные варианты акустики для стерео мониторинга/прослушивания

1.1. Адаптация к surround

В любой из этих комнат добавление центрального фронтального монитора является достаточно тривиальным решением, особенно если планируется использовать это помещение лишь для сведения. Если планируется производство миксов для кинематографа, то установка распределенных тыловых акустических систем для создания диффузного звукового поля тоже, как правило, не вызывает особых проблем. Ситуация усложняется, когда планируется использование этих комнат также и для записи, ведь наличие внутристудийного окна во фронтальной или в одной из боковых стен может создавать определенные трудности. Впрочем, не следует требовать от помещений универсальности, если во главу угла ставится качество их проектирования и звучания. Многофункциональность может быть приемлемой до некоторой черты, за которой неизбежны серьезные компромиссы и ухудшение качества в отдельных моментах. Эта же проблема имеет место и при проектировании многофункциональных концертных залов; следствием этого являются не только некоторые эксплуатационные ограничения, но и значительное удорожание всего объекта.
В мире кинематографа специализированные комнаты для сведения являются скорее правилом, чем исключением. Хотя, следует признать, у кинематографистов в этом плане больше возможностей, чем в музыкальном бизнесе. Хотя дело не только в этом. Если музыкальный бизнес не инвестирует создание подобных специализированных комнат, то он и не в праве ожидать достижения максимально возможных качественных показателей. В реальности же многим многоцелевым помещениям присущи разного рода проблемы, и такие помещения не могут быть оптимальными для любых задач. Во многих случаях, осознавая наличие этих ограничений, персонал студий для микширования в surround отказывается от работы с мониторами дальнего поля и отдает предпочтение работе со свободностоящими мониторами ближнего поля и сабвуфером. Но происходит-то все это, как правило, в помещениях, которые оптимизированы для работы в стерео, в которых излучение звука мониторами предполагалось с плоскости фронтальной стены. На рис. 2 показаны некоторые форматы объемного звука, что лишь подчеркивает возможное разнообразие ситуаций, с которыми приходится иметь дело.
Ситуация, когда доминирующее место в миксе занимают фронтальные каналы, а тыловые каналы используются большей частью для создания эффектов окружения, не должна создавать особых проблем при осуществлении surround-микширования по принятым в кинематографе канонам. С другой стороны, должно быть ясно и то, что при микшировании с равнозначным подходом ко всем каналам любые звуки, воспроизводимые мониторами тыловых каналов, будут распространяться «против течения» в помещении с заданной направленностью, оптимизированной для наиболее естественного распространения звучания столь важных для нас фронтальных мониторов. Следует также отметить, что тыловые каналы не смогут адекватно мониториться ни в одном помещении за исключением тех, которые были специально спроектированы для приема звучания с этих направлений. Поэтому абсолютная симметричность условий мониторинга в подобных помещениях вряд ли является разрешаемой в действительности задачей, так как достичь ее можно разве что в безэховых камерах.
Усложняется ситуация также и тем, что в большинстве контрольных комнат расстояние от позиции прослушивания до мониторов окружения не является оптимальным – будь то встроенные в стены мониторы либо свободностоящие, используемые для микширования в ближнем поле. Поэтому и возникает вопрос: насколько панорама фронтальных мониторов, оптимизированных для работы с объемным звуком, будет хорошей для сведения стереомиксов, если позиция фронтальных мониторов изначально является отличной от той, которая необходима для работы в стерео? Напрашивается следующий вывод: если фронтальные мониторы в surround-системе находятся не в оптимальной позиции для сведения в стерео, а мониторы окружения этой системы излучают звук «против течения» в помещении с заданной направленностью излучения мониторов, то тогда при выполнении surround-микширования в помещении, спроектированном для стереоформата, качество мониторинга не сможет достичь тех стандартов ясности и точности, которые доступны при сведении в стерео.

2. Специализированные контрольные комнаты для объемного звука

Рис. 2. Некоторые surround-форматы

Итак, в чем же особенности проектирования контрольных комнат для suroound-микширования? Если объемным звуком создается пространственность и специальные эффекты, как это происходит в кино, то ответ уже есть. Подобный подход к сведению, как показано на рисунках 2 b), c), d) и g), уместен в спроектированных для кинематографа помещениях; как мы уже отмечали, адаптация стереофонических контрольных комнат к этому стандарту проходит достаточно безболезненно. На тыловых каналах можно использовать как распределенные, так и диффузные источники звука, но иногда могут использоваться даже одиночные излучатели. Применение одиночных излучателей – не худший вариант, хотя, конечно, предпочтительнее использовать распределенные либо диффузные источники. Основные проблемы начинаются тогда, когда люди начинают микшировать, позволяя любому инструменту разместиться в любой точке surround-панорамы.
Признав тот факт, что дизайн лучших контрольных комнат стереоформата предусматривает асимметричность их передних и задних половин, а также убедившись, что эти комнаты не являются идеальными для микширования объемного звука с помощью дискретных источников, следует сделать вывод, что звуковая картина от фронтальных мониторов при surround-микшировании не может быть столь же отчетливой в акустически симметричном помещении, как это происходит в хороших контрольных комнатах стереоформата с асимметричным дизайном. Поэтому контрольные комнаты, предназначенные для surround-микширования с использованием пяти дискретных источников, не совместимы с контрольными комнатами и схемами установки мониторов в тех помещениях, которые предназначены для работы в стерео либо в кинематографических форматах.
Широко распространенное мнение, что излучаемый пятью дискретными источниками объемный звук в своей деталировке предпочтительнее двухканального стерео, не говоря уже о появлении дополнительного измерения, не соответствует действительности. Даже если не принимать во внимание те проблемы, которые создаются сабвуферами, о чем мы поговорим позже, то, как здесь уже объяснялось, нужно отдавать себе отчет, что большинство технологий по оптимизации двухканального или даже трехканального стерео не совместимы с пятиканальным объемным звуком. Поэтому в определенной степени существует компромисс между точностью воспроизведения очень важного для нас фронтального плана и добавлением дополнительного измерения, нанизываемого на звуковую картину. Когда эти компромиссы недостаточно сбалансированы, то может возникнуть некоторое несоответствие между качеством звучания и количеством систем, но это определенно не относится к тому случаю, когда тыловые каналы предназначаются лишь для создания пространственности и когда основная музыкальная информация воспроизводится с помощью двух- или трехканального стерео, а к ней лишь добавляется практически реализуемое дополнительное измерение.
Если принимать во внимание существование этого хаоса, то становится оправданым пессимизм в отношении возможного звучания на дискретных акустических системах surround-миксов в жилищах людей. Многие звукоинженеры проявляют достаточную осторожность при surround-микшировании, особенно в «слишком хороших» условиях, поскольку они осознают, что практически ни у кого нет дома действительно аудиофильных систем стандарта ITU 775. В мире стерео ситуация совсем другая, и здесь нужно принимать во внимание хорошую переносимость миксов, в том числе и в среде аудиофилов. Если же рассматривать surround в качестве единственно возможного музыкального формата, то сейчас здесь полный хаос, и так будет до тех пор, пока тыловые каналы не будут ограничены исключительно функциями создания пространственности звучания.

3. Фантомные образы и относительные балансы

На заре эры квадрофонии, в начале 1970-х годов, достаточно быстро обнаружилось, что фантомные образы удерживали определенную стабильность внутри пары фронтальных громкоговорителей, даже несмотря на угловое расстояние между ними в 90 градусов, что повсеместно практиковалось в то время. Таким образом, стабильность фантомного образа обеспечивается двумя либо тремя фронтальными громкоговорителями. Поэтому мы оказываемся в ситуации, когда к существующей стереокартине добавляется еще два тыловых громкоговорителя. Исходя из этого, наиболее значимой для нас является звуковая картина, создаваемая фронтальными громкоговорителями, так как обычно именно она несет в себе львиную часть информации. И попытки улучшить стабильность фантомного образа с помощью привлечения тыловых громкоговорителей – решение весьма сомнительное.
Эта точка зрения подкрепляется еще и тем, что на восприятие звука от тыловых громкоговорителей большое влияние оказывает фронтальная стена и ее способность в той или иной степени отражать либо не отражать звук. Более того, чем меньшей будет высокочастотная составляющая при восприятии с тыловых каналов, тем большее влияние на частотный баланс будут оказывать отражения от фронтальной стены. И если вам важна стереосовместимость, то относительный баланс тыловых каналов может оказаться весьма непредсказуемым.
Если на всех пяти позициях использовать полнодиапазонные громкоговорители (ведь именно так и принято во многих мастеринг-студиях), то характер поверхностей помещения неизбежно повлияет на низкочастотные характеристики при воспроизведении. Это приведет к возникновению неоднородности звучания во всех точках помещения, поэтому ни в одной его точке при работе всех пяти громкоговорителей не удастся добиться плоской частотной характеристики. Общепринятым средством достижения ровной характеристики в стереокомнатах является направление звука от фронтальной поверхности смонтированными заподлицо с ней громкоговорителями в сторону звукопоглощающих либо диффузных поверхностей в задней части комнаты, принимающих на себя большую часть излучаемой энергии. Если не принимать во внимание вариант с безэховой камерой, то это, пожалуй, единственный путь достижения относительно плоской характеристики; однако это абсолютно недостижимо в том случае, если излучение громкоговорителей происходит в пяти различных направлениях. Так что единственным вариантом здесь является безэховая камера, хотя и в этом случае возникают следующие недостатки.
1. Камера должна быть очень большой, чтобы сохранять свои свойства вплоть до частот в 30-40 Гц.
2. Безэховая камера – очень неприятное место для длительного пребывания.
3. Выходная акустическая мощность громкоговорителей на низких частотах должна быть вчетверо больше, чем в хороших контрольных комнатах.
4. Стоимость такой комнаты окажется заоблачной.
5. Интерьер и эстетический вид подобного помещения будет скучным и утомительным.
6. Привычка находиться в подобных помещениях приводит к психическим нарушениям; это действительно достаточно жуткое место.

4.Сабвуферы

В попытке преодолеть проблемы в низкочастотном диапазоне многие люди прибегают к использованию одного-двух сабвуферов, но здесь нас поджидает проблема, связанная с позиционной разделенностью при воспроизведении низко- и высокочастотных компонентов. Если частота раздела кроссовера удерживается ниже частоты в 80 Гц, то особых проблем быть не должно, так как при работе сабвуфера в этом случае не ощущается направленности излучения. Однако злоупотребление этим свойством привело к тому, что в погоне за гладкостью характеристик сабвуферы начали устанавливать в любых точках помещений, в том числе и вдалеке от представляемой окружности, на которой установлены основные громкоговорители. Это не может не привести к деградации временной (импульсной) характеристики звуковой системы, что проявляется как неестественное и размытое звучание низких частот, даже если спектроанализатор при этом показывает ровную линию.
Данная проблема еще более усугубляется использованием сабвуферов с band-pass- либо фазоинверторным оформлением корпусов, которые не только склонны излучать звук с некоторой задержкой, но и резонируют на своих частотах даже после прекращения подачи сигнала на вход (см. Урок 12). А так как это больше всего проявляется на переходных сигналах – важной составляющей практически любого музыкального сигнала, – то проблема эта действительно серьезная. И если такие факты игнорируются, то это говорит лишь о торжестве маркетингового подхода над инженерным. Ведь ясно, что если расстояние до сабвуфера будет не таким, как до остальных громкоговорителей, то время поступления сигнала от них тоже будет разным и некогерентным выходу. Таким образом, неизбежным становится «размытие» переходных сигналов; впрочем, с подобными системами на практике так уже и происходит.
Что ж, указанные низкочастотные проблемы ставят surround-формат в невыгодное положение по сравнению с двух- либо трехканальным стерео, где сабвуфер установлен во фронтальной стене на одной линии с фронтальными громкоговорителями, что гарантирует общий согласованный отклик системы. Если даже при этом и проявляются некоторые неровности в амплитудно-частотной характеристике, то звучание в целом во многом выигрывает именно за счет большей естественности и натуральности. При акустической обработке помещения (со встроенным во фронтальной стене сабвуфером) можно добиться и согласованности воспроизведения, и гладкости частотных характеристик. В самом деле, наиболее практичной концепцией представляется трехканальное стерео с добавлением эффекта окружения (ощущения пространства), потому что незыблемость звуковой картины, создаваемой фронтальными громкоговорителями, не может быть предметом компромиссов. К сожалению, акустика не дает общего ответа в отношении использования одного или двух сабвуферов в помещении с пятиканальной системой, особенно если передняя и задняя часть в нем являются акустически симметричными. Как правило, приходится сталкиваться с недостаточным звукопоглощением, когда излучаемый сабвуфером звук достигает противоположной стены.

5. Качество или количество

Большинство мастеринг-студий, в которых работают с surround-материалом, не являются копиями помещений для работы в стереоформате. Более того, они, как кажется, вообще не следуют никаким стандартам наподобие ITU 775 (см.рис. 2f); сейчас в музыкальной индустрии даже обсуждается вопрос разворота на 135 градусов громкоговорителей окружения¹. В одних комнатах используются полнодиапазонные мониторы, в других – сателлиты с сабвуферами; в одних комнатах поверхности довольно жесткие и с минимальной акустической обработкой, в других – хорошо демпфированы. Варьируются также размеры помещений, расстояние до мониторов и от мониторов до ближайших поверхностей. Эти помещения могут хорошо работать для конкретных мастеринг-инженеров, знающих и понимающих их особенности, но они вряд ли подойдут для каких-либо видов сведения, особенно если планируется работа приглашенных звукоинженеров, не знакомых с этими особенностями.

Конечно, настоящий хаос начинается тогда, когда миксы начинают проигрываться в жилищах людей, но и здесь нужно признать, что в этих условиях surround-системы намного больше склонны к созданию проблем, нежели стереосистемы. Чтобы создать серьезные проблемы в стерео, нужно сотворить какую-то несусветную глупость, например, поставить одну колонку на шкаф, а другую – под диван. С surround-системой сложнее, так как в большинстве домов диваны установлены у стен, что не позволяет правильно разместить громкоговорители окружения. Конечно, у себя дома люди вольны делать все, что они хотят, но это не должно использоваться как предлог для отказа от попыток добиться наилучших результатов в студии. Для этого есть три причины. Во-первых, некорректная студийная практика накладывает отпечаток на всю работу, включая техническую и творческую стороны. Во-вторых, аудиофилы, покупающие очень дорогие surround-системы и пытающиеся настроить их соответственно, заслуживают награды за свои усилия в виде предсказуемого и хорошо звучащего микса. В-третьих, чем лучше результат, тем больше вероятность того, что микс будет звучать практически на любой системе. Иными словами, качественный микс заметен и хорошо звучит даже на посредственных колоночках. Сведение по наитию и без соответствия каким-либо стандартам является очень рискованным для массового рынка. Деградация стандартов очень опасна для конечного продукта.

¹. Weinberg, David J., «Bob Ludwig on Surround Music Mixes», Boston Audio Society Speaker,
Vol 26, No 1, pp 28-29, (April 2004)

6. Где мы сейчас?

Сложилась ситуация, когда сведением в surround-форматах занимаются в студиях, контрольные комнаты которых, в отличие от мира кино, не соответствуют никаким реалистичным стандартам. Мастеринг-студии настроены обычно более тщательно, но и они отличаются друг от друга концепциями выбора мониторов и акустики помещения, а также дистанцией для прослушивания. Музыкальный материал, который прошел через все эти злоключения, попадает в итоге к конечному пользователю, где никаких стандартов и вовсе не существует. Конечно, можно сказать, что в случае с воспроизведением двухканального стерео «история болезни» та же. Однако и профессионалы, и широкая публика имеют больше познаний в том, что касается и должно быть в стерео; здесь намного меньше переменных, чем в формате 5.1, здесь также отсутствуют отдельные низкочастотные системы.
Концепция объемного звука для воспроизведения музыки отпочковалась от концепции домашних кинотеатров, которые стали популярными на рубеже веков. Однако многие музыкальные продюсеры отвергли саму возможность создания миксов, которые были бы совместимы с домашними кинотеатрами, и отдали предпочтение полностью симметричному surround-мониторингу. Но это практически неосуществимо и, кроме того, повторяет все те же ошибки, которые были уже сделаны в начале эпохи квадрофонии в 1970-х годах. Многими дельцами surround рассматривается как катализатор увеличения продаж оборудования и дисков, и для этого используются далеко не самые честные приемы. Так, во время демонстрации систем 5.1 слушателя на какое-то время погружают в условия обволакивающего объемного звучания, после чего резко сворачивают звучание каналов окружения, чтобы внезапная потеря объемности звучания вызвала у слушателя разочарование обычным стерео. Подобные демонстрации являются несправедливыми по двум причинам. Во-первых, любой микс, который оптимизирован для эффектного звучания в системе 5.1, не будет столь же впечатляющим при воспроизведении в стерео. Во-вторых, первоначальное воздействие объемным звучанием может быть столь сильным, что если его вовремя подчеркнуть, а потом внезапно убрать, то это не может остаться незамеченным. Подобные методики чем-то напоминают работу карманного вора, который бьет человека по ноге, чтобы отвлечь внимание, а сам в это время вытягивает из кармана его кошелек.
В большинстве случаев после таких демонстраций обсуждаются преимущества объемного звучания, в то же время не принято упоминать о таких вещах, как потеря ясности, прозрачности, естественности, «пробоя». Все это больше походит на жульничество, нежели на честное соперничество и сравнение. Все просто: маркетологам нужны продажи, продажи и еще раз продажи! Концепция ITU 775 грешит серьезными изъянами, и ее практически невозможно реализовать в обычных обстоятельствах. Поэтому, если мы хотим придерживаться критериев high-fidelity, наилучшим выбором здесь будут те системы, которые применяются в кинотеатрах. Время рассудит. Но я не сомневаюсь в том, что мастеринг-инженерам придется пройти через многие трудности и испытать на себе все последствия войны форматов. Что ж, такова их доля!


Редакция благодарит автора
за любезно предоставленные материалы