Мониторинг. Урок 16, часть первая. Спецификация контрольной комнаты: теоретический кошмар

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



Вспоминаю, как однажды я читал спецификацию новой телевизионной студии в одной из европейских столиц. В спецификации была ссылка на требуемое время реверберации в октавных полосах, которое должно было быть подтверждено математическим путем при предоставлении документации на тендер. Также было заявлено, что время реверберации должно быть рассчитано по формуле Сэбина, однако в то же самое время признавалось, что формула Сэбина не обязательно имеет непосредственное отношение к фактически достигнутым результатам. Многие представители телевизионной индустрии этой страны говорили мне, что качество звука у них не имеет определяющего значения, ибо основное внимание уделялось визуальным эффектам, «картинке». С другой стороны, мне известны телевизионные компании, которые прошли большой путь ради достижения наивысшего звукового качества. Хотя в международном масштабе в целом звук все еще не стал наивысшим приоритетом для большинства мультимедийных компаний.


1. Основные требования к спецификации
В отношении существующего положения дел есть две вполне очевидные причины, а также несколько менее очевидная третья, которая бросает большую тень на всю концепцию акустической спецификации в целом. Первая из них состоит в том, что подавляющее большинство людей смотрят дома телевизоры с аудиосистемами плохого качества; и хотя все большее количество людей начинает покупать видеосистемы класса hi-fi, их количество в процентном соотношении остается все еще очень незначительным. Вторая причина заключается в том, что зрение, как орган чувств, настолько доминирует над слуховым восприятием, что когда нам приходится одновременно видеть и слышать, то мы фокусируем большую часть своего внимания именно на визуальной информации. В основном как раз по этой причине на протяжении длительного времени на телевидении сдерживались любые попытки добиться улучшения звука. При этом, когда людям предлагается первоклассное звучание в сочетании с «картинкой», они обычно считают такое предложение весьма дельным. Тем не менее с коммерческой точки зрения количество людей, которые готовы купить телевизионную hi-fi систему, все еще очень мало, чтобы финансисты телевизионной индустрии начали воспринимать это стремление в качестве первоочередного. Вот мы подошли и к третьей причине: а кто, собственно, контролирует эту индустрию?
В этой индустрии существуют «прорицатели» (вполне серьезно), которые видят будущее телевидения в привязке к hi-fi звучанию и решились на первоочередное устройство звуковых студий. И их действительно будут считать прорицателями, если у них будут средства для улучшения качества звука и их желания смогут материализоваться; ведь в этом случае их компании будут первыми, кто сможет воспользоваться преимуществами возможного бума. Акустики, инженеры и музыканты, возможно, поддержат приход людей с подобными идеями. Но если этого бума не произойдет, то их бухгалтеры, инвесторы, юристы и банковские работники будут отнюдь не в восторге. Возвраща-
ясь еще раз к третьей причине, отметим, что реальная власть в телевизионной индустрии зачастую находится далеко за пределами юрисдикции профессионалов в сфере аудио.
При строительстве телевизионных студий обычно требуется большое количество денег, причем финансированием вряд ли будет заниматься кто-либо один, да еще из своего кармана. Практически всегда в подобные предприятия вовлекаются банки, учреждения, акционеры и даже правительственные структуры, и практически всех их интересует лишь финансовая сторона вопроса. Вливание больших денег всегда сопровождается множеством правовых «подтяжек», а требуемый бизнес-план составляется всегда таким образом, чтобы обеспечить «прикрытие» всех вовлекаемых сторон множеством цифр, графиков и характеристик. Предполагается, что при оценке готового проекта не следует прибегать ни к каким произвольным суждениям, если все можно отразить на бумаге в виде спецификаций. В таких обстоятельствах в большинстве случаев при выборе специалиста по проектированию звуковой контрольной комнаты ни субъективные предпочтения, ни репутация специалиста, как правило, определяющей роли не играют. Разве что будет кто-то очень влиятельный во властной структуре, кто имеет опыт и силу убеждения, чтобы «продавить» отношение к звуку в качестве высшего приоритета, а также попросить финансистов повоздержаться в своих «экспертных оценках» и не вмешиваться в те материи, где они ничего не понимают.
Правда и то, что в специализированную индустрию звукозаписи или в музыкальную индустрию в целом могут быть привлечены большие деньги, но в этом случае их появление объясняется скорее динамикой и развитием предыдущих успехов, нежели представленными спецификациями. Отчасти это есть следствием эволюции, отчасти из-за того, что многие фантастически успешные записи были сделаны на малобюджетных студиях, а отчасти и потому, что иерархия в индустрии музыкальной звукозаписи является скорее внутренним делом музыкального сообщества. А вот если говорить о большинстве их коллег с радио и телевидения, то в сферу их ответственности входила в основном работа над футбольными матчами, сериалами, документальными фильмами и политическими обозрениями. Для подобного рода программ существующий телевизионный звук считается, как правило, достаточно приемлемым. Даже я должен признать, что и без особых улучшений звука он не оказывался настолько плохим, чтобы я, к примеру, перестал нервно грызть ногти под конец матча по крикету, который, возможно, транслировался из Австралии по телефонной линии с ужасным качеством звука. Если звук был бы столь же естественным, как от сидящего передо мной человека, то, возможно, комментарии даже потеряли бы в своей безотлагательности и в факторе расстояния. Хотелось бы знать: была бы высадка на Луну Нила Армстронга столь драматичной, если бы мы не могли слышать шума, электронных звуков и задавленного звука микрофона в его скафандре.
Конечно, «звуковой» персонал в респектабельных вещательных компаниях старается достичь наилучших результатов, но в целом здесь все гораздо более «структурировано», чем в музыкальном бизнесе, где компании охотнее рискуют при работе с теми проектами, которые являются более инновационными по своей природе. Разделение между вещательными и звукозаписывающими компаниями, как уже обсуждалось, действительно является одним из приоритетов. Представители музыкальной индустрии вынуждены рисковать больше, потому что при создании музыкального продукта они сталкиваются с большей конкуренцией в трактовании оригинального замысла, тогда как вещатели в основном имеют дело с музыкой, которая уже создана и может проявляться разве что в разных интерпретациях.

2. Соотношение субъективного и объективного
Всем вышесказанным я хочу подчеркнуть существование определенной достаточно странной ситуации, в которой в большинстве случаев чем большую важность имеет звук, тем менее возможно определить его акустические параметры в понятных терминах. И чем дальше мы продвигаемся в направлении субъективного описания акустики, тем дальше мы уходим от твердых и доказательных фактов. В начале этого обсуждения я упоминал о предложении сделать проект как можно более доказательным, чтобы даже в субъективных моментах, не вписывающихся в рамки объективных фактов, консультанты могли бы найти нечто близкое им и родное, что могло быть использовано ими в качестве аргументов в переубеждении руководства. Они выбрали формулу Сэбина, для работы с которой требуется диффузное реверберационное звуковое поле и которая больше подходит для описания свойств концертных залов либо реверберационных камер. Но как только мы начинаем применять звукопоглощающие материалы, диффузное по природе звуковое поле начинает значительно ослабевать, и в этих условиях формула Сэбина в лучшем случае становится весьма и весьма приблизительной, а в худшем случае может ввести в заблуждение. Действительно, 100-процентное диффузное звуковое поле не может существовать в принципе, поскольку под этим подразумеваются абсолютно случайные потоки энергии, которые в итоге суммируются «в ноль». На самом же деле вся энергия излучается в направлении от существующего источника звука. Хотя в помещениях с очень высокой реверберацией формула Сэбина оказывается достаточно точной.
В акустически малых помещениях расчеты «по Сэбину» также начинают грешить неточностями из-за неизбежно высоких уровней ясно слышимых отдельных отражений или эха. Кроме того, появление в таком помещении, например, ковра или просто человека влияет гораздо больше на акустику малого помещения в отличие от большого. Для примера давайте рассмотрим время реверберации студийного тон-зала с «живой» акустикой, спроектированного преимущественно для записи ударных инструментов. В типичной подобной комнате размером, скажем, 60-90 куб. м, вне зависимости от характеристик пустого помещения появление людей, инструментов, противоскользящих ковриков для ударной установки, чехлов с барабанными палочками, пыли и прочих мелочей изменит звучание помещения, а в некоторых случаях может значительно изменить время реверберации. Сама реверберация станет также менее диффузной, потому что посторонние предметы будут представлять собой зоны звукопоглощения. А истинная реверберация не может быть зависимой от вашего положения в помещении.
Мало того, пять «живых» комнат с практически идентичным временем реверберации, в особенности RT60, в отделке каждой из которых используются разные строительные материалы, такие, как дерево, гладкий камень, бетон, колотый гранит или гипс, будут иметь абсолютно разные тембральные характеристики в соответствии с используемыми для отделки материалами; при этом с точки зрения традиционных технических спецификаций они будут практически одинаковыми. В таких случаях нередко встречаются абсолютно «правильные» комнаты по своим параметрам, акустика которых вызывает всеобщее разочарование по сравнению с аналогичными комнатами, при проектировании которых был иной подход к подбору отделочных материалов.
Многие проектировщики используют контролируемые зеркальные отражения либо многократное эхо для достижения или хотя бы некоторой поддержки реверберации. Этот прием очень похож на тот способ, которым в старых ревербераторах синтезировалась некая реверберация – путем многократного повторения определенным числом воспроизводящих головок соответствующих петель обратной связи. Когда подобная синтезированная реверберация смешивается с реверберацией истинной, то не так легко найти достаточно доступный и легко понятный процесс, который бы описывал звуковое восприятие таким образом, чтобы (только исходя из технических требований) можно было построить идентично звучащие помещения. Измерение в терминах RT60 показывает лишь время затухания на 60 дБ по отношению к исходному уровню звукового давления. Конечно, в большинстве по-настоящему реверберационных помещений затухание является достаточно равномерным, но вот в более сложных и менее однородных помещениях – даже среди имеющих идентичное время реверберации RT60 – характеристики RT20 или RT40 могут очень сильно отличаться. Что ж, кривые «энергия/время» также сильно отличаются от помещения к помещению (см.Урок 17).
Если говорить о звукоизоляции, то подобные предостережения существуют и здесь. В более умудренной в смысле технических требований радиовещательной индустрии зачастую работают с показателями шумового критерия (NC – Noise Criteria). Шумовой критерий определяет огибающую максимальных уровней шума по отношению к частоте. Эти значения не должны превышаться, если от нас требуется придерживаться технических требований. Но вот на рисунке 1. можно заметить, что если единственный выброс на какой-либо частоте на достаточно второстепенном участке спектра превышает шумовой критерий, то и результат считается неприемлемым. В то же время если широкополосный сигнал удерживается всего лишь на 0,5 дБ ниже показателей шумового критерия во всем частотном диапазоне, то это считается соответствующим требованиям. В большинстве же случаев намного большее количество звуковой энергии во втором примере является более нежелательным, чем относительно безобидное превышение на одной частоте; однако исправление этого недостатка с целью строгого следования шумовым критериям может изрядно увеличить стоимость строительства, хотя это превышение на практике может не создавать никаких проблем.






Рис. 1. На графиках вверху представлены разные участки шумового критерия, в одном из которых шум считается количественно приемлемым (а), а в другом – нет (b). Очевидно, что шум на примере (a) содержит намного больше энергии, чем на примере (b), и в большинстве реальных случаев его (b) будет значительно легче замаскировать, поэтому он предпочтительнее примера (а). Это демонстрация того, что слепое следование статистике может довести ситуацию до абсурда


А вот где использование NC-графиков является оправданным, так это при обосновании методики сжатия данных в цифровых системах записи: слегка превышающий шумовой критерий широкополосный шум может оказаться ненавязчивым, а какой-либо одиночный выброс в чувствительной области даже на уровне половинного значения шумового критерия может быть вполне заметным – в зависимости от ситуации с маскированием. В этой сфере нет простых правил.
Опытные проектировщики принимают во внимание много факторов, чтобы добиться наиболее приемлемого результата. Одним из вариантов могло бы быть снижение шумового критерия в первом примере, но это могло бы привести к значительному увеличению расходов безотносительно к тому, является ли эта проблема практической или нет. С другой стороны, авторитетные проектировщики не будут удовлетворены работой, которая отвечает техническим требованиям, но имеет субъективно воспринимаемые недостатки. Подобные проблемы часто возникают в тех случаях, когда не имеющие опыта в акустике архитекторы пользуются «известными» критериями без консультаций с акустиками. В этих обстоятельствах легко совершить ошибку (в плане субъективного восприятия), хотя, казалось бы, все объективные акустические параметры соблюдены.
Субъективная акустика чем-то напоминает айсберг, который примерно на 90% невидим. Изменение видимой части айсберга наполовину может показаться нам весьма значительным, однако это всего лишь пятипроцентное изменение по отношению ко всему айсбергу. Подобное изменение айсберга может изменить его баланс и даже угол дрейфа, обнажая невидимые ранее части и скрывая то, что было ранее видно. Без точного знания того, что находится ниже поверхности воды, нельзя полностью предсказать, какими будут последствия изменения. Такова капризная природа акустики: чем глубже начинаешь вникать, тем более глубокие познания требуются.
В своем выступлении на 72-й конференции AES в Анахайме в 1982 году Тэд Уззл красиво подвел итог, сказав следующее: «Ни одна звуковая система, ни один звуковой продукт, ни одно акустическое пространство не может быть спроектировано лишь с помощью калькулятора, компьютера или чего-то в этом роде. Не существует точных инструкций для проектировщика. Это как если бы Исаак Ньютон мог пойти в библиотеку и попросить книгу о гравитации. Проектированием могут заниматься только проектировщики, у каждого из которых своя шкала ценностей и приоритетов. Их опора – это знания, опыт и здравый смысл».
А вот цитата 1981-го года из книги Леттингера Stu-dio Acoustics (Chemical Publish-ing Co., New York): «Из спецификации уровней шума в помещении с помощью NC-огибающей не следует ровным счетом ничего. В соответствии с этим методом шум становится неприемлемым тогда, когда любая часть спектра превышает огибающую; и не имеет никакого значения, что эта часть спектра может быть очень и очень узкой. Неприемлемым является также и такой шум, спектр которого практически повторяет NC-кривую и незначительно отклоняется от нее. Даже два шумовых сигнала с одинаковыми максимальными значениями могут значительно отличаться своими звуковыми уровнями после взвешивания по кривой «А» (А-взвешивание используется для более точного определения отношения измеренного уровня звука к воспринимаемому 
уровню)».
В обсуждаемых нами вещах нет ничего нового, поэтому тем более удивительно, как много людей в индустрии звукозаписи все еще не знакомы с этими аспектами проектирования. Еще в 1963 году Шульц в своей статье «Проблемы в измерении времени реверберации» (Problems in the Measurement of Reverberation Time) в Journal of the Audio Engineering Society (Vol.II, страницы 307-317) написал: «Если в большом помещении есть источник звука с известной энергией, то звукопоглощение можно определить путем измерения среднего звукового давления в разных точках этого помещения. Затем это суммарное звукопоглощение можно использовать для вычисления времени реверберации по формуле Сэбина. Однако в маленьких помещениях этот метод не работает, так как большая часть интересующего нас спектра лежит в том частотном диапазоне, где резонансы не перекрываются и могут быть изолированы. В этом случае микрофон вместо того, чтобы в соответствии с требованиями теории воспринимать случайное звуковое поле, будет описывать передаточную функцию помещения. Это не обеспечит нам достоверных данных при измерении времени реверберации в помещении».

3. Эволюция контрольных комнат
При проектировании контрольных комнат описанные выше проблемы делают невозможными те проекты, которые основаны на строгих формальных критериях. С первых дней электрической звукозаписи контрольные комнаты представляли собой что-то наподобие «контрольных будок»; это были очень маленькие помещения с мониторами, состоящими из одного громкоговорителя. Даже спустя пятьдесят лет – в 1970-х годах – контрольные комнаты оставались столь же рудиментарными, особенно если рассматривать их с позиций настоящего времени. При их акустической обработке могли использо-
ваться резонаторы Гельмгольца, поглощающие панели и – если уж совсем повезло – элементы геометрического конфигурирования поверхностей. И только по счастливой случайности в какой-либо комнате могло найтись два места с одинаковым звучанием.
Хотя большинство контрольных комнат были стереофоническими, тем не менее в сфере радиовещания и в комнатах для нарезки дисков (грампластинок) можно было еще встретить «монокомнаты». Лишь немногие контрольные комнаты проектировались специально для стереофонии, поэтому речь шла в основном о переоборудовании старых монофонических комнат. Кстати, в некоторых контрольных комнатах можно было встретить систему из четырех мониторов – в память о тех днях, когда в этих студиях использовались четырехдорожечные магнитофоны. В данном случае эти системы не имели никакого отношения к квадрофонии середины 1970-х годов; просто вдоль фронтальной стены стояло четыре монитора, каждый из которых воспроизводил свою дорожку. С появлением 8- и 16-канальных магнитофонов система оставалась той же, и мониторинг дорожек осуществлялся через коммутаторы.
Как правило, эти комнаты не способствовали созданию устойчивого стереообраза и тонального баланса при стереофоническом сведении. Удачные комнаты со временем становились любимыми и знаменитыми, хотя часто их проектировщики не могли точно объяснить, почему одна комната работала хорошо, в то время как другая отказывалась. Даже в 1973 году, когда уже появились 24-дорожечные магнитофоны, все еще очень мало существовало по-настоящему хороших контрольных комнат. Примерно в это время Том Хидли из компании Westlake Audio из Лос-Анжелеса начал будоражить международное звукоинженерное сообщество новой концепцией проектирования контрольных комнат, которая всегда была узнаваемой. Ее суть состояла в том, чтобы добиваться повторяемых результатов в любой из контрольных комнат, спроектированных по этой концепции, в каком бы уголке мира она ни находилась. Однако заявления Хидли не в полной мере соответствовали действительности, и вскоре появились жалобы на то, что фонограмма, све-
денная в одной комнате, спроектированной Westlake, не обязательно так же звучит в другой комнате, спроектированной ими же.
Тем не менее со стороны Хидли это был очень смелый шаг. И хотя в 1970-х годах ему не удалось добиться полного успеха, он изменил подходы к проектированию и лицо студий звукозаписи во всем мире. Он отказался от своих акций в Westlake, переехал в Швейцарию и создал там компанию Eastlake Audio. В 1979 году он передал компанию Eastlake Audio Дэвиду Хокинсу, который был его представителем в Великобритании, а сам переехал на Гавайи. В Швейцарию он вернулся в середине 1980-х годов и вместе с тем вернулся к проектированию студий.
Чего Хидли не знал и не мог знать в то время (в середине 1970-х), так это того, что в последующем было определено как принцип Хаоса. При переходе из комнаты в комнату существовало слишком много незначительных отклонений, которые при определенных условиях могли радикально изменить звучание. Поэтому в то время и он, и большинство других проектировщиков использовали в качестве ориентира третьоктавный анализатор спектра с последующей графической эквализацией мониторов. В настоящее время многие проектировщики уже признают, что третьоктавная эквализация была настоящим бедствием. Но Хидли замыслил такую методику проектирования контрольных комнат и мониторинга в них, которая позволяла добиться – причем в больших масштабах – достаточно ровной амплитудной характеристики в широком диапазоне частот без использования избыточной эквализации. Конечно, это было только начало пути и многие вещи были несовершенными. Тем не менее многие его комнаты из числа тех, что строились еще двадцать лет назад, до сих пор являются предметом гордости топ-студий. Это лучшее признание его усилий и заслуг.
Эти проблемы, из-за которых в то время обманывалось столько людей, формировались вокруг утверждения, что эксплуатационные характеристики помещения определяются между временем реверберации и уровнем звукового давления в позиции звукоинженера. Сейчас мы уже хорошо знаем, что установка монитора в помещении может привести к всплеску ранее незначительных подъемов в характеристике, которые ранее вызывались сложной структурой внутренних отражений, задающих общий характер звучания. И попытка выравнивания характеристики с помощью любого третьоктавного эквалайзера – невероятно грубый подход.
Время реверберации отражает только установившийся отклик помещения, в то время как прямой сигнал зависит лишь от мониторной системы и способа ее установки. Оба они оказывают влияние друг на друга в плане восприятия звучания, но с постоянными и переходными сигналами это происходит по-разному. Помню, как в 1974 году я впервые обратился к Тому Хидли по поводу проектирования студии Virgin Records, где я в то время был техническим директором. В существовавших тогда студиях мы использовали мониторы JBL и Tannoy. На встрече в Лос-Анджелесе он сказал мне, что в мониторных системах Westlake, которыми я интересовался, используются громкоговорители JBL. Как по мне, то мониторы JBL в то время звучали несколько жестковато, или мне это просто казалось. Поэтому я спросил его, существует ли какая-то альтернатива, на что он предложил мне громкоговорители Gauss для излучения средних и нижних частот. Комната в Лос-Анджелесе, укомплектованная громкоговорителями Gauss, по результатам измерений в третьоктавных полосах на «розовом» шуме была практически идентичной комнате с громкоговорителями JBL, однако в действительности звучание их было весьма различным и их никак нельзя было «сблизить» с помощью эквалайзера.
Увы, в то время как-то не принято было обращать пристальное внимание на фазовую характеристику. И хотя уже было опубликовано достаточное количество докладов и работ, указывающих на ее важность, классическая акустика все еще продолжала придерживаться философии Гельмгольца в том, что ухо является невосприимчивым к фазе сигнала. Сейчас-то мы уже знаем, что это не так. И уже даже само то, что я еще тогда попросил громкоговорители Gauss вместо JBL, причем все это в эквализируемом помещении, должно было заставить нас задуматься о причине этого. Ведь если бы можно было эквализировать Gauss и JBL так, чтобы они звучали похоже друг на друга, то ни о каких бы предпочтениях и речи не могло бы быть. Но если с помощью эквализации сделать их схожими не удается, значит, в нашей концепции достижения схожести звучания с помошью третьоктавного эквалайзера и при «повторяемом» дизайне помещения существует какое-то упущение. Я хорошо запомнил, как в конце 1970-х Том Хидли мне сказал: «Это все – фазовые искажения; и именно они приводят к усталости и к непостоянству».
Сейчас понятно, что он был прав, хотя и неясно, что можно было с этим сделать в то неопределенное время. Эти фазовые искажения по природе, конечно, были неминимально фазовыми, некорректирующимися, появившимися вследствие неблагоприятных отражений сигнала. Однако с той поры общие требования к контрольным комнатам начали расти, появились разные подходы к проектированию, целью которых, как правило, было создание максимально нейтральной акустики. Нейтральность по определению предполагает, что ничего не должно добавляться либо вычитаться, и при перемещении из одной нейтральной комнаты в другую, даже отличающихся дизайном, характер звучания должен сохраняться, особенно если применяются одни и те же мониторные системы. Однако это все еще так и не стало нашей повседневностью. В действительности многие комнаты звучат совершенно по-разному. По-разному могут звучать даже идентичные комнаты, в которых просто оборудование установлено по-другому (или другое оборудование). Это была одна из основных причин, по которой широкое распространение получили мониторы «ближнего поля». Когда эти небольшие мониторы находятся возле самого слушателя, то помещение оказывает меньшее влияние на общее звучание, однако за это приходится расплачиваться отражениями от микшера и неполным частотным диапазоном.

Редакция благодарит автора
за любезно предоставленные материалы