Среди инженеров-строителей популярна шутка, что как ни проектируй систему водоснабжения, она будет работать; как ни проектируй вентиляцию, она работать не будет. С акустическими характеристиками помещений дело обстоит ещё хуже. Конечно, если проектируется театральное здание или концертный зал, вопросам акустики уделяют первоочередное внимание, но много ли у нас таких залов? В остальных случаях о том, как будет «звучать» помещение, думают в последнюю очередь и в результате получают гулкие коробки с безобразной акустикой. Другой нередкий случай – перепрофилирование помещений, которые изначально «звучать» вообще были не должны. Как же бороться с возникающими проблемами? На помощь приходят устройства электронной акустики.
Рис. 1. Отражения звука в помещении
Рассмотрим вариант создания системы звукоусиления речи в помещении.
При работе в помещении с неидеальными акустическими характеристиками, в первую очередь, следует очертить круг возможного. С акустическими свойствами помещения ничего сделать нельзя, или можно сделать очень мало, поэтому основное внимание следует уделять акустическим системам (АС) и электронным средствам обработки звука (рис. 1, 2). Инженер-электроакустик в принципе способен решить две задачи: скорректировать частотную характеристику звука и изменить его динамический диапазон. В свою очередь, частотная характеристика звукоусилительного тракта складывается из АЧХ применяемых АС систем и акустических свойств помещения. АС чрезвычайно сложным образом взаимодействуют с помещением – с его стенами, полом, потолком, с мебелью, элементами убранства и с находящимися внутри людьми. Для каждой точки помещения суммарный фактор взаимодействия отражений будет разным. Люди, сидящие в первом и последнем ряду, будут слышать выступающего по-разному.
Рис. 2. Осциллограмма отражений звука с рис. 1
Важнейшими характеристиками акустики помещений является время реверберации, т.е. время, за которое уровень звукового сигнала спадает на 60 дБ от начального. Например, для конференц-залов рекомендованное время реверберации не должно превышать 1 с, но на практике это значение является труднодостижимым и в реальных помещениях можно встретить значения до 8 с.
Второй важнейший параметр – это радиус гулкости. Радиус гулкости – это расстояние от источника звука до слушателя, внутри которого энергия прямого звука превышает энергию отражённого.
Грамотная, эффективная коррекция звука возможна только внутри радиуса гулкости, поэтому правильно спроектированный конференц-зал должен быть таким, чтобы все слушатели находились внутри радиуса гулкости, который в этом случае лучше назвать радиусом чёткости.
Время реверберации и радиус гулкости связаны. Для увеличения радиуса гулкости можно применить АС с более узкой диаграммой направленности, что уменьшит количество отражений, и/или увеличит количество АС, распределив их по залу. Средствами цифровой обработки звука иногда удаётся частично скорректировать строительные ошибки и добиться более качественного звука.
Основными типами приборов для коррекции АЧХ являются эквалайзеры. Классический, проверенный временем, но постепенно устаревающий аппаратный эквалайзер – графический (рис. 3) 30-полосный или третьоктавный. Главное его достоинство – наглядность создаваемой АЧХ. Недостатки – фиксированное количество полос и заданная ширина каждой полосы.
Рис. 3. Графический эквалайзер
Основное правило использования эквалайзера заключается в том, что вырезать части спектра следует узкими полосами, а добавлять – широкими. Нельзя, например, в конференц-зале вырезать весь диапазон средних частот, так как просядет весь диапазон человеческой речи. Поднимая какую-то одну частоту, получим неприятный звон или взвизгивания на этой частоте. Не стоит пытаться исправить неисправимое, например, грубые ошибки АС, особенно вблизи их нижней граничной частоты.
Рис. 4. Параметрический эквалайзер
По уровню следует добавлять примерно столько же, сколько вырезается, иначе общий уровень звука недопустимо просядет. В целом коэффициент передачи эквалайзера должен быть примерно равен единице.
Более совершенный прибор – это параметрический эквалайзер (рис. 4), у которого каждая полоса допускает множество настроек. Как правило, они реализуются на базе компьютерных технологий.
Следующий этап – финальная настройка звука. Начинать следует с прослушивания какой-либо музыкальной композиции, причём выбирать надо композицию, правильное звучание которой вам хорошо знакомо. На этом этапе выставляют комфортный уровень ВЧ и НЧ, после чего с помощью параметрического эквалайзера приступают к поиску проблемных частот. Нужно выбрать какую-либо полосу частот и двигать её вдоль оси, стараясь найти такое положение, при котором звук стал комфортным. Выставив ширину и глубину вырезаемой полосы, процедуру повторяют несколько раз.
Затем переходят к проверке и подстройке микрофонов, при этом лучше работать со знакомыми приборами. Самовозбуждение микрофонов уничтожают с помощью подавителей ОС, которые бывают аппаратными и программными. Эти приборы автоматически находят проблемные частоты и вырезают их узкой полосой. Следует помнить, что такие фильтры вносят заметные фазовые искажения и могут неожиданно принять за самовозбуждение звук духового инструмента или гитарное соло. Части фильтров назначают фиксированные значения на конкретные частоты, а часть остаются плавающими, они непрерывно контролируют ситуацию, и при возникновении проблемной частоты подавляют её. Такая ситуация может возникнуть, например, если лектор окажется под АС. Громкость микрофонов выставляют вручную или с помощью системы автоматического регулирования громкости.
Рис. 5. Подавитель ОС микрофонов
Динамическая обработка звука (коррекция уровней) – обязательный элемент настройки систем звукоусиления. Динамический диапазон речи подготовленного диктора составляет 20-25 дБ, неподготовленный диктор имеет гораздо больший диапазон, и это снижает разборчивость речи. Приходится его искусственно укладывать в комфортный диапазон. Для этого используют компрессоры и лимитеры.
В целом же акустическая подготовка помещения – процесс творческий, и требует от специалиста с одной стороны хорошего знания техники и умения её применять, а с другой – совершенного и чуткого музыкального слуха. Хороший результат может быть получен только при сочетании этих свойств.
