 |
Связь спектрального состава акустического сигнала и амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) электроакустического преобразования микрофона.
|
|
|
|
Амплитудно - частотный спектр звуковых волн, излучаемых одиночным источником, как правило, начинается с компоненты, соответствующей основному тону самой низкой интонации, если речь идёт о звуковысотном музыкальном инструменте. Сказанное особенно справедливо для одноголосных инструментов - медных или деревянных духовых. Что касается музыкальных инструментов, на которых возможны исполнения аккордами, и инструментов, где звукообразование происходит посредством так называемого «хора», то есть двух-трёх струн (у роялей, пианино, мандолин, т. п.) или нескольких язычков (органы, баяны, аккордеоны, гармони), то энергетический спектр их излучения простирается гораздо ниже, вплоть до инфразвуковой области. Это объясняется биениями при относительной расстройке колеблющихся элементов. Спектр собственных частот дек, в особенности больших, также существенно обогащает звучание в низкочастотной зоне.
Значительное расширение спектрального состава на низких частотах наблюдается при унисонном исполнении музыкального материала группой однородных инструментов. В оркестровой ткани это типично для смычковых струнных. Ещё больший эффект дают хоровые унисоны; им особенно свойственно наличие инфранизкочастотных излучений.
Спектры ударных и ударно-шумовых инструментов, благодаря импульсному характеру атак при звукоизвлечении, имеют достаточно заполненную низкочастотную область, независимо от того, являются ли эти инструменты интонирующими (настраиваемыми), или нет.
Надо учесть, что некоторые ударные инструменты, например,
литавры и большие барабаны, обнаруживают, пожалуй, самый
ощутимый подъём спектральной плотности на низких частотах;
излучая акустическую волну, близкую к шаровой, они создают поле,
характеризующееся непосредственно у звучащих мембран высокой
величиной градиента давления. Следовательно, любой
|
|
|
направленный микрофон (в той или иной степени реагирующий на градиент звукового давления), устанавливаемый вблизи от них, должен обладать собственным компенсационным корректором, работающим в нижней области амплитудно - частотной характеристики, либо фильтром верхних частот не ниже второго порядка.
Если кому - либо кажется, что приведенное замечание носит гипотетический характер, можно предложить поочерёдное прослушивание сигналов двух микрофонов, расположенных рядом друг с другом в непосредственной близости от источника указанного вида. Один из микрофонов должен быть приёмником звукового давления, а другой - приёмником градиента звукового давления. Внимание необходимо обращать на естественность звучания источника.
Сразу станет ясно, что ненаправленный микрофон даёт гораздо более натуральную звукопередачу. И дело здесь далеко не только в том, что этот микрофон обеспечивает больший пространственный охват объекта; в конце концов, эксперимент можно провести при таком расстоянии до источника, когда последний полностью попадёт в зону эффективного приёма направленного микрофона. Причина неестественности в этом случае объясняется гиперболическим подъёмом частотной характеристики в нижней части спектра, названном в электроакустике «эффектом ближней зоны»,
К сказанному, впрочем, не следует относиться, как к вето. Эффект сверхкрупного плана (см. главу «ФОНОГРАФИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ») вполне может оправдать применение микрофона - приёмника градиента звукового давления с гипертрофированной передачей низких частот.
Что касается высокочастотной части спектра акустического источника, то она определяется отнюдь не частотой основного тона самого верхнего звука интонирующего музыкального инструмента, а частотами обертонов, практический учёт которых может потребовать их передачи во всём диапазоне, доступном тому или иному электроакустическому тракту. Это в максимальной степени относится к источникам с импульсным характером атак, например, фортепиано, ударным и ударно-шумовым инструментам, человеческим голосам.
|
|
|
Заметное обогащение спектра на высоких частотах также происходит при инструментальных или хоровых унисонах. То же можно сказать и о шумовых призвуках, сопутствующих звукоизвлечению.
Но поскольку в естественных акустических полях высокочастотные компоненты в полной мере прослушиваются лишь вблизи источника, а при удалении - постепенно затухают, то требования к амплитудно - частотной характеристике микрофона на верхних частотах тем строже, чем ближе к нему находится акустический объект, соответственно, чем крупнее план фонографического изложения.
В этом случае оказывается, что для большинства источников высокочастотная характеристика микрофона должна простираться до предела человеческой слышимости, несмотря на то, что полный тракт звукопередачи, включая устройства записи-воспроизведения и системы мониторинга, может вносить собственные ограничения. В справедливости сказанного точно так же убеждают сравнительные эксперименты с парой микрофонов, обладающих при прочих равных условиях неодинаковыми частотными диапазонами электроакустического преобразования.
Но гораздо серьёзнее требования, предъявляемые не к пределам АЧХ микрофона, а к её равномерности в высокочастотной области. Речь идёт об экстремумах (резонансах), обусловливающих жёсткую, металлическую окраску (разумеется, когда она нежелательна). Это происходит оттого, что обертоновый состав спектра источника передаётся с нарушением пропорций между отдельными высокочастотными составляющими, причём компенсировать этот дефект удаётся далеко не всегда из-за неполной адекватности характеристик корректирующих фильтров и форм локальных подъёмов частотной характеристики микрофона.
Некоторые фирмы - изготовители микрофонов, рассчитывая на положительные субъективные оценки потребителей, добиваются намеренных высокочастотных резонансов в своих конструкциях. Применять эти микрофоны следует с известной осторожностью. Впечатления действительно хороши, если такие приёмники устанавливаются на большом расстоянии от акустического объекта, и указанные подъёмы АЧХ возмещают дистанционные потери на высоких частотах, пусть даже с некоторой окраской, кстати сказать, не всегда неприятной на слух. В ближней же зоне избирательное, резонансное подчёркивание высокочастотных составляющих почти всегда оставляет в звуке некий «электроакустический налёт».
|
|
|
Заметим попутно, что в этом кроется одна из причин гипертрофированной передачи звонких и шипящих согласных человеческой речи.
Среднечастотный диапазон, спектров звуковых источников, как правило, проблем в микрофонной передаче не вызывает. Исключения составляют случаи специфической окраски, вносимой микрофонами опять-таки в тех случаях, когда их АЧХ имеет локальные экстремумы в средней части; это, в основном, характерно для конструкций с большими габаритами, сложными геометриями форм и т. п.
Но необходимо помнить, что причиной заметной акустической окраски звука могут быть некоторые дефекты тон-ателье, особенно, когда его размеры невелики, имеются архитектурные ниши, полости или образуются стоячие волны. Иногда окраска объясняется местом установки микрофона вблизи протяженного источника, в формировании звука которого большую роль играют дека или мензура; излучения разными их участками интерферируют, и в области нахождения микрофона какая-нибудь зона спектра может оказаться подчёркнутой.
Ниже будет сказано также о колористическом влиянии характеристик направленности источников и микрофонов в их взаимоотношениях.
Убедится практически в том, что вина в окраске звука лежит на микрофоне, сравнительно несложно: его нужно поочерёдно располагать в разных точках тон-ателье, желательно ближе к источнику, чтобы исключить влияние архитектурной акустики. Если «красит» действительно микрофон, то перемещения мало что изменят. Для точности оценок такой эксперимент звукорежиссёру лучше всего проводить с ассистентом, и, по возможности, быстро, дабы не сработал эффект привыкания, когда окраска звука перестаёт обращать на себя внимание.
|
|
|
В заключении хочется добавить, что звукопередача музыкальных инструментов нижних регистров, в особенности при удалённом изложении, значительно снижает требования к высокочастотной области АЧХ применяемых микрофонов. Желательно только, чтобы частотная характеристика имела в верхней области спад монотонного характера.
Инженерные службы звукозаписывающих студий предоставляют звукорежиссёрам техническую документацию, где с тем или иным приближением отражены амплитудно - частотные характеристики имеющихся микрофонов. Благодаря этому, во время предварительного анализа записываемого материала возможен отбор, в какой-то степени априорный, необходимых электроакустических приёмников.
|
|
|
