Пространственно – акустические влияния на тембр

естественных источников звука.

До сих пор мы рассматривали тембральные качества источников звука, в частности, музыкальных, не говоря о той окраске, что вносит диффузное акустическое поле помещения, в котором они располагаются. Между тем, реверберационные процессы оказывают такое неотъемлемое влияние на звучание музыкальных инструментов, человеческих голосов и некоторых источников шума, что люди воспринимают тембральную смесь прямых и диффузных акустических волн почти как априорную категорию, точнее, условно априорную, ибо каждое помещение накладывает свой неповторимый оттенок на слушательское впечатление.

Наиболее существенные воздействия реверберации приводят к следующему:

• изменяется временная структура акустических сигналов, характер атак и затуханий.

• изменяется спектральная характеристика звука, воспринимаемого слушателем, удалённым на такое расстояние от источника, когда интенсивности прямых и отражённых (диффузных) волн становятся соизмеримыми.

• сглаживается тембральная динамика, благодаря чему нивелируется колористическая пестрота, свойственная, к примеру, духовым музыкальным инструментам при переходе из нижних регистров в верхние или наоборот.

Трансформация временных параметров вполне очевидна, ибо реверберационный процесс - явление инерционное, как в начальной, так и в конечной стадиях, следовательно, ощущаемые в диффузном акустическом поле атаки и затухания звуков кажутся более длительными. При этом необходимо учитывать психоакустические феномены, связанные с действием зрения, обостряющего избирательность слухового восприятия в направлении источника, в отличие от электроакустической звукопередачи, где собственно источниками звука становятся громкоговорители, воспроизводящие суммарные сигналы прямых и диффузных волн.

Сообщение о сглаживании тембральной пестроты тоже, вероятно, не требует особых доказательств; достаточно и здесь ссылки на инерционность диффузного звукового поля. А вот пункт об изменениях спектрального акустического состава нуждается в более подробных комментариях, так как существуют, по меньшей мере, три причины этих изменений.

Во-первых, в точке прослушивания или микрофонного приёма всегда действует текущая интерференция между звуковыми волнами, излучаемыми непосредственно источником, и волнами ранних, пока еще направленных отражений, благо они наиболее когерентны. Это явление приводит к образованию почти гребенчатой характеристики, когда чередуются усиленные и ослабленные спектральные области, где могут быть сосредоточены, в частности, форманты музыкальных инструментов. Эффект особенно заметен в небольших, узких залах с хорошо отражающими поверхностями. Малые длины свободного пробега акустических волн, ничтожное поглощение в воздухе на стадии ранних рефлексов, всё это способствует максимальному проявлению интерференционной картины.

Надо сказать, что получаемая таким образом неравномерность спектра отражается не только на формантах. Запись органов с большим спектральным составом не только прекрасно иллюстрирует сказанное, но и являет примеры тому, как в результате незначительных перемещений микрофона можно даже выделять или ослаблять отдельные ноты в составе аккордов широкого расположения. Действительно, представим себе, что микрофон (для простоты - монофонический) расположен в точке (см. рис.), где разность хода волн приводит к интерференционному уменьшению звукового давления на частоте 392 Hz (нота соль первой октавы; длина волны излучения основного тона - 86,7 см.) Это означает, что второй звук аккорда будет заметно тише соседних.

Но достаточно сместить микрофон приблизительно на 43 см. в направлении предполагаемого отражения или в сторону органных труб, как картина поменяется на противоположную.

Аналогичная ситуация наблюдается иногда при передаче фортепианной музыки.

Однако боятся этого явления не следует. Оно не слишком распространено, и существует, преимущественно, в залах с такой архитектурной акустикой, где локальные отражения преобладают над диффузными волнами, достаточно «перемешанными» в пространстве и времени. И потом, наличие описанного эффекта, в какой - то области зала следует воспринимать, как убедительный совет не использовать таковую для установки микрофона, если спонтанная неравномерность спектра претит естественному ожиданию.

Но иногда интерференционное изменение уровня формантных или обертоновых спектральных зон успешно применяется в фоноколористических целях, причём результат оказывается гораздо натуральнее, нежели в случаях электрической коррекции. Для этого в разных точках зала, на сравнительно небольшом расстоянии от источника, когда интерференция ещё актуальна, устанавливается несколько микрофонов, сигналы которых сравниваются друг с другом; таким способом выбирается оптимальный вариант.

Влияние интерференции снижается, если слушатель (микрофон) либо значительно приближается к источнику звука, что бывает ущербно в смысле эстетики восприятия, либо удаляется от него, насколько это возможно; в обоих случаях энергии прямых и отражённых волн становятся несоизмеримыми. Но большое удаление от источника, помимо возрастания акустического отношения, приводит к увеличению двух других фоноколористических эффектов, связанных с диффузным звуковым полем.

На сей раз, мы сталкиваемся уже с собственно реверберационной окраской. Действует не статистическая, а волновая составляющая акустической диффузии, когда в помещении возбуждаются колебания, не только совпадающие, но и очень близкие по частотам к тем или иным компонентам спектра сигнала источника. За счёт этого тембр уплотняется, становится сочнее и ярче. Качественные изменения катализируются ещё и тем, что процесс спектрального наполнения происходит с едва ощутимой задержкой во времени, отчего возникает впечатление, будто новые краски рождаются самими звуками, сливаясь букетом своих цветов с тем, что излучают музыкальные инструменты.

И, наконец, архитектурная специфика некоторых помещений дополняет происходящее в них собственными призвуками, спектр которых хоть и возбуждается компонентами исходного звука, но их энергия настолько велика, что они воспринимаются, как чужеродные (разумеется, в физическом, а не эстетическом смысле). Такое наблюдается в храмах с акустически резонирующими куполами, залах с галереями и присущей им субреверберацией. Эта окраска используется в фонографии не только для создания определённых настроений, но и как способ изложения конкретной семантики, изображения места действия. В спектрах суммарных сигналов такая колористика проявляется, как некая новая, псевдоформантная область; её степень может легко корректироваться. И голос солиста, возбуждающего какую-либо архитектурно-акустическую нишу, окрашивается богатыми свежими тонами; создаётся звуковая аура, иной раз совершенно экзотическая.

Окраску звука за счёт интерференции и реверберации можно создавать, конечно, с помощью электронных устройств. Так, задержанный во времени сигнал, суммируясь с исходным (в стереофоническом варианте, соответственно, совпадая с ним по азимуту), обеспечивает текущую электрическую интерференцию, что приводит к последовательному по спектру сложению - вычитанию разных составляющих, иначе говоря, реализуется гребенчатый фильтр. Чтобы процесс не затрагивал область основных тонов музыкального источника, время задержки должно быть не более четверти периода колебания для самой высокой из исполняемых нот. В большинстве практических случаев эта величина не превышает 1 msec., следовательно, при такой обработке звукового сигнала не слишком заметны пространственные эффекты, описанные в главе «ФОНОГРАФИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ».

Непосредственное применение искусственной реверберации в колористических целях не даёт результата, полностью аналогичного натуральному, ибо, в отличие от естественной архитектурной акустики, почти все используемые сегодня электронные устройства не генерируют собственные колебания, спектр которых максимально коррелирован со спектром входного сигнала, а лишь формируют последовательные многократные «отражения», постепенно уплотняющиеся во времени. Разумеется, добавка такого продукта вносит в звук определённую окраску, но для её ощутимого появления необходимы дозировки, большие, нежели при использовании акустики помещений или хотя бы механических ревербераторов, к сожалению, вышедших из употребления. Можно, впрочем, рекомендовать цифровые устройства с программами «REVERB GATE», у которых либо имитируется только начальная стадия реверберационного процесса, либо диффузные сигналы прекращаются с исчезновением входных; таким образом, звуковой материал не подвергается излишнему влиянию так называемых «реверберационных хвостов», а реализуется лишь колористическая функция.

Интересные результаты даёт совместное использование программ реверберации и изменения высоты тона (PITCH). Минимальное, буквально на один цент, транспонирование реверберирующего спектра сообщает звуку окраску, чем - то напоминающую натуральную, и в то же время необычную по своей сути.

Что до имитации акустических резонансов и субреверберации, то лучше всего применять два реверберирующих устройства, включённых каскадно, причём входным сигналом для второго ревербератора служит выходной сигнал первого, претерпевший избирательную частотную коррекцию. Такой способ даёт результат с большим ощущением натуральности, благодаря множественным задержкам и двойному процессу нарастания диффузности. Впрочем, при отсутствии достаточного количества аппаратуры возможно (для целей окраски звука, а не для создания полноценной акустической атмосферы) использование одного электронного ревербератора, с соответствующей коррекцией входных и выходных сигналов и оптимальным, сообразно художественной задаче, подбором программных параметров.