При этом фазовые сдвиги приходящих звуковых волн связаны с разницей в расстояниях между ушами. Различие по амплитуде звуковых колебаний, вызвано тем, что голова оказывает экранирующее действие, это особенно заметно на звуковых волнах, длины которых соизмеримы с размерами головы (высокие частоты).
Оба этих явления воспринимаются человеком и служат информацией о месте источника звука в пространстве.
Если источник звука (И1) находится фронтально на одной оси с головой человека, то к обоим ушам звук приходит с одинаковой амплитудой и фазой.
Однако, если источник звука расположен справа или слева (И2) от человека, то звуковые колебания, огибая голову приходят с различной амплитудой (громкостью) и с различной фазой.
Бинауральный эффект (двуухий) – это способность человека определять место расположения (локализацию) источника звука, т.е. ощущать направление прихода звуковых волн.
Благодаря бинауральному эффекту возможно пространственное слуховое ощущение.
Именно на способности человека определять расположение источников, был построен принцип стереофонической, двуканальной звукозаписи, однако бинауральный эффект позволяет локализовать намного больше источников, что было подтверждено и применено в системе Dolby Surround.
В случае, когда в пространстве не один, а несколько источников звука, то наши уши легко определяют положение этих источников. Человек, сознательно или бессознательно, способен концентрировать внимание только на одном или нескольких звуках, выделяя их как наиболее важные.
Возможность отделить близкие по звучанию звуки (например: похожие музыкальные инструменты в оркестре), которые «маскируют» друг друга по громкости, но находятся (локализуются) в разных местах, называется – бинауральной демаскировкой, которая характеризуется как «прозрачность» звучания.
(объяснить на примере зрения, эффект аналогичный)
В описании звука на записи или на натуре, применяется термин «прозрачность звучания» он как раз и отвечает за то, чтобы звуки близкие по звучанию были как бы отделены и не маскировали друг друга.
Именно этим и пользуются звукорежиссеры при записи, «расставляя», схожие по тембру источники звука по «панораме».
2.8. Звук в закрытом помещении.
Чаще всего работа звукорежиссера ограничена неким пространством, помещением. Обычно художественные программы исполняются в студиях, на сценах, концертных залах и т.д. Акустические свойства помещения существенно влияют на характер звучания музыки, речи, шумов. Звуковое поле в помещении формируется не только прямой волной, идущей от исполнителя по кротчайшему пути, но и отражениями от стен, потолка, пола и находящихся в помещении предметов.
Таким образом, часть звуковой энергии распределяется по пространству, отражается от поверхностей. Мы знаем, что звук движется с определенной скоростью. К приходящим к слушателю прямым звукам, начинают подмешиваться «задержавшиеся» отраженные от поверхностей звуки, что даёт слушателю привычную, характерную протяженность и окраску.
Таким образом, в помещении, где расположен источник звука, поле звуковых волн формируется из прямой и отраженных волн, образующих, так называемое диффузное (рассеянное) звуковое поле.
Однако важно знать, что звук, отражающийся от поверхностей частично теряет энергию на своём пути.
Первичные отражения - первые отраженные волны, которые следуют друг за другом дискретно (прерывисто), с малыми задержками. В сознании возникает первичная картина окружающего пространства.
Далее звуки претерпевают многократные отражения, и сливаются в единое целое, уже не имеют четко выраженных очертаний как первичные отражения, и плавно начинают затухать. Именно звуковые отражения, когда источник звука выключен, поддерживают звуковое поле, и звук не пропадает мгновенно.
Постепенное затухание звука в помещении, послезвучие называется реверберацией. Скорость, с которой затихает послезвучие называется , временем реверберации, измеряется в секундах.
Время реверберации тем больше, чем меньше звуковой энергии поглощается при отражениях.
Естественно, что отражения и время реверберации зависит от размеров помещения, от свойств материалов покрывающих стены, пол, потолок и наполненность помещения предметами со своими свойствами отражать или поглощать звук.
Например, гладко-покрашенные стены, остекление, паркет, полированная мебель хорошо отражают звук, энергия, отраженная от этих поверхностей почти не теряется. Помещение с такими поверхностями будит гулким, звонким, речь, музыка будут звучать неразборчиво (спортзал, бассейн...) Время реверберации будет очень большим (7-12 секунд).
Если же помещение отделано ковролином, бархатом, всевозможными драпировками то звуковая энергия будет отражаться минимально, поглощаясь в рыхлой структуре материала. Звук будет неестественно глухим, не будет ощущаться пространство, будет чувство задавленности. Разборчивость речи, музыки и шумов так же будет слабой. Реверберации в этом случае может не быть вовсе, или быть в незначительных количествах, помещение в этом случае называют переглушенным.
Идеальное сочетание поглощающих и отражающих материалов в звуковых помещениях разрабатывается инженерами-акустиками, таким образом, чтобы обеспечить оптимальное время реверберации и высокую разборчивость. Время реверберации в нормальных помещениях, в зависимости от объемов может варьироваться от 0,5 до 2,5 секунд.
Для субъективной оценки замеры можно произвести самостоятельно, «на глаз», хлопнув в ладоши и посчитав время послезвучия секундомером.
Для речевых студий, залов время реверберации сокращают, чтобы добиться большей разборчивости, понятности слов. Для этого существует ряд тестов и оценивается в %, например разборчивость в 96% считается очень высокой.
Поглотители звуковой энергии поглощают разные частоты по-разному. Например, ковролин, бархат, мягкая мебель, люди поглощают в основном средние и высокие частоты, поэтому звук в помещении становится глухой, «бубнящий», потому как в реверберации преобладают низкие частоты. Таким же образом помещение может влиять на воспринимаемый тембр источника звука.
Концертные залы, студии должны иметь свою собственную частотную характеристику реверберации, именно этот критерий наиболее важен для таких помещений. Корректировать недостатки помещения возможно специальными поглощающими или отражающими переносными щитами, или же отделкой помещения. Чаще всего это хаотично развешанные отражающие, поглощающие элементы.
Важно знать, что первичные отражения дают представление об объеме, размерах помещения. Приход самого первого отражения может варьироваться от 15 до 60 мс. в зависимости от размеров зала и его назначении.
В драматических театрах, концертных, универсальных залах применяется классический метод построения сцены таким образом, что говорящий без усилительной аппаратуры человек на сцене слышен во всех зрительских местах. Для этого применяют специальные козырьки над сценой, и по бокам зала. Таким образом звуковая энергия концентрируется и распределяется в нужном направлении, при этом обеспечивается необходимое время первичных отражений и времени реверберации.
Иногда в помещениях с параллельными, гладкими стенами возникает так называемое «пархающее эхо» или «флаттер-эффекта». В этом случае звуковые волны вступают во взаимосвязь со своими отражениями, при этом наблюдаются повышения или понижения громкости в разных частях помещения, что очень негативно может сказаться на восприятии звуковой программы, и может создать брак, если в этом помещении производить звукозапись.
Заключение.
Звук – это колебательный процесс, возникающий в воздухе (или другой упругой среде) под действием каких либо колеблющихся предметов.
Звук характеризуется:
- частотой – количеством периодов колебаний в секунду;
- громкостью (амплитудой) – интенсивностью источника создающего изменение давления в воздухе (или другой упругой среде) и относительным субъективным ощущением восприятие этой интенсивности человеком.
- тембром – обертоновым составом и формой их колебаний.
Звук так же:
- ограничен слышимым динамическим и частотным диапазоном.
- обладает скоростью распространения в воздухе
340 м/с.
- может быть музыкальным (если источники могут играть музыку, петь) и шумовым, где звуки обладают широким тембровым диапазоном не фиксированных значений.
- требует определенные реверберационные характеристики помещений.
- может быть охарактеризован любой соответствующей терминологией в отношении тембра и громкости (глухой, тихи, скрипучий, резкий, мягкий...)
3. Звукопередача.
3.1. Основные понятия.
Звуковые колебания преобразуются микрофоном в переменное электрическое напряжение, которое является точным отображением акустического процесса. Далее этот сигнал по каналу передачи усиливается и доставляется по месту назначения (слушателю) в виде переменного тока, который преобразовывается обратно в звуковые колебания. Условно эта схема выглядит так:
Канал звукопередачи – совокупность технических средств, с помощью которых осуществляется передача на расстояние, а затем воспроизведение звуковых сигналов.
Каналы звукопередачи могут быть построены по различным схемам в зависимости от своего назначения. Однако, не зависимо от того, используется ли канал для звукового усиления в залах, для звукозаписи, для радиовещания, основными его частями являются:
- микрофон;
- усилитель электрических колебаний (звуковых сигналов);
- соединительные линии, по которым передаются сигналы;
- громкоговоритель (наушники) преобразующие электрические сигналы в звуковые.
3.2. Преобразование звуковых волн в электрический ток.
Ни для кого не секрет что в электросети в розетке есть электричество, мы часто сталкиваемся с символами, которые нас о чем-то информируют:
220 В/ 50 Гц.
Коротенько расшифруем эти понятия. Знак «
» означает, что ток переменный, 220 это несущее напряжение в вольтах, 50 Гц это частота, с которой ток движется по сети. Графически это выглядит, привычным нам рисунком.
2 20 вольт электрического тока движутся по электрической цепи с частотой 50 Гц. Ток переменный, то есть в одну секунду напряжение становится то положительным, то отрицательным 50 раз.
Переменный ток имеет прямое сходство с звуковыми колебаниями, где условно, напряжение в вольтах это амплитуда, а частота звуковых колебаний это частота тока в цепи. Естественно, когда сопоставили эти два понятия пришли к тому, что их можно взаимно совместить.
Таким образом, появилась возможность передавать звуковые колебания в виде электрического тока.
Конечно, встал вопрос как это сделать? Потребовалось устройство, которое сможет перевести переменные звуковые колебания в переменный электрический ток. Этим устройством стал микрофон.
Устройство микрофона.
Микрофо́н (от греч) — электроакустический прибор, преобразующий звуковые колебания в колебания электрического тока.
Служит первичным звеном в цепочке звукозаписывающего тракта или звукоусиления.
Мембрана (МКС) улавливает звук и совершает аналогичные ему колебания, эти колебания передаются катушке, которая жестко прикреплена к мембране. Катушка находится под действием постоянного магнита, то есть, окружена магнитным полем. При движениях мембраны в движение приходит катушка электрического провода в поле магнита, возникает «электро-динамическая сила», т. е. происходит преобразование механических колебаний в электрические. Именно эти колебания являются переменным током, который аналогичен звуковым колебаниям. Его амплитуда-напряжение очень слабое, поэтому его необходимо усилить.
Теперь у нас в распоряжении есть переменный электрический ток, который мы можем усиливать для дальнейших преобразований.
3.3. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ).
Нам известны понятия «амплитуда», по сути это та же громкость, и понятие «частота». В естественных условиях мы рассматривали это как факт. При работе со звуком в рамках электропередачи, мы сталкиваемся с неизбежным процессом потерь на любом из участков звукового тракта. Изменение естественного звучания происходит в микрофоне, в линиях электропередачи, огромные изменения вносят усилители и корректоры, искажает громкоговоритель.
Любой сложный звук состоит из ряда простых колебаний, соотношение уровней которого строго определенно и характерно для него. При звукопередаче эти соотношения должны быть сохранены. В связи с этим, качество любого участка звукового канала должно оцениваться по амплитудно-частотной характеристике (АЧХ).
АЧХ – это график отношений громкостей входящих сигналов, к выходящим на всем слышимом диапазоне.
В идеальном случае характеристика линейная «а», где входящий сигнал равен выходящему без изменений, однако фактически характеристика любого прибора имеет некоторую кривую, например «б». Это неизбежно связано с процессом преобразования в схемах внутри прибора.
Для удобства и отображения фактических значений того или иного прибора составляют усредненный или индивидуальный график нелинейности АЧХ как указано на рисунке. Однако для удобства, пользуются результирующими значениями и описывают лишь динамические изменения АЧХ в децибелах, относительно нулевого уровня. Таким образом, для студийного оборудования допускается нелинейность АЧХ в пределах 1 дБ., для концертной, клубной аппаратуры 2-4 дБ., для бытовой 8-10 дБ.
АЧХ представляет собой некую кривую, говорящую о нелинейности воспроизведения некоторых частот каким либо прибором. Для удобства описывают диапазон изменений нелинейности в дБ, или предоставляют графическое изображение АЧХ.
Имея представление о нелинейности АЧХ одного прибора, есть возможность произвести коррекцию другим прибором (эквалайзером).
АЧХ предоставляется в паспорте к аппарату, прибору, чаще всего имеет усредненные значения, но иногда производится индивидуально, например для микрофонов.
На вход аппарата подается сигнал розового шума (весь слышимый диапазон частот с одинаковой громкостью), и снимается на выходе, фиксируется в виде рисунка изменений громкости частот.
На примере изображен процесс измерения АЧХ усилителя. Для других приборов процедура аналогичная.
АЧХ – необходима для расчета качества звукового тракта канала звукопередачи.
3.4. Нелинейные искажения.
Мы подошли к оценке качества тракта звукопередачи, вот еще один раздел касающийся громкости и изменения тембра в тракте звукопередачи, к сожалению, характерных для любой техники.
Нелинейные искажения представляют собой изменения формы звуковых колебаний, проходящих через электрическую цепь (например усилитель), вызванные нарушением пропорциональности напряжения на входе и на выходе.
Другими словами, в следствие нелинейных искажений происходит изменение тембра, что объективно нежелательно.
Графически это выглядит следующим образом:
На вход некого прибора (усилителя) подается синусоидальный, простой сигнал. На выходе производятся замеры, говорящие об изменении первоначального сигнала. В спектре образовываются обертона, гармоники, которых не было в первоначальном сигнале.
Сигнал, проходя через тракт, как бы меняет рисунок, «отражаясь» от границ допустимых значений, таким образом, появляются дополнительные частоты, обертона.
При подаче ряда колебаний на вход усилителя, имеющего нелинейную характеристику, на его выходе, вследствие нелинейных искажений, появится много паразитных колебаний – гармоник и комбинационных тонов.
Эти колебания могут заметно исказить или полностью нарушить звуковую картину.
В реальности через усилитель проходят сигналы музыки, голоса, которые уже обладают рядом обертонов и гармоник. При проходе через нелинейную систему преобразования, усиления, будет искажен тембр, что и повлияет на конечный результат звучания.
Нелинейные искажения оцениваются величиной коэффициента нелинейных искажений. На практике применяется процентное соотношение привнесенных искажений, т.е. на сколько процентов увеличилось количество искажений. Их называют гармоническими искажениями. При значении 1-3% разницы на слух не ощущается.
Для примера: Эти искажения, однако, плотно заняли место в деятельности музыкантов. Эффект изменения тембра посредствам нелинейных искажений применяется для обработки звука электрогитар и многих инструментов. Таким образом, на свет появились «примочки» в виде приборов: «дисторшн», «овердрайв», «фуз» и т.д. Где происходит подчеркивание, явное усиление до состояния искажения тембра, с последующим понижением сигнала до нормального уровня громкости. Т.е. внутри прибора происходит сильное усиление сигнала, вызывающее появление, «подчеркивание» обертонов, и ослабление сигнала до нормального уровня. |
Скачать 15.95 Mb.