что такое rta в эквалайзере
Что такое эквалайзер и как им пользоваться
Содержание
Содержание
Эквалайзеры сегодня повсюду — в смартфонах, медиаплеерах, телевизорах, бытовой аудиотехнике, автомагнитолах и т.д. Однако мало какой производитель техники или софта поясняет, как ими пользоваться. А ведь это очень важный момент, от которого зависит, насладитесь вы звуком или нет.
В современной бытовой аудиотехнике и цифровых проигрывателях эквалайзеры позволяют:
Чаще всего с помощью эквалайзера прибавляют или убирают бас, делают вокал менее резким или более четким, убирают неприятные призвуки в верхнем диапазоне: например, цоканье тарелок, либо, наоборот, добавляют записи воздуха аккуратным прибавлением высоких частот.
История эквалайзеров
Первый эквалайзер появился, как это ни странно, не в музыкальной, а в киноиндустрии. В 30-х годах прошлого века, на заре звуковых фильмов, был создан прибор с двумя ползунками и выбором частот — Langevin 251A. Он позволял поправить звучание аудиосистемы кинотеатра, чтобы голоса актеров и музыка не резали слух, а также звучали более естественно. Так был создан первый параметрический эквалайзер.
Почти одновременно с ним компания Cinema Engineering разработала первый шестиполосный графический эквалайзер (7080). Именно такой тип эквалайзеров чаще всего встречается в бытовой аудиотехнике и аудиософте.
Во время Второй мировой войны было не до эквалайзеров, зато в 60-х, с появлением транзисторов и развитием микроэлектроники, случился настоящий бум, породивший бесчисленное количество приборов и подтолкнувший развитие звукоинженерии.
Настоящей находкой для меломанов эквалайзер стал в 70-е и 80-е годы, с появлением катушечных магнитофонов и аудиокассет. Многие любители музыки переписывали понравившиеся альбомы у знакомых или с радио, качество звучания при этом страдало. Вот тут-то и приходила на помощь эквализация: при грамотном подходе можно было настроить баланс звука не хуже, чем в оригинале! Не удивительно, что именно тогда в каждый музыкальный центр и кассетный проигрыватель производители старались вмонтировать эквалайзер.
Виды эквалайзеров
Графический эквалайзер повсеместно встречается в любительской технике и бытовых аудиоприборах. Принцип его работы прост: он делит частотный диапазон на полосы, каждую из которых можно поднять или опустить на определенное значение — как правило, до 12 Дб. Чаще всего крайняя левая и крайняя правая полосы — это фильтры низких и высоких частот, то есть они убавляют все, что перед или после них соответственно.
Такой эквалайзер очень нагляден, любой человек сможет им пользоваться. Но у него есть и недостатки. Между полосами, на которые эквалайзер делит диапазон, есть пересечения — кроссфейды. Если опустить несколько полос, то между ними образуются пики. В итоге получается довольно неприятный эффект: некоторые узкие частоты начинают выпирать, и с этим ничего нельзя поделать. Чем больше в приборе полос — тем меньше этот эффект выражен. В бытовых эквалайзерах их обычно 7–18 штук, в профессиональных — 25–31.
Параметрические эквалайзеры более точные и деликатные. Они чаще всего используются в профессиональной аудиотехнике и позволяют:
Параметрические эквалайзеры позволяют работать с нужной частотой, не затронув ничего лишнего. Причем, если аналоговые приборы имеют всего 3–5 регулируемых полос, то в современных цифровых плагинах количество полос зачастую вообще не ограничено.
Эквалайзеры в музыке и звукорежиссуре
Музыкантами и звукоинженерами эквалайзеры используются повсеместно. К примеру, гитаристы и басисты используют их в усилителях и педалях эффектов для создания уникального звучания. Эквализация помогает занять инструменту свое место в миксе, поэтому без нее невозможно себе представить современную музыку, будь это рок или электронные жанры.
Наверняка на живом концерте любимой группы вы сталкивались с оглушительным свистом или гудением. Это, так называемая, обратая связь — к ней приводит одновременная работа микрофонов и колонок. Тогда звукорежиссер ищет с помощью эквалайзера частоты, на которых возникают неприятные призвуки, и подавляет их. В некоторые микрофоны или микшеры подавители обратной связи уже встроены и работают автоматически. То же самое происходит в студии — инструмент или сама комната, в которой он записан, может прибавлять к сигналу неприятные резонансы, которые специалист ищет и вырезает. Это позволяет лучше «уложить» сигнал в общий микс.
Звукорежиссеры с помощью эквалайзера находят зашкаливающие частоты и убирают их.
В студийной работе эквализация позволяет очень тонко настроить частотный баланс инструментов: убрать лишний саббас или «коробочную» середину в барабанах, осветлить вокал добавлением высоких частот, устранить частотные конфликты инструментов, подчеркнуть приятные гармоники и т.д.
Сегодня выпущено огромное количество VST-плагинов для эквализации — от эмуляторов аналоговых приборов до динамических эквалайзеров с тонкими настройками и дополнительными функциями. Последние позволяют, например, видеть амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) до и после вмешательства, обработать по-разному левый и правый либо центр и края стереосигнала, ослабить его только тогда, когда он звучит слишком громко и т.п. Это дает возможность работать с хирургической точностью, оставляя звучание обработанного сигнала максимально натуральным.
Советы по настройке эквалайзера
Вкус к музыке и приятным звукам весьма субъективен, поэтому лучше всего настраивать эквалайзер, ориентируясь на свой слух и не обращая внимания на визуализацию АЧХ. При этом всегда стоит помнить: если запись выполнялась в студии, то звукорежиссеры и мастеринг-инженеры уже прослушали трек на всех возможных акустических системах, включая дешевые наушники и компьютерные колонки. После чего они обработали его таким образом, чтобы получить оптимальное звучание на бытовой акустике. Поэтому нередко лучшей настройкой эквалайзера будет кнопка “Выключить”.
Иногда, лучшая настройка эквалайзера — это его отключение.
Эквалайзеры в бытовых приборах не самые качественные, поэтому радикальное прибавление гармоник может привести к искажению сигнала: бас будет гудеть, на вокале и тарелках появляется неприятный скрежет, у барабанов исчезнет атака и панч. Так что лучше всего сначала работать эквалайзером на понижение — убирать то, чего слишком много. Это справедливо даже для дорогих студийных приборов — все звукоинженеры советуют сначала вырезать неприятные частоты и только потом аккуратно добавлять то, чего не хватает. Например, если не хватает баса, приглушите высокие и немного средних частот, а потом просто прибавьте громкость.
В целом, алгоритм работы с эквалайзером довольно прост:
Основные частоты инструментов и вокала
16–60 Гц — область саб-баса, который больше ощущается телом, чем улавливается слухом. Здесь находится «пинок» бочки и нижние обертоны баса в роке и электронной музыке. Чрезмерное усиление сделает звук мутным, а чрезмерное ослабление приведет к потере «кача». При этом большинство аудиосистем не в состоянии воспроизвести этот диапазон частот без сабвуфера.
60–250 Гц — область основных гармоник баса и барабанов. Их усиление придаст треку больше энергетики, однако может задавить инструменты из области средних частот. Излишнее ослабление приведет сделает звук куцым.
250–500 Гц — область нижних гармоник рабочего барабана, мужского вокала и гитар. Именно их можно задавить чрезмерным усилением баса. Однако слишком большое усиление этих частот сделает звук «коробочным», будто акустическую систему поместили в большой ящик.
500–800 Гц — в этом диапазоне могут лежать низкие гармоники женского вокала, часть тела мужского вокала и некоторых инструментов. Но, в целом, чаще всего именно эту область можно немного убавить, чтобы сделать звук более четким и собранным: бас станет плотнее, верха — ярче.
800 Гц — 3 кГц — это область гармоник вокала, гитары, фортепиано, синтезаторов и многих других инструментов. Поднятие ползунка в этом диапазоне прибавит им тела и насыщенности.
3–6 кГц — здесь лежит презенс гитар, вокала, синтезаторов, рабочего барабана, томов, а также тело скрипок и высоких духовых. Прибавлением этих частот можно добавить присутствия этих инструментов в миксе — они как бы становятся ближе к слушателю за счет увеличения их яркости. Убавление, наоброт, затенит их.
6–10 кГц — здесь находится тело тарелок и скрипок, верхние обертоны гитар и синтезаторов, а также шипящие согласные вокала: звуки «с», «ц», «ш» и «щ». Прибавление таких частот сделает звучание более прозрачным и воздушным, но можно легко перестараться и сделать верха слишком резкими, вплоть до неприятного свиста и скрежета. Чрезмерное убавление сделает звук глухим и ватным.
10–16 кГц — в этом диапазоне лежат верхние обертона тарелок и некоторых высоких инструментов, например, флейт пикколо. Подъем этих частот позволит добавить треку еще больше воздуха, но, в то же время, может появиться шум, свист и шипение — опускание ползунков даст возможность от них избавится.
16 кГц и выше — это верхняя граница слуха большинства людей. Бытовые эквалайзеры редко имеют полосы дальше этого значения, и не каждая акустическая система сможет их воспроизвести.
Sound Consulting
Проектирование студий звукозаписи и звуковых систем
Что эквализируем?
Известно, что звукоинженеры пользуются фильтрами эквалайзера для получения необходимого звучания акустической системы в зале. Многие залы не наилучшим образом влияют на звук, а эквалайзер оказывается самым доступным и быстрым «лекарством». Как именно пользоваться эквализацией – на этот счет существует масса рекомендаций и мнений. Можно пустить в ход генератор шума и анализатор, или просто двигать ползунки, «пока не зазвучит», прослушивая знакомый музыкальный материал. В любом случае, стоит задать себе пару вопросов: Что же мы выравниваем на самом деле? Становится ли звук после этого лучше?
Существует много разногласий по вопросу корректировки влияния, которое помещение оказывает на звук, но следующее очевидно: изменить акустику зала эквалайзером невозможно. Многие инженеры шутят, что для этой цели гораздо больше подходит бульдозер, или, в отдельных случаях, очень большой и тяжелый молоток! Эквалайзером можно откорректировать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) самой акустической системы (АС), а это уже скажется определенным образом и на характере звучания, будь то в зале или в безэховой камере. Говоря о собственной АЧХ акустической системы, мы имеем ввиду частотные свойства создаваемого ею звукового поля, измеренные в безэховых условиях. АЧХ характеризует качество передачи, обеспечиваемой системой, а именно: качество перехода сигнала из электрического вида в акустический – на сколько полученный звук будет похож на исходный электрический сигнал в смысле тембра? Если поместить эту АС в акустически «живую» среду, где присутствуют отражения, «безэховая» АЧХ претерпит изменения – появятся провалы и подъемы, вызванные различными резонансами и отражениями от поверхностей зала. Значит, изменились передающие свойства системы. Под системой здесь и далее понимается система передачи звука, а именно: микшерный пульт – АС (или кластер) – воздух– помещение – измерительный микрофон. Постановка вопроса: можно ли исправить эквалайзером изменения, возникшие при перенесении АС из безэховой камеры в «живой» зал, да и вообще, где та граница, за которой эквалайзер уже не способен дать положительных результатов при настройке звука в помещении?
Что «выравнивают» эквалайзерами?
Представим себе некую АС с прямой (или другой желаемой) собственной АЧХ – то есть она сама по себе не нуждается ни в какой коррекции и полностью удовлетворяет наши звуковые требования. Существует три вида взаимодействия, которые искажают желаемую АЧХ, делают ее, как бы это получше сказать, «не-эквализированной», непрямой.
Первый вид взаимодействия – между двумя и более акустическими системами. Когда добавляется вторая АС, создаваемые обоими системами волны взаимодействуют между собой. Такая комбинация разнесенных источников звука приводит к появлению большой неравномерности АЧХ звукового поля в пространстве. Это правдиво для всех типов АС и для любых конструкций массивов, независимо от уверений в обратном со стороны маркетинговых отделов фирм-производителей. Рисунок 1 иллюстрирует, как диаграмма направленности кластера из 2х систем отличается от диаграммы направленности одной такой же АС. При изменении частоты провалы в диаграмме направленности будут смещаться. Взаимопроникновение двух звуковых волн приводит к своеобразному «гребенчатому фильтрованию» частотной характеристики в каждой отдельной точке воздушного пространства, причем график этой характеристики меняется в зависимости от разности расстояния между двумя АС. При добавлении новых АС в этот кластер неровности АЧХ растут пропорционально.
Вторая категория – это взаимодействие АС и помещения. Встречаются такие названия этой категории, как сопряжение (coupling), отражения, эхо, реверберация. Механизм возникающих искажений в целом похож на взаимодействие между АС, описанное выше: прямые волны от источника взаимодействуют отраженными волнами, а отражающие поверхности помещения здесь выступают вторичными источниками звука. Звучание системы в зале подвергается гребенчатой фильтрации и отличается от одного места к другому, поскольку при передвижении все время меняется разность хода прямого и отраженного звука.
Оба вышеописанных феномена есть результат суммирования множества акустических волн, распространяющихся в воздухе из разных направлений и с разным временем запаздывания. Поэтому, методы диагностики проблем, возникающих от этих видов взаимодействия, перекликаются между собой.
Рисунок 2. Иллюстрация взаимодействия акустической системы и отражений в помещении: картина звукового поля на частоте 500 Гц и АЧХ а) в отсутствии отражений, безэховая камера; б) при наличии одной отражающей стены, и в) в окружении 4-х отражающих стен. Заметьте увеличение неравномерности звуковых характеристик при добавлении отражающих поверхностей
Третий тип взаимодействия связан с переменчивыми атмосферными явлениями: меняющейся разницей температур, влажностью, ветром и воздушным поглощением. Влияние этих факторов мало по сравнению с первыми двумя, поэтому мы не будем касаться его в этой статье.
Что же касается первых двух – возможно ли выровнять эти неравномерности АЧХ звукового поля при помощи эквалайзера? Ответ на этот вопрос – и «да», и «нет». Влияние вышеописанных проблем можно частично уменьшить эквализацией, что позволит лишь приблизиться к воссозданию исходной, желаемой АЧХ нашей идеальной системы. В самом деле, если эквалайзер был бы бесполезен – почему же тогда это один из наиболее востребованных приборов за полувековую историю звукоусиления? Но все же, в практическом смысле, эквалайзер может обеспечить полный успех в эквализации АЧХ только в совокупности с другими не менее важными мерами – такими, как модернизация архитектуры, точный подбор и направление акустических излучателей, регулировка взаимных задержки и уровня.
Насколько поддается эквализации проблема взаимодействия АС и помещения? Дебаты по этому поводу продолжаются вот уже около 20 лет. В этом споре не на шутку сошлись приверженцы двух различных методик акустических измерений. Дело в том, что, кроме всего прочего, мы корректируем то влияние, которое помещение оказывает на звуковую систему. АС и комната становятся одним целым, и все это вместе – уже новая, гораздо более сложная система! Почему этот вопрос вызывает постоянные споры? – Похоже, что причина лежит в исторической взаимосвязи между эквалайзером и анализатором спектра. Давайте приоткроем завесу прошлого и попробуем разобраться.
Спектральный анализ прошлого: RTA
В древние времена (в 70-е годы) настройка звуковой системы возлагалась на устройство под названием RTA (англ. real time analyzer, анализатор спектра реального времени), которое предназначалось для диагностики проблем частотных характеристик, и ответное ему устройство для решения этих проблем, по имени «графический эквалайзер». В состав анализатора, помимо всего прочего, входил генератор розового шума – случайного сигнала, в котором энергия равномерно распределена по октавам. Если ко входу анализатора электрически подать такой сигнал – на его экране отобразится горизонтальная прямая линия. Для измерения характеристики акустической системы на нее подается розовый шум, ко входу же анализатора подключался измерительный микрофон. На экране отображается график уровня звукового давления в зависимости от частоты с шагом в 1/3 октавы, а эквалайзер предлагается использовать для создания обратной кривой. При этом на анализаторе должна отобразиться прямая линия. Все это в совокупности должно бы привести звучание звуковой системы в состояние прозрачности и нейтральности.
Рисунок 3. Как часто эквалайзеры использовались для решения акустических проблем, не подлежащих эквализации по определению! Ошибка оценки ширины полосы в 1/3-октавных анализаторах: оба процесса – синусоиды, 1я- на частоте 1 кГц, 2я – на частоте 1110 Гц. Если верить этому RTA, то второй процесс по своему спектру вдвое шире
Не требуется значительного опыта и знаний, чтобы дергать туда-сюда ручки эквалайзера до тех пор, пока светодиоды на экране не выстроятся в одну ровную полоску. Настолько просто, что даже новичок мог бы это сделать и, зачастую, звучание оказывалось неудовлетворительным – «доводка» при помощи «пары опытных ушей» всегда оставалась обязательной и решающей. Хотя эти приборы были в свое время индустриальным стандартом, по своей сути они имеют некоторые ограничения, которые могут привести к серьезному непониманию описанных явлений. Как результат, звучание многих концертных систем после настройки «не стоит свеч», или, по крайней мере, не достаточно убедительно.
Одно из таких ограничений – это тот факт, что RTA слеп относительно временных аспектов частотной характеристики системы. Давайте вглядимся в природу вышеописанных проблем взаимодействия: она лежит на оси времени. Различные частотные порции звуковой энергии приходят в точку назначения с разным временем запаздывания, не синхронно. Сначала приходит прямой сигнал от источников в порядке их расположения, потом – ранние отражения от поверхностей, потом – смесь резонансов помещения и поздних отражений. RTA сбросит все это в одну кучу – покажет усредненную по времени сумму всех этих вкладов, предварительно разбив их на частотные отсчеты. Ни капли информации об изменении разных частотных компонент во времени, т.е. игнорируются важные сведения о том, как система реагирует на короткие импульсные сигналы. На практике это означает, что RTA не способен различить прямой сигнал от реверберационного «хвоста» и не в силах сказать, из-за чего возникают неравномерности в показываемой характеристике – из-за взаимодействия нескольких АС между собой или из-за взаимодействия АС с помещением. Вам нужно найти наилучшее положение (позиционировать) АС для оптимального озвучивания? Вам нужно найти время задержки для временной компенсации между разными излучателями? – Анализатор оказывается беспомощным при попытке решения подобных задач, равно как и при решении вопросов архитектурной акустики, например при оптимизации отражений.
Во вторых, RTA не дает нам знать, имеет ли изображаемая кривая хоть какое-то отношение к сигналу, поступающему на динамики систем. Он просто отчитывается о состоянии акустической энергии в полости микрофона, не давая представления о возможных причинах провалов и подъемов в показаниях. Эти провалы могут быть вызваны ранними отражениями или взаимодействием систем, что, в известной степени, поддается эквализации. Однако, причиной неравномерности могут явиться поздние отражения, шум двигателя или вибрация декоративных панелей, нелинейные искажения или фон в плохом микрофонном кабеле. Эквалайзер не даст успеха в борьбе с помехами такого рода, но не волнуйтесь: RTA даже не намекнет на подозрение о их существовании. Две разные звуковые системы могут оказаться совершенно одинаковыми по показаниям на экране анализатора, но если судить по звуку – одна из них может быть абсолютно неразборчива и немузыкальна, а другая – шедевр искусства и науки.
Рисунок 4. Использование анализатора более высокого разрешения (1/12 октавы) позволяет точнее определить параметры звукового сигнала. Легко обнаружить, что оба сигнала оказываются одинаковыми по ширине спектра, просто второй сдвинут на 110 Гц относительно первого
В-третьих, частотное разрешение в 1/3 октавы недостаточно для принятия решений по настройке звуковой системы. Существует миф, что анализатор и фильтры должны совпадать по частотам и ширине полос. На самом же деле очевидно: чтобы визуально определить параметры аномалии, такие как ее центральная частота, ширина и амплитуда, нужен анализатор спектра с разрешением в 3 раза больше (точнее), чем самый узкий имеющийся в наличии фильтр. Получается, 1/3- октавный анализатор подходит разве что для обнаружения аномалий шириной в октаву и более. «Подъем», который выглядит как возвышающийся пик на одной 1/3-октавной полосе, может на самом деле оказаться гораздо уже. То, что отображается как 2/3-октавный пик (2 полосы выдаются), может оказаться узким пиком, который находится между 1/3-октавными значениями частот (Рис.4). Что графический эквалайзер с этим сможет сделать?
К сожалению, отсутствие тонких деталей в измеряемой частотной характеристике привело многих пользователей в состояние слепой уверенности в том, что эквализация – это единственный критический параметр в отстройке звуковых систем. Как часто эквалайзеры использовались для решения проблем, которые не могут решить по определению, а только делают хуже! Графический эквалайзер не позволяет создать частотную характеристику, обратную полученной при измерении АС в отражающем помещении. Попросту говоря, «назад дороги нет», как ты ни двигай ползунки, полученная суммарная АЧХ эквалайзера никогда не вернет звучанию безэховую характеристику.
Слышимые последствия неправильного использования архаичного тандема анализатор + графический эквалайзер, вероятнее всего, и привели к негативному отношению к анализаторам спектра в целом. Многие инженеры пришли к справедливому заключению, что «пара опытных ушей», используемая в совокупности со здравым смыслом, может подсказать гораздо лучшие решения, чем слепое доверие прибору. Их правота очевидна, и этим объясняется следующий факт: хотя запросы на RTA часто встречаются в райдерах туровых команд, в момент отстройки аппарата они служат лишь для успокоения совести. На память приходит концерт группы Metallica, на котором довелось поработать. Приходит их техник, подключает пульт группы, подает шум и давай «выравнивать» пляшущие столбики анализатора: это – его обязанность. Перед началом концерта появляется постоянный звукооператор группы, «Большой» Мик Хьюз, и под мощные раскаты бас-бочки все возвращает и возвращает фильтры в нулевое положение…
Современный спектральный анализ
Технологический прогресс привел к развитию и всеобщему признанию в начале 80х двух методов анализа: Спектрометрия Временных Задержек (Time Delay Spectrometry, TDS), и Двухканальный БПФ – Анализ (Dual channel FFT, двухканальное быстрое преобразование Фурье). Обе концепции принесли с собой совершенно новые возможности, такие, как измерение амплитудной и фазовой частотных характеристик, способность различать отражения и высокое разрешение по частоте и амплитуде. С тех пор прескверно звучащая «груда дров» больше никогда не выглядела на графиках так же, как и система-шедевр, а для осознанного использования всех реальных преимуществ новых измерительных средств потребовались серьезные знания, высокая квалификация и практические навыки пользователя.
Рисунок 5. Компьютерный анализатор, способный измерять и всесторонне изучать импульсную характеристику акустической системы. Для понимания акустических процессов важно видеть не только спектр звуковой энергии, но и динамику ее поведения на разных частотах во времени. По горизонтали отложено время, по вертикали – частота. Цветовая маркировка соответствует уровню. Отчетливо видно доминирующее отражение в широком спектре частот, появляющееся примерно через 170мс после воспроизведения прямого сигнала
Приверженцы обеих методик настаивают на том, что для устранения аномалий характеристики звучания необходимо использовать не только эквалайзер, а все имеющиеся в распоряжении звукоинженера инструменты. Всегда, когда только возможно, должны использоваться линии задержки, грамотное расположение АС, оптимизация настроек кроссовера и архитектурные/акустические решения. Тем более теперь, коль к нам руки попал инструмент для точного измерения различных акустических явлений. Но вот в главном вопросе, касательно «эквализации зала», единого мнения достигнуть так и не удалось. Все согласились, что взаимодействие «АС-АС» в некоторой степени эквализируемо. Разногласие же касается того, подвергается ли эквализации, и в какой степени, взаимодействие вида «АС-помещение».
Сторонники TDS считают, что феномен «АС-помещение» нельзя откорректировать и, поэтому, измерительная система должна отбрасывать данные об отклике помещения, отображая на экране лишь подлежащую коррекции отдачу самой звуковой системы. «Потом инверсия полученной частотной характеристики прилагается к сигналу при помощи эквалайзера, и нам не следует идти дальше этого» – говорят они.
Согласно этому система TDS была разработана так, чтобы из измерений исключалась информация о частотных свойствах отражений. В составе такой системы имеется генератор синусоидального сигнала качающейся частоты (sweep) и схема обработки, включающая в себя фильтр и скользящую задержку. Сигнал подается на систему, записывается ее отклик, в результате обработки которого получается безэховая характеристика АС. Такой метод измерений способен ясно показать аномалии, возникающие из-за взаимодействия нескольких АС в кластере, а эти данные могут оказаться очень полезными для оптимизации. Подход TDS оказывается очень эффективным на средних и верхних частотах, где разрешение по частоте остается высоким даже при быстром изменении частоты задающего генератора, но он менее эффективен на низких частотах. Периоды низких частот настолько велики, что получить данные высокого разрешения в этом диапазоне частот можно только с увеличением времени записи каждой выборки, а тогда в процесс измерения попадает и отклик помещения.
К примеру, для получения разрешения в 1/12 октавы нужно записать измеряемый сигнал длительностью в 12 раз больше, чем период колебаний на исследуемой частоте. Для частоты 30 Гц понадобится 360 миллисекунд. Чтобы можно было считать безэховыми измерения на этой частоте, согласно этому методу, первые отражения от стен/пола/потолка должны придти к микрофону позже, чем 360 мс – а это эквивалентно расстояниям в сотни метров, т.е. «безэховыми» эти измерения можно назвать только в очень, очень большом помещении – такого человек еще не построил. Быстрое скольжение частоты сигнала возбуждения помогает выделить из общего звука безэховые свойства звуковой системы, но эта идея ограничена в практическом использовании из-за недостатка разрешения на низких частотах.
Рисунок 6. Ансамбль частотных характеристик, взятых в разных точках зала – от какой из них отталкиваться при эквализации? Увидев спектральные измерения высокого разрешения, сделанные в разных озвучиваемых местах, вы больше никогда не вернетесь к мысли, что для всего зала нужна одна и та же коррекция
Анализаторы по принципу Dual FFT, с другой стороны, используют запись сигналов переменной длительности. В диапазоне высоких частот время анализируемой записи мало, а с постепенным падением исследуемых частот оно увеличивается, и тем самым создается примерно постоянная частотная разрешающая способность во всем диапазоне. Измерения такого рода показывают фиксированное соотношение прямого сигнала и ранних отражений для каждой частоты, что является незаменимой оценкой субъективного тонального качества звучания системы в зале. Считается, что, поскольку человек слышит отраженный звук, необходимо учитывать его при измерениях.
Немаловажным достоинством многих Dual-FFT – систем является их стимуло-независимость: если в TDS для возбуждения применяется синусоидальный сигнал качающейся частоты, то в этих анализаторах эталонным может быть практически любой звуковой сигнал, представленный во всем измеряемом диапазоне частот: розовый, белый шум, музыка.
Наиболее популярные измерительные системы такого типа имеют разрешающую способность в 1/24 октавы по частоте, то есть измерения сосредоточены на прямом звуке и отражениях в пределах 24х периодов по времени. Имея такое хорошее разрешение, можно точно прилагать эквализацию фильтрами с добротностью примерно 1/8 октавы и шире. В этом методе с уменьшением частоты все больше и больше отраженной энергии участвует графике полученной частотной характеристики. Эффект появления отражения в измерениях при понижении частоты – не ступенчатый, как в TDS, а носит плавный и постепенный характер. Довольно неплохо, если учесть, что на низких частотах взаимодействие АС и отклика помещения находятся еще в практических пределах пригодности к эквализации.
К примеру, отражение от табло стадиона приходит на 150мс позже прямого звука. На частотах около 10 кГц соседние пики и провалы от этого отражения расположены на расстоянии 1/1500 октавы друг от друга. На частотах около 30 Гц они будут удалены на 1/3 октавы друг от друга. Таким образом, табло находится в большом удалении по отношению к пищалкам, и эквализация с целью компенсации высокочастотного отзвука от табло не будет иметь практического смысла. Архитектурная модификация, например, плотная ткань, лучше подойдет для решения проблемы. Для сабвуферов же табло находится в ближнем поле и, если низкочастотный отклик от него беспокоит так сильно, то целесообразнее применить коррекцию, чем завозить 60 тонн акустического поглотителя для подавления нежелательного низкочастотного отражения.
Другой пример касается взаимодействия двух и более АС. Когда необходимо увеличить мощность звука – растет количество используемых акустических систем, и их группируют определенным образом в кластеры. Известно, что звучание кластера существенно отличается от звучания одной составляющей его АС. Пусть имеется горизонтальный блок из 2х систем, расстояние между акустическими центрами которых составляет 45см (Рис. 1), а угол между осями – 30°. Каждый модуль имеет свою собственную направленность, так что чем выше частота, тем меньше взаимодействие между двумя «лучами». Более высокие частоты имеют более короткие длины волн, и начиная с частоты 700 Гц горизонтальная диаграмма направленности кластера становится изрезанной провалами и подъемами – «лепестками». В зависимости от положения измерительного микрофона в пространстве, на разных частотах будет происходить сложение и вычитание двух звуковых волн, и возникнут соответствующие неравномерности АЧХ звукового поля. Очевидно, что на слух это будет восприниматься, как искажение тембра звучания. Но имеет ли смысл эквализировать эти аномалии, если они сильно зависит от местоположения? – Очевидно, нет, тем более, что многие провалы будут очень глубокими и узкими. С понижением частоты сигнала ситуация постепенно приходит в норму. Ниже 700Гц происходит только сложение – в пределах угла покрытия кластера нет локальных «провалов» диаграммы направленности. На слух этот диапазон частот окажется немного громче. Как правило, этот излишек нижних-средних частот, возникший в результате близкого расположения двух АС, может быть успешно устранен эквализацией.
Много лет назад приверженцы FFT смело заявляли, что эхо помещений можно смело компенсировать эквалайзером. К сожалению, эти утверждения были сделаны в абсолютной форме, конкретные рекомендации и параметры предложены так и не были. Возникло впечатление, что они просто-напросто нашли желаемым или практичным удалять все эффекты реверберации в пространстве электронной эквализацией. И хотя компенсировать влияние отдельно взятого отражения вполне реально с теоретической точки зрения, отсюда еще не следует, что это практически осуществимо или желаемо. Компенсация осуществима только при условии, что относительный уровень отражения не превышает уровень прямого сигнала. Если уровни прямого звука и отражения равны – результирующий провал в АЧХ становится бесконечно глубоким, а соответствующий фильтр для компенсации этого провала – бесконечно высоким. Когда встречаются две бесконечные противоположности, результат встречи непредсказуем.
В случае же выполнения этого условия компенсация влияния одного отражения потребует использования «гребенки» фильтров с переменной шириной полосы пропускания/подавления, да такой, чтобы создавала характеристику, обратную для каждого пика и провала «расчески» АЧХ звукового поля. Если количество отражений растет – необходимо иметь все больше фильтров с все более острой характеристикой для эквализации эффекта реверберации. Чтобы откорректировать на частотах до 20 кГц отражение, приходящее с задержкой в 1 мс, потребуется 40 фильтров: возникает 20 провалов и 20 пиков с шириной от 1 до 0.025 октавы. Эхо с задержкой в 10 мс потребует 400 фильтров с полосой пропускания до 1/400 октавы!
Очевидно, попытка удаления всех артефактов взаимодействия прямого и отраженного звука даже в одной точке пространства выглядит безумием, ведь реальный реверберационный отклик может состоять из тысяч отдельных отражений! Но кроме этого, какой смысл опираться на одну точку пространства, ведь конечная цель – равномерное озвучивание некоторой площади? Даже умудрившись применить такую сложную эквализацию для одной точки, мы портим картинку во всех остальных точках плоскости прослушивания.
На практике никто не намерен атаковать фильтрами каждый отдельный тонюсенький провал/пик, легче отследить и нейтрализовать наиболее близкие и повторяющиеся аномалии. Ведь чем уже используемые фильтры, тем меньше практической пользы они представляют – АЧХ изменяется по мере передвижения по озвучиваемой площадке.
Как видим, в некоторой степени вполне возможно устранить эффекты акустического взаимодействия. Если бы это было невозможно, все было бы проще: отстраиваем систему на базе, одеваем эквалайзер в металлический каркас (чтоб никто ничего не крутил), и айда колесить по залам и стадионам, и менять ничего не нужно…
Благодаря вышеописанным акустическим явлениям частотные характеристики звуковой системы сильно меняются с изменением места расположения измерительного микрофона. Поэтому, увидев спектральные измерения высокого разрешения, сделанные в разных озвучиваемых местах, вы больше никогда не вернетесь к мысли, что эквализация глобально влияет на звук в зале.
Система, в которой взаимодействия сведены к минимуму, будет характеризоваться наибольшей равномерностью озвучивания, и использование эквалайзера может принести практическую пользу. Если же на каждом месте звучит совсем по-разному, то ничего не поделаешь – большинство звукооператоров в таком случае «строят» для получения приемлемого звука на пульте и без особого энтузиазма переходят к микшированию. В самом деле, чтобы уменьшить взаимодействие АС/АС, требуется применение направленных компонентов, точное расположение и монтаж систем. В зонах, где лучи систем перекрываются, временные задержки и подстройка уровня позволяют приуменьшить деструктивные явления. Чтобы ослабить взаимодействие АС/помещение, нужны глобальные меры по акустической отделке и, опять же, направленные компоненты АС и точное их позиционирование. В условиях туровой работы вряд ли «руки дойдут» до этого, особенно, если требуется сложное измерительное оборудование и временные затраты…
Пусть существует система, в которой предприняты все меры по оптимизации – подобраны углы, направления, обработка, временные параметры, сделано все возможное по акустике зала – потрудились настоящие профессионалы своего звукового дела. И тогда единственное, чем это все можно еще немного улучшить – это эквалайзер. Для каждой группы систем, работающей со своим эквалайзером, измерьте АЧХ в ее зоне озвучивания – устанавливайте микрофон в столько позиций, сколько возможно. Выбирайте позиции с характерным звучанием, где на слух ощутимы «подъемы». Это необходимо для того, чтоб видеть, какие тенденции в работе системы общие, а какие – локальные. В частности, если перед вами кластер, сделайте замеры около оси одной акустической системы – в зоне ее максимального звукового давления. Старайтесь избегать зон сильного взаимодействия, где частотная характеристика сильно меняется даже при сдвиге на сантиметры. Например, угловой сектор касания 2х трапециидальных кабинетов, или пространство в непосредственной близости к стенам – не наилучшие места для оценки общих тенденций звучания.
В каждой позиции измерения частотный отклик будет уникален, и вы увидите на изрезанных графиках множество провалов/подъемов. «Прикосновения» фильтрами эквалайзера заслуживают но только те из них, которые повторяются на всех графиках или имеют общие черты. Приструнив 5-6 «систематических нарушителей» амплитудно-частотной плавности как можно более широкими параметрическими фильтрами, можете считать звучание в этой части аудитории адекватным и нейтральным. Благо, современные цифровые контроллеры акустических систем предоставляют для этого все необходимое, совмещая кроссовер и параметрик в одном компактном корпусе.
Современные программные анализаторы спектра способны отображать массу частотных параметров и характеристик, раскрывающих всю правду о качестве звучания звуковых систем, но это ничего не даст, если мы будем продолжать мыслить в духе 1/3-октавного менталитета прошлого. Частотная коррекция была, есть и будет атрибутом звукоусиления, но получить максимальную пользу от эквалайзера можно лишь с пониманием акустических механизмов, стоящих за неровностями на графиках, и используя правильные инструменты для их устранения. «Пара хороших ушей», в частности, не последний пункт в этом списке.