|
Скачать 1.64 Mb.
|
|
58 Если такое решение оказывается слишком сложным или связано с неприемлемо большими затратами, то в качестве паллиатива можно разместить громкоговорители, излучающие реверберационные сигналы так, чтобы они излучали их не непосредственно к слушателям, а на диффузно отражающие поверхности, Реверберационные сигналы приходят в этом случае к слушателям по многим и весьма различным путям. Формированию реверберационного процесса может способствовать и противофазное включение соседних громкоговорителей. Можно, кроме того, построить группы излучателей таким образом, что они будут излучать не направленно, а во все стороны [129]. В последнем случае речь, конечно, не идет о диффузном излучении звука. 3. ПАРАМЕТРЫ ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА ЗВУЧАНИЯ 3.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Электроакустические системы озвучения используются в тех случаях, когда необходимо улучшить естественные акустические условия прослушивания. Речь при этом идет не только о закрытых помещениях (залы конгрессов, театры, концертные залы), но и об открытом пространстве (спортивные площадки, зеленые театры и т. п.). С одной стороны, применение системы озвучения, как уже неоднократно подчеркивалось, практически не должно вообще ощущаться слушателем и уж ни в коем случае не должно восприниматься как нечто независимое, чуждое всей остальной акустической обстановке. Слушатель должен воспринимать работу системы звукоусиления и обеспечиваемое ею звучание как свойство окружающей акустической обстановки; особенно важно сохранить правильную локализацию первичного источника сигнала. С другой стороны, система озвучения должна быть настолько эффективной, чтобы с ее помощью достигалось заметное повышение качества звучания, а по возможности даже обеспечивались оптимальные условия прослушивания. В противном случае от использования системы озвучения можно было бы вообще отказаться. Говоря о качестве звучания, необходимо определить критерии оценки, согласованные с субъективным восприятием звучаний. Последние исследования подтвердили, что для речи важнейшими параметрами являются разборчивость и ее зависимость от уровня громкости и посторонних шумов. К сожалению, для музыки отсутствует такой единственный критерий «хорошей акустики». Высокое качество звучания определяется, по крайней мере, тремя, а возможно, и четырьмя факторами, которые в какой-то степени могут быть охарактеризованы с помощью понятий уровня громкости, прозрачности, пространственного впечатления и тембральной окраски звучания. Помимо названных существуют и другие субъективные критерии, предлагавшиеся в различных работах [2,136— 138]. Для лучшего взаимопонимания эти понятия были согласованы некоторыми специалистами [81], и на них необходимо остано- 59 виться более подробно, прежде чем перейти к обсуждению средств достижения высокого качества звучания. Практика требует, однако, объективно измеряемых параметров. Они должны, конечно, быть возможно более близкими к субъективным оценкам, но, кроме того, должны быть основаны на однозначных и не слишком сложных методах измерений. Рассмотрению данных параметров посвящена вторая часть данного раздела. По объективным параметрам имеется очень много предложений. В значительной их части они могут быть пересчитаны один в другой или описывают весьма сходные явления [23]. В данной книге будем пользоваться только такими параметрами, которые могут быть измерены с помощью стандартных измерительных приборов и для которых экспериментально подтверждена взаимосвязь с соответствующими субъективными критериями, 3.2. СУБЪЕКТИВНЫЕ КРИТЕРИИ Для речи существует один-единственный субъективный критерий качества звучания: хорошая разборчивость1. Этот критерий и соответствующие объективные параметры рассматриваются в разд. 3.6.2. Иначе обстоит дело для музыки. Уровень громкости, прозрачность, пространственное впечатление, окраска звучания, баланс и тому подобные субъективные критерии вносят в значительной мере независимый вклад в формирование «хорошей акустики». Трудности возникают даже с введением определений этих критериев. Уилкинз и Пленге [82, 83, 131] сопровождали в гастрольной поездке оркестр Берлинской филармонии и сделали в шести концертных залах (в каждом зале в пяти наиболее типичных зонах слушательских мест) записи с искусственной головой. Ставя перед собой задачу оценить качество звучания этих записей, они просили музыкантов не просто ответить на вопрос, хорошо или плохо звучит запись, а хотели получить более дифференцированные данные и ставили вопросы по отдельным взаимно противоположным признакам: гулко — сухо, светло — темно, тепло — холодно, громко —тихо, мягко —жестко, прозрачно —расплывчато, объемно — безжизненно... Они получили 130 таких парных признаков в качестве ответов. При этом было установлено, что многие из этих пар содержат примерно одну и ту же информацию. Однако и после объединения близких по смыслу пар в группы осталось 19 парных признаков, которые уже не удалось свести к меньшему числу катего- 1Следует различать чисто «информативную» речь — доклад, объявление и т.п. — и речь художественную, имеющую определенную эстетическую ценность. Если в первом случае и в самом деле важна лишь разборчивость, то во втором случае это не так, Вряд ли приятно слушать речь знакомого актера, пусть и разборчивую, но с искаженным до неузнаваемости тембром, -- Прим, ред. 60 рий оценок, исключив критерии, определяющие по существу одни и те же качественные признаки звучания. Далее оценка производилась экспертами по оставшимся 19 парным признакам. Результаты субъективных прослушиваний по» казали, что эти парные признаки можно разбить на три группы, причем признаки каждой из этих групп сами по себе и независимо от двух других определяют качество звучания. Они перечес ляются далее и сопоставляются с объективными параметрами, которые можно измерять сегодня с помощью доступных технических средств и которые будут более подробно рассмотрены в последующих разделах. Объективные параметры Индекс прозрачности С80, см. разд. 3.6.3 Следует различать выигрыш по уси-лению Еоо/Ео и индекс пространственного впечатления R, см. разд. 3.5 и 3.7 Тембральная окраска звучания, час-тотная зависимость времени реверберации, см. разд. 3.8 Пары признаков 1-я группа: разборчиво — неразборчиво, четко — расплывчато, рассеяно — локально 2-я группа: сочно- приглушенно, назойливо сдержанно, гулко — сухо 3-я группа: светло —темно, назойливо — сдержанно, подчеркнуты высокие частоты — темно, остро — тупо, ярко — тускло, жестко — мягко, округло Исходя из результатов этого и подобных экспериментов ([84, 85]; более подробно см. в [11]), некоторые специалисты в области архитектурной акустики попытались дать «определения» основных понятий, используемых в данной области [81]. Хотя определения касаются лишь субъективных критериев, их авторы стремились к тому, чтобы в них просматривалась и физическая сущность явлений. Вот некоторые из этих критериев. Акустика помещения. Совокупность свойств помещения, влияющих на качество звучания определенных видов программ. Отзвук. Сохраняющийся после внезапного умолкания источника сигнала и ослабляющийся со временем звук, обусловленный последовательностью повторяющихся отражений или рассеянием звука и (или) связанное с этими явлениями постепенное стихание воспринимаемого сигнала. Длительность отзвука. Время, в течение которого отзвук еще слышен. Примечание. Длительность отзвука зависит от времени реверберации (свойство помещения), начального уровня сигнала (звуковой сигнал), уровня помех (параметр, меняющийся во времени), а также от порога слуха (индивидуальный параметр слуха) и, следовательно, от частоты сигнала. Прозрачность, Различимость перекрывающих друг друга во времени тонов и одновременно звучащих инструментов, несмотря на налагающийся реверберационный отзвук помещения. 61 Примечание. Временная граница для полезных с точки зрения прозрачности и пространственного впечатления первых отражений, с одной стороны, и отзвука помещения, определяющего его гулкость (сумма поздних отражений), с другой стороны, составляет около 80 мс. Пространственное впечатление. Слуховое восприятие, свойственное закрытому с нескольких сторон (например, внутренний двор) или полностью закрытому пространству. Примечание. Пространственное впечатление складывается из ряда компонент:
Гулкость. Ощущение, что кроме прямого звука имеется и отраженный звук, воспринимаемый не как повторения сигнала. Примечание. В больших помещениях гулкость зависит от отношения поздней энергии отзвука к ранней. К ранней причисляют энергию прямого звука и отражений, которые на речи приходят примерно за первые 50 мс, а на музыке — за 80 мс после прихода прямого звука. На музыкальный сигнал гулкость оказывает до известного предела положительное влияние, способствуя слитности звучания. При слишком большой гулкости снижаются прозрачность звучания музыки и разборчивость речи. Во всех электроакустических системах звукопередачи гулкость оказывается значительно больше, чем при естественном слушании. При записи речи в сильно заглушённом помещении она может стать излишней даже из-за относительно слабых отражений, приходящих в первые 20 мс. Пространственность. Ощущение, что источник сигнала в помещении (например, оркестр) имеет большие по сравнению с его видимыми очертаниями размеры в одну или обе стороны и вверх. Примечание. Пространственность зависит, с одной стороны, от уровня звука в месте расположения слушателя, а с другой— от отношения энергии отражений, приходящих с боковых направлений за 80 мс после прямого сигнала к энергии прямого сигнала. Эхо. Такие повторения сигнала, при которых первичный и вто-ричАш сигналы воспринимаются во времени, а в некоторых случаях и в пространстве как самостоятельные слуховые объекты. Примечание. Если, например, повторение сигнала обусловлено отражениями, то для раздельного его восприятия необходимо определенное минимальное время запаздывания (около 50мс), зависящее от вида сигнала и взаимного пространственного положения обоих слуховых объектов. Многократное эхо. Периодическое повторение эхо-сигналов, воспринимаемое как неприятный эффект в помещениях, предназначенных для прослушивания тех или иных программ. 62 Примечание. О многократном эхе говорят и в тех случаях, когда: 1) звук при распространении отражается снова к источнику сигнала двумя или несколькими отражающими поверхностями; 2) повторения сигнала следуют так быстро друг за другом, что они не воспринимаются как отдельные сигналы. Будем пользоваться в дальнейшем этими определениями, когда речь будет идти о субъективных оценках. Необходимо терминологически четко разграничить субъективные критерии и объек» тивные меры, хотя последние и призваны в рамках имеющихся технических возможностей количественно характеризовать субъективные параметры. Об уровне громкости и способах его измерения уже говорилось в § 2.3. Понятия четкости и разборчивости речи будут рассмотрены отдельно в разд. 3.6.2. Раздельное исследование пространственности и гулкости в концертных залах едва ли возможно, так как боковые отражения и обилие отражений на завершающем участке реверберационного процесса равным образом, т. е. в соответствии с их энергией, формируют «пространственное впечатление». Как показал опыт, слушатель не в состоянии разделить эти две стороны восприятия [141]. Когда в дальнейшем будем говорить о пространственном впечатлении, будем иметь в виду ответ слушателя на следующий вопрос: каково соотношение звука, приходящего «из помещения» и со стороны «предполагаемой области сцены»? «Предполагаемая» область сцены здесь фигурирует потому, что оценки производились с помощью искусственного звукового поля. В электроакустических системах воспроизведения музыки можно наблюдать гулкость без пространственного впечатления (одно-канальнос воспроизведение) и пространственность без гулкости (стереофонические системы). Интересно, что в последнем случае протяженность кажущегося источника сигнала в стороны превышает расстояние между громкоговорителями [140]. В данной ситуации оправдано разделение понятий пространственности и гулкости. В системах звукоусиления такие экстремальные случаи, как правило, не встречаются. 3.3. ВРЕМЯ РЕВЕРБЕРАЦИИ. РАДИУС ГУЛКОСТИ Каждый специалист, как, впрочем, и каждый дилетант, спрашивает прежде всего о времени реверберации, если речь идет о хорошей или плохой акустике помещения [86, 87]. Несмотря на многочисленные уточнения, оно остается пока главным критерием оценки помещения, хотя хорошо известно, что теоретически и с достаточной точностью практически время реверберации одинаково во всех точках помещения и тем не менее существуют хорошие и плохие места. Время реверберации Т определяется как время, за которое средняя плотность звуковой энергии w(t) в помещении уменьша- 63 ется на 60 дБ относительно своего установившегося значения при достаточно интенсивном звуковом возбуждении. Отсюда вытекает соотношение для постоянной времени спада энергии % Это означает, что при начальной плотности энергии Wr0 плот-ность энергии по истечении времени t=T Можно также показать (вывод см. в [7, с. 181] и [8, с. 90]), что (3.1) где Т выражено в секундах, V— в метрах кубических, А — в метрах квадратных; V — объем; S — общая поверхность помещения; A и а определяются выражением (3.2); m — показатель затухания энергии от значения J1 до значения J2, an=m/2— показатель затухания звукового давления от значения р1 до значения р2 на длине пробега п при распространении звука в воздухе (в направлении, перпендикулярном поверхности равного звукового давления), ппичем (3.1а) На рис. 3.1 представлена зависимость т от относительной влажности воздуха и частоты. Первый член знаменателя в выражении (3.1) оказывает заметное влияние только на высоких час-тотах или в больших помещениях (большая длина пробега). Средний коэффициент поглощения а поверхностей помещения вычисляется по формуле (3.2) где av — коэффициент, поглощения отдельных поверхностей площадью Sv. Коэффициент поглощения а определяется как доля энергии, поглощаемой поверхностью при падении на нее звуковой волны. Величину А будем называть эквивалентной поглощающей поверхностью помещения, или стационарной поглощающей способностью. Величины Аn представляют собой эквивалентные поглощающие поверхности находящихся в помещении предметов (мебель, сцена, осветительные устройства и т. п.). причем это приближение справедливо, если a<0,2. 1 Условный знак:= означает равенство по определению. В выражении (3.1) часто пренебрегают поглощением звука в воздухе, а вместо — ln(l — a)S подставляют эквивалентную поглощающую поверхность помещения. Как видно из разложения в ряд, Фактически поглощение звука при реверберационном процессе определяется реверберационной поглощающей способностью |
|
Поиск на сайте Главная страница Литература Доклады Рефераты Курсовая работа Лекции |