CC BY
112
УДК 781.1/681.84.087.7/534.843.7
Ю. И. Исаков
ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ В МУЗЫКАЛЬНОЙ АКУСТИКЕ. ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА АКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЗВУКОВЫМ ПОЛЕМ
J-J а современном этапе развития цифровых технологий обработки звуковых сигналов появились принципиально новые возможности в управлении звуковым полем, которые открыли новые перспективы в творчестве музыкантов, композиторов и звукорежиссеров, к числу которых можно отнести следующие:
- возможность корректировать акустические недостатки звукового поля реального помещения в условиях репетиции, концерта и звукозаписи;
- возможность изменять акустику залов, репетиционных помещений и студий, оптимизируя их к конкретному жанру музыкального материала;
— возможность оптимизации акустики реального помещения для конкретного произведения, выбранного жанра музыкального материала;
— возможность быстрого изменения акустических параметров звукового поля для каждого произведения в перерывах между произведениями в одном концерте;
- создание условий аутентичных записей симфонической музыки и современной акустической музыки в форматах stereo, surround sound, 3D sound и др. в студиях с недостаточным объемом по нормативам архитектурной акустики;
— возможность создавать и исполнять новую акустическую музыку в смоделированной акустической среде, придуманной композитором или музыкантом-ин-терпретатором или звукорежиссером.
© Ю. И. Исаков, 2016
1. Понятие и основные характеристики звукового поля
Под звуковым полем понимается область пространства распространения звуковых волн. Звуковое поле формируется из прямых и отраженных волн. Первые отраженные волны следуют друг за другом дискретно, а по прошествии некоторого времени в формировании звукового поля начинают принимать участие волны, претерпевшие разное число отражений. При каждом отражении часть энергии поглощается, а часть приходит в рассматриваемую точку и накладывается на прямой звук [1, с. 474]. Если в качестве тестового сигнала взять акустический импульс (например, выстрел), а в качестве приемника микрофон, то можно записать импульсный отклик помещения. В начальный период времени придет прямой звук выстрела, затем придут редкие отражения от пола, потолка, стен - так формируются ранние отражения, затем возникнут взаимные переотражения, поздние отражения. Переотражения станут чаще и перестанут быть дискретными, и через 90-110 миллисекунд энергия звукового поля достигнет максимума. После 150-300 миллисекунд отражения станут слитными «диффузными» и энергия будет уменьшаться. Скорость уменьшения зависит от параметров помещения и определяет время реверберации [7, с. 67].
В конце XIX века Валлас Клемент Сэ-бин (Wallace Clement Sabine) начал эксперименты в Гарвардском университете с целью изучения воздействия поглощений на время реверберации. Он обнаружил, что время реверберации пропорционально размерам комнаты и обратно про-
порциональна фонду звукопоглощения [7, с. 69].
Формула Сэбина: Т = 0,161 V / А
Т - время реверберации,
V - объем помещения,
А - фонд звукопоглощения.
Измерение времени реверберации в реальном помещении происходит по определенной методике и обозначается RT60 (Reverb time - время реверберации) -это время необходимое для того, чтобы отражения звука распались на бОдБ ниже уровня прямого звука. Время реверберации может быть измерено в разных частотных диапазонах сигнала (от 20 Гц до 20 кГц), или, точнее, в узких частотных полосах (одной октаве, 1/3 октавы, 1/6 октавы и т. д.). Как правило, время реверберации на низких частотах больше времени на высоких (высокие частоты затухают гораздо быстрее низких).
Время реверберации является одной из основных характеристик звукового поля.
Оптимальное время реверберации зависит от типа музыки или звуков, которые должны звучать в пространстве. Помещения, которые используются для передачи речи, обычно требуют более короткого времени реверберации, для большей разборчивости слов. Это также относится к разборчивости слов в оперных ариях. С другой стороны, если время реверберации слишком коротко, то может пострадать тембровый баланс и громкость. Для симфонических произведений и в целом для акустической музыки требуется большее время реверберации.
Основные факторы, влияющие на время реверберации, - это размер и форма помещения, а также материалы, используемые при его строительстве. На время реверберации может повлиять любой объект, помещенный в комнату, в том числе люди и их имущество.
Оптимальное время реверберации может быть для различных музыкальных жанров и для различных помещений. Даже в отечественных строительных нормах это отмечено как обязательное
условие проектирования залов [6, раздел 13].
Очевидно, что большим спросом пользуются залы многоцелевого назначения, в которых звуковое поле характеризуется более сухим звучанием. Но было бы идеальным случаем иметь возможность менять характеристики зала, подстраивая их под жанр музыки.
Огромное значение имеет реверберация в классической музыке. Многие профессионалы знают, что параметры звукового поля (проще - акустика) концертных залов менялась вместе с развитием и появлением новых музыкальных стилей, и знание того, какими характеристиками обладали помещения в эпоху классицизма и романтизма, может очень помочь в поисках «правильного» акустического оформления. Столетия назад, когда единственным способом донести музыку до окружающих было концертное исполнение, к строительству залов относились очень скрупулезно. Например, зал Замок Эстерхази (Schloßsha Esterhaza) в г. Айзенштадт, где исполнялись симфонии Й. Гайдна в период его долгой службы семье Эстерхази, имеет 200 мест и время реверберации 1,2 сек.
Конечно, это был частный зал, но у старого Гевандхауз (Gewandhaus) в Лейпциге, построенного в 1781 г. для общественных концертов, было точно такое же время реверберации - 1,2 сек. Этот зал славился своими исключительными акустическими свойствами. Отсюда напрашивается вывод, что реверберация в 1,2 сек. считалась идеальной в эпоху классицизма. Можно противопоставить этим залам Гроссер Музикферайне (Grosser Musikvereinsaal) в Вене, который и в эпоху романтизма, и в наши дни считается идеально подходящим для исполнения симфонической музыки конца XIX века. Он содержит 1680 мест и имеет время реверберации порядка 2-х секунд. Различие между временем реверберации 1,2 и 2 секунды существенно по характеру звучания. В первом случае звук сухой, чистый, ясный, потому что старинной музыке с ее филигранной артикуляцией и контрапунктирующими
инструментальными линиями необходима ясная, прозрачная акустика. Для музыки более поздних стилей требуется более значительная реверберация, дающая поддержку непрерывности звука, теплоту, основательность басовой компоненты.
Зал - это не просто помещение, это инструмент, который либо будет «играть» в созвучии с исполнителями, либо нет [3].
2. Методы изменения параметров звукового поля механическим путем
По результатам исследований Wallace Clement Sabine время реверберации прямо пропорционально объему помещения и обратно пропорционально площади звукопоглощения.
Следовательно, изменять такой параметр звукового поля, как время реверберации можно изменяя объем помещения и (или) параметры звукопоглощения ограничивающих помещение поверхностей.
Первый путь - изменение объема помещения.
В 2005 году архитектор Сантьяго Ка-латрава (Испания) предложил проект концертного зала в симфоническом центре Атланты (США). Концертный зал на 2000 мест в форме «грозди винограда» с изменяющейся высотой потолка для изменения акустики зала путем изменения объема. Высота потолка могла варьироваться от 48 футов до 104 футов над сценой [11].
Т&кжв есть решение изменения объема концертного зала с помощью эхока-мер. Например, концертный зал Люцерн на 1898 мест в Люцерне (Швейцария) [15]. Рассел Джонсон (1924-2007) был ответственен за акустику. За более чем три десятилетия он выполнял проекты по всему миру и считался одним из ведущих профессиональных акустиков. Несмотря на всю известность, ККЛ Люцерн был вехой в его творчестве. Для него целью было создать акустические решения, которые наилучшим образом воплощают в жизнь весь музыкальный репертуар, от средневековья до современных звуков.
В зале, по форме «обувной коробки» используются эхо камера - полое пространство, которое окружает концертный зал в его верхней части. Добавление объема осуществляется путем открытия дверей, контролируемых электроникой. В результате, к объему зала 19,000т3 может быть прибавлен объем эхокамеры 6,000т8. При открывании двери в разной степени звук может изменяться и время реверберации увеличивается до 3 секунд [15].
Второй путь - изменение акустических свойств ограждающих поверхностей помещения.
В 2011 году была проведена реконструкция Большого концертного зала Омской государственной филармонии. За архитектурную акустику зала отвечал Николас Эдварде - акустик из английской компании Acoustic Dimensions [12]. Проект реконструкции зала был разработан для симфонической музыки. Но большая часть времени работы филармонии - это коммерческие концерты - популярная музыка с электроусилением.
Для изменения акустических свойств зала предусмотрены механизмы трансформации со специальными элементами, поглощающими звук - 30 подъемно-опускных и 6 поворотных акустических панелей, 12 раздвижных акустических занавесов. Все это управляется электроникой с места помощника режиссера.
3. Электроакустические системы управления звуковым полем 3.1. Системы совершенствования акустики с аналоговой обработкой сигнала Системы совершенствования акустики - особый тип систем звукоусиления, которые используются для увеличения прямого, отраженного, или ревербераци-онного звука.
Если традиционно звукоусилительная система используется для увеличения громкости источника звука — речь, вокал и музыкальные и электромузыкальные инструменты, то системы совершенствования акустики обычно используются с акустическими источниками звука, та-
кими как камерный оркестр, симфонический оркестр или опера, а также в помещениях. таких как репетиционные залы, павильоны записи, конференц-залы. эстрады, спортивные арены и даже зрительские места на открытом воздухе.
В системах совершенствования акустики используются мит^раФ^тг^т, устгпитя-ли и громкоговорители,, соединенные с некоторой Формой обработки. Количество, тип и размещение микрофонов и громкоговорителей варьируется в зависимости от помещения, алгоритмов обработки и от оборудования каждого производителя. В большинстве случаев эти системы используют по крайней мере один массив громкоговорителей, распределенных по всему помещению.
Одна из первых систем совершенствования акустики была запатентована в 1959 году фирмой Philips. В системе использовалась магнитная лента, соединенная в кольцо, одна записывающая и несколько воспроизводящих головок, служащих для создания сигналов нескольких элементов звукового поля. Система получила название амбиофоничес-кой (см. илл. 1).
тиШар delay concept
Илл. 1. Структурная схема и принцип работы амбиофонической системы
В амбиофонической системе микрофоны, находящиеся на сцене, воспринимали как прямой звук, так и ранние отражения от ограждающих поверхностей сцены, затем эти сигналы усиливались, суммировались и подавались на магнитофонную линию задержки, с выходов которой сигналы подавались на группы, разноудаленных от сцены громкоговорителей. Сегодня, такая система может считаться очень грубой, но в 1959 году эта система была восхитительной. Она применялась в нескольких залах Европы и даже в знаменитом театре Ла Скала в Милане [2].
В России подобная система применялась в Кремлевском дворце съездов. Состав системы был дополнен ревербераци-онной камерой, внутри которой помещался громкоговоритель и микрофон, сигнал которого подмешивался к сигналам задержек для улучшения временной структуры реверберации. Звукорежиссер мог оперативно управлять параметрами звукового поля. Время реверберации изменялось от 1,5 сек. до 3,0 сек. на средних частотах [8, с. 74-79].
Ярким примером многоканальналь-ной системы коррекции акустики является экспериментальная система коррекции акустики, которая была построена в 1964 году в Ройял Фестиваль Холле в Лондоне. Разработчик П. Пар-кин [8, с. 80-82]. Идея заключается в использовании акустической обратной связи. В системе использовались 98 каналов, каждый канал работал в полосе всего 3 Гц. Такая узкая полоса достигнута за счет применения резонаторов Гельмгольца, в которых помещались микрофоны. Для повышения чувствительности громкоговорителя - ящик громкоговорителя тоже настраивался на частоту канала. В результате усилитель мощности одного канала имел всего 3 Вт выходной мощности.
В 1964 году была достигнута, как казалось разработчикам, оптимальная кривая времени реверберации. Хвалебную оценку дал И. Менухин, сказав, что «достигнуто коренное улучшение, обеспечивающее замечательную теплоту звучания
струйных и духовых инструментов, отчетливо слышимую не только на эстраде, но и в зале». Но позже система была дополнена до 172 каналов. Интервалы между канальными частотами составили 2 Гц при частотах 58-100 Гц, 3 Гц в области 100-180 Гц, 4 Гц в области 180-300 Гц и 5 Гц при частотах 300-700 Гц.
3.2. Типы систем совершенствования звукового поля с цифровой обработкой сигналов
Существуют различные типы систем совершенствования звукового поля с цифровой обработкой сигналов: линейные S-SF (синтез звукового поля) и с обратной связью A-SF (коррекция звукового поля), с применением или без алгоритмов искусственной реверберации.
Линейные системы называются также не регенеративными (отсутствие обратной связи).
Системы типа S-SF синтезируют звуковое поле в помещениях, в которых ре-верберационное звуковое поле незначительно или отсутствует. Синтез такого поля осуществляется с помощью алгоритмов искусственной реверберации. Примером такого поля может считаться кинотеатр или концертная площадка на открытом воздухе.
Сейчас в кино пришел новый звуковой формат Dolby Atmos, который по сути является системой типа S-SF (см. илл. 2).
Илл. 2. Структура звукового поля в помещении с линейной (не регенеративной) системой совершенствования акустики в-вР
Системы типа А-ЯР с обратной связью также называют регенеративными. Системы только подправляют существующую «живую» акустику помещения (см. илл. 3).
Илл. 3. Структура звукового поля в помещении с регенеративной системой совершенствования акустики А-8Е
В системах типа A-FS звуковое поле корректируется с помощью добавления звуковых сигналов, прошедших цифровую обработку сигналов в основном для выравнивания частотной характеристики.
Существует третий тип систем, у которых в цифровую обработку сигнала добавлены алгоритмы искусственной реверберации, использующие различные методы (свертки и КИХ-фильтрации), такие системы называют гибридными.
К линейным системам улучшения акустики с искусственной реверберацией S-FS относятся следующие системы:
- E-coustic LARES (Lexicon Acoustic Reinforcement and Enhancement System -система акустического дополнения и совершенствования от Лексикона) 1988, Lexicon, D.Griesinger;
- SIAP, (the System for Improved Acoustic Performance - система для улучшения акустической характеристики) (1991, SIAP bv, van Munster&Berkhout);
- ACS (Acoustic Control Systems - системы управления акустикой) (1987, ACS bv, van Berkhout);
- Vivece - 2008, Stagetec, Muller-BBM. (См. илл. 4.)
В каждой системе используются специально разработанные алгоритмы ис-
Ё
ACS 1198-7—^
recdtxrck иrppsezted at much asjxajSbtc uitnq cardtcldt Oe-carrviatJon Ffirpugh талу ImfeBtnócitífmmeliond/or tlrm variante.
reverb EQ amplifier
Илл. 4. Структурная схема линейных систем синтезирования звукового поля
кусственной реверберации, выполняемые специализированным DSP. Минимизирована обратная акустическая связь за счет применения микрофонов с диаграммами направленности кардиоида и суперкардиоида, расположенными близко к источнику и за счет тонкой настройки эквалайзеров. Системы имеют множество самостоятельных не коррелированных каналов. Время реверберации может варьироваться без долгой перестройки (SIAP, ACS).
Во время Венского фестиваля в мае 1995 года была использована система LARES на открытом воздухе Millennium Park Чикаго. Музыкантами Венской филармонии исполнялась Симфония №9 Бетховена, дирижировал Зубин Мета.
«Впервые усиление классической музыки не было подвергнуто критике за «порчу» музыки», - сказал Альфред Тоджел, специалист отдела звука Венского фестиваля [9]. (См. илл. 5.)
- Система LARES также построена в Национальной Опере в Берлине и Колибри - Центре в Торонто[19].
- Система SIAP используется в Театре «Амансон» в Лос-Анджелесе, в Национальном Королевском Театре в Лондоне, в Вивиан Бомонт театре в Нью-Йорке [9].
- Система VIVACE используется в Белорусском национальном театре им. Янки Купалы в Минске [21].
- Система по принципу S-SF построена фирмой «Аудио Визуальная Сфера» в самом простом виде в Драматическом
Оболочка сцены
Дуги
SS 1 А
|\ 14 1\
Сцена/оркестр Зрительская зона
□ натуральный звук gg система усиления
Свободная зрительская зона система улучшения
Илл. 5. Миллениум Парк в Чикаго, система синтеза звукового поля от LARES
Система улучшения акустики. Расположение громкоговорителей
Илл. 6. Схема расположения громкоговорителей в зале театра «Старый Дом»
театре «Старый Дом» в Новосибирске. Автор проекта Юрий Исаков [4]. (См. илл. 6.)
Системы с обратной связью без искусственной реверберации A-SF относятся к системам регенеративным, которые только могут подправить существующее звуковое поле в помещении. (См. илл. 7.)
Система CARMEN разработана CSTB и содержит ряд активных электроакустических элементов (приблизительно от 16 до 40), каждый из которых состоит из микрофона, электронного блока фильт-
рации, усилителя мощности и громкоговорителя. Размещенные на стенах и потолке зрительного зала, элементы образуют виртуальные стены, которые решают задачи акустики в зависимости от архитектурных проблем. Элементы взаимодействуют друг с другом только через акустику.
Основная идея системы заключается в том, что система не вмешивается в процесс формирования отражений в сценическом пространстве, а лишь меняет акустические свойства ограждаю-
N1
rfi-W'V Kfon uyrg шдга
А
1 йен (196»-]
в CMMEN |199в 1
Ш-
О
Илл. 7. Структурная схема регенеративной системы
ätw.tVror. osity impv
Vwrr-ifrr; (hir-ntb
aedMfi
Hybrid regenerative system concept Илл. 8. Структурная схема гибридной системы совершенствования акустики
щих зал поверхностей — виртуальные стены. Таким образом, полностью сохраняется согласование визуального и звукового образа [17].
Системы с обратной связью и алгоритмами искусственной реверберацией — регенеративные гибридные системы строятся на базе ненаправленных микрофонов, линий задержек, эквалайзеров, DSP процессоров, выполняющих операции свертки или фильтрации с КИХ (конечная импульсная характеристика) представлены двумя системами.
- Система Constellation (Созвездие), ранее имела название VRAS (Система из-
меняемой акустики помещения) от фирмы Meyer Sound.
- Система AFC-3 (Активный контроль звукового поля - релиз 3) от фирмы Yamaha. Система совершенствует архитектурную акустику помещения и позволяет оптимизировать время реверберации для конкретного исполнения. (См. илл. 8.)
В России система «Созвездие» от Meyer установлена в Доме Музыки в концертном зале им. Е. Ф. Светланова. В системе использовано около 100 микрофонов и 150 громкоговорителей [16]. (См. илл. 9.)
УН
Free fl В
Cwnable] 8PEQ
L^COnv FIR LI IrablrtY)
pja«ns|
8PEQ
(jibUr)
SPEQ
(fine tuning}
8PEQ [fil* lururc)
8PEQ
(fine tuning)
SPEQ
[fire tu A4)
"i
level delay
SP£Q
(line luniij)
,4
4 to 118 output cbnnncis t>cr subsystem
Илл. 9. Блок-схема системы AFC-3
Отличительной особенностью системы АГС-З является алгоритм усреднения, который позволяет повысить устойчивость к самовозбуждению акустической обратной связи и уменьшить изменения параметров реверберации на разных слушательских местах.
В базовой системе АГС-З используется 4 микрофона, которые поочередно переключаются с помощью ЕМЛ - электронного «вращателя» (переключателя) микрофонов в каждом из 4-х каналов обработки.
Применение такого метода позволяет иметь дополнительно ЗдБ запаса устойчивости от самовозбуждения системы [2, с. 123].
В каждом канале применяется цифровая обработка с помощью фильтров КИХ (с конечной импульсной характеристикой). Разработаны четыре универсальных алгоритма, которые загружаются в виде паттернов, и свободно настраиваемый алгоритм.
В каждом канале обработки используется по два восьмиполосных полно-
параметрических эквалайзера, с помощью первого повышается устойчивость канала к возникновению самовозбуждения. С помощью второго подстраивается частотная зависимость времени реверберации.
Сигнал с каждого канала обработки поступает на матрицу - роутер 4*N, где N -число каналов звукоусиления от 4 до 118.
В каждом канале звукоусиления есть подстройка уровня усиления, задержка, которая выставляется для каждого канала в зависимости от удаленности от источника звука, и восьмиполосный полнопараметрический эквалайзер, служащий для выравнивания АЧХ звукового поля в конкретном месте расположения громкоговорителя.
В разных условиях может применяться несколько систем АТС одновременно. В больших залах используются самостоятельные системы для сцены, для зрительской зон партера, балкона и под балконом. (См. илл. 10.)
Система фирмы Yamaha AFC установлена во многих залах мира.
ßäJis ßsygrjbsiätiSG • :• ■ ■ ■ o-o— o-o- Acem ~ АКЗ ■ РАпр Sf«eisrs
Basic Reverberation with Early Reflection • 4 o-o-o-0- o-o- o-o- ШЕЖ - лкз - REV - РАпр Ofce Spdin
Acem ЛКЗ ER - РЛпр \НЫ
Basic Reverberation with Under Balcony • Ф • » ■ a o-o-o-o- o-o-o-o- леей? Н AFC3 J FEV ■ РАпр Spvk<r>
fm АСИ+1 "1 лга J ВЛогу - РАпр 5 юту СМИ« 5f»l
Electronic Shell — Q— o-o- o- »rem ляз . РЛпр С** Swuri
HI Hi o— CH o— си АСВНЗ ЛЯЗ - РЛпр CMrg SnKn
Илл. 10. Варианты построения систем в зависимости от особенностей зала
tokyo international forum(TIF): hall A I
I
1 ffi
■e
ОС
Илл. 11. Токийский Интернациональный Форум. Графики частотной зависимости времени реверберации с включевной и выключенной системой
С 1987 гсща по сегодняшний день улучшена акустика более 150 залов в разных странах мира с помощью систем AFC.
Например, в Интернациональном форуме в Токио на 5000 мест. Установлено 7 систем AFC [10]. (См. илл. 11.)
В России система AFC-3 установлена в Yamaha Artist Services Moscow (YASM) в Леонтьевском переулке в Москве в ноябре 2014 года. В системе используется 4 микрофона и 14 каналов звукоусиления. (См. илл. 12, 13.)
0.5
63 125 250 500 1К 2К 4К ÖK
Frequency(Hz)
2.7m
mj
|n w "w. (
14x VXC8
Илл. 12. Схема включения и схема расположения микрофонов и громкоговорителей в демонстрационном зале музыкального сервис-центра Yamaha
Т'с 3.0
2.0
1.0
0.0
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
Частота, Гц
Илл. 13. Графики времени реверберации помещения при включении разных пресетов,
пунктир - система выключена
В системе AFC оперного театра использовано 20 микрофонов и 180 каналов усиления [10].
В «Изумрудном» зале НСМШ Ватана-бе настроил несколько пресетов параметров звукового поля: 1) струнные, 2) фортепиано, 3) вокал, 4) максимальная реверберация для «Изумрудного» зала.
Для иллюстрации и экспертизы работы системы были приглашены известные в России музыканты, живущие в Новосибирске, и юные музыканты НСМШ.
Музыкантам предлагалось сыграть медленное произведение и быстрое.
Во время исполнения медленного произведения включался режим максималь-
Струнные
В Новосибирске демонстрационная система AFC была установлена в «Изумрудном» зале НСМШ.
В октябре 2015 года прошла презентация системы. Систему настроил технический менеджер группы пространственных акустических систем Такаюке Ватанабе (см. фото 1). Проектированием систем усовершенствования акустики по принципу активного управления звуковым полем Ватанабе занимается с 1987 года по сей день.
На фото Такаюки Ватанабе рассказывает о проекте Национальной Оперы в Варшаве, где в 2014 году была спроектирована и построена система AFC-3.
Фото 1. Такаюки Ватанабе
ной реверберации, а во время исполнения быстрого включался режим, предназначенный для данного инструмента.
В процессе исполнения система на время выключалась для сравнения звучания инструментов в существующей акустике и в акустике, скорректированной системой АРС-З.
В процессе тестирования приняли участие:
- Дарья Мордвинова (флейта) - студентка Новосибирской консерватории -класс доцента Надежды Петровны Фу-ренковой;
- Эльдар Нагиев (скрипка) - концертмейстер оркестра НГАТОиБ, преподаватель НСМШ, Яна Шабданова (фортепиано);
- Дмитрий Карпов (фортепиано) - солист Новосибирской филармонии, преподаватель НСМШ;
- Михаил Овчинников (баян) — доцент Новосибирской консерватории.
Музыканты отмечали, что система позволяет забыть о необходимости стараться наполнить зал звуком инструмента, порой даже меняя штрихи исполнения в конкретном зале. На первый план выходит желание сделать более интересной нюансировку исполнения, зная, что любому слушателю в зале будет это слышно так, как слышит свое исполнение музыкант благодаря работе системы от Яма-хи. Все инструменты звучали вырази-
тельно. Но сюрприз в звучании был для всех во время исполнения Токкаты Ре минор Баха на баяне, который зазвучал как полноценный соборный орган. Молодые исполнители, студенты НСМШ просто восхитили всех присутствующих на презентации и мировым уровнем своего искусства, и быстрой адаптацией к новым акустическим условиям.
Среди молодых музыкантов:
- Маргарита Климкина (домра) студентка НСМШ - класс Н. А. Фотохудиновой;
- Вокальный дуэт Анастасия Валько-ва, Маргарита Нестерова - студентки НСМШ — класс заслуженной артистки НГАТОиБ Ольги Юрьевны Обуховой;
- Квартет НСМШ - класс заслуженного деятеля культуры РФ Александра Тихоновича Марченко (фото 2).
Оптимальное время реверберации для выступления струнного квартета позволило насладиться глубиной и объемностью звучания и музыкантам, и слушателям.
Режим струнных инструментов хорошо сочетался со звучанием домры.
По отзывам Ольги Юрьевны Обуховой, совершенно, божественно зазвучала вокальная музыка в исполнения дуэта при работе системы АГС-З. Было ощущение и полетности, и полноты звука.
Позже в индивидуальном прослушивании работу системы высоко оценили заслуженный деятель искусств, профессор Новосибирской консерватории Мэри
Фото 2. Квартет НСМШ
Симховна Лебензон и заслуженный деятель искусств, художественный руководитель и дирижер Юношеского симфонического оркестра НСМШ Владислав Янович Янковский.
4. Использование системы
в концертных и студийных условиях
Создание акустических условий с оптимальным временем реверберации, прежде всего, позволит музыкантам донести замысел произведения слушателям.
Важно сформировать звук еще во время записи для таких многоканальных форматов записи с окружающим звуком, как SACD, Dolby Surround 5.1 либо 7.2, а также Dolby Atmos.
В 2005 году концертная запись «Валькирии» из цикла «Кольцо нибелунга» (Der Ring des Nibelungen) Вагнера в исполнении Государственной оперой Южной Австралии в театре Аделаида фестивального центра завоевала десять из своих одиннадцати номинаций Helpmann Awards. Это был первый в мире 6-каналь-ный альбом SACD, записанный аутентично, но в подправленной акустике театра фестивального центра Аделаида.
Другая запись Вагнера «Гибель богов» была номинирована на Грэмми в 2008 году.
Музыка, записанная в естественной «живой» акустической среде, воспринимается более «натуральной», «сочной», объемной, чем записанная в «мертвой» акустике с добавлением искусственной реверберации во время сведения [9].
В условиях студии с оптимальной реверберацией для этого произведения у музыканта открываются перспективы для творчества и поиска образов.
В «Изумрудном» зале НСМШ в конце января 2016 года уже сделана пробная
запись в формате 5.1. фортепианной музыки с работающей демонстрационной системой АРС-З.
5. Заключение
Задачи оптимизации параметров звукового поля в концертных залах и других помещениях в музыкальной акустике являются самыми востребованными.
Рассмотренные механические и электроакустические системы изменения параметров звукового поля с точки зрения сложности построения позволяют отдать предпочтение последним.
С помощью электроакустических систем совершенствования звукового поля с цифровой обработкой сигналов практически каждому произведению в сборном концерте можно успеть подготовить оптимальные параметры реверберации за время объявления номера или выхода музыкантов на сцену (время переключения пресетов около 5 сек.), что совершенно невозможно сделать с помощью систем механического изменения акустики, которым требуется значительно большее время.
Среди электроакустических систем совершенствования акустики следует отдать предпочтение гибридным системам, как наиболее перспективным. Они могут работать как в «мертвых» помещениях, таких как кинотеатр, сцена драматических театров, павильон студии звукозаписи, так и в «живых» - симфонические концертные залы, камерные залы, оперы, репетиционные помещения.
Качество алгоритмов цифровой обработки сигналов постоянно совершенствуются и это позволяет также совершенствовать электроакустические системы путем незначительных изменений лишь в алгоритме цифровой обработки сигналов.
Литература и источники информации
1. Алдошина И., Приттс Р. Музыкальная акустика. Учебник. - СПб.: Композитор. Санкт-Петербург, 2006. - 720с., ил.
2. Анерт В., Райхардт В. Основы техники звукоусиления: Пер. с нем. - М.: Радио и связь, 1984. - 320 е., ил.
3. Зеленина А. Творческие направления в звуко-режиссуре. - http://prosound.ixbt.com/ recording/styles-recording.shtml
4. Исаков Ю. И. Новая акустика зала театра «Старый Дом» в Новосибирске. 2013. http:// avsphere.ru/
б. Омская филармония. Концертный зал. http:// www.omfil.ru/filarmoniya/zaly/kontsertnyy-zal
6. Свод правил. Защита от шума. Актуализированная редакция СНиП 23-03-2003. СП 51.13330.2011 (утв. Приказом Минрегиона РФ от 28.12.2010 N 825).
7. Севашко А. В. Звукорежиссура и запись фонограмм. Профессиональное руководство. -М.: Альтекс - А, 2004. - 432 е., ил.
8. Фундурцев В. В. Стереофония и многоканальные звуковые системы. - М.: Энергия, 1973.
9. Acousticenhancement - https:// en.wikipedia.org/wiki/
10. AFC3: http://www.yamaha-afc.com
11. Atlanta Symphony Center, http:// www.arcspace.com/features/santiago-calatrava/atlanta-symphony-center.
12. Bakker Ron "Active Acoustic Enhancement Systems - introducing Yamaha AFC3". -presentation at the 27th Ton Meister Tagung in Cologne, Germany, 23-11-2012.
13. Barbar Steve "Inside out - time variant electronic acoustic enhancement provides the missing link for acoustic music outdoors". Audio Engineering Society Convention Paper Presented at the 127th Convention 2009 October 9-12 New York, NY, USA Anthony Nittoli.
14. Barbar Steve "An electro-acoustic conundrum - Improving the listening experience at the Park Avenue Armory". AES 59th Conference on Sound Reinforcement Engineering.
15. Concert Hall, Culture and Congress Centre, Lucerne, Switzerland. http:// www.artecconsultants.com/03_projects/ performingartsvenues/culturecongresscentre/ concert_hall_lucerne.html
16. Constellation: http://www.meyersound.com/ products/#constellation
17. CSTB : http://dae.cstb.fr/en/and CARMEN section.
18. Customisable acoustics, the dream of any musician, http://www.eventacoustics.com/ Variable-Acoustics-and-Sound-Effects.aspx
19. Griesinger David, Barbar Steve "Recent experiences with electronic acoustic enhancement in concert halls and opera houses".
20. Takayuki Watanabe, Shinji Kishinaga, Fukushi Kawakami "Acoustical Renovation Using Active Field Control in Preserving an Historical Auditorium" - YAMAHA Advanced System Development Center.
21. Vivace: http://www.stagetec.com/en/audio-technology-products/vivace.html
Referenses
1. Aldoshina I., Pritts R . Muzikal'naya akustika. Uchebnik [Musical acoustics. Textbook]. St. Petersburg: Composer, 2006, 720 p.
2. Ahnert W., Reichardt W., Osnovi tehniki zvukousileniya [Fundamentals of PA Engineering]. Moscow: Radio and Communications, 1984, 320 p.
3. Zelenina A. Tvorcheskie napravleniya v zvukorezhissure [Creative direction in sound engineering]. http://prosound.ixbt.com/ recording/styles-recording.shtml
4. Isakov Yu. I. Novaya akustika zala teatra "Starii Dom" v Novosibirske [The new hall's acoustics of the theater «Old House» in Novosibirsk], 2013, http://avsphere.ru/
5. Omskaya filarmoniya. Kontcertnii zal [Omsk Philharmonic. Concert hall]. http:// www.omfil.ru/filarmoniya/zaly/kontsertnyy-zal
6. Svod pravil. Zashita ot shuma. Aktualizirovannaya redakcia SNIP 23-03-2003. SP 51.13330.2011" (Utv. Prikazom Minregiona RF ot 28.12.2010 N 825) [«Set of Rules. Noise Protection. The updated edition of SNiP 23-03-2003. SP 51.13330.2011» (app. by Order of the RF Ministry of Regional Development 28.12.2010 N 825)]
7. Sevashko A. V. Zvukorezhisura I zapic'fonogramm. Professional'noe rukovodstvo
[Sound engineering and soundtracks recording. Professional Manual]. Moscow: Altex - A, 2004, 432 p.
8. Fundurtsev V.V. Stereofoniya I mnogokanal'nie zvukovie sistemi [Stereophonies and multichannel sound systems]. Moscow: Energy, 1973.
9. Acoustic enhancement - https://en.wikipedia. org/wiki/
10. AFC3: http://www.yamaha-afc.com
11. Atlanta Symphony Center, http:// www.arcspace.com/features/santiago-calatrava/ atlanta-symphony-center/
12. Bakker Ron "Active Acoustic Enhancement Systems - introducing Yamaha AFC3" -presentation at the 27th Ton Meister Tagung in Cologne, Germany, 23-11-2012.
13. Barbar Steve "Inside out - time variant electronic acoustic enhancement provides the missing link for acoustic music outdoors". Audio Engineering Society Convention Paper Presented at the 127th Convention 2009 October 9-12 New York, NY, USA Anthony Nittoli.
14. Barbar Steve "An electro-acoustic conundrum - Improving the listening experience at the Park Avenue Armory" AES 59th Conference on Sound Reinforcement Engineering.
15. Concert Hall, Culture and Congress Centre, Lucerne, Switzerland. http:// www.artecconsultants.com/03_projects/ performingartsvenues/culturecongresscentre/ concert_hall_lucerne.html
16. Constellation: http://www.meyersound.com/ products/#constellation
17. CSTB : http://dae.cstb.fr/en/and CARMEN section
18. Customisable acoustics, the dream of any musician, http://www.eventacoustics.com/ Variable-Acoustics-and-Sound-Effects.aspx
19. Griesinger David, Barbar Steve. "Recent experiences with electronic acoustic enhancement in concert halls and opera houses".
20. Takayuki Watanabe, Shinji Kishinaga, Fukushi Kawakami "Acoustical Renovation Using Active Field Control in Preserving an Historical Auditorium" - YAMAHA Advanced System Development Center.
21. Vivace: http://www.stagetec.com/en/audio-technology-products/vivace.html
Цифровая обработка звуковых сигналов в музыкальной акустике.
Электроакустическая система
активного управления звуковым полем
На современном этапе развития цифровых технологий обработки звуковых сигналов появились принципиально новые возможности в управлении звуковым полем, которые открыли перспективы в творчестве музыкантов, композиторов и звукорежиссеров.
В статье уделяется внимание способам изменения параметров звукового поля механическим и электроакустическим путем, использующимся в современной музыкальной акустике.
Основное внимание акцентируется на электроакустических системах с цифровой обработкой звуковых сигналов, позволяющих совершенствовать звуковое поле помещений и открытых слушательских пространств. Среди систем большей универсальностью обладают гибридные системы совершенствования акустики. Особый интерес представляет система активного управления звуковым полем AFC-3 (Yamaha). В системе используются алгоритмы фильтрации ЕИХ и усреднение параметров сигналов микрофонов, что повышает в целом устойчивость системы к самовозбуждению.
Приводятся оценки музыкантов, тестирующих демонстрационный вариант системы AFC-3, установленный в Изумрудном зале НСМШ в г. Новосибирске.
Ключевые слова: ЦОС, КИХ, акустика, время реверберации, звуковое поле.
Digital processing of audio signals in musical acoustics.
Electroacoustic system of sound field active control
Fundamentally new possibilities in sound field control have appeared at the present stage of development of digital technologies of audio signal processing. They have opened prospects for musicians, composers, and sound engineers.
The author focuses on the mechanical and electro-acoustic methods for changing the sound field parameters that are used in modern music acoustics.
The article focuses on electro-acoustic systems with digital processing of audio signals, which allow perfecting sound field of the indoor and outdoor audience spaces. Among the most versatile systems are the hybrid regenerative enhancement acoustic systems. The active field control system AFC-3 (Yamaha) is of a particular interest. The system uses FIR filtering algorithms and EMR for microphone signals, which increases the system's overall stability to feedback.
The article suggests an evaluation by musicians testing a demo version of the AFC-3 system installed in the "Emerald Hall" of Novosibirsk Special Music School.
Keywords: DSP, FIR, acoustics, reverberation time, active field control.
Исаков Юрий Иосифович - заведующий студии звукозаписи, преподаватель музыкальной информатики НСМШ, специалист по проектам ООО «Ямаха Мюзик Россия».
E-mail:[email protected]
Yuriy Isakov - head of the recording studio, teacher of Music Informatics at Novosibirsk Special Music School, Yamaha Music Russia Project Specialist.
E-mail :isakoustik@gmail. com
