Амбиофонические системы

Амбиофонические системы (от слова ambience– окружение) –довольно давно были известны в технике звукоусиления. Это такие системы, которые позволяют оперативно управлять звуковым полем большого зала, создавая у слушателей – независимо от того, на каком месте они сидят, оптимальные условия слухового восприятия исполняемой программы. Создание хороших условий прослушивания в большом зале для всех зрителей или слушателей – задача весьма непростая. Слышимость в первых рядах значительно лучше, чем в середине зала и тем более в задних рядах. К тому же в результате поглощения в заполненном зале преимущественно высоких частот, тембр звучания по мере перемещения к задним рядам сильно меняется, становится более глухим. От этого страдает разборчивость речи. Поэтому сложности усугубляются еще больше, если зал является много-функциональным, т.е. в нем могут проходить концерты симфонической и легкой музыки, просмотр кинофильмов, а также лекции или собрания большого количества людей. Как известно, требования к залам для музыкальных и речевых программ очень сильно отличаются, а по некоторым характеристикам – таким как, к примеру, время реверберации, даже противоречат друг другу. То, что хорошо для лекционного зала, совсем не подходит для концертного, и наоборот. Амбиофонические системы позволяют изменять характер реверберации и обеспечивать хорошую слышимость и качество звука в любой точке зала в зависимости от особенностей конкретной программы.Амбиофонической системой, например, оборудован зрительный зал Дворца съездов в Кремле.

Идея, лежащая в основе амбиофонических систем, состоит в ис-кусственном формировании сигналов, имитирующих реверберационный процесс. Для этого к прямому звуку, излучаемому каким-либо исходным источником с фронтальной стороны помещения (сцены, экрана), подмешиваются сигналы, которые прошли через линии задержки различной длины (или через одну линию задержки с отводами), и воспроизводятся через систему определенным образом распределенных по стенам громкоговорителей, что позволяет имитировать отражения от стен, поступающие с различных направлений и с различным временем запаздывания (рис. 5.1). Зная заранее характер программы, которую предстоит прослушивать в данном зале (лекция, беседа, драматический спектакль, музыкальная программа и пр.), можно подобрать как время задержки, так и коэффициент усиления сигнала, поступающего на каждый громкоговоритель системы с тем, чтобы обеспечить на каждом слушательском месте оптимальные условия для восприятия звуковых программ. Другими словами, амбиофоническая система представляет собой механизм, позволяющий корректировать естественную акустику зала. Разумеется, при изменении характера программы, которую предстоит озвучивать, все настройки приходится изменять, но это все же лучше, чем проводить мероприятие в помещении, совершенно для этого не приспособленном[20, 61].

Структура, показанная на рис. 5.1, является самой простой. Такая система может быть использована разве что для озвучения каких-либо речевых выступлений или драматических спектаклей в относительно небольшом зале. При озвучении музыкальных выступлений часть микрофонов может быть ориентирована не на источники звука, а на стены – чтобы фиксировать отражения, которые затем также подаются на линии задержки и в определенных пропорциях подмешиваются к основному сигналу.

Если первичным источником является не «живой» звук, а записанная фонограмма, то структура амбиофонической системы изменяется, как показано на рис. 5.2. Устройством воспроизведения в широком смысле слова может быть и магнитофон, и оптический проигрыватель, и электромузыкальный инструмент, и выход микшерного пульта, и устройство воспроизведения звуковой дорожки кинопроектора. В последнем случае в передней части зала располагается не сцена, а киноэкран, за которым размещаются фронтальные акустические системы. Конечно, в каждом конкретном случае система должна перенастраиваться, что является одним из ее серьезных недостатков. Кроме того, простейшие системы, подобные показанным выше, высоким качеством звучания не обладают.

По мере развития технологий и технических средств звуковоспроизведения амбиофонические системы также совершенствовались. Благодаря развитию компьютерной техники, многие их недостатки уже могут быть преодолены. В частности, настройку системы под определенный характер звуковых программ можно выполнять только один раз и затем просто сохранять в памяти компьютера. В дальнейшем для смены программы достаточно всего лишь нажать определенную кнопку.

С учетом накопленного за годы эксплуатации амбиофонических систем опыта, был сформулирован ряд требований к ним, которые сегодня вполне реально выполнить. Такие системы должны обеспечивать:

● возможность локализации источников звука и согласование по направлению зрительных и слуховых образов при прослушивании программ слушателями, независимо от их размещения в зале;

● оперативное изменение структуры и длительности процесса реверберации с целью формирования условий для наилучшего вос-приятия объема помещения, пространственности, ясности и четкости звучания;

● натуральность восприятия тембров музыкальных инструментов и человеческих голосов;

● возможность создания разнообразных звуковых эффектов;

● равномерное распределение уровней звукового давления по всей площади слушательских мест;

● достаточный уровень громкости без появления признаков самовозбуждения за счет возможного возникновения акустической обратной связи;

● создание комфортных условий для прослушивания программ различных жанров.

Правильная локализация источников звука в амбиофонических системах первого поколения достигалась за счет увеличения интенсивности излучения звуковой энергии громкоговорителями, находящимися в непосредственной близости к визуально наблюдаемому источнику звука, т.е. расположенными вблизи сцены или киноэкрана. Такой метод локализации называется методом интенсивностной стереофонии. Метод прост и естественен, но страдает одним недостатком: при перемещениях источников звука, особенно когда их много, могут возникать значительные колебания уровня звукового давления, что является нежелательным явлением.

В современных амбиофонических системах вместо интенсивностной стереофонии используется стереофония временная. Здесь эффект перемещения источника звука достигается за счет временной задержки сигнала, поступающего с одной стороны (той, откуда объект движется), относительно сигнала, поступающего с другой стороны (той, куда объект движется). Уровни интенсивности обоих сигналов при этом не меняются.

Компьютеризация звуковых систем способствовала появлению так называемой дельта-стереофонии (DSS), которая предназначена для озвучения больших залов, где прочие методы оказываются малоэффективными[20, 62, 63]. Для более точной передачи нюансов звуковой панорамы, здесь площадь сцены и слушательские места в зале делятся на большее или меньшее число зон – в зависимости от объема зала и его конфигурации.Сигналы от микрофонов, размещенных на сцене вблизи источников звука, подаются на микшерный пульт, где подвергаются частотной и динамической обработке. Каждая из зон, где располагаются слушательские места, озвучивается своим набором громкоговорителей. Сигналы для них формируются из смеси сигналов, полученных с микшерного пульта, путем введения определен-ных, но разных для каждой слушательской зоны, задержек, имитирующих как первичные дискретные отражения, так и реверберационный шлейф. Число каналов, формируемых на выходе микшерного пульта, должно быть не менее трех, чтобы можно было правильно передать левое, центральное и правое направление локализации источников звука. Громкоговорители каждой зоны озвучения также делятся на подгруппы, отвечающие за локализацию левого, правого и центрального направлений локализации.

Самой сложной и кропотливой работой при настройке такой системы является подбор задержек для сигналов, подаваемых на группы и подгруппы громкоговорителей, озвучивающих различные слушательские зоны. Величины задержек сигналов для громкоговорителей, обслуживающих ту или иную зону слушательских мест, выбираются таким образом, чтобы их звуковое воздействие на уши слушателей наступало раньше, чем воздействие громкоговорителей, озвучивающих другие зоны, но позже, чем звук от первичного источника. Таким образом, будет формироваться структура ранних дискретных отражений. Задержанные сигналы, предназначенные для каждой зоны расположения слушательских мест, затем смешиваются с сигналами, предназначенными для других зон, после чего подаются на раздельные группы громкоговорителей, размещенные между сценой и слушательскими местами. Правильно подбирая величины задержек первичных сигналов, можно добиться того, что в любой зоне прослушивания к слушателю первым всегда поступит прямой звук от его источника на сцене. Благодаря эффекту предшествования (эффекту Хааса) в этом случае у слушателя сформируется правильное восприятие направления на источник звука. Если при этом не забывать о частотно-зависимом затухании звука в воздухе (высокие частоты затухают быстрее), то у слушателя сложится и правильное впечатление о степени его удаленности.

Вполне очевидно, что процесс настройки и управления оборудованием систем дельта-стереофонии является чрезвычайно сложным и трудоемким. Без компьютерной поддержки его не выполнить. Зато когда настройка завершена, все установки сохраняются в памяти компьютера и в любой момент могут быть активированы простым нажатием кнопки.