Форум premium-a-class.ru

Введение в звук (окончание)

Поговорим еще о возможностях слуха.

Во многих современных книгах и статьях можно прочесть о том, что человек определяет местоположение источника звука благодаря тому, что чувствует разность фаз в сигналах, принятых ушами. На самом деле природа не знает такого параметра, как фаза сигнала, это математическая абстракция, удобная в расчетах. Слух же оперирует:

Интенсивностью, причем на коротком временном отрезке распознает сигналы в диапазоне не более 40 дб. Если за сильным звуком следует звук слабее на величину больше, чем на 40дБ, то он не слышен. Переход к другим диапазонам интенсивностей требует большего или меньшего времени на адаптацию.
Частотой. Структура уха и нервной системы содержит в среднем около 2000 частотных анализаторов. Реально есть разброс. Так что не обижайтесь, если не слышите того, что слышат другие, все претензии к собственной наследственности.
Временем. Слух и мозг определяет разницу во времени прихода сигналов в разные уши, а не фазу. Причем разрешение по времени измеряется микросекундами! В опытах 50-х годов уверенно отмечались интервалы 30 микросекунд и, видимо, ограничивались снизу не возможностями слуха, а применяемой несовершенной техникой. Комплект этой «аппаратуры» двойной и располагает памятью. Локализация невозможна, если одновременно мала разница интенсивностей и времен прихода.
Еще Норберт Винер говорил о том, что язык мозга не является математическим. Современная аппаратура использует математический аппарат преобразования временной последовательности сигналов в спектральную область, где и возможна математическая обработка. После завершения вычислений происходит обратное преобразование. А вот слух оперирует спектром напрямую. Причем память позволяет услышанное «прокрутить» несколько раз в целях более подробного распознавания звукового образа, будь то вербальное сообщение или пространственная информация. Благодаря этим свойствам слуха и возможна «глубинная локализация». Суть ее вовсе не в том, что слух сравнивает спектры сигнала принятого и ранее «записанного», якобы есть память на то, как должен звучать звук на разных расстояниях, а в том, что он анализирует временной ряд услышанных звуков и выделяет в нем субряд, относящийся не к основному сигналу, а к его реверберационному послезвучию и по разнице во времени определяет расстояние до источника звука. (Реверберация – это процесс затухания звука, наиболее ярким примером является эхо, а также гулкость пустого помещения). Поэтому человек на самом деле может определить расстояние до источника звука, которого он никогда не слышал. Система слух-мозг имеет замечательные возможности, являясь согласованным фильтром колоссальной эквивалентной вычислительной мощности, позволяющим «вытащить» ожидаемый набор звуков из помех значительно большего уровня. Этим обьясняется непригодность музыканта в качестве эксперта, ведь он привычен не столько слушать звуки, сколько слышать музыку, он анализирует музыкальный материал, а не верность воспроизведения.

Наличие в слуховом анализаторе гребенки из 2000 отдельных частотных сенсоров не приводит к грубости слуховых ощущений. Каждый может проверить это. Возьми высококачественный громкоговоритель, через усилитель подсоедини звуковой синус-генератор и с помощью SPL-метра (sound pressure level - уровень звукового давления) (находящегося в позиции слушателя!) сними АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) с плавным скольжением по частоте. Ты удивишься, насколько этот график будет изрезанней, чем полученный по методике IASCA в третьоктавных полосах розового шума, эта методика используется в журналах и сопроводительной документации к акустике. А потом, имея на руках график, прослушай громкоговоритель еще раз. Если ты не услышишь всех пиков и провалов на «своих местах», а услышишь какие-то иные, то скорей всего ты страдаешь расстройством слуха и/или психики и не можешь участвовать в тестах, судействе и установке систем высокого качества. (Запасной вариант – такую АЧХ имеет прибор, тогда придется его выбросить J).

Итак, основой локации направления является бинауральность, распознавание разности времен прихода фронта звука, принятого двумя разными приемниками — ушами. На использовании этой способности человека и зародилась стереофония, причем первые системы были именно такими, подобно человеку — с двумя микрофонами — это так называемая фазовая стреофония. А расстояние помогает определять еще более сложная способность мозга распознавать соотношение между прямым звуком и реверберационным послезвучием. Если система «режет» послезвучия, то плоской, неглубокой становится стереопанорама, а «эксперты» потом пишут «аппаратура эффектно выдвигает исполнителей на передний план».

Только очень хорошая аппаратура способна передавать без искажения реверберационные послезвучия, а, следовательно, и глубину стреопанорамы. Несколько лет назад, критикуя в журнале «Мастер 12 вольт» систему вербального выражения результатов тестов аппаратуры, принятую в журнале «Аудиомагазин», тогдашний главный редактор «М12В» договорился до того, что звуковая сцена оказалась результатом деятельности установщика («установщицкий шовинизм»). На самом деле максимум того, что может установщик – это не испортить сцену, выстроенную звукорежиссером, а её глубина является свойством фонограммы, детища звукорежиссера и его аппаратуры, свойством, только ухудшаемым воспроизводящей аппаратурой.

Вообще, в звуковоспроизведении применимо флотское правило – «Скорость эскадры определяется скоростью самого тихоходного корабля». У нас это прозвучит так – звук системы не может быть лучше звука худшего компонента тракта, каждый следующий элемент тракта только портит звук, поэтому глубоко порочна легенда, запущенная коммерсантами от звука и, к сожалению, поддержанная прессой – одни недостатки можно скомпенсировать другими. Самая распростаненная – если голова или усилитель звучит резковато, то скомпенсировать это можно подбором мягко звучащей акустики. Резкий звук – это значит, что велик уровень нелинейных искажений, как правило, комбинационных. А мягкий – это из другой оперы, как правило, означает акустику с АЧХ, спадающую к верхним частотам. В результате получим резкий, но глуховатый звук. Кстати, так звучит акустика MB Quart с титановыми твитерами.

Правда, системы в автомобиле имеют такое преимущество, как большие углы азимута (угол в горизонтальной плоскости) локализации, что позволяет ощущать более эффектную сцену, чем дома. Но глубина никак не является функцией деятельности установщика, однако многие (и очень известные в профессиональном кругу) этого не знают и свячески изгаляются в установке динамиков и похваляются – мол, «я поставил сцену на капот». Воображение он туда поставил, а не сцену…

Акустическое суммирование звуковых волн от разных инструментов приводит к изменению звучания и оркестровое тутти трудно «разъять» на звучание его составляющих, звук в глубине зала вовсе не стерео, доля прямых звуков меньше, а многократно отраженных (реверберации) — больше. Реверберация придает звуку полетность и воздушность, но ухудшает разборчивость.Акустические инструменты проникновенно звучат в камерном исполнении, но в больших залах их звучание недостаточно сильно, тонально несбалансировано, поэтому так много одноименных инструментов в оркестрах. Импровизационная природа джаза не позволяет иметь унисонные группы, поэтому концертное звучание джаза ущербно в смысле тонального баланса. С электронными составами и того хуже, как правило, нет запаса мощности для создания достаточной громкости, усилители работают за по-рогом искажений.

Журнал «Аудиомагазин» в статьях раннего периода деятельности этого издания, весьма, кстати, интересного и полезного в том, что касается методики прослушивания звука, но очень часто ненаучного и потому ошибочного в том, что касается аппаратуры, рекомендует сначала изучить «живой» звук, а уж потом давать оценки аппаратуре. Это миф. Нет эталона «живого» звука. Звук зависит от размеров, пропорций и отделки помещения, сильно — от расположения слушателя, причем позиция дирижера не самая лучшая. Не говоря уж о конкретных инструментах и музыкантах. Звучание популярной музыки определяется мастерством звукорежиссера.

А у некоторых экспертов высшая похвала аппаратуре — «способность передать весь авторский замысел». Простите, о каком авторе речь? Наверно, если только мы не сидим в зале консерватории, не о композиторе, ведь мы слушаем фонограмму, а в ней, помимо исполнителей, между нами и композитором стоят всегда не меньше двух авторов, а то и авторских коллективов — те, кто организует исполнение, дирижер в классике и аранжировщик в популярной музыке, и всегда — звукорежиссер (продюсер записи). Поэтому такая похвала из словаря состязаний музыкантов-исполнителей применительно к аппаратуре лишена смысла.

Некоторые определяют тембр, как соотношение между основным тоном и его обертонами. Это далеко не полно, ибо результаты опытов 1950-х годов показали, что если в записи «отрезать» атаку звука (это делается буквально, раньше отрезали кусок магнитной ленты, сейчас отрезают программно), то музыканты не опознают свой собственный инструмент. Самое сложное в звучании инструмента, позволяющее выявить исполнительскую индивидуальность — его начало, атака звука. Спектр за несколько миллисекунд меняется очень сильно. Плывет даже основная частота звука, причем, «чем сильнее дернешь струну», тем сильнее изменится частота, ведь мы дергаем не математическую струну, а вполне физический объект, имеющий массу и упругость, а следовательно, изменяющий в процессе звукоизвлечения свою длину и другие параметры, определяющие частоту вибрации. (В кавычках слова Г. Микаэляна из «Аудиомагазина», в запале просвещения утверждавшего категорически обратное). Опыты прежних лет показывают, что в атаке основной тон некоторых инструментов «качается» вплоть до 10-15%, а это очень много, ведь основной музыкальный интервал – полутон – это всего лишь 6% У многих инструментов первой появляется вторая гармоника, у ударных — негармонические обертона, у флейты и саксофона шумовая компонента, гармонически не связанная с извлекаемым тоном. А «эксперты» удивляются — почему звуковой тракт с линейной АЧХ искажает тембр, но дело в том, что велики комбинационные искажения и импульсные характеристики нехороши. Меньше страдает орган с атакой в басу до сотен миллисекунд, более всего — инструменты с ударным звукоизвлечением, особенно рояль с напряженной атакой, богатой высокими обертонами, в т. ч. не гармоническими. Поэтому часто рояль служит тестовым инструментом, незаменим он для выявления детонации.

Резюме: тембр — это закон изменения во времени соотношений между основным и побочными тонами (в т.ч не гармоническими!).

Распространено заблуждение, которому подверженны звукорежиссеры и судьи, что ощущение «воздуха и пространства» придают частоты в диапазоне 12–20 КГц. Налицо ошибочное понимание терминов. На самом деле за это ответственна реверберация («полетность звука»), причем с высоким декрементом затухания (быстрым спадом звучания) именно в этом диапазоне, иначе звук становится неприятным. Верхние частоты ответственны за «прозрачность, ясность, детальность». Сухость и непрозрачность звуку придают «транзисторные» свойства усилителей и цифровых трактов, маскирующие слабые реверберационные послезвучия. От этого пропадает ощущения глубины сцены. За это ответственна и сниженная чувствительность многих громкоговорителей при малых изменениях громкости, т. н. «микродинамики» звучания.

Реализуемая в двухмикрофонной системе фазовая стереофония очень

критична к работе разделительных фильтров в громкоговорителях. В 1960-е годы наши акустики установили, что чисто фазовая стереофония хорошо различима только в однополосных акустических системах. В 1983 году я сделал квадропроцессор по идее Ю. А. Ковалгина, автора квадрофонической системы АВС (аналогичное, но более простое устройство выпускалось под маркой Roctron CSA-12). Оказалось, что из акустической стереозаписи, имеющей много «воздуха», реверберации, хотя бы и искусственной, фазовыми преобразованиями можно «вытащить» еще многое, но хорошо слышимое лишь на однополосных системах.

Реальные современные записи выполняются на основе много- и безмикрофонной техники громкостной стереофонии, когда монофонический звук каждого отдельного источника записывается в оба канала, но с разным соотношением интенсивностей, поэтому они индифферентны к наличию фазосдвигающих LC-фильтров. А запись каждого инструмента в ближнем поле с сохранением всех особенностей его звучания и последующим сведением набора отдельных записей в две стереодорожки с добавлением дозированной реверберации дает слуху и душе гораздо больше, что и позволило Игорю Стравинскому сказать, что стереопластинка звучит лучше оркестра, а ведь он не какой-нибудь рэпер, он человек старого акустического воспитания и богатейшей практики. Поэтому порочна попытка А. Лихницкого в записи диска «Аудио магазин Тест CD-1» использовать два микрофона, даже не искуственную голову — ведь еще на заре стереофонии стали известны реальные недостатки двухмикрофонной системы, перевешивающие достоинства, кажущиеся самодовольному неофиту, приобщившемуся к трудному искусству акустической звукозаписи, даже не указано — какая система использовалась — АВ, MS или ХУ. Ошибочность его установок доказывает сравнение двух записей рояля «Штайнвей» — на его диске (трек 3) и тест-диске JMlab № 1 (трек 2). У Лихницкого рояль звучит, по образному выражению О. Бендера, как «городская фисгармония» — тускло и обыденно. У французов звук мощный, рельефный, слышно звучание и деки, и струн. Есть и атмосфера, и душа. Понимаете, я не хочу, чтобы меня запихивали в тесноту партера, среди чихающих, шаркающих и сморкающихся людей с неадекватной, на мой взгляд, реакцией. Я хочу лучшего и большего, я хочу слушать такие записи, чтобы Стравинский мог повторить свои слова, я хочу слышать инструмент так же выпукло, как его слышит лабух, но чтобы этот звук был сдобрен атмосферой зала, т. е. то, чего не бывает в жизни, но зачем нам проза, ведь музыка тому и служит, чтобы хоть ненадолго выковыривать нас из скуки и серости будней в яркую и красочную сказку.

Двухмикрофонная запись — это погоня за фантомом, ибо фундаментальное свойство содержащего нас мира — быть дискретным, а восприниматься непрерывным. Именно то, что современная стереофония — громкостная, а не фазовая, и позволяет заниматься конструированием правдоподобной звуковой сцены в салоне автомобиля, а иначе даже попытки создания стереопанорамы были бы бесполезны. Эмпирические приемы конструирования стереопанорамы (этот старый термин мне милее пришедшей из США «звуковой сцены», он понятен и не кокетлив) в автомобиле идут поперек принятой практики домашнего аудио и при этом настолько эффективны, что их следует внедрить в жилище, тем более, что они прекрасно согласуются с забытыми сейчас исследованиями, предшествовавшими внедрению в 1958 году стреофонического сопровождения фильмов, радиовещания и звукозаписи.

Любой творец, создавая содержащий новую информацию текст, будь то научный, инженерный, литературный или нотный, не способен сам полностью оценить объем заложенной информации, метафизичный процесс созидания («… и даль свободного романа я сквозь магический кристалл еще неясно различал…») проходит немного мимо разума автора и заведомо мимо его замысла. Поэтому роль исполнителя не сводится к рациональной реализации текста композитора, он обязан уметь вытащить информацию, не распознанную автором, хотя бы на уровне интонации. То же самое входит в обязанности звукорежиссера. Ныне аудиофильские «гуру» лишают слушателя подобного права. Почему он не имеет право включиться в цепочку соавторов и поиграть хотя бы АЧХ и пространственной информацией? Ведь для полного воссоздания акустической обстановки концертного зала дома, а тем более в автомобиле не хватает «совсем малого» — размеров помещения, поэтому нельзя устройства, добавляющие ощущение пространства, объявлять «вне закона», чем грешит методика IASCA. Требование «передней звуковой сцены» равносильно утверждению, что в концертном зале вы располагаетесь между дирижером и первым рядом. Уже в пресловутом шестом ряду нет той сцены, которую требует методика IASCA, а если сидеть дальше, то оркестр и особенно солисты локализуются где-то внутри зала, причем эта локализация нестабильна. Аналогично в автомобиле — построив систему с хорошей передней сценой вообще без задних громкоговорителей, попробуйте повернуться боком к лобовому стеклу. В определенных положениях возникнет ощущение прихода звука сзади…Тонкомпенсация и темброблоки тоже нужны при прослушивании в условиях принудительного ограничения динамического диапазона — дома с ограниченной громкостью или в машине высоким «шумом паузы» для компенсации снижения чувствительности слуха на краях слышимого диапазона.

Еще одно заблуждение — преклонение перед звуком студийных мониторов, например, в «Автозвуке № 2/2000 с. 39 сказано, что они предназначены «воссоздавать звучание записи в мельчайших подробностях и с абсолютной, аптекарской нейтральностью». На самом деле всякий профессиональный инструмент, каким является и монитор, отличается от бытового (и за то берутся намного большие деньги) способностью служить профессионалу долгие годы каждодневно при самых тяжких нагрузках. Так и студийные мониторы прежде всего предназначены для того, чтобы много лет без передышки работать на среднем уровне громкости 100 дБ и без малейшего ущерба для звука и собственного здоровья передавать пики не менее 120 дБ. Что тут говорить о тональных достоинствах, детальности и воздушности при таких требованиях! Ведь такая громкость должна достигаться в помещениях объемом в сотни и тысячи кубометров, а не в 2-3- кубовом салончике автомобиля, на что невесомый шелковый купол однодюймовой по-настоящему высококачественной пищалки просто не способен. Так что процитированную поэму нельзя отнести даже к мониторам замечательной фирмы B&W, одной из немногих, умеющих делать акустические системы, для которых вышеприведенный перл не является сильно «загнутой» гиперболой.

Для человека, не разбирающегося в радиотехнике, утверждение, что более дорогой аппарат звучит лучше дешевого, проходит легко, он всю жизнь ездил на «Жигулях» и уверен, что лучше «Мерседеса» ничего нет. Не углубляясь в тонкости автомобилестроения и не имея формата для опровержения этого тезиса, отмечу, что динамичность, высокая (еще никто, по-моему, не употреблял этого термина в автомобильной тематике) интерактивность управления, малошумность, комфорт достигаются только через увеличение себестоимости, каждый компонент автомобильных достоинств стоит отдельных денег. А главное отличие — качество автомобиля не есть нечто неосязаемое, его можно развинтить на отдельные составляющие и составить смету — какая компонента и на каком уровне сколько стоит.

Но в радиоаппаратуре все компоненты качества, кроме мощности и прибамбасов, стоят не материальных, а интеллектуальных вложений, ведь и плохонький и великолепный аппарат имеют примерно одно и то же количество деталей. Можно за 300 баксов сделать серийный усилитель практически абсолютного качества, который нельзя переиграть, вложив миллион, но не вложив понимание. И в автомобиле есть секреты, например, амортизаторы. На одних машина будет «глотать» неровности и быть прекрасно управляемой, а на других, с точно такими же объективными характеристиками, скакать, как козел.

Да и сам термин — Hi-End! Высокий конец! Конец чему? Нашим кошелькам? Как бы звук некоторых аппаратов этой категории ни был хорош, все равно явственно слышно, что звучит электроника, а не натуральные голоса и инструменты. Если серьезно, то в отличие от термина High Fidelity, относящегося к качеству звучания, «Hi-End» относится к маркетингу и означает аппаратуру верхнего конца ценовой шкалы. Аналогично существует и Low End — аппараты низшей цены. Поэтому неправильно называть Hi-Endом превосходно звучащую аппаратуру, но недорогую. К счастью, в автоаудио Hi-End это 1000–2500 уе, а не 5000- 60000 $ за один блок.

А по пути повышения верности воспроизведения еще идти и идти, конца пока не видно.

Отметим, что мобильное аудио, в отличие от домашнего Hi-End, изначально предназначено для массового потребления, благодаря чему невысокая себестоимость выводит отношение качества к цене в лучших образцах гораздо выше этого параметра в стационарной аппаратуре.