Взаимосвязи между громкоговорителями

Стерео пару громкоговорителей нужно рассматривать именно как пару, а не как два моно источника. Ведь бывают случаи, когда громкоговорители отказываются объединяться в стерео пару. Но об этом позже.
Для начала всё-таки рассмотрим моно пару. Представьте вариант размещения двух 15-дюймовых громкоговорителей друг возле дружки в одном и том же корпусе. На выходе будет значительно больше низких частот, чем от одного громкоговорителя в том же корпусе, к которому подводится такая же электрическая мощность. Конечно, пара громкоговорителей может потреблять и вдвое больше электроэнергии, т.к. при параллельном их подключении общий импеданс снижается, что даёт возможность усилителю посылать на пару больше электроэнергии. Но речь не об этом. В нашем случае и на пару, и на один громкоговоритель подаётся, к примеру, 100 Ватт. Так почему же пара воспроизводит больше низких частот? Дело в том, что взаимосвязь двух громкоговорителей способствует большему излучению акустической мощности, чем в случае с одним громкоговорителем.
Если рассмотреть работу только одного громкоговорителя, то мы увидим, что на его звучание оказывает влияние нагрузка от воздуха, которая зависит от направления движения диффузора. Если установить рядом два громкоговорителя, то каждый из них вдобавок будет изменять локальное давление воздуха на соседний громкоговоритель. Если один громкоговоритель, сам по себе, испытывает нагрузку от воздуха в помещении (или от открытого воздуха, если он установлен на улице), то два громкоговорителя, работающие вместе, испытывают нагрузку ещё и со стороны соседнего синфазно подключенного громкоговорителя.
Представьте двух боксёров одинакового телосложения. Один наносит удары по тяжёлой «груше», а другой – по «груше», неплотно набитой перьями. Первый вспотеет намного раньше второго! Причина в том, что тяжёлая груша оказывает больше сопротивления ударам, заставляет боксёра сильнее её толкать и тем самым вынуждает его выполнять больше работы. Когда громкоговоритель движется вперёд, то воздух сопротивляется его движению. Для преодоления этого сопротивления выполняется определённая работа, которая преобразует движение поверхности диффузора в акустическую энергию. Если это сопротивление увеличивается (например, от дополнительного давления со стороны ещё одного диффузора), то работы выполняется больше и звука излучается больше.
Точно так же преобразующую способность громкоговорителя усиливает рупор, который тоже оказывает нагрузку на громкоговоритель, затрудняя отход воздуха в сторону, «с пути» движущегося диффузора или диафрагмы. Увеличение мощности звучания в осевом направлении – следствие увеличения нагрузки от «затиснутого» в рупоре воздуха.
В нашем же случае увеличение выходной мощности (при двух громкоговорителях) связано с увеличением нагрузки на них, возникающей от их акустического взаимодействия. Так что акустическая система с двумя 15-дюймовыми громкоговорителями будет иметь больше низких частот, чем такая же, но с одним таким громкоговорителем, даже если они потребляют поравну электроэнергии.
Теперь давайте рассмотрим работу стерео пары мониторов прямого излучения, вмонтированных в переднюю стену контрольной комнаты с умеренными отражающими и реверберационными свойствами. Расстояние между центрами мониторов – 3 метра. Допустим, что это совершенные мониторы с гладкой частотной характеристикой от 10 Hz до 40 kHz. Помня о вышеупомянутом правиле «сначала панорамируй», послушаем и запомним звучание бас-гитары при воспроизведении только через левый монитор. Затем спанорамируем её полностью вправо. Звучание будет таким же, как и в левом мониторе. Но как только мы спанорамируем бас-гитару в центр, мы услышим усиление звучания по низким частотам и, возможно, окраску звука по «верхним низам». Рост «низов» может составить до 3 dB (см.рис.41-43), но в каждой комнате будет по-своему. На практике это зависит от реверберационных свойств помещений, характеристик мониторов и нагрузки корпусов мониторов на громкоговорители.

Трёхметровое расстояние между мониторами равно длине волны около 110 Hz, поэтому в нашем случае все частоты, находящиеся ниже частоты половины длины волны (в данном случае около 55 Hz) будут усиливаться. Этот подъём возникает из-за дополнительной нагрузки на каждый монитор, которую на него оказывает давление другого монитора в паре (отсюда и их взаимосвязь), а также из-за отражений звука поверхностями помещения. В нашем положении ниже разделяющей частоты (55 Hz), соответствующей половине длины волны между центрами мониторов, мониторная система из двух 15-дюймовых громкоговорителей эффективно воспроизводит спанорамированный в центр образ, хотя излучать звук будут левый и правый 15-дюймовые мониторы. Таким образом, их взаимосвязь при панорамировании в центр уже создаст подъём «низов» на 3dB. На практике, правда, этот подъём будет несколько меньше, так как за пределами акустического ближнего поля громкоговорителя давление падает на 6 dB при каждом удвоении расстояния. Но свою лепту в подъёме «низов» привнесут и отражения внутри помещения.
А теперь снова представьте себе два 15-дюймовых громкоговорителя в одном ящике (что характерно для больших мониторов). На частотах около 50 Hz они попадут в акустическое ближнее поле друг друга, поэтому будут в реальности работать как один-единственный источник с возможным 3dB-ным подъёмом на выходе. Прибавьте к этому ещё дополнительный подъём «низов», создаваемый нагрузкой отражений внутри помещения.
Такая взаимосвязь между громкоговорителями может быть на всех частотах. При этом она может как усиливать, так и ослаблять звучание разных частот в зависимости от того, насколько «в фазе» или «не в фазе» звучание на каждой отдельной частоте одного громкоговорителя достигает диффузора другого громкоговорителя. Это зависит от длины волны и расстояния между мониторами, а не от местоположения слушателя.
Это явление не похоже на погашение или усиление звучания отражёнными волнами, что вызвано разницей во времени их прибытия в зону слушателя. Здесь – позиционная зависимость. Если мониторы разнесены менее чем на половину длины волны и подключены синфазно, то взаимосвязь между ними становится полностью усиливающей, хотя отражения от поверхностей комнаты могут прибывать к каждому из них с разной фазой.
Взаимосвязь между громкоговорителями возникает только тогда, когда звуковое давление от одного из них накладывается на излучающую поверхность другого. В безэховых условиях это очень зависит от позиций громкоговорителей и их направленности. Ниже разделяющей частоты (длина волны которой равна половине длины волны между центрами громкоговорителей), звучание будет усиливаться. Меньше будет возрастать мощность на тех частотах, где уровень давления будет уменьшаться с расстоянием. На частотах, которые выше разделяющей частоты, взаимодействие громкоговорителей будет либо усиливать, либо ослаблять звучание, либо давать какой-то промежуточный результат. Это уже зависит от длины волны и расстояния, а значит – от фазы прибытия волны от громкоговорителя к противоположному громкоговорителю. Смысл всего этого в следующем: фантомный стерео образ может иметь плоскую частотную характеристику только на центральной линии между двумя мониторами. Помните об этом, это очень важно. Я снова готов это повторить: спанорамированный в центр образ может обладать плоской частотной характеристикой только на центральной линии между мониторами. Доказательство этого – на рис:

Взаимосвязи громкоговорителей со звуковыми отражениями

В обычных комнатах громкоговорители акустически взаимодействуют как бы с т.н. мнимыми громкоговорителями, существующими в виде отражений от стен (другими словами, места отражений от стен выступают в роли эдаких громкоговорителей, которые взаимодействуют с реальными громкоговорителями и создают им дополнительную нагрузку – А.К.). В итоге мы имеем прямую взаимосвязь между ними, что сказывается на звучании. Мы также имеем нагрузку по низким частотам от стен и пола с потолком, ограничивающих угол излучения громкоговорителей.  Эти явления не зависят от позиции слушателя. Думаете, на этом всё? Отнюдь!
Есть ещё один вид помех, которые возникают в «дальнем поле» (на достаточном удалении от мониторов – А.К.). Возникают они вследствие смешивания прямого сигнала от мониторов с отражениями от поверхностей помещения. Проблема в том, что эти отражения прибывают с временной задержкой, и бороться с ними эквалайзером бесполезно. А вот их проявление очень зависит и от позиции мониторов, и от позиции слушателя.
Так что совершенный громкоговоритель – штука, конечно, хорошая. Но, надеюсь, теперь уже ясно, почему совершенный громкоговоритель не будет идеально звучать в обычных помещениях? Сложные взаимосвязи приводят к такому звучанию в осевой направленности, которое ближе 3 dB-ному сложению мощности, чем к 6 dB-ному, которое обычно ожидают в современных контрольных комнатах. Кстати, в 60-х годах в контрольных комнатах этих взаимосвязей было больше, чем в современных контрольных комнатах с хорошим акустическим дизайном. Но в project-студиях их и сейчас хватает!

Как лучше панорамировать?

Усиление общего звучания на 3 dB, получаемое в результате взаимодействия мониторов при панорамировании сигнала в центр, лежит в основе старой дилеммы: не сделать ли так, чтобы при центральном положении регулятора панорамы сигналы ослаблялись по отношению к крайним положениям панорамы?; и насколько – на 3dB или на 6dB?
Для моно совместимости стерео баланса нужна постоянная бдительность: спанорамированные в центр сигналы должны "урезаться" на 6dB, чтобы при электрическом сложении получилось первоначальное напряжение (регуляторы панорамы являются делителями напряжения, которые в этом случае просто слагают эти сигналы). С другой стороны, для стереофонического создания акустически центрального образа в достаточно реверберирующем помещении именно мощность звучания обеих мониторов должна воедино складываться в центре, поэтому уровень звучания каждого монитора должен быть ниже только на 3dB (т.е. в половину мощности). Хотя в диапазоне, который находится ниже разделяющей частоты (рис.42), потребуется большее ослабление сигнала (до -6dB), так как в этом диапазоне эффект взаимосвязи громкоговорителей прибавит 3dB.

Несколько путано? Тогда пример. В стереофонических радио спектаклях голоса персонажей часто панорамируют для большего ощущения действия на сцене. Если использовать регуляторы панорамы со снижением уровня в центральном положении на 3dB, то при панорамировании «слева – через центр – вправо» звучание в обычных помещениях будет равномерным. Но если этот спектакль нужно передавать в моно варианте, то панорамируемый сигнал с приближением к центру стерео микса будет нарастать (до 3dB). Если то же сделать с бас-гитарой, то при монофоническом вещании и у неё будет такой же равномерный подъём на 3dB при прохождении центра стерео микса. А при прослушивании в стерео варианте, при прохождении бас-гитары через центральную позицию стерео микса, её звучание будет восприниматься только с нарастанием «низов». Отсюда и важность совета: "Сначала панорамируй, а потом эквализируй".
Поскольку при стерео сведении динамическое панорамирование низкочастотных инструментов обычно не делается, то наилучшим является вариант с ослаблением сигнала в центральной позиции на -3dB. А вот в радио спектакле для большинства радиослушателей важна моно совместимость, поэтому здесь в центральной позиции потребуется -6 dB.
Когда-нибудь для различных целей будут выпускать микшеры с различными вариантами регуляторов панорамы. Сейчас же всё больше предпочитают усреднённый вариант -4,5dB, дающий в обоих случаях погрешность не более 1,5dB. Многие инженеры хвалят такие пульты, даже не подозревая о существовании этой проблемы.
В целом, от хода самой жизни мы во всём ожидаем увеличения разнообразия, так что психология человеческого восприятия работает здесь в нашу пользу. Более того, контрольные комнаты и помещения для прослушивания всё чаще делаются скорее "мёртвыми", чем "живыми", поэтому им всё ближе становятся электрические условия сложения. Ведь в безэховых условиях акустическое сложение в центре сходно с электрическим сложением; по крайне мере, в той области, где осевое звучание остаётся истинным. Но это касается лишь центральной плоскости. Во всех других местах помещения сложение напоминает эффект панорамирования, характерный для более реверберационного пространства, хотя и с меньшими помехами по звуку. Это ещё одна сторона вопроса, которая привела к разработке принципов построения контрольных комнат с совершенно "мёртвой" мониторинговой акустикой.

Как уйти от паразитных взаимосвязей в помещении

Совокупность и механизмы всех взаимодействий, описанных выше, очень сложны. Это одна из причин, почему я так отстаиваю тот тип акустического дизайна контрольных комнат, который описан в 11-й главе. Его преимущества – в решении проблем этих связей, которые меняются от помещения к помещению. Если это снова сравнить с оптикой, то у «бессредных» комнат зеркальными являются только передние стены и полы, а все остальные поверхности – матового чёрного цвета; и если громкоговорители – это прожектора, установленные в передней стене, то их единственным видимым отражением в позиции слушателя будет единичное отражение каждого прожектора от пола. Но и это отражение можно хорошо "замазать" с помощью мониторов с двумя НЧ-громкоговорителями, установленными вертикально.

На рис.45 показана работа мониторной системы с такой компоновкой, а также то, как отражение от пола сделать относительно безвредным. В настоящее время доработка этого типа дизайна сосредоточена на том, как сделать "матовый чёрный" ещё чернее, особенно на низких частотах, и как уменьшить физические размеры систем-поглотителей.
Поскольку в таких комнатах мониторы встраиваются в переднюю стену, то их позиция является постоянной, а взаимосвязь между ними – предсказуемой. Системы-поглотители сейчас даже в очень малых контрольных комнатах (15 м2) достигают большой эффективности. Поэтому нам остаётся лишь одна-единственная серьёзная связь – взаимосвязь мониторов (см.Приложение в конце главы). С этим типом комнат, больших или малых, намного легче добиться согласованности и предсказуемости при переходе из комнаты в комнату. Однако есть ещё и другие аспекты, связанные со временем прибытия волн и искажениями при работе двух источников. Против них бессилен любой проект. Это изначально слабые стороны самой концепции двухканального стерео. Рассмотрим некоторые из них.

Поведение переходных и более устойчивых сигналов в фантомном образе

Звуковая и электрическая мощность – эквивалентны, но электрическим эквивалентом звукового давления является напряжение. И если повышение на 3dB – это удвоение мощности, то удвоение напряжения или давления соответствует повышению на 6 dB. В центральной плоскости стерео пары мониторов (вертикальная плоскость, находящаяся посреди мониторов и включающая общую осевую линию – А.К.) переходные давления слагаются и создают один импульс звука, который на 6dB выше, чем звук, излучаемый каждым громкоговорителем в отдельности. Во всех остальных точках помещения разница в расстоянии до разных мониторов создаёт разность во времени прибытия сигналов, и уже получается по два импульса. Это видно из рис.46.

Хотя слушателю в центральной плоскости может показаться, что излучаемая мощность в четыре раза больше мощности одного монитора (+6 dB), эффект усиления и ослабления от наложения сигналов по комнате в целом даст по-прежнему среднее повышение на 3dB. Но у нас остаются ещё "волшебные" дополнительные 3 dB мощности в осевой линии, которые нельзя описать, как делалось ранее, ссылаясь на сопротивление излучению. Наложение давления одного громкоговорителя на другой не может быть причиной этого, поскольку переходные (кратковременные – А.К.) сигналы "отскакивают" от своего источника до того, как влияние любого из источников «нагрузит» диффузор другого источника. Взглянем на этот механизм более пристально.

Если мы представим себе идеальную дельта-функцию (однонаправленный импульс бесконечно малой продолжительности), то взаимодействие этих импульсов от мониторов будет происходить в двухмерной центральной (вертикальной – А.К.) плоскости с бесконечно малой толщиной. Поскольку это не будет занимать сколько-нибудь ощущаемого пространства, то пространственное усреднение мощности звучания будет существенным. Это не будет идти вразрез с нашим общим повышением мощности на 3 dB для двух одинаковых источников. Однако, что касается музыкального сигнала, имеющего определённую продолжительность, то форма его волны будет иметь позитивную и негативную фазы. В местах, прилегающих к центральной плоскости, на которой пересекаются переходные сигналы, они не встречаются в одной точке, а "размазываются", поскольку они интерферируют (сталкиваются) друг с другом в центральной области вдоль каждой стороны от центральной плоскости. Вокруг этой центральной плоскости происходит наложение давлений, что даёт рост мощности на 6dB с каждой стороны от центральной плоскости. Пересекаясь далее, они создают области "гашения", в которых будут проявляться потери мощности на величину, равную приросту мощности в области сложения (в центре). Таким образом, общая мощность остаётся постоянной.

Этот эффект показан на рис.47. Средняя высота переходных сигналов, имеющихся в помещении в любой взятый момент времени, такая же, как высота переходного сигнала, излучённого одним громкоговорителем, хотя число этих сигналов удваивается, поскольку имеется два источника. Изменение высоты заметно только в местах их интерференции (сталкивания), но никакого общего усиления мощности в комнате не происходит. Есть лишь простое сложение мощности, излучаемой двумя отдельными громкоговорителями.
Поскольку переходные сигналы (например, звуки барабанов) существуют в виде отдельных всплесков энергии, их взаимодействие в безэховых и рефлективных условиях отличается тем, что рефлективные комнаты всё более увеличивают число отражённых всплесков энергии, хотя энергия этих всплесков постоянно падает до тех пор, пока эти мириады отражений не растают. Но на уровне восприятия отражённые переходные сигналы маскируют нюансы любых последующих переходных сигналов, прибывающих до того, как отражения предыдущих сигналов затухнут до неслышимости. Безэховые пространства или акустически "мёртвые" условия мониторинга не страдают подобными ограничениями.
Поведение более устойчивых сигналов в безэховой и реверберационной камерах может отличаться до крайности. Мы уже отмечали, в безэховых условиях интерференционная картина (интерферограмма) взаимодействия левого и правого мониторов покажет сложение сигналов в центральной плоскости и на небольшом расстоянии от неё (по обе стороны) с подъёмом на 6dB, а ширина этого расстояния будет зависеть от длины волны. Подальше от центральной плоскости интерферограммы покажут эффект гребёнчатого фильтрования (рис.48), характер которого будет зависеть от позиции прослушивания. Вне оси тоже будет наблюдаться повышение мощности по низким частотам, что является результатом дополнительного излучения этих частот из-за полностью усиливающей взаимосвязи на частотах, находящихся ниже разделяющей частоты. Помните, что мы все ещё пока рассматриваем безэховые условия.
Ширина области, которую равномерно покрывает сумма давлений, характерная для центральной плоскости (т.е. с повышением на 6 dB), очень сильно зависит от частоты. И если на частоте 20 kHz ширина это области будет около 1 см (половина длины волны), то на низких частотах она расширится до многих метров. На частоте около 2 kHz человек, сидящий на центральной линии, будет испытывать эффект погашения, так как расстояние между ушами человека на этой частоте является критическим (рис.49).
Это происходит из-за того, что длина пути прохождения звука от каждого монитора до каждого уха – разная. Вот Вам ещё один пример, показывающий, чем отличается прибытие к ушам слушателя спанорамированного в центр образа с двух мониторов от прибытия звука с одного центрального громкоговорителя или акустического инструмента. Обычное стерео, которое «делают» с помощью регуляторов панорамы микшеров, – это просто психо-акустический трюк, не более того.
Мы уже говорили, что восприятие переходных сигналов в рефлективных помещениях может отличаться от восприятия сигналов более устойчивого типа, когда они панорамируются поперёк «звуковой сцены», даже если слушатель находится на осевой линии. Осевое звучание пары совершенных мониторов в реверберантной комнате показано на рис.42. Если помнить, что реверберантная комната считается безэховой до тех пор, пока не прибудет первое отражение (по определению), то, в зависимости от размера комнаты и от длины «всплеска» переходного сигнала, субъективное восприятие переходного сигнала будет изменяться с течением времени от безэхового до реверберантного состояния, в то время как звуки более устойчивого типа (например, бас-гитары) будут восприниматься более стабильно. Из этого следует, что баланс переходных сигналов с сигналами более устойчивого типа должен рассматриваться в соответствии с типом комнаты, в которой они воспроизводятся.

Эксплуатационные различия безэхового и реверберационного пространств

Если мы установим пару громкоговорителей в безэховой камере, а затем таким же образом расположим их в реверберационной камере, то мы сможем подавать одинаковые сигналы возбуждения и исследовать крайности тех и других условий прослушивания. Сравнивая результаты, мы сможем определить некоторые неравномерности звучания, характерные для обычных комнат. Мы сможем также проверить, как ведёт себя спанорамированный в центр стерео сигнал по сравнению с таким же сигналом, который воспроизводится через один громкоговоритель, расположенный по центру, как в различных позициях прослушивания, так и в различных типах помещений.
В безэховой камере одиночный громкоговоритель с гладкой частотной характеристикой донесёт выходной сигнал неизменным до любой позиции в камере в секторе своей равномерной осевой направленности. В остальных местах звучание будет другим (меньше высоких частот), в зависимости от характеристик направленности громкоговорителя. Однако во всех случаях единичный импульс, излучённый громкоговорителем, будет в любом месте камеры получен как единичный импульс. Давайте рассмотрим случай, когда два одинаковых громкоговорителя расположены на расстоянии 3 метра друг от друга, и оба излучают такой же импульс. В осевом направлении, на одинаковом расстоянии от громкоговорителей, полученный в результате звук будет, как и в случае с одним громкоговорителем, единичным импульсом, хотя и больше на 6dB. Однако во всех других точках, которые расположены на разных расстояниях от громкоговорителей, будут восприниматься два отдельных импульса (рис.46).
Разные люди воспринимают этот эффект с разной точностью. Импульс от ближнего громкоговорителя прибывает раньше и большим по уровню, чем импульс от более удалённого громкоговорителя. Поэтому первый, более сильный импульс подавляет второй, более поздний и слабый. Слушатель обычно слышит только первый импульс, а стерео образ сдвигается к ближнему громкоговорителю (хотя общая громкость импульса может восприниматься как повышенная из-за свойства уха объединять мощность звуков, прибывающих с интервалом 20-30 миллисекунд). Это – эффект Хааза или эффект задержки. Однако существуют временные рамки, сверх которых "притягивающее свойство" первого по времени прибытия сигнала теряется. Вне помещений или в очень больших помещениях, где расстояние от слушателя до удалённого громкоговорителя превышает расстояние от слушателя до ближнего громкоговорителя примерно на 15 метров, что равно разнице во времени примерно в 50 мсек., более поздний сигнал уже отчётливо воспринимается как отдельное событие. Вот почему на больших концертных площадках даже эффективно работающая стерео система не может обеспечить приемлемые условия прослушивания для всех зрителей, хотя относительные расстояния до двух громкоговорителей и их относительные уровни звукового давления (SPL) могут отличаться и не столь сильно. Есть только очень небольшое временное окно, в которое должны «вписываться» прибывающие сигналы, чтобы обеспечить иллюзию стерео. Для большинства слушателей в концертном зале стереоэффект действовать не будет! Только тем, кто находится вблизи осевой линии, посчастливится услышать изначально предполагавшийся микс. Вот почему центральные сектора так популярны в больших залах. Стерео вносит хаос.
Если взять более устойчивые сигналы, то в осевом направлении измерения звучания стерео пары громкоговорителей (по меньшей мере, одним микрофоном), генерирующих одинаковые сигналы, покажут те же результаты, что и измерения звучания одного центрального громкоговорителя, излучающего такой же сигнал, но получающего в четыре раза большую мощность. Но звучание стереопары разные люди будут воспринимать по-разному, в зависимости от расстояния между ушами слушателя (рис.49). В стороне от центральной плоскости звучание подвергнется гребёнчатому фильтрованию на всех частотах (кроме самых низких, где существует только усиливающая взаимосвязь) из-за разницы в расстояниях до каждого громкоговорителя. В стороне от центральной плоскости звучание спанорамированного в центр фантомного образа не будет и не сможет имитировать звучание расположенного по центру моно источника; даже результаты измерений микрофоном будут разными. Этот факт имеет особую важность для surround-систем.
Сложности, связанные с реверберацией
В реверберационной среде нас ожидают новые эффекты. Одиночный громкоговоритель, размещённый в центре, будет, как и в безэховой комнате, доносить своё осевое звучание в любую точку, находящуюся перед ним в секторе своей направленности. Однако это звучание будет верным только до прибытия первых отражений, после чего под их воздействием оно изменится. Интенсивность реверберационного поля будет равномерна по всей комнате, но прямое звучание будет снижаться на 6dB с каждым удвоением расстояния за ближним полем громкоговорителя. Поэтому, чем дальше от громкоговорителя, тем больше в его звучании будет доля энергии отражений. Отсюда – существование в реверберационных комнатах «критического расстояния», свыше которого в общем звучании начинает преобладать звучание самой комнаты. Дополнительная реверберационная энергия сделает на одном и том же расстоянии звучание более громким, чем в безэховых условиях; кроме того, проявятся ещё два других эффекта.
Во-первых. В любых мониторинговых условиях, отличающихся от безэховых условий, сигнал устойчивого типа, получающий модальную (резонансную) поддержку от отражений в помещении в плане громкости звучания, будет восприниматься по-другому, чем импульсный переходный сигнал, который такой поддержки не получает. Разница в уровнях воспринимаемых сигналов зависит от характера помещения и от позиции слушателя. В безэховых условиях и переходные, и устойчивые сигналы теряют по 6dB при удвоении расстояния от источника. Таким образом, независимо от времени или позиции слушателя сохраняется их относительный баланс. В отражающих средах этот эффект так сильно зависит от помещения, что найти согласие в отношении условий мониторинга очень и очень непросто. Особенно это проявляется в больших помещениях, например, кинотеатрах. Таким образом, у миксов, сделанных в больших и частично реверберационных помещениях, разница в уровнях между переходными и устойчивыми сигналами будет отличаться от такой же разницы для помещений меньшего размера. В помещениях с относительно безэховыми условиями мониторинга такой изменчивости и зависимости от размеров помещения не будет. Могут быть разве что незначительные её проявления из-за неполного поглощения низких частот.
Во-вторых. Поскольку реверберационное поле возбуждается всей мощностью звукового выхода громкоговорителя, то частотный баланс реверберационного поля будет таким же, как и баланс излучаемой мощности. Возникнет подъём по «низам», т.к. все направленные громкоговорители с гладким звучанием в осевой направленности излучают больше мощности на низких частотах. Вспомните: на низких частотах теряется направленность звука, на частотах ниже 300 Hz излучение становится всенаправленным, и громкоговоритель в этом диапазоне должен излучать больше мощности для выравнивания частотного баланса в осевом направлении. Поэтому прямые и реверберационные звуки от любого громкоговорителя с равномерной амплитудой давления (идеального громкоговорителя?) не будут восприниматься с одинаковым частотным балансом. Поэтому звук приобретёт окраску.
Вот почему многие фирмы-производители вложили столько труда, чтобы разработать громкоговорители с плавным изменением звучания при перемещении из сектора осевого звучания в периферийную зону. Такие громкоговорители рассчитаны, чтобы возбуждать отражения и реверберацию с таким частотным балансом, при котором на критическом расстоянии или далее звучание, воспринимаемое слушателем, имело меньше неестественной низкочастотной окраски.

Различия в поведении фантомного и реального источников звука

Если работает один громкоговоритель, то эффект окраски, накладываемый обычным помещением, создаёт достаточно серьёзную проблему. Но когда мы генерируем фантомный образ в центре одинаковыми сигналами от левого и правого громкоговорителей стерео пары, возникает абсолютно иная и более сложная совокупность условий. Имей мы даже пару «идеальных» всенаправленных громкоговорителей, всё равно эффект «двойного импульса» присутствовал бы во всех позициях, кроме находящихся в центральной плоскости (см.рис.46 (b) – А.К.). Только на очень низких частотах с длинами волн намного большими, чем расстояние между громкоговорителями, такая пара начала бы работать как один источник; только на этих низких частотах стерео пара громкоговорителей смогла бы имитировать характер одиночного центрального громкоговорителя по излучению звука во внеосевом направлении. Но и в этом случае частотная характеристика была бы разной: стерео пара (из-за взаимосвязи) создавала бы больший подъём «низов».
Если в описанных выше условиях разместить людей и оборудование, то появятся новые возможности для отражений и поглощения звука, а наш «прогноз» в отношении звучания начнёт давать сбои. В по-настоящему реверберационных условиях мощность от двух источников будет сохраняться в реверберационном поле независимо от того, что из-за интерференции двух источников будет излучаться в разных направлениях другое звучание, которое подверглось гребёнчатому фильтрованию. Однако, как только в помещении появляется звукопоглощающий объект, он отнимает у реверберационного поля прямую и отражённую энергию. Поскольку из-за интерференции источников эта энергия будет неравномерной по своему частотному содержанию, это скажется на равномерности звучания. Если же объект не поглощающий, а отражающий звук, то отражения от него снова и снова будут поступать к слушателю с частотным балансом, определяемым формой интерференции в данное время в месте нахождения объекта. Частотное содержание отражений при этом будет неравномерным, что выразится в окраске звука.
Если бы мы создавали звук по центру комнаты не фантомным источником в виде пары громкоговорителей, излучающих спанорамированный в центр сигнал, а расположенным по центру одним громкоговорителем, то объект с равномерной поглощающей способностью поглощал бы равное количество энергии во всех частотах. Возмущение звукового поля в этом случае происходило бы больше в количественном, чем в качественном плане, т.е. скорее по громкости, чем по частотному балансу. То же было бы и с отражающим звук объектом: равномерно отражающая поверхность находящегося в стороне от оси объекта отражала бы назад (в сторону слушателя) сигнал от одного расположенного в центре громкоговорителя. Отражения были бы совершенно однородными по частотному содержанию. А вот отражения от фантомного источника (стерео пары) подверглись бы гребёнчатой фильтрации.
Итак, даже в среде с идеальными отражателями, идеальными поглотителями, идеальными рассеивателями и идеальными всенаправленными громкоговорителями с идеальными частотными характеристиками мы не можем создать точных условий прослушивания для спанорамированных в центр образов, созданных стерео парой громкоговорителей. Образ, спанорамированный в центр от стерео пары, ведёт себя совсем по-другому, чем звук, создаваемый одним центральным громкоговорителем. Даже если поле, излучаемое одиночным центральным громкоговорителем, не имитирует (в полной мере) тот инструмент, который оно воспроизводит, то, по крайней мере, можно относительно легко локализовать источники всех звуков. Это – сильный аргумент в пользу концепции трёх–пяти фронтальных громкоговорителей не только в плане устойчивости образа, но и с той точки зрения, что при меньшем числе фантомных и большем количестве реальных источников звука отражение, поглощение и рассеивание (диффузия) будут более равномерными по частотному балансу. Конечно, на практике не все отражения, поглощения и диффузии будут неравномерными по частотным характеристикам, но, тем не менее, меньшее искажающее взаимодействие нескольких источников при создании нескольких единичных образов будет, как минимум, означать более прогнозируемый набор изначальных условий. Хотя, к сожалению, это всё ещё предполагает наличие совершенных всенаправленных "точечных" громкоговорителей с гладкими частотными характеристиками, но их не существует. Вывод, который должен быть уже более чем понятным: воспроизведение музыки громкоговорителем – технология крайне несовершенная.

Подведение итогов
Итак, снова повторимся: поиск теоретически совершенного громкоговорителя – это действительно стоящая цель. Но в каком помещении и где он будет идеально работать в стерео парах? И окажется, что только в центральной плоскости и в безэховых условиях! Во всех остальных случаях помещение будет оказывать своё влияние на восприятие звучания. Даже в безэховой камере проявятся слабые стороны, изначально заложенные в стерео формате: фантомный образ, создаваемый двумя стерео источниками, не может точно воссоздать тот звук, который мы воспринимаем от одиночного источника, расположенного в центре. Получается, что мы имеем несовершенные громкоговорители, несовершенные помещения, и при этом пытаемся реализовать несовершенный принцип, прибегая к несовершенным средствам. Вот почему перед студийными дизайнерами стоит задача добиться наилучшего общего компромисса при заданном наборе обстоятельств. Эта задача – не из лёгких. Только рачительно отыскивая баланс всех параметров можно надеяться на достижение оптимальных конечных результатов. Однако сбалансировать параметры можно лишь понимая их значение, в то время как многие рассматриваемые здесь моменты не нашли широкого признания. При подходе "на авось", который исповедует большинство project-студий, нет никакой надежды, что им удастся избежать провалов. Поэтому крайне странные условия мониторинга, которые существуют во многих project-студиях, никакого удивления не вызывают. У всех дизайнеров есть свои приоритеты, а отсюда и такой громадный выбор концепций дизайна. Причина того, почему ни один принцип дизайна комнаты для прослушивания не получил повсеместного признания, связана с тем, что в процессе разработки дизайна действительно приходится учитывать массу переменных величин, по отношению к которым проблемы, описанные здесь, составляют лишь малую часть. С другой стороны, такие концепции в очень значительной степени строятся на балансе компромиссов, особенно когда речь идёт об условиях мониторинга. К сожалению, ни один дизайнер не может добиться совершенства, потому что стереоэффект от двух громкоговорителей – ничто иное, как призрачная иллюзия.
(c) Филип Ньюэлп