И микрофонного приёма

Акусто-геометрическая структура излучения звука любым музыкальным инструментом довольно сложна, и анализиро­вать её для практических целей можно лишь паллиативно, с: некоторыми допущениями. Однако в аспекте данной главы

 

вполне достаточно рассмотреть общие принципы формиро­вания отдельных участков звукового поля с тем, чтобы увя­зать их свойства с характеристиками направленности при­меряемых микрофонов.

Для этой цели вспомним, что среди звуковых волн плос­кая, в отличие от сферической, обладает более выраженной направленностью. Но для её возбуждения размеры звучащей поверхности (деки, мембраны или выходного отверстия рас­труба) должны заметно превышать длину волны излучения, что реально только для средних и высоких частот спектра. В то же время, для образования сферической (шаровой) вол­ны необходим источник, излучающий размер которого мно­го меньше её длины (это существует, преимущественно, на низких частотах).

Сказанное справедливо для небольших расстояний от ис­точника, ибо с удалением фронт плоской волны искривляется (на акустическом жаргоне: «волны разбегаются»), а сфера ша­ровой волны большого радиуса постепенно вырождается в плос­кость. Тем самым, отчасти, объясняется возрастание акусти­ческой однородности при увеличении расстояния до источника.

Вблизи же объекта существование направленных, плос­ких волн обусловливает относительное постоянство интен­сивности звука (и звукового давления), излучаемого пер­пендикулярно возбуждающей поверхности. В тонателье с поглощающей акустической отделкой такая ситуация мо­жет наблюдаться вплоть до удаления на несколько метров. Однако, сам факт существования акустической направлен­ности свидетельствует о том, что громкостное восприятие в этом случае зависит от слушательского азимута. То же самое нужно сказать о «восприимчивости» микрофона, если и он яв­ляется направленным.

Согласно рис. 4-1, электрический сигнал направленного микрофона Ml, ориентированного по нормали к источнику плоский звуковой волны, будет выше сигнала микрофона М2, расположенного под углом к волновому фронту.

Сказанное является дополнительным комментарием к ри­сункам 3-1 и 3-2.

Звуковое давление в поле сферической волны убывает про­порционально квадрату расстояния от источника. Но при этом волна — изотропная, её интенсивность меняется одинаково во всех направлениях. На рис. 4-2 сигналы микрофонов Ml —

 

Рис. 4-1

М4, равноудалённых от источника, при прочих равных усло­виях, одинаковы (здесь, для простоты, пока не учитывается влияние акустических характеристик тонателье).

 

Практически, для всех источников звука, в частности, для музыкальных инструментов, ближние акустические поля яв­ляются по своему характеру смешанными, так как соответ­ствуют сложному спектру возбуждения. Низкочастотные ком­поненты, в особенности те, для которых соблюдается большое отношение длин волн к размерам излучателей, порождают сферические волны, а среднечастотные, тем более высоко­частотные составляющие, в противоположность, — плоские волны. Область существования последних с нужной практи­ческой точностью может считаться как бы ограниченной по­верхностями, примыкающими перпендикулярно к контуру основной излучающей части музыкального инструмента. Впрочем, для оценки направленности плоской волны иногда достаточно просто использовать ось излучения, особенно, когда не приходится скрупулёзно подбирать место располо­жения и азимут микрофона во имя полной передачи всех спектральных богатств источника.

Следует вспомнить, что плоскими волнами передаются, во-первых, большинство обертонов музыкальных инструмен­тов, а во-вторых — большинство шумов (щелчков), сопутству­ющих звукоизвлечению. Разумеется, исключения составляют гулкие низкочастотные призвуки, порождающие сферичес­кие волны.

В рамках данного параграфа уместно рассмотреть влия­ние на микрофонный приём тонателье как некоего интег­рального источника звука. Достаточно заметить, что диффуз­ное звуковое поле изобилует волнами самых разных форм и направлений, как правило, независимо от характера волн, возбуждающих акустические процессы. Исключения состав­ляют ранние отражения, на что в начале главы уже обра­щалось внимание. Помещения с плохой диффузностью и маленькие комнаты сразу впечатляют наш слух своей специ­фичностью, и если последнюю передавать не нужно, то зву­корежиссёр обязан не жалеть времени на тщательное исследование архитектурных зон, где, по преимуществу, су­ществуют какие-либо актуальные звуковые признаки.

Не все коллеги разделяют мнения о наличии картины ран­них отражений. В особенности это относится к ортодоксаль­ным приверженцам волновой, а не статистической теории акустических процессов в закрытых помещениях. Что ж, пе­реубеждать кого-либо не входит в задачи этой книги. В кон­це концов, не так уж важно, как что называется, когда речь

идёт о вещах явно слышимых, пусть это и не акустические рефлексы, а собственные излучения тонателье, клеточки ко­торого от звучащего источника превратились в микроскопи­ческие музыкальные инструменты, способные в своём неис­числимом множестве соперничать с огромным оркестром во всей его регистровой и тембральной полноте.

Что касается финальных диффузно-акустических стадий, так называемых «реверберационных хвостов», то в помещени­ях со сложной внутренней архитектурой часто наблюдаются послезвучания с окраской, так сказать, формантного свойства, почти не зависящей от спектрального состава звука источни­ка. Так ведут себя купола, галереи, балконы, полые замкнутые пространства, примыкающие снаружи к стенам, обрамляю­щим зал. Наличие направленности этих послезвучаний и про­стота их обнаружения сомнений не вызывает.

Приступим теперь ко второй части настоящего парагра­фа— характеристикам направленности микрофонов. Этой теме посвящено огромное количество специальной литерату­ры, и нет нужды вторгаться здесь в детальное исследование всех аспектов вопроса. Для практических целей достаточно знать, как, в принципе, выглядит паспортная диаграмма на­правленности микрофона, изображённая в полярных коор­динатах. Серия следующих рисунков представляет несколь­ко типов таких диаграмм— в виде круга, «восьмёрки», кардиоиды, суперкардиоиды и гиперкардиоиды. Количе­ственные данные на приведенных диаграммах — приблизи­тельны; уточнения для каждой конкретной модели микрофо­на есть в технической документации.

Необходимо принять во внимание, что:

• реагирующие на звуковое давление ненаправленные мик­
рофоны являются таковыми лишь в той области спектра,
пока их внешние габариты не превышают длину звуко­
вой волны; таким образом, на высоких частотах эти мик­
рофоны становятся односторонне направленными;

• большинство направленных микрофонов отчасти теряют
своё свойство на низких частотах, излучаемых удалённым
источником;

• практическим телесным (пространственным) углом при­
ёма направленного микрофона можно считать тот, в пре­
делах которого спад чувствительности не больше 14-20 дБ.
Это связано с психоакустической маскировкой сигналов,
идущих с боковых направлений, сигналами осевыми.

 

 

 

Рис. 4-3. Диаграмма азимутальной чувствительности приёмника звукового давления.

На рисунках 4-4—4-7 такой угол обозначен как Q эфф. Если применить оптические аналогии, то направленный микрофон подобен направленному прожектору, пучок света которого концентрирует внимание зрителя на нужном объек­те. Разница в том, что в светотехнике можно наблюдать очер­ченные границы освещённости, тогда как в электроакустике угол эффективного приёма достаточно «размыт», и не только по объективным причинам. Сами области психоакустичес­ких явлений, в пределах которых существуют те или иные феномены, связаны и с индивидуальным восприятием, и с характером звукового материала.

(Говоря об аналогиях, можно рассматривать ненаправлен­ный микрофон как «съёмочный» широкоугольный объектив, тогда как сверхостронаправленный микрофон подобен теле­объективу, способному при съёмке с большого расстояния передать объект в крупном плане).

Рис. 4-4. Диаграмма азимутальной чувствительности приёмника градиента звукового давления.

• выходной сигнал направленных микрофонов падает при­
близительно пропорционально увеличению расстояния от
них до источников, тогда как у ненаправленных микро­
фонов он уменьшается пропорционально квадрату этого
расстояния;

• приёмникам градиента звукового давления и комбиниро­
ванным микрофонам, в состав которых они входят, свой­
ственен эффект ближней зоны, когда расстояние между
ними и источником становится меньше длины волны из­
лучения (см. выше);

• микрофоны с характеристиками направленности в форме
суперкардиоиды или гиперкардиоиды имеют примыкаю­
щую к их оси небольшую (в угловом измерении) зону тыль­
ного приёма, по чувствительности сопоставимого с фрон­
тальным;

 

 

 

Рис. 4-5. «Кардиоида» — вариант диаграммы азимутальной чувствительности комбинированного приёмника.

• частотная характеристика тыльного приёма у многих мик­рофонов имеет неравномерности, увы, далеко не монотон­ного характера. Поэтому, несмотря на то, что чувствитель­ность направленного микрофона при падении звуковой волны сзади может быть на порядок ниже, чем при фрон­тальном приёме, указанные неравномерности приводят к появлению в данном микрофонном канале, так сказать, осколков спектров других источников, с временной задер­жкой, по отношению к их основному звуку, и диффузной окраской, если они расположены на большом удалении. Это явление особенно заметно и неприятно на частотах порядка 2,5-4 кГц, где человеческий слух обладает макси­мальной чувствительностью;

Отдельно хочется сказать о микрофонах остронаправлен­ных и сверхостронаправленных (так называемых «пушках»). Их пространственная избирательность в пределах малых

Рис. 4-6. Диаграмма микрофонной направленности в виде суперкардиоиды.

телесных углов (=30°) сохраняется вплоть до приёма низко­частотных звуковых волн, длины которых начинают превы­шать продольные размеры рабочей части трубки. У этих мик­рофонов гипертрофированный эффект ближней зоны, усугубляющийся ещё и упомянутым расширением угла акус­тического зрения, особенно актуальным для низкочастотных источников звука с большими площадями излучателей, на­пример, литавр.

Благодаря высокой осевой концентрации чувствительно­сти, выходной сигнал этих микрофонов зависит от расстоя­ния до источников значительно меньше, чем у прочих.

Ясно, что в области существования преимущественно сфе­рических волн использование ненаправленных микрофонов

 

Рис. 4-7. Диаграмма микрофонной направленности в виде гиперкардиоиды.

целесообразнее, чем направленных. Контраргументом к ска­занному, казалось бы, могло явиться замечание, что приём­ники звукового давления, обладающие «круговым зрением», одинаково восприимчивы к прямым и приходящим сзади диффузным сигналам, следовательно, при прочих равных условиях, акустическое отношение в этом случае возрастает, звук «мутнеет», приобретая реверберационную окраску. Но не следует путать восприимчивость (читай: выходной сигнал) с чувствительностью, хоть это и родственные понятия. Буду­чи помещённым вблизи самого источника, микрофон с кру­говой характеристикой направленности в значительно мень­шей степени передаёт сигналы, отражённые далёкими стенами, а вот в зону расположения направленного приём­ника вполне могут попасть акустические отражения, идущие с того же направления, что и звук источника, и соизмери­мые с ним по воздействию на микрофон (рис. 4-8).

Рис. 4-8

Будь микрофон М ненаправленным, его восприимчивость к акустическим волнам, отражённым от поверхности Б, была бы значительно меньше, чем к прямым сигналам саксофона.

Сами акустические рефлексы могут быть иногда направ­ленно сконцентрированными и мощными. Такое типично для излучателей плоской волны, особенно во время акцентиро­ванной атаки звука. Тогда, действительно, применение на­правленного микрофона может оказаться оптимальным, если только не забывать о проблемах, связанных с эффектом ближ­ней зоны, и, при необходимости, заботиться о том, чтобы, в первую очередь, фронтальная сторона приёмника была блокирована от отражённых лучей. Для этой цели за спиной исполнителя (если микрофон ориентирован к нему спереди) следует установить звукопоглощающий щит с диагональю не менее длины волны самого низкого тона в используемом ди­апазоне музыкального инструмента.

Ситуация становится критической, если размеры помеще­ния для записи — малы, оно недостаточно заглушено и вдо­бавок обладает плохой диффузностью. В этом случае направ­ленные микрофоны, при всех их недостатках, незаменимы.

Ненаправленные микрофоны легко позволяют корректи­ровать соотношение между, так сказать, нижней, основной, интонационной частью звукового состава источника и его обертонами, преимущественно определяющими тембр. По­скольку второе, в отличие от первого обладает более выра­женной направленностью, то вся регулировка сводится к пе­ремещению микрофона в сторону оси этой направленности, либо вовне, в зависимости от задачи.

 

От положения микрофона у источника и его ориентации в пространстве тонателье во многом зависит качество звука, о котором говорилось в начале главы; в максимальной степе­ни это относится к направленным микрофонам, наличие ко­торых сегодня в звукозаписывающих студиях, увы, преобла­дает.

Как только выясняется структура направленности основ­ных и обертоновых составляющих музыкального инструмен­та, так манипуляции с микрофоном превращаются из дви­жений слепого котёнка в целеустремлённый поиск индивидуального тембра. Не требует пояснений то, что вза­имно-встречное совпадение осей наибольшей, точнее, сум­марной направленности источника (да простят акустики та­кую вольную формулировку!) и приёмника обеспечивает всю возможную полноту передачи спектра. И наоборот, наличие угла между этими осями приводит к тембральной нивелиро-ванности, что тоже может входить в задачу.

Фонографический образ опустошённости, пожалуй, мож­но получить путём одного только характера микрофонного приёма, если источник излучает всё обертоновое богатство вперёд и немного вверх, как, к примеру, скрипка, а микрофон расположен сзади артиста и невысоко.

Можно гарантировать, что никакими другими электроаку­стическими способами этого ощущения не добиться.

Преждевременно сожалеть о том, что музыкальный мате­риал не всегда допускает такие ощутимые тембральные при­внесения, разве что в произведениях крупных форм, где дра­матургическое богатство рождает обилие звукорежиссёрских фантазий. Современная фонографическая эстетика в её се­рьёзных изысканиях богата экспериментами самых разных направлений, изобилующих всевозможными неожиданнос­тями, лишь бы находки были впечатлительными и оправдан­ными.

Полнота передачи звучащего тела теснейшим образом связана с расстоянием между источником и микрофоном, особенно когда последний является направленным. Это рас­стояние одновременно влияет как на характер, так и на ко­личество звука (см. выше). Музыкальные инструменты боль­ших габаритов, со множеством мод колебаний, однородные группы инструментов, хоры требуют полного их охвата при микрофонном приёме. Уменьшение дистанции приведёт к подчёркиванию локальных акустических зон или отдельных

инструментов группы, а её увеличение сверх меры даст воз­растание акустического отношения, диффузной окраски. Так что оптимум здесь всецело подчиняется художественным це­лям.

В этом аспекте следует иначе оценивать эффективный угол микрофонного приёма. Чтобы края «охвата» источника и цен­тральная его часть передавались с незаметной громкостной разницей, следует использовать ту область направленности, где спад чувствительности не превышает (2-4) дБ. Для приме­ра, в случае кардиоиды этот угол составит примерно 60°-80°.

Использование направленных электроакустических приём­ников в современных музыкальных жанрах и соответствующих студийных технологиях продиктовано ещё так называемым многомикрофонным методом, когда для передачи группового или комбинированного источника, например, ударной установ­ки не всегда удаётся получить желаемую фонографию с помо­щью одного-единственного микрофона. Причина тому кроется в чрезвычайно сложных и разнородных структурах звуковых полей инструментов, входящих в состав группы.

Естественно, для начала анализ каждой пары источ­ник — микрофон проводится сепаратно. Устанавливаются, как всегда, основные направления излучения, принимаются решения, что и как «снимать». В основе этих решений лежит вопрос о том, должен ли инструмент излагаться во всей тем­бральной полноте, либо достаточно лишь обозначить его. Это определит если не тип микрофона в смысле диаграммы на­правленности (выбор последней, как уже говорилось, может быть обусловлен и другими причинами), то какое-то коли­чество вероятных мест его расположения.

Здесь в появлении множественного числа не следует ус­матривать стилистическую ошибку. Вторая стадия подготов­ки звукорежиссёра к микрофонному приёму как раз и состоит в альтернативных поисках, ибо встаёт новый вопрос: как обеспечить акустическую изоляцию данного микрофонного канала от звуков инструментов, соседствующих с собствен­ным? Разумеется, речь не идёт о полном исключении взаимо­проникновения. Нужно обеспечить такое сигнальное разде­ление, когда возникает относительная свобода в громкостных и спектральных манипуляциях для каждого из каналов; при этом максимально снижаются влияния на «чужой» источник. Первое, что могло бы прийти в голову, так это — развер­нуть однонаправленный микрофон тылом в нежелательную

 

сторону и вопрос закрыт. Но для такого решения нужно быть уверенным в том, что характеристика направленности мик­рофона не является суперкардиоидной или гиперкардиоид-ной, ибо в этих случаях существует достаточная восприим­чивость микрофона сзади, пусть даже ограниченная как по углу приёма, так и по чувствительности.

Правильным представляется расположение микрофона под таким углом к «чужому» источнику, когда тот оказывает­ся ориентированным в направлении минимальной чувстви­тельности приёмника. Как раз для супер- или гиперкардио­ид этим ориентиром является почти перпендикуляр к оси микрофона.

Проще всего, при участии ассистента, находить микро­фонный азимут опытным путём, особенно, если техническая документация на микрофон отсутствует, либо в ней не при­водится диаграмма направленности. Компромиссные вари­анты ищутся совместно с исполнителями, которые со вни­манием относятся к просьбам звукорежиссёра о каких-либо вариациях в процессе микрофонной настройки.

Задача существенно упрощается, если несколько микро­фонов используются в качестве вспомогательных совместно с так называемым общим, обзорным микрофоном, звук кото­рого, в конечном счёте, будет основным, передающим пол­ную, объёмную картину сложного источника, а сигналы локальных микрофонов придадут этой картине дифференци-рованность, насыщенность, выполнят, так сказать, акусти­ческое моделирование, подобно дополнительному свету, при­меняемому в изобразительной технике. Ясно, что проблема взаимопроникновения сигналов между соседними парами микрофонов и источников становится уже менее актуальной, коль скоро качество звуковой смеси предопределено наличи­ем общего микрофона.

Здесь свойства локальных микрофонов полностью долж­ны использоваться для оптимальной передачи подчёркивае­мых звуковых объектов. В художественном смысле необходи­мо обращать внимание на изобразительное соответствие элементов обзорного плана и их локальных дополнений, а именно: без специфической обоснованности не следует под­мешивать в общую картину сверхкрупные детали каких-либо источников, полученные путём, так сказать, макросъёмки, когда слишком близко установленный локальный микрофон «вырывает» из объекта только фрагмент, который по своим

акустическим, в частности, спектральным признакам оказы­вается неадекватным этому же объекту в общем изображении.

В главе «ФОНОГРАФИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ» будет рассмотрен вопрос об иллюзии размерности (объёмности) квазиобъектов. Для этой цели часто применяют два, а иног­да и большее число микрофонов, устанавливаемых у одного источника. Вопрос направленности этих микрофонов в дан­ном аспекте принципиального значения не имеет. Следует только иметь в виду фазовое соотношение сигналов, посколь­ку они будут смешиваться, предположительно, в одной об­ласти стереофонической картины; в чисто техническом смысле— суммироваться. Электрическая интерференция приведет к резко неравномерной, почти гребенчатой спект­ральной характеристике звукопередачи, что не замедлит ска­заться на тембре, особенно в тех его областях, где длины волн излучения соизмеримы с расстоянием между микрофонами.

Критическим случаем является установка двух микрофо­нов у разных сторон барабанов или больших бонгов (том-то­мов) при наличии двух мембран («пластиков»). Воздушный столб в замкнутом пространстве этих музыкальных инстру­ментов при атаке вызывает согласованные колебания мем­бран на частоте основного тона, которые микрофонами, рас­положенными навстречу друг другу, воспринимаются, как противофазные. В результате, при смешивании микрофон­ных сигналов основные тона инструментов заметно умень­шаются, атаки становятся обострёнными.

Однако ситуацию не следует рассматривать, как катаст­рофическую. Во-первых, сигналы двух микрофонов не обя­зательно должны смешиваться в равных долях, и это уже уп­рощает проблему. Во-вторых, в микрофонных каналах подавляющего большинства современных звукорежиссёрс-ких пультов имеется инвертор фазы входного сигнала, кото­рый используется, если дело принимает критический харак­тер. В-третьих, упомянутые спектральные изменения легко регулируются небольшими вариациями положения микрофо­нов; этим достигается тембральный оптимум. И вообще, по­лученная совокупная окраска, как ни странно, может иной раз оказаться не просто приемлемой, но даже выразитель­ной и привлекательной в своей необычности.

Чтобы использовать два микрофона для конкретизации горизонтальных границ большого звукового объекта, напри­мер, оркестра, без боязни нарушить фазовую корреляцию

 

Заказ.\ь 820

сигналов правого и левого каналов, необходимо устанавли­вать их на максимально возможном угловом расстоянии по отношению к центральной части объекта, для которой фазо­вый сдвиг наиболее актуален при совмещении двухканаль-ной записи в монофоническом устройстве воспроизведения (см. рис. 4-9).

Рис. 4-9

Использование направленности стереомикрофонов, вооб­ще говоря, подчиняется тем же закономерностям, о которых говорилось выше. Дополнительно следует усвоить, что диаг­раммы направленности совмещённых стереофонических приёмников, точнее, пространственный угол обзора каждого из микрофонов, определяют максимальный «разворот» сте­реопары, при котором фонографическое изображение боль­шого объекта (рояля, хора, инструментальной группы или оркестра в целом) при всей полноте охвата источника не бу­дет иметь разрыва в центре стереофонической картины. На практике такая ситуация отчётливо наблюдается, когда сте-реоприёмники с диаграммой направленности в виде «восьмёрки», где половина эффективного телесного угла мо­жет не превышать 30°-40°, разворачиваются до взаимного угла в 90°, и звуковое изображение теряет слитность, обна-

жая два совершенно очевидных азимута — левый и правый, благодаря неоднородности источника (рис. 4-10).

Рис. 4-10

Впрочем, «разорванное» пространство как фонографичес­кий образ вполне употребимо, и не следует запрещать себе пользоваться этим приёмом только оттого, что данный воп­рос подвергнут здесь такому педантичному обсуждению.