АКУСТИКА СТУДИЙ
В 30 годах ХХ столетия в связи с развитием техники звукозаписи, радиовещания, кино и телевидения появился новый тип помещений для записи и обработки звука. В настоящее время все эти направления аудиотехники интенсивно развиваются, появляются новые возможности для передачи пространственного звука (системы Surround Sound, бинауральная стереофония и др.), активно внедряются цифровые компьютерные методы обработки и передачи звука. Соответственно меняются и требования к помещениям для его записи и обработки, то есть к студиям. Требования к акустическим характеристикам студий различного назначения и технологии их проектирования подробно изложены в международных и отечественных стандартах, например, EBUR22-1998, EBUR22-1994, RM-01-93, СНиП 2.08.02-89, и многочисленных монографиях и учебниках.
Современные студии включают в себя, как правило, следующие помещения (рисунок 1):
- студийное помещение, или тон-зал (для исполнения и записи музыки и речи), в котором размещаются исполнители и микрофоны;
- контрольная комната, или микшерная, где установлены основные виды аппаратуры для записи и обработки звука (микшерные пульты, контрольные агрегаты, компьютерные рабочие станции и др.) и где находится рабочее место звукорежиссера;
- техническая аппаратная, в которую выносятся некоторые виды аппаратуры, например, стойки с усилителями и др.
Все студии можно классифицировать:
- по применению — студии звукозаписи, радиовещательные и телевизионные звуковые студии, тон-ателье на киностудиях и т. д.;
- по виду используемого звукового материала для записи — большие музыкальные, камерные, литературно-драматические и речевые;
- по количеству исполнителей, т. е. по объему — большие, средние, малые и др.
Разумеется, можно провести классификацию студий и по другим критериям.
Тон-зал
Объективные акустические параметры студии для записи музыки должны быть выбраны, исходя из тех же требований, что и для хорошего концертного зала. Первые студии звукозаписи, например, в радиодомах и телецентрах в Москве, Петербурге и других городах, и строились как большие концертные залы, где была возможность записывать симфонические оркестры. Следовательно, в студиях должны быть обеспечены все акустические характеристики концертных залов: оптимальное время реверберации в разных частотных диапазонах, однородная структура звукового поля (время, энергия и направление прихода ранних отражений, степень диффузности, уровни энергии поздних отражений, структура распределения резонансов и т. д.), требуемый уровень шумов, а также другие объективные параметры, которые важны для слухового восприятия музыкальных и речевых программ.
Отличие требований к студиям состоит в том, что очень часто одна и та же студия может использоваться для записи разных программ (речевых, музыкальных разных жанров и т. д.), поэтому в них должна быть предусмотрена возможность перестройки акустических условий (изменение общего поглощения, уровня отражений и др.). С другой стороны, студии часто строятся специально для записи определенного типа программ: для вокала, речи, камерных ансамблей, электронной музыки и т. д., соответственно требования к их акустическим характеристикам должны быть разными.
Обеспечение необходимых параметров, прежде всего оптимального времени реверберации, накладывает определенные требования на форму и размер студий. Требования к размерам и времени реверберации студийных помещений для записи, принятые в свое время как отечественные нормы для их технологического проектирования, даны в таблице 1.
Таблица 1. |
||||
Студия |
площадь, м2 |
высота, м |
оптимальное время |
количество исполнителей, чел. |
Открытая, для концертных программ с присутствием зрителей |
1000 |
14 |
2…2,2 |
250…500 |
Большая музыкальная, для симфонических оркестров и хоров с присутствием зрителей |
1000 |
13 |
2 |
250 |
То же без зрителей |
750 |
12 |
2 |
150 |
Средняя музыкальная, для симфонических оркестров |
350…450 |
8,5…10 |
1,5…1,7 |
40…65 |
Для эстрадной и джазовой музыки |
350…450 |
9,5…10 |
0,9…1,1 |
35…60 |
Малая музыкальная, для записи небольших оркестров и хоров |
250…300 |
8…8,3 |
0,9…1,1 |
30…35 |
Камерная |
150 |
6 |
1 |
10…15 |
Большая литературно-драматическая |
150…200 |
6…6,4 |
0,8…1 |
20…30 |
Средняя литературно-драматическая |
100 |
5 |
0,5…0,7 |
10…15 |
В настоящее время, в связи с переходом на пространственные системы звукозаписи и широким использованием электронных инструментов, требования к параметрам студий также меняются, разрабатываются новые стандарты и рекомендации, поэтому приведенные соотношения следует рассматривать как ориентировочные и в каждом конкретном случае определять оптимальные параметры в процессе акустической настройки студии.
Объем студии зависит от вида исполняемой музыки и должен выбираться в зависимости от заданного оптимального времени реверберации (Топт) (связь этого показателя с объемом помещения будет рассмотрена дальше) и от максимального числа размещаемых в ней исполнителей. Удельный объем на одного исполнителя должен составлять примерно 10…18 м3.
Запись музыки в студиях малого объема неизбежно приводит к искажению тембра за счет резонансов помещения в слышимой области, нарушению пространственной панорамы и баланса громкости. Минимальный объем студии для записи музыкальных произведений должен составлять не меньше 200 м³.
Форма студии имеет существенное значение для обеспечения структуры ранних (в первую очередь боковых) отражений и однородности (диффузности) звукового поля, что очень важно для качественной записи звука. Поэтому большие студии очень часто делаются непрямоугольной формы, примером может служить форма студийного помещения на рисунке 1. Студии средних и малых размеров чаще имеют прямоугольную форму, при этом выбор их пропорций желательно делать соответственно правилу «золотого сечения» H = 0,62V1/3, B = V1/3, L = 1,62V1/3, что примерно соответствует рекомендациям таблицы. Для любых, даже малых, размеров студии высота потолков должна быть не ниже 3 м.
Среди объективных параметров, определяющих звуковое поле в студии, важнейшим, безусловно, является оптимальное время реверберации. Как видно из таблицы, этот показатель зависит от вида исполняемых программ и от объема помещения: например, для симфонической музыки романтического стиля — 2…2,2 с, для эстрадной и джазовой музыки 0,9…1,1 с и т. д. Для исполнения камерной музыки, сольных и хоровых программ, выступлений небольших ансамблей оптимум достигается при меньшем времени реверберации, чем для симфонической музыки, и также зависит от объема студии. Для художественной передачи речи оптимальное время реверберации студии с объемом 500 м³ получается в пределах 0,7…0,8 с. В литературно-драматических студиях время реверберации должно быть в пределах 0,5…0,6 с. В речевых студиях для передачи информационных программ время реверберации не должно быть более 0,4 с.
На рисунке 2а приведены оптимальные значения времени реверберации студий для частоты 500 Гц в зависимости от их объема. Приведенные на рисунке 2б данные следует рассматривать как минимальные значения Топт. Экспериментальные зависимости оптимального времени реверберации в различных студиях от их объема можно приближенно описать следующими соотношениями:
- для концертных студий: Топт = 0,5 lg V - 0,10;
- для малых музыкальных: Топт = 0,45 lg V - 0,30;
- для речевых: Топт = 0,4 lg V - 0,40.
Эти зависимости дают ошибку не более 10%.
В основной части диапазона оптимальное время реверберации должно быть постоянным (допускается отклонение от оптимального времени не более 10%), на низких частотах возможно некоторое повышение Топт для музыки, примерно на 20% (рисунок 2б). Для больших студий фактическое время реверберации, с учетом затухания в воздухе, на частоте 8000 Гц не должно быть менее 1 с. Кривая (1) допустимой зависимости Топт от частоты показана на рисунке 2б. Для речевых студий Топт может иметь некоторый спад на низких частотах для увеличения разборчивости и спад на высоких, свыше 5000 Гц, до 30% (кривая 2).
Поскольку, как уже было отмечено выше, в одних и тех же студийных помещениях приходится записывать различные музыкальные и речевые программы, проблема состоит в том, что в них должна быть предусмотрена возможность перестройки акустических условий для обеспечения различных значений оптимального времени реверберации. С этой целью в студиях используются различные звукопоглощающие конструкции, которые могут сравнительно легко и быстро вводиться в действие или убираться. Например, применяются резонансные щиты (щиты-бекеши), различного типа рассеиватели (диффузоры Шредера, жалюзи), вращающиеся колонны с различным размещением поглощающего материала и т. д. Широко применяются устройства искусственной реверберации, в том числе цифровые ревербераторы, реализуемые как программным путем, так и c помощью специальных приборов. Разумеется, можно варьировать время эквивалентной реверберации, подбирая расстояние между источником звука и микрофоном и меняя его характеристики направленности.
Кроме обеспечения оптимального времени реверберации (Топт), принципиально важным параметром для студий является «ясность» или «четкость» (С80) для музыки (особенно камерной) и разборчивость для речи. Пределы изменения С80 в студиях, предназначенных для записи классичеcкой музыки, составляют -1,8…+2 дБ, а для романтической -5…-1,8 дБ. Разборчивость речи для театрально-драматических и речевых студий должна быть не менее 90% (слоговая); отличным считается значение коэффициента артикуляции, равное 96%. Остальные параметры (интимность, пространственность, полнота и др.) должны находиться в пределах, предложенных Беранеком для хороших концертных залов.
Уровень шумов (как внутренних, так и внешних) в студии в соответствии с международными рекомендациями должен быть равен NC25. Достижение такого уровня является чрезвычайно трудной задачей, требующей размещения студии в достаточно тихой части здания и применения специальных мер при их строительстве для обеспечения звукоизоляции и виброизоляции помещения: специальных двойных стен и дверей, их акустической развязки с остальной частью здания с использованием «плавающих» конструкций пола, подвесных стен и потолков; использования специальных глушителей для вентиляционных систем и т. д. (рисунок 3).