Wzmacnianie dźwięku: faktory brzmienia

Nie zważając na wszystkie przewagi nowych technologii wzmacniania dźwięku, tradycyjne akustyczne systemy poziomego rozkładu − pod postacią trapezu albo, jak ich jeszcze czasami nazywają, «wachlarzowe» − nie wyszły ta i wątpię czy wyjdą z użytku. W powszedniej prace koncertowy reżyser dźwięku raz za razem będzie wykorzystywać właśnie takie, a niech tam przestarzałe na myśl kogoś, ale fachowe i zdolne do funkcjonowania dźwiękowe kompleksy

Producenci AS, zwłaszcza ich działy marketingowe, zrobiły wszystko możliwe, żeby najmniej myśleliśmy, nastrajaliśmy, szukaliśmy i kręciły rączki, ale to nie oznacza, że współczesny dźwiękowy system, będąc ustalony i włączony, «zadźwięczy» automatycznie w jakimkolwiek środowisku. Stały dotyk do otaczającej nas magii wysokich technologii i bezwarunkowe zaufanie reklamowym hasłom, niewidocznie może pozbyć nas rozumienia bazowych zasad rozpowszechnienia fal w środowisku, czym w istocie i jest dźwięk. W skutek, inżyniera dźwięku może objąć rozczarowywanie − jakość dźwięku w realnym życiu najczęściej zostaje życzyć lepszego.

Niewątpliwie, za ostatnie 20-25 lat w światowej industrii wzmacniania dźwięku odbyły się nadzwyczajne zmiany. Cyfrowe miksery nadały możliwość przechowywania nastawiań i dynamicznej obróbki na każdy kanał. Wzmacniacze urosły w potędze i ekonomiczności, masywne stanęły lżej, drogie spadły w cenie. Właściciel laptopa może pozwolić sobie mobilny akustyczny pomiarowy kompleks, wyłożywszy ogółem blisko 1000 dolarów. Zestaw rozmaitych przyrządów sygnalnej obróbki − od retro-lampowych schematów do najpotężnych i HU-miniaturowych sygnalnych procesorów − chluba jakiejkolwiek walcowanej firmy. Nawet chroniczny problem XLR- złączek (który kontakt «gorący»?), wydaje się udało się zdecydować! Prawdziwie fantastyka, ale oto pytanie: dlaczego salowy mikser stawiają w sali? Operator dźwięku życzy «słyszeć to same, co i wszyscy» − przebywać w tychże akustycznych umowach, w których znajdują się widzowie. Wtedy, rzekomo, tembralny obraz i balans instrumentów udziela się widzom jak zamierzono, co w ogóle z wykorzystaniem współczesnej elektroniki musi zapewnić widzowi świetne brzmienie. Wszystko jest poprawnie. Ale dlaczego czasami okazuje się, że piękny dźwięk tylko na setce mikseru − dla zadowolenia wymagań reżyseru dźwięku, a inny plac sali okazuje się udźwiękowiony daleko nie najlepszym sposobem? Współczesne wyposażenie, doświadczeni fachowcy, a wynik − goreje oczekiwanego. Zapewne, jakieś aspekty wzmacniania dźwięku są nie uwzględnione.

Za rozjaśnianiami zwrócimy się do teorii i do programów-symulatorów, które są w obecności i które pozwalają modelować dźwiękowe pole od kilku źródeł. Odnośnie do średnich i dużych otwartych koncertowych placyków to da dosyć dokładne wyniki i można będzie bardziej jasno wyobrazić sobie powstające problemy, a to jest już połowa sukcesu w osiągnięciu naszego celu − jakościowego i korzystnego udźwiękawiania. Tam, gdzie można, wytkniemy przedsięwzięcia co do usunięcia problemów. Damy spokój elektrycznemu traktu − kable, piloci, obróbki, wzmacniacze. O wiele szkodliwymi są niespodzianki, które niosą nam akustyczne promieniowanie i rozpowszechnienie dźwięku.

Duża odległość

Na pewno, Wam wiadomo, gdy coś staje się znakomitym, wszystko radykalnie zmienia się. Jak ilustrację wyobrazimy sobie historię stworzenia zoo − woliery zasiedlają różnymi zwierzętami: myszami, małpami, niedźwiedziami. Jakiś czas po mierze pojawienia nowych mieszkańców, pomieszczenia wypełniają się, ale zoo jeszcze może pomyślnie wykonywać swoje funkcje. Ale pojawia się słoń, zdawało się by, jeszcze jedno zwierzę… Jednak, liczebne kryteria już nie są czynne, zaczynają się jakościowe zmiany, są potrzebne pomieszczenia dużego rozmiaru. Tak, grubo można opisać to, co odbywa się, gdy powiększa się system wzmacniania dźwięku. I chociaż powstaje pokusa przenieść na koncertowy placyk akustyczne umowy studyjnego kontrolnego pokoju albo klubowego systemu stereo, takie podejście nie doprowadzi do dobra, jeśli nawet fizycznie uda się odbyć taki pomysł. Umowy pracy stają się o wiele gorszymi − koncertowe brzmienie jest bardziej nierównomiernie, zmienne i zniekształcone, a najczęściej, ciężko przewidujące.

Energia donikąd nie znika

Dla początku warto zaznaczyć następne: energia dźwiękowego sygnału, wielokrotnie wzmocniona i wyswobodzona dynamikami, donikąd nie podzieje się − ona zużywa się, rozpowszechniając się w akustycznym środowisku − powietrzu. Po promieniowaniu potrzebne nam drgające ruchy więcej nigdzie nie wzmacniają się. Wszystko, co odbywa się z pożytecznym dźwiękiem podczas ruchu − to tylko różne formy utrat drgającej energii. Jakikolwiek fenomen, harmoniczny rezonans albo rewerberacja, jest zaledwie szczególna forma jej użytku i ponownego podziału, który zależy od rozkładu głośników i akustycznych właściwości środowiska. To ważnie pamiętać podczas rozpatrzenia następnych przekształceń dźwiękowego sygnału w obszarze.

…I nie skąd nie bierze się

Główny problem kryje się już w terminie «rozpowszechnienie dźwięku». Wyobraźcie sobie mydlany bąbelek, do którego nadmuchują powietrze. On rośnie w rozmiarach, błona rozciąga się i staje się cienką. Jeśli powiększać średnicę w dwa razy grubość warstwy błony zmaleje poczwórnie. Nic nie przypomina? Oczywiście, «inverse square low», albo prawo 1/r2: z każdym podwojeniem odległości ze sferycznego źródła siła wahań części powietrza upada na 6 dB (w cztery razy za potęgą). Ten spadek objaśnia się rozszerzającym się charakterem rozpowszechnienia falowego podniecenia w środowisku. Energia wahań części powietrza (jak i mydło w bąbelku) donikąd nie znika, ona prosto rozdziela się na wszystko rosnący sferyczny plac. Z niektórymi uściśleniami większość źródeł dźwięku można uważać za źródła właśnie sferycznych fal.

Rysunek 1. Energia sferycznej dźwiękowej fali rozdziela się na plac falowego frontu, że rośnie, dzięki czemu dźwiękowa presja gubi 6 dB z każdym podwojeniem odległości ze źródła

Dla źródeł cylindrycznej fali sprawa jest prostsza i drgająca energia maleje na 3 dB z każdym podwojeniem odległości. Właśnie to twierdzenie stale przechodzi przez opis liniowych masywów prawie wszystkich firm-producentów. Ten efekt przejawia się w ograniczonym diapazonie częstości, niżej którego front fali staje się sferycznym, a także przejawia się do pewnej odległości ze źródła.

Atmosferyczne efekty

Przezwyciężenie grubości powietrza w dziesiątki, a tym więcej w setce metrów, dosyć serio zarysowuje się na dźwięku. Główne problemy, które powstają − to dodatkowe wchłanianie wysokiej częstości i skrzywienie ruchu dźwiękowej fali.

Grubość powietrza do kilkudziesięcio metrów nieodwołalnie «kradnie» górna krawędź słyszalnego spektrum, dlatego częstość powyżej 10-12 kHz na dużych koncertowych placykach wykorzystują się tylko warunkowo. Efekt wchłaniania przy tym zależy od odległości, wilgoci i temperatury.

Rysunki 2а i 2b: Moduł Servodrive TD1 od wewnątrz − wszystkie trzy pasmowe podsystemy są ładowne na jedną tubę, a ich akustyczne centry przebywają na jednej osie

Jeśli działanie temperaturnego efektu odbywa się powoli i dlatego poddaje się korekcji, to zrywy wiatru noszą częsty i czasem nieprzewidziany charakter. Tu stuprocentowo wiernych rekomendacji być nie może: wszystko zależy od szybkości i zmienności wiatru. Przy wiatrze dźwięk na odległości więcej 50 m zmienia się wprost w oczach, i górny środek/wierzch, to pojawia się, to przepada w realnym czasie.

Eskalacja potęgi

Zaznaczone powyżej faktory wchłaniania przejawiają się tym silniej, czym większa jest odległość do słuchacza. Pomnożone na konieczność udźwiękowić duże terytorium, oni nieodmiennie sprawiają konieczność zapewnić bardziej wysoką promieniowaną akustyczną potęgę dla przezwyciężenia powietrznej warstwy między AS i słuchaczem.

Zwiększenie amplitudy wahań do możliwych zasięgów w jakichkolwiek mechanicznych systemach automatycznie towarzyszy wzrostem aberracji. Nic nie można powiększać nieskończenie i, nauczywszy się wygrywać w wyjściowej potędze, systematycznie przegrywamy w jakości brzmienia. Utopijną wygląda idea stworzenia bardzo dużego i potężnego studyjnego monitora dla przeprowadzenia koncertów. Zderzamy się z licznymi elektrycznymi, mechanicznymi i akustycznymi ograniczeniami, które wywołują nowy rodzaj użytku drgającej energii, nieliniowe aberracje.

Rysunek 3.

Pojawienie dużopasmowych AS

Nie chcąc więcej powiększać głośność kosztem nieskończonego zwiększenia potęgi dynamicznych głowic i wzmacniaczy, człowiek zmuszony powiększać ich ilość przy jednoczesnym wykorzystaniu. Jak zachować koeficient nieliniowych aberracji na niskim poziomie przy zwiększeniu dźwiękowej presji? Częściowo, kosztem zwężenia efektywnego pasma częstości. Wtedy można trochę powiększać czułość głowic głośników i/albo udźwigniętą potęgę, i za pomocą akustycznego załatwienia i elektroniki zadać taki diapazon, gdzie dźwięk będzie maksymalnie przejrzystym i silnym. Zdarzy się dodatkowo opracować inne głośniki, które są efektywne na innej częstości i w komplecie z pierwszymi utworzą AS szerokiego diapazonu i włączyć ich do jednej konstrukcji, która praktycznie realizuje się.

Dziś takie dużopasmowe systemy to standard fachowego wzmacniania dźwięku, w nich osiąga się kompromis między ilością aberracji i głośnością, praktycznością wykorzystania i jakością brzmienia, wydanymi intelektualnymi i materialnymi zasobami i kosztem na rynku.

Rysunek 4. Symulacja akustycznego pola poziomego klasteru z trzech standardowych turowych modułów: dźwiękowa presja na 1/3-oktawnych pasmach, odbicia są nieobecne. Symulator EASE 3.0

Ale, jak okazuje się, dużopasmowość – jest to jeszcze jeden problem. Wykorzystane w krossowerach koncertowych systemów filtry 4-j (czasami i 5-j) relacji wnoszą znaczne fazowe osuwiska do sygnału, czym komplikuje się «łączenie» pasm między sobą. Kompensuje się ta różnica przez wprowadzenie elektronowej zwłoki albo fazowe osuwisko do jednej albo kilka pasm, co jeszcze więcej pogarsza inercjalne właściwości wszystkiego systemu. Istnieją wiele myśli o to, jak wpływa skrzywiona charakterystyka fazowa na brzmienie systemów, ale jedno jest oczywiście − nieuzgodnione za czasem przyjście dźwięków różnych częstotnych diapazonów wywołuje odpowiednie nierównomierności w charakterystyce amplitudowej, a to, niewątpliwie, słychać na słuch jak tembrowe farbowanie, co wpływa na czystość, bogactwo i muzyczne brzmienia. Inna sprawa, że tylko skomplikowane akustyczne wymiary mogą pokazać, czy możemy coś z tym zrobić, czy nie. Jeśli problem niesynchroniczności pasm w czasie kryje się w mechanicznych i akustycznych usterkach konstrukcji, to, szybciej za wszystko, jakiekolwiek próby schować to za pomocą elektroniki negatywnie zarysują się na brzmieniu. Jeśli konstrukcja udała, to za pomocą cyfrowych filtrów i zwłoki można domagać się charakterystyk, bardzo bliskich do liniowych. Ale, nawet jeśli osiągniemy liniowej charakterystyki amplitudowej i fazowej na osie takiego systemu, to jeszcze nie oznacza, że «zwierz» jest zwyciężony, przecież widzowie przebywają nie tylko na osie systemu. By nawet powiedziałem, większość z nich okażą się poza osią jakiegokolwiek głośnika na sali.

Ponieważ promienniki niskiej, średniej i wysokiej częstotliwości akustycznego systemu fizycznie nie mogą być zjednoczone w jednym punkcie, między ich akustycznymi centrami zawsze istnieje niektóra odległość, co wywołuje dodatkowe czasowe błędy przy rozpowszechnieniu dźwięku, zwłaszcza na «częstości podziału». Dzisiejszy duży wybór tradycyjnych modułów AS objaśnia się tym, że konstruktory znajdują nowe sposoby takiego rozkładu tub i głośników w korpusie modułu, żeby te błędy były minimalne. Wielu producentom modułów AS udaje się połączyć 2-3 pasma na jednej osi (koaksyalnie). Takie podejście daje przewagi «punktowego źródła», co promieniuje równomierną falę we wszystkich kierunkach na wszystkiej częstości, spakowanego w handlowie dostępnej i praktycznej konstrukcji. Zazwyczaj, w przybliżeniu punktowe właściwości przejawiają się nie we wszystkich kierunkach, a tylko w granicach kątów objęcia systemu. Takimi jest EAW ta ich KF750 (trzy-aksyalne rozmieszczenie niskiej, średniej i wysokiej częstości), Servodrive TD1 (rysunek 2), gdzie w jednej tubie całkiem pomyślnie są na jednej osi trzy pasma, Renkus-Heinz i duży szereg modeli tej firmy, gdzie sekcje wysokiej i średniej częstości są nie tylko zjednoczone, ale i ładowne na jedną tubę, Nexo i seria Alpha (koaksyalnie wysokiej i średniej częstości) i inne.

Ktoś wspomni spoiste koaksyalne modele od Tannoy, koaksyalne monitory L-Acoustics i McCauley. Doświadczony czytacz wspomni o konstrukcje «liniowych masywów» w których dwa/trzy pasma są zjednoczone na jednej osie albo, przynajmniej, koaksyalne ich akustyczne centry. Zapewne, właśnie dzięki tej właściwości − «punktowości» w poziomej płaszczyźnie i zaistniał podniosły interes do filozofii «liniowych» masywów.

Nawet otrzymawszy dynamiki i tuby na jednej osiowej linii, zderzamy się z trudnościami. Jeśli koaksyalnie są «spakowane» tuby średniej i wysokiej częstotliwości, wychodzi, że liniowe rozmiary wewnętrznego (wysoka częstość) w 2-3 razy mniej zewnętrznego. Pytanie: gdzie przeprowadzić częstość podziału takiego systemu, żeby ona pomyślnie wykonywała «punktowe» właściwości w swoim sektorze paszportowych roboczych kątów? Jeśli odnotować pewną częstość, to duża tuba będzie skierowana ostrzejsze, aniżeli mała. Innymi słowami, na częstości podziału falowe fronty wysokiej i średniej częstości będą różnić się promieniem − czyli, oni nie w całości są zgodne w obszarze, nie są zgodne. Znów elektronika daje swoją szybką brudną odpowiedź − «krycie» pasm i zwłoka w celu «zacienić» funkcjowanie dużej tuby funkcjowaniem malutkiej w diapazonie wokół częstości podziału. Dźwięk zdobywa «charakter», personel studia i zwolennicy High End zostają salę.

Jak można zobaczyć, jest praktycznie niemożliwie w całości połączyć falowe fronty różnych pasmowych promienników w obszarze, żeby odtworzyć jedyną falę-wizerunek wyjściowego sygnału. Natomiast dużopasmowe systemy można zrobić nie tylko bardzo głośnymi, ale i sektoralnie-skierowanymi na średniej i wysokiej częstości. Tym samym udaje się zmniejszyć destruktywne współdziałanie w portalu, a także skierować dźwięk na widza i uniknąć zbędnego rozpowszechnienia w bok ścian, sufitu i w innych niepożądanych kierunkach. Dociekliwy czytacz może wyśledzić, jak w ciągu ostatnich 25 lat zaistniało mnóstwo powtórzeń tej idei w «trapezach» i prostokątnych systemach samych różnych producentów, które z sukcesem jeździły światowe tury i udźwiękawiały najgłośne i jakościowe koncerty popularnych i znakomitych artystów. Musię wyróżnić, że wśród tych «dziadków» spotykają się prawdziwie arcydzieła elektroakustycznej sztuki.

Moduł − na lewo, moduł − w prawo

Bardziej efektywny sposób zwiększania głośności − to zwiększenie liczby wykorzystywanych dużopasmowych systemów albo modułów. Duże dźwiękowe systemy zbierają się z takich «cegiełek», co doprowadzi do zwiększenia akustycznej potęgi. Pojawiają się modulne dźwiękowe systemy, w skład których wchodzą klastery (portale, masywy, grona i inne).

Rysunek 5. Porównanie dźwiękowego pola klasterów różnych konfiguracji: a) poziomy, b) pionowy, c) pionowo-poziomy. Z zwiększeniem liczby systemów w klasterze nierównomierność rośnie, jednak udaje się udźwiękowić większy plac z większą głośnością

Wykorzystanie w składzie klasteru poprawnie skonstruowanych modułów pozwala zachować nieliniowe aberracje na możliwym do przyjęcia poziomie, zarazem powiększając charakterystyki potęgi systemu, i rozwiązać problemy ukierunkowania różnych pasm, nakierowując moduły do różnych stron pod kątem. Dwojąc liczbę akustycznych systemów, dwoimy akustyczną potęgę, która dekoncentruje się w powietrze. Jeśli należy «objąć» terytorium bardziej szeroki − dodawaj po akustycznym systemie na lewo i w prawo. Tak pojawiają się trapezy za formą moduły. Zdawało się by, na tym miejscu można i zakończyć.

Rzeczywiście, ugrupowanie mnóstwa systemów częściowo rozwiązuje wszystkie przelane problemy. Dla przezwyciężenia wchłaniania wysokiej częstości i otrzymania wysokich poziomów głośności na znacznych dystansach stosują wielorzędowe portale z oddzielną obróbką górnego szeregu (patrz rys.) albo dodatkowe odległe portale z czasową zwłoką sygnału, t.zw. «linie zwłoki». Wysokiego ukierunkowania osiągają za pomocą pewnych konfiguracji portali − uważa się, że wąski i wysoki klaster «wyrwie» szeroki sektor audytorium, przy czym «przebije» dalej przez ostre ukierunkowanie w pionowej płaszczyźnie. Szerokiemu i niskiemu stacku przypisuje się odwrotnie, wąski dźwiękowy promień po poziomice i szeroki po linie pionowej. Ale, na żal, taka koncepcja usprawedliwia siebie tylko dla wąskiego diapazonu częstości − niskich i dolnego środka.

Chodzi o to, że obecność pewnej odległości między promiennikami (a owak i nie istnieje) doprowadziła do pojawienia dwóch rodzajów współdziałania wyprodukowanych nimi w obszarze fal. Konstruktywne współdziałanie charakteryzuje się pełnym podsumowaniem promieniowanej energii od kilku AS we wszystkich punktach powierzchni, która udźwiękawia się, co i odbywa się na niskiej częstości i dolnym środku. Umowa wykonania takiego współdziałania fal jest częstotnie zależna: odległość między sąsiednimi źródłami musi być mniej, aniżeli długość półfali na promieniowanej częstości. Destruktywne współdziałanie charakteryzuje się nie jednakowym podsumowaniem fal w obszarze − gdzieś powstają maksimumy, gdzieś − przytłoczenie dźwiękowej energii. Na częstości, długość półfali których jest mniej, aniżeli odległość między sąsiednimi źródłami, współdziałanie staje się destruktywnym. Zwróćcie uwagę na rysunek 5, współdziałanie trzech znanych akustycznych systemów, uwieszonych w poziomym klasterze, można nazwać konstruktywną tylko na częstości niżej 200 Hz.

Ten efekt interferencji zależy od częstości i miejsca rozkładu słuchacza, czyli w każdym punkcie obszaru nierównomierności będą na swojej unikalnej częstości. Można przekonać się w tym, przebiegając obok dużego portalu w moment wypróbowania różowym szumem − wyraziste «szszszyychch» nie da wam usnąć jeszcze kilka dni po tym eksperymencie.

Rozpatrzyliśmy tylko poziomy rozkład systemów. Jeśli portal ma kilka takich szeregów jeden nad jednym, dodatkowe «płatki» kroją wykres ukierunkowania po linii pionowej. Końcowe dźwiękowe pole − to jest kombinacja poziomych i pionowych «płatek», które wywołują mnóstwo dołów i pik na wykresie dźwiękowego pola.

Rysunek 6. Diagnostyka koncertowego systemu wzmacniania dźwięku za pomocą SIA SmaartLive: a) zebrawszy kilka charakterystyk amplitudowych, otrzymanych w różnych punktach sali, można wyciągać wnioski o ogólne tendencje w brzmieniu. Na wszystkich pokazanych charakterystykach amplitudowych jest obecnym doł w rejonie 280 Hz, co wskazuje na globalny charakter anomalii − nieuzgodniona między głośnikami niskiej i średniej częstości w czasie albo odbicia od podłogi. Inne ostre doły, jak widzimy, noszą lokalny charakter i są skutkiem poziomego rozkładu kolumienek w masywie. b) charakterystyka amplitudowa, otrzymana według danych krzywych. Ogólne tendencje pozostały, lokalne istotnie straciły swoje znaczenie

Co można powiedzieć reżyseru dźwięku, który stawia obok pilota pomiarowy mikrofon, włącza analizator i stara się korygować problemy w częstotnym obwodzie za pomocą equalizeru «ze swojej dzwonnicy»? Jeśli ruszyć mikrofon na 2-3 m w bok, analizator pokaże inny obraz i «kroić» wypadnie już inna częstość. Po mierze oddalenia od portalu, dźwiękowe pole staje się na tyle skomplikowanym i nie jednorodnym po placu i częstości, że spektralna ocena, wzięta w oddzielnym punkcie obszaru, prosto nic nie mówi o elektroakustyczne (a to znaczy, i dźwiękowe) właściwości systemu na sali. A equalizacja, która jest założona na takiej ocenie, nie ulepszy, a popsuje brzmienie. Winne tu są nie konstruktorzy dźwiękowego systemu i nie systemowy inżynier, a fizyczne prawa przyrody i praktyczne ograniczenia.

Wyobrazimy, że Wam jest potrzebny portal objęciom w 120°. Stawiamy do szeregu 3 «trapezowe» systemy z uczciwym poziomym kątem pokrycia w 40° każda, i co? Tak, na górnej i dolnej częstości, szybciej za wszystko, otrzymamy potrzebne ujawnienie albo więcej. Ale obowiązkowo pojawi się cały diapazon częstości, przeważnie w granicach dwóch oktaw wokół 1 kHz, dla których ukierunkowanie portalu będzie o wiele mniej potrzebnego. Więc nie podziwiajcie, jeśli widz, który siaduje w szeregu n w miejscu m, w antrakcie będzie skarżyć się na nadmiar dołów, środka albo wierzchów, nadmierną głośność albo ogólny dyskomfort. Co właśnie on powie, zależy od miejsca rozkładu jego i reżyseru dźwięku. Wy equalizowały system i otrzymały gładką charakterystykę amplitudową obok pilota? Natomiast popsuliście i bez tego pokrojoną «grzebieniami» charakterystyki amplitudowej dźwiękowego pola w innych miejscach.

Jak możemy z tym walczyć? Wykonać umowy konstruktywności współdziałania: po pierwsze, zwęzić częstotny diapazon, żeby umowa wykonywała się na najwyższej granice częstości promiennika, co i robi się w sekcjach niskiej częstości i praktycznie jest niewykonalnie w sekcjach wysokiej i średniej częstości «trapezowych» systemów; po drugie, skrócić odległość między sąsiednimi głośnikami/tubami, co niemożliwie bez kupna nowego dźwiękowego systemu, w którym ta odległość była by wytrzymana konstruktywnie, po trzecie, skrócić ilość źródeł do najmniejszego, co negatywnie zarysuje się na maksymalnej potędze. Zostaje tylko westchnąć i rozpatrzyć istniejącą w naszym rozporządzeniu chytrość.

Nic nie możemy zrobić z «firmowym» systemem − częstość podziału pasm jest optymalna, zmieniać ich jest niemądro, z geometrią głośników również nic nie zrobimy − będzie tylko goreje. Jedyne, co u nas zostaje − to ucha i chęci zrobić brzmienie możliwie równomiernym i jednakowym dla maksymalnie większej liczby widzów. W większości wypadków tak i odbywa się − inżynier włącza muzykę i chodzi po szeregach, starając się otrzymać ogólne wrażenie o dźwięk, dopiero potem zaczynają wykorzystywać się rączki i śpiochy equalizerów. Zbierając informację o brzmieniu w różnych miejscach sali, mózg zdolny uogólniać ją, a poprawny inżynier odpycha się od otrzymanego średniego dźwiękowego wrażenia przy optymalizacji systemu.

Rysunek 7. Symulacja «subowego korytarzu» w oktawnych pasmach. Dźwiękowa presja jest przedstawiona kolorowym metkowaniem. Między dwoma nieskierowanymi sinfaznymi promiennikami odległość 10 m Oktawnej rozdzielczości są za mało, żeby zobaczyć wyraziste boczne «płatki». Symulator MAPP Online

Ale, ponieważ słuch również jest nie stały i nie jednakowy u różnych ludzi, czasami docelowo sprawdzać jego z obiektywnymi wskaźnikami akustycznych pomiarowych systemów. Z tej przyczyny, a także przez stałe życzenie ulżyć swoją pracę, wiele inżynierów dźwięku wolą wykorzystywać przy nastawianiu dźwiękowych systemów różne pomiarowe urządzenia. Rzeczywiście, «zbierać statystykę» za pomocą przyrządów o wiele lżej, ta i obiektywne parametry, takie jak dźwiękowa presja w zależnści od częstości, są bardziej stabilne i znamienne dla oceny jakości odtworzenia dźwięku. SIM II, SIA SmaartLive, TEF20, MLSSA, MacFOH ta inne środki akustycznych wymiarów przedstawiają nie prosto analizatory spektrum, a zaawansowane komputerowe systemy z potężnym matematycznym aparatem, które pozwalają diagnozować charakterystykę amplitudową, charakterystykę fazową i impulsowe charakterystyki systemów, znajdując przyczyny problemów i pomagając opracować przedsięwzięcia dla ich neutralizacji.

W tym i polega proponowana metodyka walki z «płatkami» interferencji w portalu. Jeśli nie można equalizować według wskaźników analizeru w jednym punkcie − wymierzamy dźwiękowy obrazek w kilku charakterystycznych punktach sali, uogólniamy zdobyty wynik i mamy tę krzywą, którą trzeba skorygować. «Doły» grzebieniu filtrowania, które są uwarunkowane współdziałaniem kilku głośników, będą różnić się po częstości dla każdej pozycji i dadzą małą ratę w ogólną charakterystykę amplitudową systemu, a problemy, właściwe systemowi na ogół, pozostaną i zmożemy przyjąć adekwatne equalizacyjne miary. System nastraja się nie tylko dla operatoru dźwięku − trzeba zrobić ją maksymalnie «przejrzystą» dla wszystkich widzów. Brzmienie na pilocie, zazwyczaj, ma swoje priorytety, jeśli świadectwa analizeru na pilocie bardzo różnią się od uogólnionych na sali, wtedy, szybciej za wszystko, być demokratą będzie nielekko. Operator dźwięku musi rozumieć i odczuwać tę różnicę i podejmować odpowiednie decyzje za pilotem.

Taka metoda nastawiania nakłada nowe wymagania na pomiarowy system, przecież zwyczajny analizator spektrum już tu nie godzi się, po pierwsze, przez nieobecność funkcji uogólnienia kilku spektrów. Zwyczajnie, można ustalić duży czas uogólnienia − to dobrze zestawia się z inercją słuchowego aparatu, ale mimo wszystko chodzić z mikrofonem na sali podczas wymiarów jest bardzo niedogodnie, zwłaszcza jeśli chcecie uniknąć «szumów korzystania» mikrofonem i zdobyć prawdomówne wyniki… Po drugie, dobrze było by rozumieć przyczyny powstających w spektrum dołów i podniesień, przecież niektóre problemy można rozwiązać equalizerem, a niektóre − nie. I po trzecie, było by dobrze zrobić system wymiarów stymuło-niezależnym, żeby umożliwić pomiar na jakimkolwiek sygnale. Współczesne środki akustycznej diagnostyki dają nam takie możliwości.

«Subowy korytarz»

Ten efekt jest na tyle aktualny i szeroko omawia się światowym społeczeństwem wzmacniania dźwięku, że zdecydowałem zadedykować jemu oddzielny artikuł. Problem «subowego korytarzu», albo «power alley», ma tęż przyrodę, że i «płatki» wykresy ukierunkowania klasterów  średniej i wysokiej częstotliwości − to jest współdziałanie akustycznych fal w środowisku. Odmienność jest w owym, że rozmowa dotyczy fali dużej długości i naumyślnie rozniesionych po obie strony sceny systemach niskiej częstości. Taki wymuszony schemat rozkładu daje bardzo nierównomierny podział informacji niskiej częstości po place, z szerokimi dołami i podniesieniami, które postrzegają się na słuch jak zmiany głośności albo tembru superbasowego registru.

Rysunek 8. Osuwisko «subowego korytarzu» w bok przy wnoszeniu czasowej zwłoki do prawego (górnego) stacku. Oktawne pasmo 63 Hz. Między dwoma nieskierowanymi promiennikami odległość 10 m Symulator MAPP Online

Żeby zrozumieć zasadę, uprościmy zadanie, ulokowawszy po krawędziach sceny na odległości 1 m jeden od jednego dwa subwoofery. Energia, promieniowana lewym i prawym subwooferem będzie przychodzić zarazem tylko na linii symetrii, która leży po centrum między portalami, gdzie odległość do każdego z subów jest jednakowa. Poruszając się na lewo od tej linii, otrzymujemy niektórą różnicę chodu. Dopóki różnica odległości jest mniejsza długości półfali najwyższej granicy częstości, znacznych zmian w brzmieniu nie odbywa się, bo jeszcze nie ma fazowej kompensacji (cancellation) i czystość wpływu niskiej częstości nie cierpi − jędrny, pełnowartościowy krawędź niskiej częstości. Poruszając się dalej na lewo, trafiamy w punkt, gdzie długość fali na częstości, na przykład, 80 Hz zbiega się z różnicą chodu dźwięku od subów w punkt przesłuchiwania i odbywa się praktycznie pełne przytłoczenie dźwiękowej energii. Poruszamy się dalej − i przytłoczenie już odbywa się na innej częstości, na przykład, 70 Hz. Tak, w każdym miejscu placyka utworzy się swój unikalny charakter brzmienia, dźwięk zbiedniał w porównaniu z wyjściowym przez «grzebień» na częstotnej charakterystyce. Poza tym equalizerem te doły nie można skorygować, po pierwsze, dlatego, że na każdym dołu przytłoczenie jest pełne (tej częstości prosto nie ma, wzmacniać nie ma co), po drugie, dlatego, że ta anomalia jest lokalna i sztuczna korekta za pomocą filtru wywoła niepożądane podniesienie na tej częstości w innych kierunkach (gdzie wibracje na tej częstości i tak mają dostateczną amplitudę). Jeśli na bardziej wysokiej częstości doły będą wąskimi i szczelnie «spakowanymi», i dlatego na słuch mogą być nie rozpoznane, to na niskiej częstości tego nie będzie − «płatki» są szerokie i słuch zdolny rozróżniać ich po częstości. Na rysunku 7 wymodelowano zachowanie dźwiękowego pola rozniesionych źródeł. Dobrze widać «gorącą» strefę, która rozpowszechnia się, a z czasem zmienia się z boków głębokimi dołami (czym nie korytarz?) i zmienia swoją szerokość zależnie od częstości.

Ilustracja pokazuje, że przy rozniesionym rozkładzie w pięknej sytuacji okazują się widzowie na centralnej linii, która zbiega się z «korytarzem» i gdzie wpływ obu stacków podsumowuje się sinfaznie, a także widzowie, które przebywają naprzeciw jednego z portalów, gdzie rata przeciwległego stacku jest znikoma i ma przewagę pobliski stack subów i gdzie dźwiękowa presja jest w dwa razy mniejsza, ale brzmienie jest dosyć równomierne. Między tymi liniami istnieje dosyć duży obszar z ludźmi, dla których subdoł w większym lub mniejszym stopniu będzie «rozmyty». W każdym punkcie dźwięk zachowuje się po swojemu i bez matematycznych rozliczeń praktycznie nieprzewidziano. Co jeszcze można powiedzieć o sytuację na rysunku 7? Jeśli podwajać odległość między subwooferami, dla tegoż obrazka częstość zmaleje dwukrotnie, dlatego rysunki będą podpisane oktawnymi pasmami w 16,31 i 63 Hz. W ogóle, zwiększenie odległości między systemami przy utrwalonej częstości wywołuje zwężenie «korytarzu» i «bocznych płatek», robiąc dźwiękowe pole bardziej pokrojonym. Toż samo jest sprawiedliwie przy utrwalonej odległości i zwiększeniu częstości.

Z reguły, operator dźwięku przebywa właśnie w centralnym «korytarzu», co nie lepszym sposobem zarysowuje się na umowach jego pracy. Jemu «wiele dołu», w tym czasie jak widzom w prawo i na lewo jego zabrakło. Warto odejść na 1-2 metrowie w bok od pilota i wywołuje wrażenie, jak gdyby ktoś przeciął na equalizerze pasma od 60 do 100 Hz, zostawiwszy tylko superdoł i «ryk» częstością 130-160 Hz od wszystkiego basowego spektrum. To i jest doły z boków od «korytarzu». Przesuwając się dalej równolegle krawędzi sceny, obserwujemy płynną zmianę dołów i podniesień mniejszej wyrazistości, dopóki nie okazujemy się w obwodzie, gdzie pobliski subwoofer «przychodzi» o wiele głośniej dalekiego i dźwięk staje się dosyć możliwym do przyjęcia.

Rysunek 9. Symulacja «subwoofernej łuki»: między skrajnymi systemami 10 m Dźwiękowe pole sali jest bardziej równomierne we wszystkim diapazonie niskiej częstości. Usterka «łuki»: zbyt wiele energii zogniskowano na scenie. Symulator MAPP Online

Bardzo prosta i w tym czasie zdziwaczała rada, którą słyszałem, − zamienić miejscami druty jednej z «stron» subów na przeciwległe. Wtedy dany diapazon wszędzie staje się niezwykle równomiernym, oprócz centrum, gdzie wpływ całkiem znika. Takie podejście od razu wywołuje wątpliwości: mało tego, że rozmieszczony po centrum operator pozostanie nie przy sprawach, tak jeszcze i zaistnieją problemy uzgodnienia z następnym basowym pasmem, jak minimum, jednego z portali. O wyraźność i synchroniczność basowych instrumentów (bas, duży bęben) należy zapomnieć. Chociaż nie można wyłączać, że w niektórych sytuacjach taka miara może okazać się stosowną.

Inna możliwa decyzja – wnieść zwłokę do lewy albo prawy stack. Wtedy «korytarz» więcej nie przechodzi przez centrum sali, zbaczając od linii symetrii w bok, ale nie więcej tego. Operator dźwięku okazuje się w «dołu» i zapytuje u technika: «A co to u was dziś z niskimi?» On zauważy, że przekazanie na dolnej częstości «watowa», «nie konkretna» i t.d. Od tego, że on okaże się w strefie niekoordynacji systemów niskiej częstości w czasie, ani jemu, ani widzom lżej nie stanie. Eksperymentujcie sami − posłuchajcie system z czasowym osuwiskem jednego stacku subów, i na zawsze wrócicie do standardowego wariantu bez niego.

Również są rozpowszechnione idee, które proponują różną geometrię samych stacków do rozstrzygnięcia problemu. Jedne proponują zrobić stacki maksymalnie wąskimi i wysokimi. Rzeczywiście, wtedy poziome ukierunkowanie stacku jest bardziej szerokie, on zachowuje się w poziomej płaszczyźnie jak nieskierowany. Ale nieskierowane źródła silniej interferują i stwarzają wachlarz «płatek» z centralną «aleją»… Jednak, taki schemat zawęża pionowe ukierunkowanie i, jeśli u was jest głęboki prosty placyk, to wam na korzyść.

Inne, przeciwnie, poszerzają stack po szerokości, żeby chociaż trochę zwęzić promień niskiej częstości po poziomie, tym samym pomniejszawszy współdziałanie między rozniesionymi stackami. Ale różnica chodu fal donikąd nie podzieje się − «aleja» i «doły» znów są w miejscu, przewaga tylko w tym, że naprzeciw portalu dźwiękowa presja trochę większa, aniżeli przy wąskich i wysokich stackach, i boczne małe «aleje» są znacznie mniej wyrażone. Należy wskazać, że głąb «dołów» w takim wypadku trochę maleje kosztem mniejszej raty dalekiego stacku.

Kilka prowadzących producentów wyszli z bardzo ciekawą decyzją − zrobić subwooferowe systemy skierowanymi podobnie kardioidnym mikrofonom. Przewaga takich subwooferów jest w tym, że współdziałanie od rozniesionych stacków można regulować ich skrętem po poziomice, wybierając między stopniem interferencji i równomiernością udźwiękawiania.

Niektóre «wygładzanie» problemy daje podwieszona konstrukcja subów. Chociaż przy takiej decyzji gubimy, jak minimum, 3 dB kosztownego dźwiękowego odrzutu, można przekonać się w tym, że «korytarz» przy podwieszonej konstrukcji subów szybciej rozszerza się i boczne «płatki» będą bardziej wygładzone. Podwieszona konstrukcja nie zawsze jest usprawedliwiona: należy uwzględniać, że odbicia od ścian i sufitu pomieszczenia przy podwieszonej konstrukcji zrośną. Jednak podwieszona konstrukcja daje bardziej równomierne udźwiękawianie na ogół.

Bardzo efektywny, ale nie zawsze możliwy sposób ratunku od «korytarzu» − zrezygnować od dwustronnego rozkładu subów i zdekoncentrować ich łukiem po froncie sceny. Jeśli odległość między każdymi dwoma najbliższymi subami w takim łuku mniej długości półfali wyższej granicy częstości, to otrzymane źródło dźwięku generuje jedną całościową falę w poziomej płaszczyźnie. Na rysunku 5 jest pokazana symulacja takiej metody: dźwiękowe pole jest o wiele bardziej równomierne. Odległość między sąsiednimi systemami 1,5 metrów, dlatego na częstości 125 Hz (długość fali ~ 1,36 m) łuk zaczyna gubić równomierność wpływu, chociaż jeszcze jest całkiem efektywny.

«Subowe łuki» ma i usterki. Po pierwsze, nie zawsze konstruktywnie można rozstawić systemy po łuku przed sceną. Po drugie, przy takim rozkładzie zbyt dużo energii niskiej częstości okazuje się na scenie, co jest niepożądane (a czasami i nieznośnie) dla pracy muzyków. I nareszcie, taki stack o wiele skomplikowanej połączyć w czasie z basowymi głośnikami szerokopasmowego portalnego systemu, które, jak wcześniej, rozmieszczają się na prawo i na lewo od sceny.

Częściowo takie usterki można usunąć, jeśli rozmieścić suby nie łukiem, a po prostej linii − i powierzchowność jest bardziej neutralna, i ustalać lżej. Dla otrzymania w swoim diapazonie częstości tegoż jednakowego ukierunkowania, że i w «subowej łuki», poleca się stwarzać «łuk zwłok», gdy do każdego subwooferu symetrycznie, stosunkowo sceny, dołącza się swoje czasowe osuwisko. Rozmieszczone do linii suby muszą wspólnie stwarzać kolisty falowy front, a ich zwłoki będzie lekko obliczyć, postanowiwszy pewnym promieniem tego frontu. Obszar na scenie nie będzie więcej zbyt nasycony niską częstością, a dźwiękowy wpływ będzie równomierny w całym sektorze, który udźwiękawia się. Ale taki schemat żąda wykorzystania dużej ilości cyfrowych procesorów (DSP) dla kształtowania «łuki zwłok», co nie zawsze może być ekonomicznie usprawedliwionym.

Jeśli odległość między dźwiękowymi portalami jest niewielka, w przybliżeniu 8 – 10 m, to można zrezygnować od budowy jakichkolwiek «łuków», udawszy się do centralnego i skupionego rozkładu stacku subów. Wtedy warto przekonać się, że on nie zbyt ostro jest skierowany na swojej górnej roboczej częstości przez swoją szerokość. Wtedy widzowie na lewo i w prawo od sceny otrzymają taki sam «dół», jak i w centrum. W związku z tym należy odznaczyć, jeśli górna częstość superdoł-pasma składa 80 Hz, subowy stack szerokością 4 m będzie dość dobrze skierowany, z szerokością kąta w przybliżeniu 90°, co może być wyraźnie po fizycznych odczuciach. «Korytarz» też jest obecny, ale on teraz szeroki, płynny i nie zmienia się drastycznymi dołami.

Główna usterka tych trzech metod w owym, że czasami rozkład subów przed sceną prosto niemożliwym. Na przykład, wiele zleceniodawców w swojej show-twórczości robią akcent na scenę, dekoracje, telewizję i światło, dlatego jakieś masywne czarne i nieestetyczne, z ich poglądu, korpusy przed sceną nie dodadzą wam preferencji dla przyszłej współpracy. Większość sal koncertowych prosto konstruktywnie nie pozwala innego rozkładu subwooferów, oprócz jak po stronach. Dlatego w każdym wypadku wybieramy to, co jest optymalnie właśnie tu i właśnie teraz.

Inny ważny aspekt polega na tym, że monostack subów brzmi po innemu w składzie systemu. I tu opinie fachowców rozdzielają się na owych, komu takie brzmienie podoba się, i owych, kto woli przebywać po centrum między dwoma rozniesionymi stackami, gdzie brzmienie dołów jest bardzo zgodne, niech tam na bardzo małym placu − «równie nikt nie oceni».

Na koniec

Istnieją jeszcze wiele faktorów, które wpływają na brzmienie dźwiękowych systemów. Dużo zależy od tego, jak system jest skomutowany, jakie ludzie z nią pracują − na ile oni są wykwalifikowane i baczne. Praca w pomieszczeniu wysuwa swoje unikalne wymagania i dodaje nowych frasunków. Następne artykuły będą poświęcone współdziałaniu dźwiękowego systemu i pomieszczenia, a także akustycznym wymiarom w powszedniej pracy inżynieru dźwięku.

Tłumaczenie i techniczne redagowanie – Andrzey Baszmakow

Popularity: 11% [?]

Share this Page:
Digg Google Bookmarks reddit Mixx StumbleUpon Technorati Yahoo! Buzz DesignFloat Delicious BlinkList Furl

Comments are closed.