Акустика студій та контрольних кімнат - Рекомендації по акустиці приміщень - Aкустические материалы и Технологии
Facebook Instagram Pinterest

Защита от шума и вибраций

ACOUSTIC TRAFFIC LLC | Україна, Київ, провулок Хрестовий, 8/9 | тел. +380 98 116 97 45
Акустика приміщень

Акустика студій та контрольних кімнат

 

У 30 роках ХХ століття у зв'язку з розвитком техніки звукозапису, радіомовлення, кіно та телебачення з'явився новий тип приміщень для запису та обробки звуку. В даний час всі ці напрямки аудіотехніки інтенсивно розвиваються, з'являються нові можливості для передачі просторового звуку (системи Surround Sound, бінарна стереофонія та ін), активно впроваджуються цифрові комп'ютерні методи обробки та передачі звуку. Відповідно змінюються і вимоги до приміщень для його запису та обробки, тобто до студій. Вимоги до акустичних характеристик студій різного призначення та технології їх проектування докладно викладені у міжнародних та вітчизняних стандартах, наприклад, EBUR22-1998, EBUR22-1994, RM-01-93, СНиП 2.08.02-89, та численних монографіях та підручниках.

Сучасні студії включають в себе, як правило, наступні приміщення (рисунок 1):

  • студійне приміщення, або тон-зал (для виконання та запису музики та мови), в якому розміщуються виконавці та мікрофони;
  • контрольна кімната, або мікшерна, де встановлені основні види апаратури для запису та обробки звуку (мікшерні пульти, контрольні агрегати, комп'ютерні робочі станції та ін.) і де знаходиться робоче місце звукорежисера;
  • технічна апаратна, в яку виносяться деякі види апаратури, наприклад, стійки з підсилювачами та ін.

Усі студії можна класифікувати:

  • за застосування — студії звукозапису, радіомовні та телевізійні звукові студії, тон-ательє на кіностудіях і т.;
  • за видом використовуваного звукового матеріалу для запису — великі музичні, камерні, літературно-драматичні та мовні;
  • за кількістю виконавців, тобто за об'ємом — великі, середні, малі та др.

Зрозуміло, можна провести класифікацію студій і за іншими критеріями.

Тон-зал

Об'єктивні акустичні параметри студії для запису музики повинні бути обрані, виходячи з тих вимог, що і для гарного концертного залу. Перші студії звукозапису, наприклад, в радіодомах і телецентрах в Москві, Петербурзі та інших містах, і будувалися як великі концертні зали, де була можливість записувати симфонічні оркестри. Отже, в студіях повинні бути забезпечені всі акустичні характеристики концертних залів: оптимальний час реверберації в різних частотних діапазонах, однорідна структура звукового поля (час, енергія і напрям приходу ранніх відображень, ступінь дифузності, рівні енергії пізніх відображень, структура розподілу резонсів і т.д.), необхідний рівень шумів, а також інші об'єктивні параметри, які важливі для слухового сприйняття музичних і мовних програм.

Відмінність вимог до студій полягає в тому, що дуже часто одна і та студія може використовуватися для запису різних програм (мовних, музичних різних жанрів і т. д.), тому в них повинна бути передбачена можливість перебудови акустичних умов (зміна загального поглинання, рівня відображень та ін.). З іншого боку, студії часто будуються спеціально для запису певного типу програм: для вокалу, мовлення, камерних ансамблів, електронної музики тощо, відповідно, вимоги до їх акустичних характеристик повинні бути різними.

Забезпечення необхідних параметрів, насамперед оптимального часу реверберації, накладає певні вимоги на форму та розмір студій. Вимоги до розмірів і часу реверберації студійних приміщень для запису, прийняті свого часу як вітчизняні норми для їх технологічного проектування, дано в таблиці 1.

Таблиця 1.
Студія площа, м2 висота, м оптимальний час реверберації, с кількість виконавців, чол.
Відкрита, для концертних програм із присутністю глядачів 1000 14 2…2,2 250…500
Велика музична, для симфонічних оркестрів і хорів з присутністю глядачів 1000 13 2 250
Теж без глядачів 750 12 2 150
Середня музична для симфонічних оркестрів 350..450 8,5…10 1,5…1,7 40…65
Для естрадної та джазової музики 350…450 9,5…10 0,9…1,1 35…60
Мала музична, для запису невеликих оркестрів і хорів 250…300 8…8,3 0,9…1,1 30…35
Камерна 150 6 1 10…15
Велика літературно-драматична 150…200 6…6,4 0,8…1 20…30
Середня літературно-драматична 100 5 0,5…0,7 10…15
Мовна 26…30 3,2…3,5 0,4 2…4

В даний час у зв'язку з переходом на просторові системи звукозапису та широким використанням електронних інструментів вимоги до параметрів студій також змінюються, розробляються нові стандарти та рекомендації, тому наведені співвідношення слід розглядати як орієнтовні і в кожному конкретному випадку визначати оптимальні параметри в процесі акустичного налаштування студії.

Обсяг студії залежить від виду музики, що виконується, і повинен вибиратися в залежності від заданого оптимального часу реверберації (Топт) (зв'язок цього показника з обсягом приміщення буде розглянутий далі) і від максимальної кількості виконавців, що розміщуються в ній. Питомий об'єм на одного виконавця повинен становити приблизно 10...18м3.

Запис музики в студіях малого обсягу неминуче призводить до спотворення тембру за рахунок резонансів приміщення в чуттєвій області, порушення просторової панорами та балансу гучності. Мінімальний об'єм студії для запису музичних творів повинен становити не менше 200м3.

Форма студії має істотне значення для забезпечення структури ранніх (насамперед бічних) відбиттів і однорідності (дифузності) звукового поля, що дуже важливо для якісного запису звуку. Тому великі студії дуже часто робляться непрямокутної форми, прикладом може служити форма студійного приміщення на рисунку 1. Студії середніх і малих розмірів частіше мають прямокутну форму, при цьому вибір їх пропорцій бажано робити відповідно до правила «золотого перерізу» H==0,62V1/3, B = V1/3, L = 1,62V1/3, що приблизно відповідає рекомендаціям таблиці. Для будь-яких, навіть малих, розмірів студії висота стель повинна бути не нижче 3м.

Серед об'єктивних параметрів, що визначають звукове поле в студії, найважливішим, безумовно, є оптимальний час реверберації. Як видно з таблиці, цей показник залежить від виду виконуваних програм і від об'єму приміщення: наприклад, для симфонічної музики романтичного стилю - 2 ... 2,2с, для естрадної і джазової музики 0,9 ... 1,1с і т. д. Для виконання камерної музики, сольних і хорових програм, виступів невеликих ансамблів оптимум досягається при меншому часі реверберації, ніж для симфонічної музики, і залежить також від об'єму студії. Для художньої передачі мови оптимальний час реверберації студії з об'ємом 500м3 отримується в межах 0,7 ... 0,8с. У літературно-драматичних студіях час реверберації має бути в межах 0,5…0,6с. У мовних студіях для передачі інформаційних програм час реверберації не повинен бути більше 0,4с.

На рисункуу 2а наведено оптимальні значення часу реверберації студій для частоти 500 Гц в залежності від їх об'єму. Наведені на рисунку 2б дані слід розглядати як мінімальні значення Топт. Експериментальні залежності оптимального часу реверберації в різних студіях від їх об'єму можна приблизно описати наступними співвідношеннями:

  • для концертних студій: Топт = 0,5 lg V - 0,10;
  • для малих музичних: Топт = 0,45 lg V - 0,30;
  • для мовних: Топт = 0,4 lg V - 0,40.

Ці залежності дають помилку не більше 10%.

В основній частині діапазону оптимальний час реверберації має бути постійним (допускається відхилення від оптимального часу не більше 10%), на низьких частотах можливе деяке підвищення Топт для музики, приблизно на 20% (рисунок 2б). Для великих студій фактичний час реверберації, з урахуванням згасання у повітрі, на частоті 8000Гц не повинний бути менше 1с. Крива (1) допустимої залежності Топт від частоти показана на рисунку 2б. Для мовних студій Топт може мати деякий спад на низьких частотах для збільшення розбірливості і спад на високих, понад 5000 Гц, до 30% (крива 2).

Оскільки, як уже було зазначено вище, в одних і тих же студійних приміщеннях доводиться записувати різні музичні та мовні програми, проблема полягає в тому, що в них повинна бути передбачена можливість перебудови акустичних умов для забезпечення різних значень оптимального часу реверберації. З цією метою в студіях використовуються різні звукопоглинальні конструкції, які можуть порівняно легко і швидко вводитися в дію або забиратися. Наприклад, застосовуються резонансні щити (щити-бекеші), різного типу розсіювачі (дифузори Шредера, жалюзі), обертові колони з різним розміщенням поглинаючого матеріалу і т. д. Широко застосовуються пристрої штучної реверберації, в тому числі цифрові ревербератори, реалізовані як так і за допомогою спеціальних приладів. Зрозуміло, можна варіювати час еквівалентної реверберації, підбираючи відстань між джерелом звуку і мікрофоном і змінюючи його характеристики спрямованості. 

Крім забезпечення оптимального часу реверберації (Топт), принципово важливим параметром для студій є «ясність» або «чіткість» (С80) для музики (особливо камерної) і розбірливість для мови. Межі зміни С80 в студіях, призначених для запису класичної музики, становлять -1,8…+2дБ, а для романтичної -5…-1,8дБ. Розбірливість мови для театрально-драматичних та мовленнєвих студій повинна бути не менше 90% (складова); Відмінним вважається значення коефіцієнта артикуляції, що дорівнює 96%. Інші параметри (інтимність, просторовість, повнота та ін.) повинні знаходитися в межах, запропонованих Беранеком для хороших концертних залів.

Рівень шумів (як внутрішніх, так і зовнішніх) у студії у відповідності з міжнародними рекомендаціями повинен дорівнювати NC25. Досягнення такого рівня є надзвичайно важким завданням, що вимагає розміщення студії в досить тихій частині будівлі і застосування спеціальних заходів при їх будівництві для забезпечення звукоізоляції і віброізоляції приміщення: спеціальних подвійних стін і дверей, їх акустичної розв'язки, підвісних стін і стель; використання спеціальних глушників для вентиляційних систем тощо (рис. 3).

Контрольна кімната

Це приміщення, де знаходиться робоче місце звукорежисера і де розміщується обладнання: мікшерний пульт, контрольні агрегати, цифрові звукові станції, процесори обробки звуку, магнітофони та інша додаткова апаратура. Приклад розміщення обладнання показаний на рисунку 4. Вимоги до акустичних характеристик контрольної кімнати випливають із забезпечення умов для слухового контролю створюваних музичних та мовних записів. Крім того, в даний час контрольні кімнати часто використовуються для безпосереднього створення та запису електронної музики.

Контрольні кімнати повинні відповідати таким основним умовам:

  • дозволяти чути сухий і чистий звук контрольних агрегатів, тобто не вносити свого фарбування;
  • не вносити істотних спотворень у характер ревербераційного процесу студії, де було здійснено запис звуку;
  • забезпечувати можливість звукорежисеру почути та сформувати просторовий звуковий образ, який він хоче передати слухачеві;
  • бути звуконепроникними (зсередини і зовні) для забезпечення низького рівня шумів;
  • дозволяти звукорежисеру бачити музикантів, тобто мати звуконепроникне вікно в студію.

До недавнього часу в основі акустичного проектування контрольних кімнат лежала концепція повторення параметрів середньостатистичного житлового приміщення, тобто вважалося, що звукорежисер повинен знаходитися в умовах, близьких до умов домашнього прослуховування. Середній час реверберації вибиралося 0,2 ... 0,4с. Об'єми також були невеликими і становили 30...40м3. Такі приміщення задовільно працювали для запису музики з невеликим динамічним діапазоном. Крім того, умови реального прослуховування музичних і мовних сигналів, переданих по каналах радіомовлення, телебачення, звукозапису та ін., настільки різноманітні, що наведені вище вимоги не можна вважати типовими для житлових приміщень.

Наступним етапом стала концепція побудови контрольних кімнат, що отримала назву LEDE (live-dead end), в якій звукорежисер працював на межі двох середовищ — «живий» (live), з великою кількістю відбиттів, і «мертвою» (dead), вільною від відбиттів. В основі такої побудови контрольних кімнат лежало міркування, що одним з найважливіших критеріїв якості акустики в приміщенні є час прибуття ранніх відбиттів, яке має бути в межах 20…30 мс після прямого звуку. Якщо в студії при записі забезпечена ця вимога, то перші відбиття в контрольній кімнаті не повинні маскувати їх, тому корисно передню частину контрольної кімнати (стіни за контрольними агрегатами, підлоги і стелі) зробити заглушеними (dead end), а задню частину кімнат live end). У цьому випадку структура ревербераційного процесу в контрольній кімнаті повинна мати вигляд, показаний на рисунку 5. Для того, щоб задню частину кімнати зробити відбиваючою, на задній стіні і стелі повинні встановлюватися різні решітки, що відбивають (рисунок 6).

Така конструкція кімнати дозволяла звукорежисеру відчувати живі відбиття, але разом з тим звук від студійних моніторів сприймався ним без спотворення, оскільки на прямий звук не накладалися відбиття кімнати. Однак такі контрольні кімнати було дуже важко налаштовувати і, крім того, високі вимоги до передачі стереопанорами і розширеного динамічного діапазону для цифрових записів вимагали зниження рівня ревербераційних перешкод. Тим не менше, цілий ряд відомих студій (Master Sound Astoria в Нью-Йорку, Red Bus Studios в Лондоні, Winfeld Sound в Торонто і ін.) продовжують використовувати контрольні кімнати, побудовані за такою концепцією, і тепер.

В кінці 80-х років була запропонована конструкція «безпосередніх» контрольних кімнат. Ідея їх проекту була запропонована англійцем Т. Хідлі, і реалізована Ньюеллом у багатьох студіях світу. Вона полягає в наступному: всі поверхні, в напрямку яких випромінюють студійні контрольні агрегати (тобто стеля, задня стіна і бокові стіни), робляться звукопоглинальними, а поверхні перед звукорежисером - передня стіна і підлога - робляться звуковідбиваючими. Це дозволяє звукорежисерам чути прямий звук моніторів, не забарвлений додатковими відбиттями, і в той час отримувати відбиття власних голосів від передньої фронтальної поверхні підлоги і обладнання, що знаходиться в кімнаті (пульта, комп'ютерів, стійок і ін.). Для забезпечення поглинання звукової енергії у всьому відтворюваному діапазоні частот (особливу проблему є забезпечення поглинання на низьких частотах) використовується нова технологія так званих «звукових пасток». Конструкція стіни з боковими пастками і загальний вигляд «безпосередньої» контрольної кімнати показаний на рисунку 7.

На певній відстані від головної несучої стіни встановлюється додаткова «діафрагмова» стіна, що складається з дерев'яної рамки з тришаровим покриттям (гіпсова штукатурка плюс м'яка деревно-волокниста плита і знову гіпсова штукатурка). Потім на ній закріплюється поглинач, наприклад, зі спеціальної мінеральної вати або синтепону. На деякій відстані від нього підвішуються під кутом 450 і на відстані 30...46см панелі з фанери, покриті звукопоглинаючим матеріалом, загальна глибина панелей 0,6...1,2м. Встановлені таким чином панелі хвиль. Поглинання середніх і високих частот забезпечується традиційними методами і залежить від властивостей поглинача на стінах. Вимірювання процесу реверберації, виконані в таких кімнатах, показали, що в перші моменти часу (до 50мс) відбувається дуже швидке поглинання відбитої енергії, що дає відчуття дрібних нюансів в звучанні моніторів, в той час як у звичайних кімнатах ці деталі.

Такого типу кімнати зажадали застосування контрольних агрегатів з високий рівень звукового тиску і малими перехідними характеристиками, тому в них часто використовуються монітори з рупорними гучномовцями (наприклад, фірми JBL).

Контрольні кімнати, побудовані за такою концепцією, показали можливість отримання в них записів найвищої якості з високою прозорістю звучання, що особливо важливо для цифрового звуку. Враховуючи, що контрольні кімнати використовуються тепер нерідко і як виконавські студії для запису електронної музики, такий принцип їхньої будівлі краще відповідає цій музиці (в них легше вносити штучну реверберацію).

Рівень шумів у контрольних кімнатах не повинен перевищувати NC25 для забезпечення великого динамічного діапазону при записі, що накладає особливі вимоги до звукоізоляції стін і їх розміщення. Також як і при будівництві студій звукозапису, при конструюванні контрольних кімнат проблема зниження рівня шумів потребує вирішення найскладніших завдань, у тому числі при виборі матеріалів для звукопоглинання та звукоізоляції.

Широке впровадження в практику сучасних просторових систем звукозапису змінило і вимоги до параметрів сучасних контрольних кімнат. У міжнародних стандартах і рекомендаціях: ITU-R BS.775-1, SMPTE RP-173, EBU R22, EBU Tech3276, ITU-R BS.1116-1 та ін обумовлюються вимоги до розмірів та форми контрольних кімнат, параметрів звукового поля в них, параметрів і способів розстановки контрольних агрегатів. Насамперед для контролю якості просторових звукозаписів потрібне встановлення великої кількості моніторів (наприклад, шести), розташованих за схемою, показаною на рисунок 7.

Експерименти з вибором оптимальних умов для приміщень прослуховування просторових систем показали, що загальний об'єм студійних контрольних кімнат повинен бути близько 300м3, а пропорції повинні відповідати зазначеним у таблиці 1 для забезпечення оптимального розподілу резонансних мод у приміщенні. Форма кімнати — в основному, симетрична щодо напряму на зону прослуховування і щодо розташування звукопоглинаючого матеріалу, особливо навколо гучномовців, дверей, вікон і технічного обладнання. Це робиться з тим, щоб уникнути будь-яких акустичних неоднорідностей.

Значення часу реверберації Трев має бути в межах 0,2 ... 0,4с (таблиця 2). У великих мікшерних кімнатах для кіновиробництва іноді можуть використовуватися великі значення реверберації. Частотна характеристика часу реверберації повинна бути постійною і не мати різких стрибків. Відхилення в діапазоні 200 Гц ... 4кГц не повинні перевищувати ± 0,05с, а нижче 200Гц допускаються відхилення на 25% від середнього значення.

Крім того, розміри контрольних кімнат, вимоги до часу реверберації в ній, часу затримки перших відбиттів і іншим параметрам рекомендується вибирати відповідно до значень, зазначених у таблиці 2.

Таблиця 2.
Параметри вимоги до дизайну
малі контр.кімнати середні контр.кімнати
Кімната площа підлоги, м2 50±20 100±30
  об'єм кімнати, м3 ≥80 ≥200
  форма кімнати не прямокутна, без паралельних поверхонь
  відношення розмірів H : B : L = 1 : 1.59(±0,7) : 2,52(±0,28)
  висота кімнати, м 3,0-4,0 4,0-6,0
Оздоблення інтер'єру   однорідний розподіл поверхонь, що відбивають/поглинають (без сильних відбиттів)
Акустичні властивості час реверберації, с 0,2±0,05 0,3±0,1
  середній коефіцієнт поглинання 0,4…0,6 (на 500 Гц)
  характеристики реверберації відхилення нижче 50 Гц до 25% вище заданого значення
  ранні відбиття (до15 мс) на 10 дБ нижче прямого звуку
  розподіл рівня звукового тиску (SPL) однорідний розподіл всередині слухацької зони, включаючи місце мікшування
Шум шум від вентиляції
шум від обладнання
крива NC15 (можливо NR15)
крива NC20 (можливо NR20)

На закінчення необхідно підкреслити, що вимоги до акустичних характеристик студій та контрольних кімнат постійно зростають, оскільки вони значною мірою визначають якість музичних та мовленнєвих програм, що надходять до багатомільйонної аудиторії за допомогою сучасних засобів радіомовлення, звукозапису, телебачення та мультимедіа.

Архів журналу «Звукорежисер» №1/2004

Ірина Алдошина

 

 

 

Акустика студий и контрольных комнат

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
реверберации, с
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
Речевая 26…30 3,2…3,5 0,4 2…4

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).

Контрольная комната

Это помещение, где находится рабочее место звукорежиссера и где размещается оборудование: микшерный пульт, контрольные агрегаты, цифровые звуковые станции, процессоры обработки звука, магнитофоны и другая дополнительная аппаратура. Пример размещения оборудования показан на рисунке 4. Требования к акустическим характеристикам контрольной комнаты вытекают из обеспечения условий для слухового контроля создаваемых музыкальных и речевых записей. Кроме того, в настоящее время контрольные комнаты часто используются для непосредственного создания и записи электронной музыки.

Контрольные комнаты должны удовлетворять следующим основным условиям:

  • позволять слышать сухой и чистый звук контрольных агрегатов, т. е. не вносить своего окрашивания;
  • не вносить существенных искажений в характер реверберационного процесса студии, где была произведена запись звука;
  • обеспечивать возможность звукорежиссеру услышать и сформировать пространственный звуковой образ, который он хочет передать слушателю;
  • быть звуконепроницаемыми (изнутри и снаружи) для обеспечения низкого уровня шумов;
  • позволять звукорежиссеру видеть музыкантов, то есть иметь звуконепроницаемое окно в студию.

До недавнего времени в основе акустического проектирования контрольных комнат лежала концепция повторения параметров среднестатистического жилого помещения, то есть считалось, что звукорежиссер должен находиться в условиях, близких к условиям домашнего прослушивания. Среднее время реверберации выбиралось 0,2…0,4 с. Объемы также были небольшими и составляли 30…40 м³. Такие помещения удовлетворительно работали для записи музыки с небольшим динамическим диапазоном. Кроме того, условия реального прослушивания музыкальных и речевых сигналов, переданных по каналам радиовещания, телевидения, звукозаписи и пр., настолько разнообразны, что приведенные выше требования нельзя считать типовыми для жилых помещений.

Следующим этапом явилась концепция построения контрольных комнат, получившая название LEDE (live-dead end), в которой звукорежиссер работал на границе двух сред — «живой» (live), с большим количеством отражений, и «мертвой» (dead), свободной от отражений. В основе такого построения контрольных комнат лежало соображение, что одним из важнейших критериев качества акустики в помещении является время прибытия ранних отражений, которое должно быть в пределах 20…30 мс после прямого звука. Если в студии при записи обеспечено это требование, то первые отражения в контрольной комнате не должны маскировать их, поэтому полезно переднюю часть контрольной комнаты (стены за контрольными агрегатами, полы и потолки) сделать заглушенными (dead end), а заднюю часть комнаты сделать отражающей (live end). В этом случае структура реверберационного процесса в контрольной комнате должна иметь вид, показанный на рисунке 5. Для того, чтобы заднюю часть комнаты сделать отражающей, на задней стене и потолке должны устанавливаться различные отражающие решетки (рисунок 6).

Такая конструкция комнаты позволяла звукорежиссеру ощущать живые отражения, но вместе с тем звук от студийных мониторов воспринимался им без искажения, поскольку на прямой звук не накладывались отражения комнаты. Однако такие контрольные комнаты было очень трудно настраивать и, кроме того, возросшие требования к передаче стереопанорамы и расширенного динамического диапазона для цифровых записей требовали снижения уровня реверберационных помех. Тем не менее, целый ряд известных студий (Master Sound Astoria в Нью-Йорке, Red Bus Studios в Лондоне, Winfeld Sound в Торонто и др.) продолжают использовать контрольные комнаты, построенные по такой концепции, и в настоящее время.

В конце 80-х годов была предложена конструкция «бессредных» контрольных комнат. Идея их проектирования была предложена англичанином Т. Хидли, и реализована Ньюэллом во многих студиях мира. Она заключается в следующем: все поверхности, в направлении которых излучают студийные контрольные агрегаты (то есть потолок, задняя стена и боковые стены), делаются звукопоглощающими, а поверхности перед звукорежиссером — передняя стена и пол — делаются звукоотражающими. Это позволяет звукорежиссерам слышать прямой звук мониторов, не окрашенный дополнительными отражениями, и в то же время получать отражения собственных голосов от передней фронтальной поверхности пола и находящегося в комнате оборудования (пульта, компьютеров, стоек и др.). Для обеспечения поглощения звуковой энергии во всем воспроизводимом диапазоне частот (особую проблему представляет обеспечение поглощения на низких частотах) используется новая технология так называемых «звуковых ловушек». Конструкция стены с боковыми ловушками и общий вид «бессредной» контрольной комнаты показан на рисунке 7.

На определенном расстоянии от главной несущей стены устанавливается дополнительная «диафрагменная» стена, состоящая из деревянной рамки с трехслойным покрытием (гипсовая штукатурка плюс мягкая древесно-волокнистая плита и снова гипсовая штукатурка). Затем на ней закрепляется поглотитель, например, из специальной минеральной ваты или синтепона. На некотором расстоянии от него подвешиваются под углом 45° и на расстоянии 30…46 см панели из фанеры, покрытые звукопоглощающим материалом, общая глубина панелей 0,6…1,2 м. Установленные таким образом панели служат волноводами, поглотителями и рассеивателями для низкочастотных звуковых волн. Поглощение средних и высоких частот обеспечивается традиционными методами и зависит от свойств поглотителя на стенах. Измерения процесса реверберации, выполненные в таких комнатах, показали, что в первые моменты времени (до 50 мс) происходит очень быстрое поглощение отраженной энергии, что дает ощущение мельчайших нюансов в звучании мониторов, в то время как в обычных комнатах эти детали маскируются реверберационным процессом.

Такого типа комнаты потребовали применения контрольных агрегатов с высоким уровнем звукового давления и малыми переходными характеристиками, поэтому в них часто используются мониторы с рупорными громкоговорителями (например, фирмы JBL).

Контрольные комнаты, построенные по такой концепции, показали возможность получения в них записей высочайшего качества с высокой прозрачностью звучания, что особенно важно для цифрового звука. Учитывая, что контрольные комнаты используются теперь нередко и как исполнительские студии для записи электронной музыки, то такой принцип их построения лучше соответствует этой музыке (в них легче вносить искусственную реверберацию).

Уровень шумов в контрольных комнатах не должен превышать NC25 для обеспечения большого динамического диапазона при записи, что накладывает особые требования к звукоизоляции стен и их размещению. Также как и при строительстве студий звукозаписи, при конструировании контрольных комнат проблема снижения уровня шумов требует решения сложнейших задач, в том числе при выборе материалов для звукопоглощения и звукоизоляции.

Широкое внедрение в практику современных пространственных систем звукозаписи изменило и требования к параметрам современных контрольных комнат. В международных стандартах и рекомендациях: ITU-R BS.775-1, SMPTE RP-173, EBU R22, EBU Tech3276, ITU-R BS.1116-1 и др. оговариваются требования к размерам и форме контрольных комнат, параметрам звукового поля в них, параметрам и способам расстановки контрольных агрегатов. Прежде всего для контроля качества пространственных звукозаписей требуется установка большого количества мониторов (например, шести), расположенных по схеме, показанной на рисунке 7.

Эксперименты с выбором оптимальных условий для помещений прослушивания пространственных систем показали, что общий объем студийных контрольных комнат должен быть порядка 300 м³ , а пропорции должны соответствовать указанным в таблице 1 для обеспечения оптимального распределения резонансных мод в помещении. Форма комнаты — в основном, симметричная относительно направления на зону прослушивания и относительно расположения звукопоглощающего материала, особенно вокруг громкоговорителей, дверей, окон и технического оборудования. Это делается с тем, чтобы избежать любых акустических неоднородностей.

Значение времени реверберации Трев должно быть в пределах 0,2…0,4 с (таблица 2). В больших микшерных комнатах для кинопроизводства иногда могут использоваться большие значения реверберации. Частотная характеристика времени реверберации должна быть постоянной и не иметь резких скачков. Отклонения в диапазоне 200 Гц…4 кГц не должны превышать ±0,05 с, а ниже 200 Гц допускаются отклонения на 25% от среднего значения.

Кроме того, размеры контрольных комнат, требования к времени реверберации в ней, времени задержки первых отражений и другим параметрам рекомендуется выбирать в соответствии со значениями, указанными в таблице 2.

Таблица 2.
Параметры требования к дизайну
малые контр.комнаты средние контр.комнаты
Комната площадь пола, м² 50±20 100±30
  объем комнаты, м³ ≥80 ≥200
  форма комнаты не прямоугольная, без параллельных поверхностей
  отношения размеров H : B : L = 1 : 1.59(±0,7) : 2,52(±0,28)
  высота комнаты, м 3,0-4,0 4,0-6,0
Отделка интерьера   однородное распределение отражающих/поглощающих поверхностей (без сильных отражений)
Акустические свойства время реверберации, с 0,2±0,05 0,3±0,1
  средний коэффициент поглощения 0,4…0,6 (на 500 Гц)
  характеристики реверберации отклонения ниже 250 Гц до 25%выше заданного значения
  ранние отражения (до15 мс) на 10 дБ ниже прямого звука
  распределение уровня звукового давл.(SPL) однородное распределение внутри слушательской зоны, включая место микширования
Шум шум от вентиляции
шум от оборудования
кривая NC15 (возможно NR15)
кривая NC20 (возможно NR20)

В заключение необходимо подчеркнуть, что требования к акустическим характеристикам студий и контрольных комнат все время возрастают, поскольку они в значительной степени определяют качество музыкальных и речевых программ, поступающих к многомиллионной аудитории с помощью современных средств радиовещания, звукозаписи, телевидения и мультимедиа.

Архив журнала «Звукорежиссер» №1/2004

Ирина Алдошина
 

Найти!
Акустичні on-line калькулятори Online Acoustic Calculators [English version]

Рекомендації і технічні статті

Акустика офісів Акустика студій та контрольних кімнат Акустика спортивних залів Акустичні дифузори Шредера: погляд зсередини Розташування гучномовців у кімнаті прослуховування та кімнатні моди Корекція акустики музичної кімнати Методологія пошуку оптимального розташування гучномовців Загальні підходи до акустичної обробки КДП, ДК та контрольних кімнат Таємниця акустики яєчних лотків

Матеріали звукопоглинаючі для корекції акустики приміщень