: архив : архив журнала "625" : 1995 : #2

Слышать - значит верить
Филип Ньюэлл (Philip Newell)
Studio Sound, Oct. 1993

Неопытным людям может показаться странным, что громкоговорители, которые обычно можно увидеть в студиях, редко встречаются в домах людей, не связанных вплотную с индустрией звукозаписи. В той же мере может показаться странным то, что часто обозреватели Hi-Fi техники низко оценивают студийные мониторы, утверждая, что им не хватает чего-то такого, что позволило бы отнести их к миру Hi-Fi. Как же профессионалы могут при прослушивании пользоваться мониторами, которые не дают представления о громкоговорителях, через которые будет прослушиваться конечный результат?

Дело, однако, в том, что профессиональные мониторы вполне способны дать представление о домашних системах, но при этом требуются опытные уши, чтобы его интерпретировать. Возможно это звучит как некая чушь, призванная защитить касту профессионалов, но все что я могу сказать это то, что я хотел бы, чтобы это было так, так как это сделало бы жизнь легче. Но истина не так проста, как мы увидим дальше.

Что значит "правильно"?

В отсутствие общепринятого эталона как в области Hi-Fi техники, так и в области профессиональной техники, Hi-Fi громкоговорители используются в студиях при окончательном сведении. В 1991 году я написал статью, в которой рассматривались различные требования при звукозаписи для кино, радиовещания, записи классической и рок-музыки и еще одну статью в дополнение к этой о том, как личные приоритеты различных дизайнеров могли приводить к производству очень разных мониторов, несмотря на то, что заявленная цель была общей: объективность. Однако, что такое 'объективная" истина, если музыка создается полностью из электронных источников, когда не существует "реального" звука или акустики, и когда невозможно услышать полного исполнения музыки до завершения сведения.

Если мы, тем временем, откажемся от идеи "реальности" условий прослушивания, нам все равно понадобится мониторный громкоговоритель, чтобы выявить потенциальные проблемы, реалистично показать частотный баланс и дать возможность услышать искажения как линейной, так и нелинейной природы. Можно уверенно сказать, что на стадии сведения нужно использовать нейтральные" мониторы. Это даст возможность услышать влияние обработки сигнала и эквализации на материал, неокрашенный мониторами.

Эти свойства, кажущиеся вполне разумными, не так легко достичь в каком-то одном громкоговорителе. Если мы будем перебирать параметры по одному, то увидим, что каждый из них вполне может встретиться в паспорте любого Hi-Fi громкоговорителя, но, как показывает практика, они редко достигаются в действительности, лишь может быть в наиболее совершенных моделях.

Что делает проектирование громкоговорителей таким беспокойным делом, так это то, что письменные спецификации почти ничего не значат в смысле качества при субъективном восприятии. При минимальном разбросе в спецификациях мы можем получить такой же широкий спектр звучаний мониторов, как и спектр их производителей. Обратное может быть даже более удивительно: при широком разбросе в. параметрах, но будучи поставленными в разные условия, мониторы могут восприниматься похожим образом.

Частотный баланс и громкость

Если мы попросим трех известных дизайнеров студий (одним из которых являюсь я сам) определить требования к их собственным системам мониторов, мы увидим три разные философии. Один из дизайнеров старается обеспечить как можно более линейную амплитудную характеристику по звуковому давлению, усредненную по октавам (без l/3-октавного выравнивания эквалайзером). Другой делает подъем в 5 дБ на 100 Гц и продлевает характеристику на высоких частотах далеко за 20 кГц. Я же, напротив, делаю большие мониторы со спадом в 4 дБ на 100 Гц и 12 кГц. Существуют причины, по которым каждый из этих трех вариантов может быть назван оптимальным для системы главных мониторов, особенно по отношению к людям и их опыту прослушивания.

В истории исследования слухового аппарата человека, Флет-чер и Мансон (Fletcher & Munson) построили ставший классическим набор кривых (известных как кривые Флетчера - Мансона). Человеческая система слухового восприятия (ухо и мозг) сильно нелинейна, что абсолютно естественно, если учесть, что мощность самого слабого слышимого звука относится к болевому порогу как 1 к 1.000.000.000.000 (один к тысяче миллиардов). К несчастью для дизайнеров громкоговорителей, это отношение не постоянно во всем слышимом диапазоне частот, а описывается кривыми равной громкости Флетчера - Мансона. Как можно ожидать из логарифмической природы системы, удвоение громкости в общем-то должно происходить при увеличении давления на 10 дБ, что хорошо и видно из кривых на частоте 1 кГц. Фактически, каждая из кривых показывает звуковое давление, необходимое либо для удвоения, либо для уменьшения в 2 раза воспринимаемой громкости по сравнению с кривой ниже или выше соответственно.

Из кривых для 90 дБ и 100 дБ мы можем определить, что звуки на частотах 100 Гц, 1 кГц и 6 кГц средним слушателем будут восприниматься как сигналы одного уровня громкости. (Это в среднем: нет двух человек с одинаковым восприятием, может быть за исключением близнецов). При таких обстоятельствах изменение установки регулятора уровня из положения, необходимого для поддержания 90 дБ в положение, требуемое для обеспечения 100 дБ, в свою очередь дало бы общее удвоение субъективной громкости для большинства сигналов, находящихся в слышимом частотном диапазоне. Если мы опустим регулятор уровня назад до уровня 70 дБ, в диапазоне 1 кГц мы услышим падение громкости в 2 раза на каждые 10 дБ понижения уровня, поэтому понижение уровня 100 дБ на 30 дБ дало бы 1/2x1/2x1/2 или 1/8 субъективной громкости при 100 дБ.

па 100 Гц дело, однако, обстоит не совсем так. Если мы проследим за горизонтальной линией на уровне 70 дБ до 100 Гц, точка пересечения 70 дБ и 100 Гц находится между кривыми 50 дБ и 60 дБ. Другими словами, громкость 100-герцового сигнала будет эквивалентна громкости сигнала диапазона 1 кГц при давлении 55 дБ , так что уменьшение громкости на 1 кГц в 8 раз по отношению к уровню 100 дБ была бы воспринята лишь как уменьшение этого уровня в 20 раз при прослушивании сигнала с частотой 100 Гц. На более низких уровнях и частотах разница еще более ощутима.

Препятствия в работе

В "домашних” студиях, где ощущается присутствие соседей за стенками с не слишком хорошей звукоизоляцией, мониторинг обычно осуществляется на уровне 80 дБ. В специально спроектированных коммерческих студиях с хорошей звукоизоляцией более привычным уровнем можно считать 100 дБ. Следуя по линии 50 Гц на кривых Флетчера - Мансона, мы найдем, что между кривыми равной громкости для 80 дБ и 100 дБ не 20 дБ, как на 1 кГц, а всего лишь 15 дБ. Субъективно, при перемещении регулятора уровня из положения 80 дБ в положение 100 дБ, диапазон 50 Гц приподнимется на 5 дБ по отношению к 1 кГц.

Преключатель "громкость", который можно встретить на некоторых Hi-Fi системах пытается скомпенсировать эту неровность человеческого восприятия, постепенно поднимая верхи и низы, когда общий уровень громкости понижается и наоборот. Есть, однако, два обстоятельства, которые делают этот процесс проблематичным. Первое связано со способностью уха к "автокомпенсации", делающей эти диспропорции вполне нормальными для восприятия, и второе, связанное с чувствительностью громкоговорителей.

Когда усилители покупаются отдельно, их изготовители могут лишь строить предположения о том с громкоговорителями какой чувствительности они будут использоваться. Такие предположения вполне разумны, когда речь идет о бытовой аппаратуре, где обычно есть регуляторы тембра, с помощью которых можно поправить, в соответствии с вашим вкусом то, что еще осталось от задуманного звукорежиссером, дистанции прослушивания находятся обычно в районе двух метров и чувствительность громкоговорителей около 90 дБ.

Но в мире студийных мониторов сосуществуют громкоговорители с громадной разницей в чувствительности, например, монитор ближнего поля SCM10 фирмы АТС развивает давление порядка 80 дБ на расстоянии 1 м при входной мощности 1 Вт. UREI 815 разовьет 103 дБ на том же расстоянии и при той же входной мощности. Каждый раз когда мы удваиваем входную мощность, мы увеличиваем выходной сигнал (в пределах линейного участка характеристики системы) на 3 дБ. Поэтому, если SCM10 при 1 Вт на входе развивает 80 дб на расстоянии 1 м, 2 Вт (удвоение) даст 83 дБ, 4 Вт – 86 дБ, 8 Вт – 89 дБ, 16 Вт – 92 дБ, 32 Вт- 95 дБ, 64 Вт – 98 дБ, 128 Вт – 101 дБ и 256 Вт – 104 дБ. Таким образом при 200 Вт на входе давление на расстоянии I м было бы около ТОЗ дБ, тот же результат, который в случае UREI 815 был бы достигнут при 1 Вт на входе. Дистанция до громкоговорителя также влияет на субъективную громкость. Теперь, если принять во внимание дополнительные проблемы индивидуальности аппарата "автокомпенсации" человека, описанный выше способ выравнивания громкости перестает казаться реалистичным решением.

Непохожие решения

Не существует простого решения для этих проблем и это объясняет почему три дизайнера следуют разными путями. Дизайнер, обеспечивающий гладкую характеристику по давлению, делает только очень дорогие студии, оставляя тщательно подготовленному персоналу студии судить самому как использовать систему.

Дизайнер, делающий системы с подъемом в 5 дБ на lOQi Гц настаивает на том, что люди используют высокие уровни мониторинга (100-120 дБ) для того, чтобы достичь более высокого субъективного подъема, который, однако, не обязательно нужен при прослушивании конечного результата. Следовательно, он заключает, что если он обеспечит подъем на басах, то при малых уровнях сигнала будет присутствовать подъем, достигаемый без вреда для ушей. В соответствии с моим опытом люди (включая меня самого/ время от времени включают систему на полную катушку". Поэтому я обычно делаю системы мониторинга, учитывая вероятность их использования на высоких уровнях, со спадом в областях ниже 100 Гц и выше 10 кГц, что лично для меня более тесно связано с характеристиками меньших систем, которые внутри своего диапазона более линейны в области 80-90 дБ.

Из кривых Флетчера-Мансона также можно увидеть, что субъективная громкость на высоких частотах падает с уменьшением уровня. Хотя это не так бросается в глаза, как понижение чувствительности на низких частотах, диапазон чувствительности слуха, составляющий 120 дБ все же сжимается в 110 дБ выше 6 кГц или 8 кГц. Это означает, что при понижении уровня мы ощущаем падение верхов. И, напротив, при увеличении уровня мы услышим больше верхов. То, что я заваливаю характеристики на высоких и низких частотах по сравнению со многими мониторами ближнего поля, при одинаковом субъективном уровне, если сидеть за пультом, не обязательно даст соответствующий частотный баланс. Фактически, при сравнении любых двух громкоговорителей с точки зрения частотного баланса, существенно, что они должны рассматриваться при одинаковом звуковом давлении в позиции прослушивания, в противном случае наше восприятие будет изменено в соответствии с кривыми Флетчера-Мансона. Таким образом между 70 дБ и 80 дБ на частоте 1 кГц будет наблюдаться удвоение громкости; каждая соседняя кривая показывает что требуется, чтобы удвоить или уменьшить вдвое субъективную громкость. Однако, если посмотреть на характеристику на частоте 50 Гц, мы увидим, что кривые 70 дБ и 80 дБ отстоят друг от друга лишь на 3 или 4 дБ, что означает, что в низкочастотном диапазоне требуется лишь или 4 дБ, чтобы удвоить громкость. Если мы слушаем две пары идентичных громкоговорителей при условии, что одна из них на 10 дБ громче другой, тогда соответственно, нам покажется, что более громкая пара имеет больше верхов и низов, а не просто звучит громче при том же частотном балансе.

Как упоминалось выше, человеческие способности к психологической компенсации этих различий весьма индивидуальны, но в большей или меньшей степени мы все ими обладаем. Все еще слишком часто люди сравнивают малые и большие системы мониторов при несопоставимых обстоятельствах. Большинство из сегодняшних записей делается руками людей, набиравших свой опыт методом проб и ошибок, а не в результате образования. Я думаю, что это является основной причиной, по которой многие современные звукорежиссеры отказываются от использования больших студийных мониторов.

Рассмотрим в качестве примера сравнение, при равном уровне, системы больших высококачественных мониторов с системой ближнего поля, возможно Hi-Fi по происхождению. Почти определенно, большие мониторы будут иметь расширенную характеристику в области низких частот по сравнению с малыми. Это несомненно должно быть так, в связи с тем, что невозможно воспроизвести значительный уровень очень низких частот из маленького ящика с маленьким экраном. На верхних частотах у малых систем не будет недостатков, так как для эффективного воспроизведения и излучения высоких частот громкоговорители должны быть маленькими. Субъективно, меньше басов может быть интерпретировано как больше верхов, так как мозг часто рассматривает высокие частоты в процентном отношении к общему частотному балансу. В результате громкоговоритель, имеющий небольшой дефицит верхов может быть воспринят как яркий, хотя на самом деле ему в большей степени не достает басов.

Выше мы рассматривали три различных подхода трех дизайнеров к концепции частотного баланса для больших систем. Если мы сейчас будем рассматривать систему с гладкой характеристикой от 20 Гц до 18 кГц, тогда по сравнению с традиционной системой ближнего поля (обе при уровне 80 дБ), мы, вероятно, услышим на большой системе почти две дополнительные октавы низких частот. Как побочный эффект эта дополнительная энергия низких частот может быть далее интерпретирована как нехватка верхов, что может еще более усиливаться тем фактом, что большие высококачественные системы имеют очень малые искажения при малых уровнях. Нетренированным ухом очень малые искажения также могут быть восприняты как нехватка верхов, что является тем принципом, который будучи развернут на 180 градусов используется в иксайтерах (exciter), некоторые из которых вносят небольшое количество гармоник, чтобы дать ощущение большей яркости без непосредственного поднятия высоких частот.

Когда вышеупомянутая большая система используется на больших уровнях, ощущается существенный подъем на обоих концах диапазона. То есть нет такого уровня, на котором можно было бы говорить о истинной взаимозависимости между большой и малой системами, но как утверждает этот дизайнер - с чего бы она должна быть? С его точки зрения большая система, особенно при использовании в акустически мертвой контрольной комнате дает представление о сигнале направляемым на звуконоситель. Система, работая в полном частотном диапазоне, дает высокую определенность, низкие искажения и хорошую точность при передаче переходных процессов. Все это для того, чтобы слышать, что реально происходит, а не для того, чтобы дублировать домашний вариант (для этого и существуют мониторы ближнего поля). При прослушивании на большие мониторы мы слышим полный частотный диапазон и на таких уровнях, которые могут открыть нам скрытые проблемы, которые нельзя бы было обнаружить с помощью меньших систем.

Когда люди полагаются на малые мониторы, они обычно используют низкочастотную эквализацию в диапазоне от 60Гц до 200Гц, то есть там, где они могут слышать эффект. Очень часто уже то, что происходит на 30Гц или 40Гц недоступно при воспроизведении на системах хорошего качества, как профессиональных, так и домашних.

Человеческие аспекты критериев проектирования

В большинстве случаев дизайнеров студий приглашают, чтобы получить совет или рекомендации о том, что с их точки зрения было бы наиболее подходящим решением проблемы. Второй дизайнер, о котором мы говорили, пытается найти больше компромиссов со слабостями человека и реалиями рынка. Он полагает, что люди используют высокие уровни при мониторинге для достижения сильного подъема, чтобы поднять дух музыкантов во время записи или, может быть, чтобы время от времени послушать как музыка звучит на больших громкоговорителях. Этот дизайнер полагает, что высокие уровни при мониторинге не нужны, если характеристика большой системы поднята примерно на 5 дБ в районе 100 Гц. По моим ощущениям такие мониторы звучат как большие Hi-Fi системы с поднятыми басами. По сравнению с системами ближнего поля на уровне 80 дБ, басы тяжелые. На уровнях выше 100 дБ басы становятся воистину громоподобными, па 100 дБ верхи также оказываются избыточными. Но дизайнер понимает это, придавая прослушиванию на высоких уровнях смысл моделирования неких возможных внешних условий. Большие мониторы дают подъем на более низких уровнях сигнала и для имитации домашних условий дизайнер обычно использует систему мониторов ближнего поля того же семейства, часто совместно с широко распространенными NS10.

Мой подход в настоящее время прямо противоположен описанному выше и заключается в обеспечении спада, составляющего около 4 дБ, начиная со 100 Гц вниз и продолжающегося до области 20-30 Гц. Верх также имеет спад начиная с 7-8 кГц, хотя характеристика простирается до 22 кГц. Мой опыт за микшерным пультом говорит мне, что большие мониторы используются при большой громкости - такова природа этого зверя. Я также сейчас использую контрольные комнаты, которые практически акустически мертвы в направлениях излучения мониторов. В результате этого, комната не добавляет сколь-нибудь значительного окрашивания главных мониторов, так что более 'прямой* звук систем ближнего поля близок по характеру к звучанию таких больших систем. Когда такие большие системы используются на ожидаемых высоких уровнях от 100 дБ, собственные нелинейности уха помогают подчеркнуть области басов и высоких частот таким образом, что низкие и высокие частоты, которых не хватает в связи со спадами в характеристике заполняются так, как это ожидалось, давая общий частотный баланс близкий к системам ближнего поля на уровне около 80 дБ. Когда обе системы сравниваются на уровне дБ, спад на низких частотах частично компенсируется Расширением характеристики в область более низких частот. Другими словами, хотя их и не хватает, за счет расширения частотного диапазона средний уровень низких частот получается близким к тому, который мы воспринимаем от меньших систем. Преимущество здесь в том, что как только мониторинг достигает уровня выше 70 дБ, мы уже будем слышать полный частотный диапазон.

Проблемы на малых уровнях

Кривая Флетчера-Мансона в точке 0 дБ представляет собой порог слышимости. Этот порог на частоте 30 Гц примерно на 60 дБ выше, чем на частоте 1 кГц. Диапазон 3-4 кГц даже более чувствителен - факт обычно приписываемый эволюционным процессам выживания. Следовательно, при попытке осуществления мониторинга на уровне 55 дБ, ниже примерно 50 Гц ничего нельзя будет услышать, хотя 3 кГц могли бы быть понижены еще на 60 дБ и оставаться слышимыми: таковы печали обладания ушами. Если бы мы могли слышать 10 дБ на 20 Гц, наши чувства, вероятно, оказались бы переполненными шумом ветра, звуками моторов машин, проезжающими вдали от нас и систем кондиционирования воздуха...

Возвращаясь к случаю больших мониторов со спадами, спад на высоких частотах - это старый неписаный стандарт индустрии. Давно уже считается, что при мониторинге на высоких уровнях излишек верхов ведет к усталости и, следовательно, к неясным впечатлениям. Есть несколько мнений о том, что является причиной этого, но в результате, если характеристика в области высоких частот линейна, звукоинженеры и продюсеры имеют тенденцию делать фонограммы с недостатком верхов, так что более безопасно рисковать получить фонограмму с избытком верхов, приглушив мониторы. Небольшой избыток верхов на конечной фонограмме редко так неприемлем, как разочаровывающая глухость.

Заключение

Эти три концепции значительно различаются, хотя три вышеупомянутых дизайнера работали над мониторингом в примерно тысяче студий по всему миру. Очевидно, что все три пришли к различным заключениям, основываясь на собственном опыте. Может показаться абсурдным, что между двумя крайними вариантами из трех на частоте 100 Гц разница составляет 10 дБ, хотя все они по-своему правильны. Все они имеют своих последователей, все установлены в студиях, из которых вышли записи признанного качества. Это лишь вопрос интерпретации - итерпретации того, что же говорят вам большие мониторы.

В этой статье я рассматривал исключительно лишь один аспект работы громкоговорителей, а именно осевую частотную характеристику, а это лишь малая часть всей истории. Системы больших мониторов - это не просто большие Hi-Fi громкоговорители, это инструмент, который, будучи в правильных руках, может позволить заглянуть вовнутрь того, что реально записывается, гораздо глубже, чем при использовании одних лишь малых систем.

Многие из тех, кто утверждает, что не может работать с большими мониторами, чаще всего открывают что-то не о неадекватности систем, а о себе самих. Часто они не любят большие системы потому, что они говорят им о вещах, которые они либо не хотят слышать, либо не имеют опыта интерпретировать. Есть также те, кто микширует на определенном типе малых мониторов, который, как им кажется, дает наилучшее представление о большинстве домашних систем, но пренебрегая большими мониторами, они пренебрегают людьми, которые платят большие деньги, чтобы слушать музыку дома на системах лучше средних.

Другая проблема заключается в том, что если дизайнеры не делают достоянием широкой общественности свое детальное представление об использовании системы, тогда перемещение персонала из студии в студию может привести к конфузу - особенно если кто-то привык к системе с одной философией и затем переходит на систему с абсолютно другой философией. И хотя на это можно возразить, что опытные специалисты подстраиваются к системе, прослушивая хорошо известную им качественную запись, разум и логика не главные столпы этой индустрии.

Зерно проблемы в том, что нескончаемые требования заставить все большие мониторы звучать как NS10 на всех уровнях и на любой музыке не являются ни возможными, ни желательными. Если бы большие мониторы звучали как NS10, но с большим количеством низов, тогда в хорошей комнате не было бы нужды в NS10. Простое переключение фильтров в схеме главных мониторов, моделирующее характеристики NS10 по определению сделало бы две системы неразличимыми.

Большие мониторы устанавливаются не для того, чтобы хорошо звучать - во многих случаях нужно признать, что Hi-Fi системы хорошего качества звучат более приятно на более широком диапазоне музыкального материала, чем многие мониторы. Но они спроектированы, чтобы звучать приятно на разной музыке, в то время как Мониторы проектируются так, чтобы быть способными открывать как можно более широкий круг потенциальных проблем. Поэтому немногие мониторы попали в домашнюю обстановку. Очевидно, цена хороших мониторов также не укладывается в карман большинства Hi-Fi энтузиастов, как впрочем и их размеры в домашние помещения. Широкий диапазон, высокая надежность и высокое качество не даются дешево. Hi-Fi громкоговорители для рынка домашних систем и системы мониторов для профессионального использования - ощутимо различные вещи. Два типа систем должны использоваться совместно одна с другой, так как каждая имеет свои сильные и слабые стороны.

Как можно понять из предыдущей дискуссии, даже "эксперты* не могут придти к общему мнению по поводу "лучшего* подхода. Одна из причин состоит в том, что проблемы с этим связанные крайне сложны в своем взаимодействии, и как во многих сложных нелинейных системах, даже минимально отличные входные данные могут дать внешне необъяснимый результат. Кто-то может использовать это в качестве извинения за неиспользование больших систем. Это действительно неудобная проблема, но ее нужно решать - три пути того как это можно сделать описаны выше. Я не могу сказать, какой из них наилучший, и, возможно, никто не сможет. У всех есть свои предпочтения, однако широкое приятие систем означает, что каждая из систем работоспособна, если с ней работают люди со способностями и опытом по ее использованию.

Печатается с любезного разрешения автора и журнала Studio Sound.
Перевод выполнен Михаилом Матусовым.