Михаил Ланэ
Введение
Настоящая статья является первой из намеченной серии публикаций, подготовленных членами российской секции международного звукотехнического общества (AES) по заказу редакции журнала 625. Основная задача этой серии состоит в представлении современной информации по профессиональной звукотехнике для практических работников радиодомов, телецентров, студий звукозаписи и т.п. Поскольку студия является головным звеном тракта вещания и звукозаписи, то логично посвятить первую статью серии именно вопросам студийной акустики. Статья не является оригинальной научной работой. Она также не ставит своей целью дать подготовку в области акустического проектирования. Цель публикации заключается в том, чтобы ознакомить читателя с основами студийной акустики и теми требованиями, которые предъявляются к студиям различного назначения.
Некоторые понятия и определения
Для описания звуковых полей в акустике широко используется звуковое давление p, измеряемое в Паскалях (Па). Так же как и применительно к электрическим величинам в звукотехнике, здесь обычно оказывается удобнее пользоваться логарифмической шкалой. При этом вводится понятие уровня звукового давления (УЗД) L=20 lg (p/p0), где p0 = 2 х 10-5 Па - звуковое давление на пороге слышимости. Весьма часто УЗД измеряют (или вычисляют) в отдельных частотных полосах. Наибольшее распространение получили октавные или 1/3 октавные полосы с относительно постоянной шириной полосы. Среднегеометрические (ниже в тексте для краткости - средние) частоты этих полос регламентированы международными и отечественными стандартами. Предпочтительный ряд средних частот для октавных полос: ...125, 250, 500,... Гц; для 1/3 октавных полос: ...125, 160,200, 250,... Гц. Помимо указанных узких частотных полос применяется и широкополосная коррекция, форма которой обозначается буквами A, B, C,... и также строго регламентирована. Наиболее часто из них применяется кривая A. При ее использовании говорят об уровнях звука по кривой A и вводят обозначение дБA.
Для оценки способности материала или конструкции поглощать звуковую энергию используют, в частности, понятие коэффициента звукопоглощения (КЗП). Он равен отношению поглощенной данным материалом звуковой энергии ко всей падающей на материал звуковой энергии, т.е. a = Епогл/Епад. Таким образом, в экстремальных случаях, a = 1 когда вся звуковая энергия полностью поглощается материалом, и a = 0, когда вся звуковая энергия полностью отражается от материала. КЗП определяют в октавных (реже в 1/3 октавных) полосах, используя обычно диапазон от 125 до 4000 Гц. Иногда в справочной литературе можно встретить значения КЗП большие, чем 1. Казалось бы, это физически некорректный результат, т.к. поглощенная энергия оказывается больше падающей. Фактически, разумеется, принцип сохранения энергии нарушен быть не может, и величины > 1 связаны лишь с особенностями измерения КЗП при размещении материала в реверберационной камере.
Одним из важнейших понятий акустики помещений является время реверберации Т. Под этой величиной подразумевается временной интервал, в течение которого УЗД в помещении падает на 60 дБ после выключения звукового источника. Величины Т, так же как и КЗП, измеряют (или вычисляют) в октавных или 1/3 октавных полосах.
Классификация студий
Ведя речь о классификации, обычно используют формулировки нормативных документов. Следует отметить, организациями по стандартизации обычно не уделялось особого внимания акустическим показателям студий. Известны некоторые национальные и отраслевые стандарты, включая нормы бывшего Гостелерадио, а также несколько рекомендаций международной организации по радиовещанию и телевидению (ОИРТ). Сейчас Технический Комитет ОИРТ прекратил свое существование, но следует учесть, что сравнительно недавно большинство рекомендаций ОИРТ в области акустики были пересмотрены и, в основном, не потеряли своей актуальности.
Поскольку в современных публикациях по акустике студий ссылки на эти рекомендации встречаются весьма часто, то представляется оправданным использовать их и в данной статье. Итак, достаточно общепринятой является следующая классификация студий (цифры после буквы "С"- студия указывают на площадь помещения в кв. м.). По радиовещанию: большая (С-1000), средняя (С-450), малая (С-250) и камерная (С-150) музыкальные студии; литературно-драматическая студия (С-100); заглушенная студия (С-50) и речевая дикторская студия (С-24-36). По телевидению: большая (С-450-600), средняя (С-300), малая (С-150) и дикторская программная (С-60-80) телевизионные студии.
Требования к уровню звукового фона в студиях приведены в таблице, где указаны предельно допустимые УЗД в октавных полосах и в дБA (последние лишь для ориентировочной оценки). Следует отметить, что измерения УЗД шума проводятся в пустой студии при закрытых дверях и включенных системах кондиционирования, спецосвещения и технологическом оборудовании. Последние требования характерны для ТВ студий и означают, что при измерении звукового фона должно быть включено на типовой режим спецосвещение, а также размещенные в студии камеры и мониторы. Помимо указанных требований к уровню звукового фона, регламентируются также оптимальные значения времени реверберации. Эти величины будут рассмотрены ниже, дифференцированно по отдельным типам студий.
Таблица
| Максимально допустимые УЗД шума для разных типов студий и аппаратных | ||||||
| Средние частоты октавных полос, Гц | Номер максимально допустимой кривой | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
| 31,5 | 53 | 55 | 57 | 59 | 62 | |
| 63 | 37 | 41 | 45 | 48 | 52 | |
| 125 | 24 | 29 | 34 | 38 | 43 | |
| 250 | 16 | 21 | 26 | 31 | 35 | |
| 500 | 12 | 16 | 20 | 24 | 29 | |
| 1000 | 10 | 12 | 16 | 20 | 25 | |
| 2000 | 10 | 10 | 13 | 17 | 22 | |
| 4000 | 10 | 10 | 12 | 15 | 20 | |
| 8000 | 10 | 10 | 12 | 15 | 20 | |
| 16000 | 10 | 10 | 12 | 15 | 20 | |
| Уровни звука в дБА | 20 | 22 | 26 | 30 | 34 | |
Основные принципы акустического проектирования
Как будет ясно из дальнейшего изложения, основные принципы акустического проектирования студий достаточно просты. Тем не менее, данный раздел хотелось бы начать с одной рекомендации, обращенной как к работникам радиодомов и телецентров, так и к людям, решившим организовать новую студию: НЕ СЛЕДУЕТ ПЫТАТЬСЯ САМОСТОЯТЕЛЬНО СПРОЕКТИРОВАТЬ СТУДИЮ ИЛИ АППАРАТНУЮ. ВСЕГДА ЦЕЛЕСООБРАЗНЕЕ ОБРАТИТЬСЯ К СПЕЦИАЛИСТАМ-ПРОФЕССИОНАЛАМ. В подтверждение этой рекомендации можно привести следующие доводы.
Во-первых, обеспечить в одном и том же помещении оптимум реверберации можно в принципе совершенно различными конструктивными решениями. При этом надо выбрать наиболее подходящий вариант, как по экономическим и эстетическим соображениям, так и по наиболее благоприятной структуре импульсного отклика. Для решения этой проблемы надо иметь достаточный практический опыт проектирования и настройки студий.
Во-вторых, надо учесть, что расчеты фонда звукопоглощения помещений не являются абсолютно точными. Это связано с целой группой факторов, в том числе с тем, что используемые при расчетах справочные данные о КЗП различных материалов и конструкций являются среднестатистическими. Реально значения КЗП могут в определенной степени отличаться от справочных данных, что обуславливает необходимость корректировки времени реверберации в построенном помещении.
Подобная корректировка, называемая также акустической настройкой, является обязательной процедурой перед вводом в эксплуатацию любой студии. Поэтому опытный консультант всегда старается предусмотреть в проекте конструктивные решения, позволяющие проводить акустическую настройку достаточно быстро и без сколько-нибудь существенных дополнительных капитальных затрат. Бывают варианты, когда найти подобные решения оказывается довольно сложно. Разумеется, процедура акустической настройки базируется на проведенных в студии акустических измерениях, для чего надо иметь соответствующее аппаратное оснащение. Сейчас в этой области достигнут значительный прогресс, и в мировой практике повсеместно применяется для данной цели цифровая измерительная аппаратура с процессорным управлением. При проведении акустических измерений в студиях не ограничиваются определением только нормированных показателей, т.е. временем реверберации и УЗД шума. Необходимо определять также структуру звуковых отражений и целый ряд дополнительных параметров акустического качества: индекс прозрачности, индекс четкости, время раннего затухания и др.
В подтверждение целесообразности привлечения к проектированию студий высококвалифицированных специалистов можно привести и тот факт, что исправление акустики студии с неудовлетворительным качеством звучания может в ряде случаев потребовать капитальных затрат, соизмеримых со стоимостью всех первоначальных работ. Известны печальные примеры, когда подобные работы столь дороги и трудоемки, что студии в течение всего периода их существования эксплуатируются с явно неудовлетворительным качеством звучания. что вызывает закономерные жалобы звукорежиссеров. В конце статьи приведен перечень российских организаций, имеющих опыт профессиональной работы в области архитектурной акустики.
При акустическом проектировании студий приходится сталкиваться с двумя основными группами задач. Первая из них связана с защитой студий от проникающих звуковых помех, а вторая - с получением оптимальной структуры звукового поля непосредственно внутри студии. Поскольку первая группа задач решается методами строительной акустики, а вторая - архитектурной акустики, то они будут рассмотрены отдельно.