Регулируемая спектральная окраска

Под таковой следует понимать не специфические привне­сения, описанные в предыдущем параграфе, а намеренные линейные искажения спектра звукового сигнала во имя уси­ления естественных колористических качеств. В звукорежис-сёрском обиходе подобные операции именуются «подъёмом» той или иной части спектра. Этот же вопрос тесно смыкает­ся с электрической коррекцией тембров, хотя последняя пре­дусматривает не только усиление, но и ослабление («спад») тех или иных спектральных зон.

Данная тема содержит следующее:

• Использование закономерностей микрофонного приёма
звуковых сигналов.

• Использование встроенных в звукорежиссёрские пульты
и внешних корректоров амплитудно-частотной характе­
ристики электроакустической передачи (equalizers).

• Применение динамических фильтров и формантных ге­
нераторов.

• «Выравнивание» спектральных характеристик передачи.
Любые манипуляции со спектрами сигналов способству­
ют также решению художественных задач по взаимосочета­
ниям разных музыкальных голосов, образующих звуковое
множество, когда речь заходит о слиянии или контрастиро­
вании его компонент.

246

В главе 4 сообщалось об амплитудно-частотной характе­ристике микрофонных преобразователей при различных ус­ловиях акустического приёма. Там шла речь о «максимально достоверной» звукопередаче, поэтому всякие линейные иска­жения, вносимые микрофонами или спецификой их исполь­зования, квалифицировались как дефект. Но сознательное регулирование АЧХ микрофонного приёма в фоноколористи-ческих целях является самым целесообразным и деликатным способом количественного изменения спектра звукового сиг­нала, и вот почему:

1). Включение электрических корректоров, как будет по­казано, почти всегда чревато сопутствующими шумами и искажениями, пусть даже ничтожными.

2). При вариациях микрофонного азимута и дистанции до исполнителя, что является основой регулирования спект­ральной характеристики, используются естественные свойства как акустических объектов, в смысле частотно-зависимой направленности их излучения, так и среды рас­пространения звуковых волн, поглощающих высокочастот­ные колебания с удалением от источника. А поскольку это теснейшим образом связано с «акустическим паспортом» кон­кретного тонателье, вряд ли возможен адекватный подбор корректирующих фильтров.

Направление микрофона, изменяемое ассистентом во вре­мя настройки, даст в итоге результат, наилучшим образом отвечающий звукорежиссёрской концепции. Кантиленное звучание ксилофона в tremolo, когда почти неслышные ата­ки звука уже не разрывают его протяжённость, лучше полу­чить, ориентируя микрофон перпендикулярно направлению ударов, нежели снижая электрически коэффициент переда­чи высоких частот. Сверхкрупный план медного духового инструмента при отсутствии «шипящего воздуха» не скоррек­тирует ни один equalizer,и только расположение микрофона непосредственно под раструбом трубы или тромбона прине-

А сколько вариантов звучания скрипки в бесчисленном множестве микрофонных ракурсов! Один и тот же характер звукоизвлечения — а слышим то жёсткость, то мягкость, то яркость, то вуаль, — всего не перечислишь.

При записи скрипичных сонатин Франца Шуберта в ис­полнении Зиновия Винникова и Сергея Мальцева только ори­ентацией микрофона из-за спины скрипача удалось добиться

оптимальной темброво-громкостной динамики в эпизодах, где soloрояля сопутствовал незатейливый скрипичный ак­компанемент.

Если коррекция сигнального спектра в высокочастотной области путём изменения расстояния до акустического объек­та не вызывает вопросов, то регулировка передачи низких частот наталкивается на проблему, связанную с эффектом ближней зоны направленного микрофонного приёма. Гипер­трофия низкочастотных звуков часто осуждается, как недо­пустимая, особенно в связи с некачественными, примитив­ными устройствами воспроизведения компакт-дисков или аудиокассет. Но если таковое диктуется музыкальной драма­тургией, подчёркивание нижних регистров может быть, на­пример, образом надвигающегося ужаса, что убедительно продемонстрировал звукорежиссёр Петербургской студии грамзаписи А. Барашкин фонографией «Ночи на Лысой горе» М. Мусоргского в переложении для ансамбля «Магригал».

Характерно, что музыканты-инструменталисты часто применяют акустическую коррекцию спектра своего звука. Так, если при игре на скрипке смычок приближать к подстав­ке, или, наоборот, отодвигать от неё по направлению к грифу, то тембр при этом будет значительно изменяться. По мере приближения смычка к подставке всё сильнее и сильнее бу­дут звучать высшие гармоники, и у самой подставки, при так называемой игре sul ponticello, тембр примет своеобразный свистяще-металлический характер. По мере же приближения смычка к грифу гармоники высоких порядков будут всё бо­лее и более ослабевать, а низкие —усиливаться, в результате чего тембр будет упрощаться, и при игре sulla tastier а (над грифом) звучание скрипки в спектральном плане может при­близится даже к звучанию музыкальных инструментов, гар­монически бедных, например, к флейте.

Каждый канал современного звукорежиссёрского пульта имеет корректоры амплитудно-частотной характеристики на основе различного рода электронных фильтров. Последние позволяют менять степень усиления (коэффициент переда­чи) в той или иной части спектра сигнала; при этом тембро-образующие спектральные компоненты подчёркиваются или нивелируются, что и проявляется как колористическое из­менение, но лишь тогда, когда в корректируемой частотной

области действительно существуют актуальные, с точки зре­ния тембра, составляющие.

К числу таких корректоров относятся:

а). Фильтры верхних и нижних частот первого по­рядка (однозвенные) с максимальной крутизной подъёма или спада регулируемой характеристики 6 дБ/окт, начиная от точки перегиба, также варьируемой (рис. 6-4).

К,дБ

Рис. 6-4

Разумеется, график упрощен для наглядности. Линии со стрелками показывают области различных вариаций.

С точки зрения фоноколористики указанные фильтры (на аппаратуре они обозначаются английским словом shelf) по причинам схемотехнического характера оказывают самое деликатное влияние на звуковой сигнал.

б). Повышение крутизны характеристики передачи в кор­ректируемых зонах до 12-18 dB/okt, при увеличении поряд­ка фильтров, то есть количества фильтрующих звеньев (соответственно, до 2-3) приводит к образованию ограничи­вающих, так называемых «обрезных» фильтров (рис. 6-5). У них регулируется лишь положение точки перегиба на час­тотной оси, а схемное включение обеспечивает только спад характеристики с постоянной указанной крутизной (pass — filters). Большого колористического смысла такие фильтры

не имеют, разве что с их помощью можно заметно уменьшать передачу крайних спектральных областей, если таковые изо­билуют нежелательными звуковыми красками, призвуками, шумами или проникновением сигналов «чужих» источников.

Рис. 6-5

В). С помощью балансных фильтров (рис. 6-6), больше известных в электроакустике под названием разделитель­ные фильтры, в некоторых случаях регулируют гром-костное соотношение между низкочастотными и высоко­частотными спектральными компонентами. Крутизна разделительной ветви в этих фильтрах обычно не превыша­ет 6 дБ/окт. Эффективность их колористического действия значительно возрастает, когда они схемотехнически или пу­тём оперативной коммутации объединяются с компрессора­ми, и становятся частотно-зависимыми звеньями предвари­тельного усиления.

Рис. 6-6

г). Для подчёркивания или снижения окраски звука в сред-нечастотных зонах, где сосредоточено, в частности, большин­ство формант, употребляются полосовые перестраиваемые фильтры, наиболее распространёнными представителями которых (см. рис. 6-7) являются так называемые параметри­ческие корректоры АЧХ (parametric equalizers).

Рис. 6-7

Собственно параметрами в таких фильтрах являются: частота подъёма / спада характеристики, знак и глубина ре­гулирования с размахом до 30-40 дБ, а также добротность, определяемая, как отношение центральной частоты к шири­не корректируемой полосы частот, то есть отражающая из­бирательность фильтра. Настройка частоты и величины кор­рекции, как правило, производится плавными регуляторами, а добротность, за исключением систем с цифровым управле­нием, изменяется ступенчато; в подавляющем большинстве пультов имеются 2 позиции установки этого параметра — Q= =(0,5-1) и9 = (3-8).

Некоторые модели электроакустической аппаратуры снаб­жены чрезвычайно простыми избирательными фильтрами, где при фиксированной степени усиления и неизменной доб-ротносщ варьируются только частоты и знак коррекции АЧХ. Эти устройства получили названия фильтров присут­ствия/отсутствия (presens / antipresens); в своё время они были очень распространены в кино, телевидении и радиове­щании.

В эстетическом отношении центральная частота парамет­рического корректора соответствует «цвету» краски, так ска­зать, извлекаемой из звукового спектра, добротность опреде-

ляет её оттенок, а величина коррекции — насыщенность. Не­обходимо попутно заметить: чем выше добротность фильтра (в компьютерных устройствах эта величина может достигать 100), тем больше возможность его автогенерации на задан­ной частоте, и тогда оттенок превратится в доминанту.

д). Ещё одно устройство для спектральной коррекции — графический фильтр (graphic equalizer). Это название свя­зано с тем, что положения регуляторов подъёма/спада АЧХ в многополосном приборе как бы отображают график форми­руемой частотной характеристики передачи(рис. 6-8).

Рис. 6-8

Если, дополнительно, положение «точек» коррекции на ча­стотной оси может подстраиваться плавно, как в параметри­ческом фильтре, и в каждой полосе варьируется добротность, мы получаем усложнённую разновидность прибора — пара-графический корректор АЧХ.

Вполне очевидно, что такие конструкции не могут быть механически внедрены в каждый канал пульта. Поэтому эти устройства выпускаются отдельными блоками, подключаемы­ми, преимущественно, в разрывы цепей INSERT.

Иногда обращает на себя внимание то обстоятельство, что одновременный максимальный подъём АЧХ в двух соседних полосах приводит к «выхолащиванию» звука в той же спект­ральной области. Причина этого явления кроется в схемо­технических решениях большинства графических фильтров: суперпозиции фазочастотных характеристик соседних полос при повышении усиления в них обусловливают понижение усиления в зоне между ними. Впрочем, как сейчас будет по­казано, это не должно давать повод для беспокойства. К со­жалению, вообще чистота работы электрических фильтров, за исключением разве что фильтров первого порядка, да и то

в режиме спада АЧХ, оставляет желать лучшего. Проблема здесь не только в пресловутых фазовых искажениях, — в кон­це концов, принцип действия активных фильтров и построен на сдвигах фаз в цепях обратных связей. Дело в том, что че­рез корректор проходит весь звуковой сигнал, а не какая-то его часть, следовательно, весь звуковой сигнал претерпе­вает дополнительные нелинейные искажения и обогащается шумами, поскольку этими дефектами в той или иной степе­ни чреваты любые активные элементы, в частности, опера­ционные усилители, ухудшающие, к тому же, динамические характеристики звука.

На практике всегда ищется компромисс между степенью колористических решений и ущерба для сигнала в целом. Ситуации становятся критическими в случае максимальных подъёмов АЧХ параметрическим корректором, и напротив, проблемы почти не появляются, если необходимо ослабить какую-то часть спектра, тем более, что этому сопутствует уменьшение громкости редактируемого звука.

При скрупулёзном подходе к данному вопросу рекоменду­ется параллельное включение параметрического фильтра, с использованием корректора АЧХ свободного канала пульта. В последнем целесообразно ограничить полосу передачи, и тогда на его выходе будет только чистая «краска», дозируя которую можно добиться превосходного фоноколористичес-кого результата с полным сохранением остальных качеств исходного звука.

Поскольку проблемы свободных ячеек пульта возникают, преимущественно, в процессе перезаписи (сведения) много­канальных фонограмм, то, если позволяют обстоятельства и есть уверенность в правильности выбранных решений, та­кую обработку удобно производить на стадии первичных за­писей, коммутируя параллельный корректор либо со входом основного канала, либо с так называемым узлом «вставки» insert send(см. рис. 6-9):

Само собой разумеется, что положения панорамных регу­ляторов в основном канале и канале параллельного коррек­тора АЧХ должны соответствовать друг другу, дабы «краска» не отрывалась от объекта.

Аргументируя целесообразность параллельной тембраль-ной коррекции полезно вспомнить, что и в естественной аку­стике почти всегда окрашивающие резонансные конструк­ции оказываются «подключёнными» параллельно основным

звеньям или объёмам музыкальных инструментов и только в редких случаях образуют, так сказать, последовательные цепи, что всякий раз вызывает специфические ощущения (например, звук говорящего в рупор или большую трубу).

Рис.6-9

Когда в канал параллельного параметрического фильтра включается компрессор с предварительным, усилением.,

в данном случае — частотно-зависимым, то возрастающее громкостное ощущение выделенных спектральных компо­нент позволяет снизить их объективный уровень, кроме того, уменьшается слышимость побочных технических привнесе­ний.

Собственно говоря, именно так работают распространён­ные приборы тембральной коррекции, называемые энхансе-рами(от англ. enhance— увеличивать, повышать). С точки зрения аппаратной коммутации они являются параллельны­ми устройствами, хотя наличие оперативной регулировки со­отношения уровней входного и выходного сигналов позволя­ет включать их в разрыв единого канала пульта.

Принцип действия энхансера основан на работе динами­ческого фильтра, однозвенного или двух-трёхзвенного, с на­стройкой, соответственно, на одну, две или три спектраль­ные области. Компрессия сигналов в цепях фильтров поддерживает относительно постоянной величину окраски, что иногда выдаёт работу этих приборов, особенно, если сиг­нал источника, обладающего большим динамическим диа­пазоном, не подвергается адекватному сжатию последнего. Ведь почти для всех натуральных акустических источников «тембристость» возрастает с громкостью, а тихое, наоборот, часто воспринимается нами, как обесцвеченное. А у энхан­сера «цвет» может возобладать над «контуром», когда, напри­мер, переход от forte к subito piano происходит в пределах времени удерживания фильтров. Впрочем, это явление впол­не может быть использовано в художественных целях, мало того, о нём иногда с гордостью сообщают рекламные проспек­ты электроакустических фирм, правда, без особых коммен­тариев. Делается лишь упор на активизацию психоакусти­ческих механизмов восприятия. Действительно, при такой обработке снижается маскирующее влияние низкочастотных (интонационных) спектральных зон на обертоны, громкость которых возрастает благодаря компрессии с начальным из­бирательным усилением.

Автором этой книги создан и внедрён на Петербургской студии грамзаписи параллельный динамический фильтр «ПО­ЛИХРОМ»,у которого отсутствует компрессия выходного сиг­нала в подчёркиваемой спектральной области. Динамике подвергается добротность фильтра, автоматически регулиру­ющаяся сигнальной огибающей таким образом, что когда источник в обрабатываемой зоне тембрально обеднён, поло­са спектрального выделения — максимальна (-1/3 октавы). Если же в иные моменты времени в этой полосе источник обнаруживает собственную краску в большом количестве, то, во избежание колористического перенасыщения, доброт­ность фильтра возрастает (порой до Q = 100), и в дополни-

тельной окраске участвует только очень узкая часть спектра с центром в выбранной частоте. В итоге обеспечивается по­стоянство не количества окраски, а фоноколористической на­сыщенности.

Конструирование приборов для тембральной коррекции с учётом свойств человеческого слуха привело к* появлению семейства так называемых психоакустических процессо­ров (или психоакустических эквалайзеров). Принцип их дей­ствия апеллирует к существованию субъективных гармоник, возникающих при определённых условиях в слуховом анали­заторе; соответственно, и эти приборы вносят в передавае­мые звуковые сигналы незначительные нелинейные искаже­ния, спектральные максимумы которых сосредоточены в варьируемых частотных областях. При этом звучание обога­щается, становится ярче и насыщеннее. Однако, следует за­метить, что если природа слухового восприятия всегда имеет индивидуальную принадлежность, то искажения в указан­ных процессорах — объективны, и их «навязывание» слуша­телю, с философской точки зрения, несёт в себе некий эле­мент насилия, а в смысле психоакустики — дискомфорт, часто связанный с ощущением какого-то нарочитого «электроакус­тического налёта». Поэтому подобная обработка звука долж­на быть художественно обоснованной.

Напомним, что все описанные приборы не окрашивают звук новым цветом, а лишь регулируют то, чем располагает сам источник. Но существуют устройства, которые генери­руют новые спектральные компоненты, коррелированные со входным сигналом. Эта связь может подчиняться гармони­ческому закону, что равносильно созданию искусственных обертонов; иногда такие генераторы в виде субблоков входят в состав психоакустических процессоров вида «Иксайтер»(от англ. excite— возбуждать), о чём свидетельствует надпись «harmonics». Другой тип приборов создаёт искусственные форманты, в том числе и негармонические. Используя высот­ные и артикуляционные признаки обрабатываемого звука, управляемые генераторы формируют сигнал, адекватный входному, но с тональным или узкополосным шумовым запол­нением. Нужно учесть, что продукты таких устройств звучат довольно специфично, хотя кто знает, может быть именно так и слышались бы естественные форманты, если их полностью отделить от голоса. Во всяком случае, дозировать сигналы ге­нераторов искусственных формант следует с величайшей

17 Заказ .Vq 820

осторожностью, чтобы создаваемая окраска не привела к не­натуральности звучания. Это же, конечно, относится и к про­чим способам тембральной коррекции, тем более, что неко­торые записи, изобилующие искусственными привнесениями или колористической перенасыщенностью, когда это не оп­равданно драматургически, удивляют своей неделикатно­стью.

Выше было указано, что изломы на спектрограмме звуко­вого сигнала свидетельствуют о том или ином тембральном императиве источника. Поэтому, если позволяют техничес­кие средства, вмешательство в спектральную характеристи­ку, вызывающее резкие экстремумы даже небольшого разма­ха, приводит к появлению квазиформантных признаков.

Существует ложное мнение, будто спектрограмма хорошей звукозаписи должна быть сплошной и равномерной, да при этом ещё и простираться чуть ли не во всём слышимом диа­пазоне. Разубедиться в этом несложно, если вспомнить, что таким спектральным свойством обладает только «стационар­ный» шум. Кавычки следует понимать, как иронию, ибо шум из-за хаотичности амплитуд и фаз бесконечного числа его компонент находится в беспрестанном звуковом движении, — его характер неизменен лишь в среднестатистическом смыс­ле. Так что же говорить о спектрах музыкальных программ, тем более отдельных голосов, в особенности, когда речь идёт всего-навсего о наблюдении за дисплеем спектроанализато-ра с малым временем интегрирования! Только в течение дли­тельного звучания, статистически, может обнаружиться огромное, хотя далеко не бесконечное, количество спектраль­ных составляющих, и то если программа не представляет собою soloкакого-нибудь инструмента с линейчато-гармо-ническим спектром.

Правда, один из аргументов в пользу равномерно-сплош­ного спектра состоит в том, что такого рода электроаку­стические сигналы обеспечивают более близкие звучания в разных условиях прослушивания, независимо от индивиду­альных качеств громкоговорителей, так как увеличивается вероятность более активного широкополосного «включения» системы воспроизведения. Поэтому в последнее время появи­лись идеи нивелирования сигнальных спектров готовых за­писей в процессе премастеринга (см. главу о редактировании

фонографии) с помощью многополосных фильтров с компрес­сированием или без такового. Эти операции проводятся, пре­имущественно, с материалами популярных и рок-жанров; их задача — максимальное увеличение суммарной громкости. Но заниматься этим целесообразно ещё в ходе перезаписи (сведения многоканальных фонограмм) или первичной запи­си, когда у звукорежиссёра имеется возможность работать с отдельными компонентами звукового множества, анализи­руя их тембральные взаимодействия.

Ведь только на данном этапе можно избежать наличия пе­рекрёстных спектральных участков, с общими границами для тембрально соседствующих голосов, особенно, если они не должны восприниматься чересчур слитно. Невнимательность к этому обстоятельству чревата появлением спектрального «мусора» из-за биений близких по частоте составляющих. Возникает ощущение искажений в высокочастотной облас­ти и, как говорят звукорежиссёры, «замутнённый низ». Эти дефекты могут проявиться в большей степени, если усили­вать какие-то области спектра ради его «выравнивания» в суммарной фонограмме.

Подробно об этом — в следующем параграфе.