Глава 8. СТУДИИ ЗВУКОВОГО И ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ .

ТИПЫ СТУДИЙ.

Существует много видов студий звукозаписи и вещания. Принято считать ,что все студии делятся на большие концертные, средние, малые концертные, ка­мерные, речевые и литературно-драматические. Послед­ние обычно бывают в виде блока студий. Телестудии (студии телевизионного вещания) делятся на такие же типы. В телецентрах вместо литературно-драма­тического блока есть комплекс постановочных студий. Поскольку требования к радио- и телестудиям, кроме студий литдрамблока и постановочных студий, одина­ковы, рассмотрим требования к концертным, камер­ным и речевым студиям радиодомов и телецентров вместе.

Итак, в соответствии с назначением, студии имеют различ­ные объем и площадь пола:

· Большие концертные сту­дии имеют объем от 3000 до 6000 м³ с площадью пола от 400 до 500 м²,

· средние студии — от 1500 до 3000 м³ с площадью пола от 250 до 300 м²,

· малые концертные студии — от 750 до 1500 м³ с площадью пола 150— 200 м²,

· камерные студии — от 200 до 500 м³ с площадью 50—80 м²,

· речевые — соответственно 50—100 м³ и площадью 15— 20 м².

Это примерная градация объемов и площадей. Объем радио- и телетеатров не нормирован. Он, как правило, больше самой большой студии, например, в ряде радиодомов достигает 10000 м³ и более.Развитие техники звукозаписи, радиовещания, кино и телевидения привело к появлению нового типа 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.

Некоторую специфику в построении имеют литературно-драматические блоки Литературно-драматический блок содержит несколь­ко студий разных размеров объемом до 500—800 м³ с обязательным включением в него сильно заглушённой и гулкой студий (объемами 100—150 и 80—100 м³ соот­ветственно), а также студий для воспроизведения раз­личных звуковых эффектов, шума и т. п. Постановоч­ные телестудии имеют большой объем — от 3000 до 6000 м³ при высоте 10—12 м для возможности установ­ки в них нескольких декораций одновременно (для быстрого перехода от одной сцены к другой). Таких студий бывает несколько в зависимости от объема пе­редач. Число студий в радиодомах и телецентрах опре­деляется количеством программ.

Классифицировать студии можно по многим параметрам, но 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

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 - 0,1;
• для малых музыкальных: Топт = 0,45 lg V - 0,3;
• для речевых: Топт = 0,4 lg V - 0,4.

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.

Достижение низкого 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 глушителей для вентиляционных систем и т. д. (рисунок 3).

Давайте рассмотрим как должна выглядеть контрольная комната.

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.

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