Преобразование звука в электрический сигнал
Вопросы к итоговой аттестации по дисциплине «Техника и технология СМИ» (телевидение и радио) Билет №1 1. Восприятие человеком звука, преобразование звука в электрический сигнал.
Звук
Итак, "мысль изречена" что же происходит дальше? Колебания давления воздуха воздействуют на мембрану микрофона. Первая остановка: отмечаем, что на качество сигнала влияет помещение. Это наблюдение может показаться тривиальным, о необходимости акустической обработки студии сегодня знают все. А многие ли знают, какими должны быть акустические характеристики радиовещательной студии?
Чтобы внести ясность в это вопрос, нужно рассмотреть распространение звуковых волн в помещении. Здесь присутствует прямой сигнал, отражения в студии, и шумы.
Вблизи рта говорящего преобладает прямой сигнал (см. рис. 1), при удалении микрофона его уровень уменьшается. Если пренебречь потерями звуковой энергии в воздухе и влиянием отражений, то увеличение расстояния в два раза приводит к снижению уровня сигнала на 6 дБ.
Рис.1. Зависимость уровней составляющих звукового поля в помещении от расстояния до источника звука.
Если учесть еще и отражения, то картина распределения звуковой энергии в помещении оказывается гораздо более сложной. Чем дальше от источника звука расположена точка наблюдения, тем большую роль играют отраженные волны. Они накладываются на прямой сигнал, это приводит к частотным искажениям: одни форманты усиливаются, а другие - ослабляются. Расстояние Rг, на котором уровень прямого сигнала равен уровню отражений, называется "радиусом гулкости" помещения, в нашем примере он оказался равен 1 м. Эта мера акустических свойств помещения достаточно условна, поскольку распределение звуковой энергии в помещении существенно зависит от частоты сигнала.
|
|
|
На выходе микрофона с круговой диаграммой направленности, расположенного на расстоянии от источника звука, превышающем радиус гулкости помещения, мы получим сигнал, в котором преобладают реверберационные составляющие. Приближая микрофон к губам говорящего, можно ослабить влияние акустических свойств помещения на сигнал. Именно так, вблизи от микрофона, работает большинство ведущих на радиостанциях. И вопрос о необходимости акустической обработки помещения повисает в воздухе, но это не означает, что акустикой студии можно пренебречь вовсе. Помещение, где диктору приходится находиться неотлучно много часов, должно быть акустически комфортным. По студии не должно гулять эхо, как в вестибюле метро, но и ощущение "погреба" - тоже не лучший вариант.
Обычное помещение без явно выраженных резонансов вполне пригодно для использования в качестве радиовещательной студии. Разве что стоит позаботиться о защите от внешних шумов: ни случайные разговоры коллег, ни звон проезжающего по улице трамвая не должны попадать в эфир.
|
|
|
Удобно, когда в студии прозрачная дверь или окно в стене: посетители видят, что микрофон включен, и спокойно дожидаются момента, когда можно будет войти. Транспарант "Микрофон включен" тоже нужен, но эффективность его невелика: не раз случалось, что фонарь включался лишь тогда, когда кто-нибудь уже открыл дверь в студию, а диктор сидит перед включенным микрофоном, набрав в грудь воздуха
В реальной жизни возможность выбора помещения для студии ограничена массой факторов: делают не там, где хорошо, а где получается. Что можно сделать с акустикой студии, если доступное помещение не радует в акустическом плане? Главное - не делать ошибок.
От внешнего шума можно защититься, установив в окна стеклопакеты и обеспечив их герметичность, не забыв, естественно, про вентиляцию и кондиционирование. Открытая форточка сведет на нет все усилия по шумоизоляции, а нормально работать в герметичном помещении могут далеко не все.
Повышенная гулкость помещения тоже преодолима. Обычно бывает достаточно расставить в студии мебель, она уменьшает площадь параллельных поверхностей, при этом ослабевают стоячие волны. Однажды я видел помещение, обработанное своими силами "подручными материалами" стены были обшиты ковролином. На вопрос: "И в чем же смысл этого предприятия?" я получил замечательный ответ: "А все так делают!" Велика сила традиции, и возразить нечего, но полезно знать, что если помещение "гудит" на низких или средних частотах, то пользы от обивки стен будет мало. Именно около стены амплитуда звукового давления максимальна, но колебательная скорость молекул воздуха минимальна, и прибитый к стене ковролин демпфирующего действия практически не оказывает, а только пыль собирает.
|
|
|
В качестве модели акустического резонанса в помещении можно рассмотреть струну. Стоит коснуться пальцем ее середины, и колебания затухнут практически мгновенно. А попробуйте прижать палец к струне, например, гитары около самого края. Время звучания в этом случае уменьшится совсем немного. Пример наглядно показывает, что для подавления резонанса поглотитель нужно ставить туда, где максимальна колебательная скорость. Для обеспечения демпфирования и подавления стоячих волн на частоте, например, 340 Гц (длина волны 1 м) поглотитель нужно удалить от стены примерно на 25 см (четверть длины волны), как показано на рисунке 2а, или он должен иметь достаточную толщину (Рис. 2б)
|
|
|
Рис.2. Установка поглотителя:
а) на расстоянии от стены, б) вплотную к стене
Отражают звук также пол и потолок помещения, и именно вертикальные стоячие волны подавить гораздо труднее. Хорошие результаты дает подвесной потолок из перфорированного гипрока или аналогичного материала, но перед тем, как затевать радикальную переделку в студии, стоит хорошо подумать и посоветоваться со специалистами. Опыт показывает, что в итоге дешевле заплатить специалисту, чем потом расплачиваться за собственные ошибки.
Преобразование звука в электрический сигнал
Как бы хорошо ни звучала речь в студии, но этого мало: звуковой сигнал надо превратить в электрический. Это преобразование выполняет микрофон. Поработав с разными моделями: от отечественного МД47 до Neumann U87, прочитав массу литературы, я в конце концов понял, что хороший сигнал от микрофона - это не только наука, но еще и немножко волшебства. Трудно сказать, почему один микрофон дает живой и теплый сигнал, а другой - холодно-протокольный, но есть в технике работы с микрофоном и явления, поддающиеся анализу.
На рисунке 3 показан выходной сигнал микрофона. Пик в начале сигналограммы - это первая буква слова "привет", произнесенного неопытным ведущим, "плевок" в микрофон. Этот пик вызовет срабатывание лимитера, и все, что было сказано за взрывной согласной, окажется в эфире совсем тихим: от слова "привет" останется только "п". И не надо терзать инженеров: убрать из эфира последствия такого "плевка" техническими средствами практически невозможно. Нужно исправлять причины, а не следствия: ставить речь ведущим, учить работе с микрофоном. Надеюсь, что ведущие и программный директор не сочтут эту точку зрения вмешательством в их творческий процесс. (Можно представить себе реакцию директора станции, увидевшего, что техник расположился в кресле ведущего и вещает в микрофон. Но совершенно обыденной почему-то считается ситуация, когда артист крутит ручки аппаратов, которых в студии - великое множество).
Рис.3
Разделение прав и обязанностей просто необходимо, но радиостанция - дело общее, так что давайте жить дружно и помогать друг другу. Кстати, гораздо чаще приходится сталкиваться с вмешательством "творцов" в технику, чем наоборот. К технике надо тоже относиться с уважением, а объективные законы физики - учитывать в творчестве. Рядом с микрофоном не должно быть дребезжащих предметов и отражающих звук плоскостей, они могут стать причиной неприятной окраски звука. Пантограф или стойка должны быть устойчивыми и позволять ведущему удобно располагаться у микрофона. Эти пожелания кажутся банальными, но попробуйте просидеть хотя бы час, согнувшись или вытянув шею.
Как выбрать микрофон? Начать надо с теоретической подготовки, например, со обзорной статьи "Микрофоны" в первом номере "Звукорежиссера" за 2000 год. Что взять: микрофон динамический или конденсаторный, кардиоидный или ненаправленный, или вовсе граничного слоя? На что обратить внимание?
Фантомное питание. Конденсаторные микрофоны, как правило, требуют питания, но не все пульты его обеспечивают.
Направленность. Я предпочитаю кардиоиду, потому что ее форма мне нравится, и звук - тоже. Но вкус - это не истина в последней инстанции. Объективно микрофоны с круговой диаграммой собирают звук со всей студии, это не очень хорошо. Остронаправленные микрофоны слишком "привязывают" ведущего к месту движение головой меняет тембр и громкость звучания, что тоже не лучше.
Очень многое говорит цена. Чем лучше микрофон, тем дороже он будет стоить. Но даже самый дорогой микрофон может не подойти для речи, так что, выбирая прибор по цене, хоть дорогой, хоть дешевый, можно зря потратить деньги. В таких случаях надо попросить продавца включить пульт, надеть телефоны и послушать, как звучит речь. Сегодня большинство фирм, торгующих электроакустической аппаратурой, такую возможность покупателям представляют. Обратите внимание на то, как слышно помещение на фоне голоса, как влияет на звук движение головы. Не забывайте и про мелочи: гайки для крепления к пантографу или подставке, виброизоляторы, ветрозащитные колпаки и сетки.
Но микрофон - это только техника. Если диктор шепчет в микрофон, то и на выходе тракта мы получим шепот. Можно немного улучшить сигнал с помощью дополнительной обработки, но это - макияж, его возможности ограничены.
Обработка сигнала
Улучшить звучание речи диктора с помощью обработки сигнала едва ли возможно, но техника помогает донести эту речь до слушателя с минимальными потерями. Речь идет о микрофонном процессоре и пульте.
Микрофонный процессор обеспечивает стабилизацию уровня сигнала и уменьшает влияние ошибок диктора на качество сигнала. Основные узлы микрофонного процессора: компрессор и/или лимитер, де-эссер, частотный корректор, гейт, который "закрывает" микрофонный канал в паузах.
Назначение лимитера и компрессора понятно это стабилизация уровня сигнала.
Де-эссер убирает высокочастотные составляющие ("шипящие") в том случае, когда их излишне много, в остальное время он не изменяет сигнал. На рисунке 4. приведена сигналограмма слова "станция" (верхний график). Введение частотных предыскажений (нижний график) приводит к увеличению амплитуды сигнала вплоть до ограничения. Для исключения перегрузки можно уменьшить усиление в микрофонном канале, но в этом случае уменьшится громкость, а де-эссер убирает "цыканье", не влияя на остальные параметры сигнала.
Рис.4
Спектр речевого сигнала весьма широк: от единиц герц до 10 15 кГц. Края этого диапазона практически не несут информации, что позволяет ограничить спектр без заметных искажений. В микрофонном процессоре обычно имеется фильтр высших частот, подавляющий инфранизкочастотный "топот" и несколько ослабляющий последствия "плевков". Частота среза этого фильтра лежит в пределах 50 100 Гц.
Микрофонный процессор придает сигналу "товарный вид", теперь его можно использовать по назначению. Следуя за микрофонным сигналом дальше, мы придем к пульту. Пульт - это центр студии, главный инструмент ведущего. На мой взгляд, огромные "навороченные" пульты - атавизм, наследие прошлого, когда не было аппаратуры для обработки звука, а основным носителем сигналов были катушечные магнитофоны. Сегодня, при рациональной организации технологического процесса радиовещания, в пульте оперативно используется только одна регулировка: ввел микрофонный фейдер, выразил мысль, убрал фейдер. Главное, что требуется от микрофонных линеек вещательного пульта, автоматическое выключение "громкого" контроля, но и без этого можно обойтись.
В то же время часто приходится слышать сетования ведущих, что, мол, пульт слабоват, потому и звучит все невыразительно, и рейтинг станции падает. Но люди готовы часами беседовать по телефону, а качество телефонного звука гораздо ниже, чем на радио. Так что, не только техническое качество сигнала имеет значение, но, в первую очередь, содержание программы.
Изобилие ручек на пульте нужно при записи, в студии вещания даже регуляторы тембра на линейках лишние. Ручное управление сигналом в прямом эфире в принципе допустимо, но чем больше ручек доступно оператору, тем выше вероятность ошибок. Если творческие задачи требуют манипуляции уровнями сигналов на пульте, то почему бы и не подвигать фейдеры.
Регуляторы уровня (точнее - регуляторы коэффициента усиления) бывают двух типов: обычный потенциометр и электронный регулятор.
Искажения, вносимые обычным потенциометром, весьма незначительны, и по качеству звучания именно такое решение имеет неоспоримые преимущества, - до тех пор, пока не начнет изнашиваться резистивный слой. И через несколько месяцев интенсивной эксплуатации такие фейдеры начинают поскрипывать.
Для получения плавной на слух регулировки уровня зависимость сопротивления от положения движка должна быть логарифмической, конструкция такого потенциометра оказывается достаточно сложной, а сам потенциометр - дорогим.
Использование электронного регулятора (VCA - voltage controlled amplifier) позволяет легко избавиться от шорохов: дополнительный конденсатор в цепи управляющего сигнала их легко сглаживает. В результате электронный регулятор оказывается гораздо более удобным в эксплуатации. Зависимость коэффициента передачи VCA от управляющего напряжения (или тока) имеет логарифмический характер, и нужен простой и дешевый потенциометр с линейной зависимостью.
Применение VCA позволяет использовать одиночный потенциометр для управления коэффициентом передачи в двух и более каналах, в результате канальная ячейка с VCA оказывается дешевой и часто используется в вещательных пультах. Разговоры о дополнительных искажениях, вносимых VCA, применительно к радиовещанию кажутся надуманными. Микросхема электронного регулятора усиления SSM2018, например, имеет коэффициент гамонических искажений менее 0,1%, такие искажения заметны гораздо слабее, чем "хруст", возникающий при движении ручки обычного потенциометра.
А надо ли вообще ручки на пульте трогать? Или можно обойтись тумблером "включить - выключить микрофон"? Электроника плавно введет микрофонный канал, а потом так же плавно уберет.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1712; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!