Уже многие годы людей заботит повышение качества воспроизводимых в домашних условиях студийных и концертных записей. Безусловно, идеальным вариантом было бы создание идентичных акустических свойств в помещении, в котором проигрывают запись. Или соответствующая коррекция создаваемого акустикой звукового поля. Возможности реализовать архитектурные и акустические особенности концертного зала в помещении раз в двадцать меньшем у людей пока не появилось. Зато появились компьютеры, а с ними и множество иных цифровых технологий, которые сильно затронули сферу систем звукопередачи, предложили новый подход к созданию и обработке звука.
Возможность ощутить пространство, «дотронуться» до звука, прочувствовать его, вписать его в многомерный, но специфический мир обычной комнаты – задача, вероятно, вовсе не тривиальная, но именно этого желали и желают добиться лучшие представители психоакустики и разработчики акустических систем высокого качества. Около тридцати лет назад это стремление было отражено на официальном научном уровне. Ученые-акустики того времени всерьез задумались над тем, как перенести атмосферу первичного поля в любое вторичное помещение прослушивания. Так или иначе, именно это подтолкнуло ученых и инженеров к созданию систем пространственного воспроизведения звука Dolby, Dolby Stereo, Dolby Surround, DTS и т.п. Вместе с новыми оригинальными технологиями появились и новые проблемы. Но сегодня мы поговорим об одной из самых интересных компьютерных технологий обработки звука, которая стала естественным продолжением всех «долби и сюрраундов», но затронула гораздо более объемные области науки и техники.Дальнейшие разработки в этой области привели к появлению термина аурализация (auralization). До сих пор нет официального определения этого термина, хотя и существует несколько основных, но мы не станем их тут приводить. Суть технологии в том, чтобы с помощью математического моделирования слушатель сумел услышать «несуществующее» помещение. Звучит запутанно, но примерно так оно и есть. С помощью обмана мозга у слушателя создается полное ощущение смоделированного пространства, будь это концертный зал или маленькая студия. И этот зал будет звучать, как настоящий, а с помощью специальных датчиков наушники будут фиксировать положение вашей головы относительно виртуального звукового пространства. То есть слушающий запись человек способен почувствовать все удобства и неудобства реального присутствия на событии. Если он повернет или наклонит голову, то будут пересчитаны соответствующие параметры и звук в наушниках изменится.
Способами обмана мозга занимается специальная наука - психоакустика, согласно наработкам которой наши уши реально воспринимают лишь несколько физических параметров слышимого сигнала: интенсивность звукового давления, время начала и конца сигнала, а также его частоту. Вы скажете, а как же громкость, тембр, высота, музыкальные пассажи. Все эти заключения – прямой результат работы мозга над оценкой поступающего в уши сигнала.
Итак, представим себе сигнал, точнее звуковую волну, у которой естественно можно наблюдать определенную зависимость звукового давления от времени. Есть изначальный сигнал. Есть сигнал, измененный помещением (тут вспоминаем из предыдущих материалов о наложении отраженных волн, затухании, реверберации и иных звуковых процессах). И, в-третьих, есть сигнал, измененный как помещением, так и слуховой системой человека. С помощью современной техники вполне реально проследить, как именно изменяется звук после каждого из этих этапов. Общая схема создания аурализированной записи вполне соответствует этим трем пунктам. Изначально записывается оригинальный звук, потом меняют его так, как это делает заданное помещение, и на конечном этапе производится приведение звука к той структуре, которую воспринимает наш мозг. Единственный нюанс такой записи – слушать ее возможно лишь через специальные наушники. Однако ощущение присутствия вам гарантировано – выбор помещений ограничен только вашей фантазией и возможностями современных компьютеров.
Целью аурализации является создание у слушателя субъективно ощущения помещения, которое создалось бы у него при личном присутствии на концерте. Это делается с помощью компьютерного моделирования, в котором используются числовые характеристики нужного помещения, а также физические свойства материалов, из которых выполнены стены, пол и потолок. Используются различные методы моделирования. Не думаю, что есть смысл заострять ваше внимание на их описании в рамках этой статьи. Стоит лишь заметить, что с помощью современных программ можно узнать, как будет звучать звук в любой точке разнообразных воображаемых помещений.
Какие звуковые характеристики вызывают у слушателя ощущение пространства? Время реверберации, структура ранних отражений, характер их затухания на последнем этапе. Все это влияет на то, каким услышит звук слушатель. Причем в разных точках зала звук будет разным. Мало того, качество подчас разнится от очень плохого до вполне сносного. Тут стоит напомнить читателю про показатель реверберации, один из основных параметров психоакустики. Достаточно вспомнить, как «ведет» себя отраженный звук в пустой комнате. По мере наложения на него отраженных волн он становится непрерывным и в конце концов затухает. Так вот, этот показатель (время, в течение которого звук перестает восприниматься нами), согласно последним исследованием, наиболее сильно связан с субъективными ощущениями оценки акустики помещений. Измерения реверберации звука в различных точках зала – второй после компьютерного моделирования помещения в специальных программах способ получения описания звуковой природы исследуемого помещения.
С помощью спектра технологий под общим названием «аурализация» в ближайшем будущем будет создано множество возможностей для созданий более полного эффекта присутствия при прослушивании музыки всех стилей и направлений. Потенциал огромный и более разносторонний, чем у любых других технологий. Это и оценка акустических свойств любых помещений, как существующих, так и только проектируемых. В частности, программные комплексы, заточенные специально под это, можно использовать также и для расчета большинства звуковых характеристик вашей комнате/квартире/доме, если вы собрались делать там качественную звукоизоляцию.
Интересный момент, несколько лет назад с помощью технологии аурализации было проведено акустическое моделирование некоторых древних греческих залов и амфитеатров. Ученые пришли к выводу, что древние греки обладали знаниями об элементарной геометрической акустике. В процессе работы были созданы записи того, как звучала музыка и речь в тех залах и в то время. Характеристики, которым соответствовали греческие залы, оказались на уровне современных рекомендуемых значений для подобного рода помещений. Есть о чем подумать.
