Как обеспечить максимальное удовольствие от музыки для исполнителя и слушателей? Компания Yamaha подошла к этому фундаментальному вопросу с нескольких сторон.
В 1969 году компания Yamaha начала предоставлять консультационные услуги по акустике, целью которых было найти идеальную гармонию между исполнителем, слушателями и помещением, и этот поиск привел к глубокому пониманию акустических технологий в целом, включая структурную акустику, электронную акустику и контроль шума. Результатом является решение, которое мы называем AFC.
Прежде всего следует расшифровать, что такое AFC – Active Field Control.
Это технология активного управления звуковым полем. А что такое звуковое поле? Это прежде всего пространство, в котором распространяются звуковые волны. Их порождает источник звука: музыкальный инструмент, человеческий голос и громкоговоритель. В качестве приёмника звуковых волн, прежде всего, выступает человек – слушатель, с его возможностью слышать звуковые волны.
Ещё один приёмник звуковых волн – это микрофон. Если музыкант извлечёт звук из музыкального инструмента, то этот звук, в виде сферической волны, распространится во все стороны, и первое проявление звукового поля услышит сам музыкант. Затем звуковые волны будут распространяться до тех пор, пока не достигнут слушателя, и тогда слушатель тоже услышит проявление звукового поля.
Если звуковая волна не встретит никаких препятствий на своем пути, музыкант и слушатель услышат только прямой звук - звуковую волну, которая распространилась по прямой, соединяющей музыкальный инструмент и уши музыканта или уши слушателя.
Но такое глухое помещение встречается очень редко. В обычном помещении стены, пол, потолок воспрепятствуют свободному распространению. Поэтому звуковая волна, отразившись от всех поверхностей, сменит направление распространения подобно лучу света, если на его пути поставить зеркало. И если правильно построить помещение для музыки, то отражения окутают музыканта. Его инструмент зазвучит ярко и выразительно. И сначала сам музыкант погрузится в звуковое поле, созвучное его музыкальному инструменту, что вдохновит его к великому искусству, а затем звуки, отражённые от правильно организованной сцены, дополнительно отразившись от стен и потолка зала, окутают слушателей и погрузят их в звуковое поле зала.
Около 90% звука, того, что мы слышим, составляют отражения. И очень важно, чтобы эти отражения были правильно сформированы.
Строительство музыкальных залов до начала 20 века было заслугой опыта и везения архитекторов. Тем не менее, в это время построены эталонные по звучанию музыкальные залы:
- зал Гайдна во дворце Esterházy (Айзенштадт, Австрия), до сих пор считающийся идеальным для камерного симфонического оркестра
- или Großer Musikvereinssaal(Goldener Saal) - Золотой зал Венского музыкального общества, акустику которого можно считать "Мона Лизой" в звучании классической романтической музыки
- или фестивальный оперный зал Вагнера (Байройт, Германия), в котором оркестр в специальной оркестровой яме никогда не перекрывает голос вокалистов на сцене.
Как появилась наука - архитектурная акустика?
Рубежом в практике акустического проектирования зрительных залов стала работа Уо́ллеса Клемента Сэ́бина (Wallace Clement Sabine), который нашел параметр, отличающий один зал от другого - время реверберации. Если резко выключить звук источника и проследить за скоростью затухания отражений, то можно измерить самую важную характеристику звукового поля данного помещения - время реверберации.
У. Сабин смог рассчитать время реверберации в помещении Бостонского симфонического зала ещё до строительства. И зал занял достойное место среди пяти лучших в мире классических симфонических залов, построенных до начала 20-го века.
Существует огромная разница в том, в каком помещении и с какой реверберацией играть соло на музыкальном инструменте или в ансамбле, или целым оркестром, или петь академическим голосом или хором, или играть на соборном органе, или произносить речь. Каждому из жанров соответствует своё оптимальное время реверберации, которое соединяет звучание нот музыкальных инструментов, но не позволяет наползти звуку одной ноты на звук следующей ноты.
Правильно сформированное звуковое поле позволяет слушателям получить наслаждение от волшебного звучания музыки.
Технология AFC – продолжение архитектурной акустики
Технология активного управления звуковым полем - AFC - это претворение в жизнь мечты о коррекции акустики помещений с помощью электроакустики, но уже на основе цифровой обработки звукового сигнала, психоакустики и информационных технологий.
Существует две технологии управления звуковым полем:
- синтез звукового поля – или "линейная технология"
- коррекция существующего звукового поля – "регенеративная технология"
Линейная технология
Использует алгоритмы искусственной реверберации, с помощью которых добавляет в зал смоделированное звуковое поле.
Эта технология очень важна в случаях, когда существующее звуковое поле слишком «сухое», т.е. имеет малую долю энергии отражений и слишком короткое время реверберации. Такая акустика уже не может быть скорректирована, и тогда требуется синтез звукового поля. В качестве примера таких глухих пространств могут служить: открытые зрительные пространства, зрительные залы кинотеатров или театров с отделкой типа «черный ящик», в которых, во время фильма или спектакля воспроизводится акустика, задуманная звуковым дизайном. Линейная технология оптимальна для проведения симфонических концертов в таких зрительных пространствах.
Регенеративная технология
Корректирует звуковое поле, уже существующее в зале. При применении этой технологии усиливается энергия существующих отражений за счет петли обратной связи. Отражения возвращаются в зал снова и снова, происходит регенерация отражений до тех пор, пока общая энергия отражений не достигнет нужного уровня для получения требуемой реверберации. Для успешной работы регенеративной технологии нельзя менять в пространстве положение уже настроенных громкоговорителей и микрофонов!
Настройки выполняются очень точными для достижения максимального эффекта при сохранении устойчивости системы к самовозбуждению. Если изменить положения микрофонов или громкоговорителей, то система может выйти из устойчивого состояния.
Технология AFC – это гибридная технология
Она основана на комбинации регенеративной и линейной технологии. Однако, в линейной технологии искусственная реверберация заменена на специальную фильтрацию отклика помещения с помощью фильтров КИХ (с конечной импульсной характеристикой – аббревиатура на английском FIR) высокого порядка, работающих не в спектральной, а во временной области. Поскольку коэффициенты КИХ (FIR) рассчитываются во время настройки системы в конкретном помещении, то они уникальны и соответствуют только этому помещению.
Поэтому гибридная технология системы AFC позволяет сделать сформированный реверберационный процесс неотличимым от естественной реверберации помещения, полученной с помощью архитектурной акустики. Следовательно, технология AFC является, по сути, продолжением архитектурной акустики.
Кроме того, в алгоритме AFC применён метод, позволяющий выполнить усреднение параметров звукового поля источника за счет блока электронного вращения микрофонов, (аббревиатура на английском EMR). EMR является запатентованной технологией компании Yamaha. Каждый из каналов основной обработки звукового сигнала получает сигнал не от одного микрофона, а от 4-х, постоянно их опрашивая. Это позволяет усреднять параметры источника звука. Кроме того, такой метод позволяет получить более устойчивую к самовозбуждению петлю обратной акустической связи между громкоговорителями и микрофонами.
Гибридная технология AFC позволяет использовать нужную технологию для улучшения акустических условий слушателей в партере, в амфитеатре, под балконом, в ложах. А для музыкантов - на сцене или в оркестровой яме.
Система AFC от Yamaha установлена во множестве концертных залов
Специалисты Yamaha произвели акустический расчет для более чем 300 залов, театров, лекционных аудиторий и учебных заведений, как в Японии, так и за рубежом. Система AFC была установлена в 150 помещениях по всему миру, включая Токийский международный форум, Большой театр в Варшаве и многие другие.
Инсталляции в России
- Артистический центр Yamaha (Москва)
Отзыв Дениса Мацуева, пианиста-виртуоза:
«Фирма Yamaha сделала «пробу пера» в нашей стране именно в зале Тюменской филармонии. Огромное им спасибо за это. Зал совершенно звучит по-другому. Звук льётся, звук несётся. Это очень важно и для артистов, которые выходят на сцену и для зрителей в зале. Это прорыв. Я думаю, что многие залы в нашей стране подхватят эту инициативу. »
Заключение
Перефразируя античного архитектора и философа Марка Витрувия, мы можем сказать, что технология AFC Yamaha: «…сможет …довести театр до того совершенства, которое отвечает природе голоса и наслаждению слушателей» [2. С.96]
Технология AFC Yamaha позволяет:
- увеличить число и энергию отражений в зале, на сцене
- увеличить время реверберации в зале
- улучшить акустические условия для слушателей в партере, под балконом, в ложах и т.д
- улучшить акустические условия для музыкантов на сцене или в оркестровой яме
- оптимизировать время реверберации и другие параметры звукового поля зрительного или сценического пространства для каждого жанра
- сохранить настройки в памяти процессора системы в виде пресетов для каждого из режимов
- управлять системой легко и просто с помощью панели управления, что может делать инспектор оркестра, помощник режиссера и др., а не обязательно опытный звукооператор.
Источники информации:
1. Совершенствование. Погружение. Вдохновение.
2. Десять книг об архитектуре : Том І. Текст трактата / Витрувий ; Перевод Ф. А. Петровского. — Москва : Издательство Всесоюзной Академии архитектуры, MCMXXXVI [1936]. — 331 с., ил. — (Классики теории архитектуры / под общей редакцией А. Г. Габричевского).