Общие сведения о записи звука

Звук – это волны, возникающие в воздухе (или другой упругой среде) под действием каких-либо колеблющихся предметов. Источниками звука могут быть, например, голосовые связки человека, музыкальные инструменты или любые другие вибрирующие предметы, которые заставляют с определенной скоростью колебаться окружающие его частицы воздуха. В простейшем случае это так называемый чистый тон (звук камертона), когда источник излучает только одну частоту и изменение мгновенных значений колебания строго подчиняется закону синуса. Но звуки, которые мы обычно слышим – речь, музыка и шумы окружающей среды, - представляют собой сложные по форме колебания, состоящие из комбинации нескольких или даже многих тонов.

Область акустических колебаний, способных создавать ощущение звука при воздействии на орган слуха, ограничена по частоте. Для большинства людей 18-25 лет, обладающих нормальным слухом, полоса частот колебаний, воспринимаемых в виде звука, находится в пределах между колебаниями с частотой 20Гц (низшая граничная частота) и 20 000Гц (высшая граничная частота). Эта полоса частот называется звуковым диапазоном, а частоты, лежащие в его пределах, - звуковыми частотами.

Процесс записи звука проходит, как правило, в помещениях. Акустические свойства помещения существенно влияют на характер звучания исполняемой музыки и речи. В помещениях акустическое поле формируется не только прямой волной, идущей от источника звука по кратчайшему пути, но и после отражения от стен, потолка, пола и находящихся в помещении предметов. При каждом новом отражении часть энергии звуковой волны поглощается встреченными препятствиями, а часть в виде частых и убывающих по величине повторений воздействует на слух, накладываясь на основной (прямой) звук и придавая ему привычную для слушателей протяженность и окраску. (рис.1)

Рис. 1 Преломление и отражение звуковой волны

Часть энергии падающей волны ( ) поглощается материалом поверхности, часть проникает сквозь поверхность, и часть отражается. Энергия отраженных звуковых волн характеризуется коэффициентом отражения β, а поглощаемая поверхностью энергия - коэффициентом звукопоглащения α. Коэффициент поглощения определяет, какая часть энергии будет теряться при падении звуковой волны на преграду из этого материала, а коэффициент β определяет, какая часть будет отражаться. Значения коэффициентов зависят от материала и конструктивных особенностей поверхности, от угла падения на нее звуковой волны и от частоты звуковых колебаний.

Значения коэффициентов поглощения для наиболее распространенных поверхностей приведены в табл.1.

Так как коэффициенты поглощения материала зависят от частоты звуковой волны, их значения даны для разных частот.

Таблица 1: Коэффициенты поглощения для наиболее распространенных поверхностей

*Крепление #1 бетонируется непосредственно в штукатурку или бетон; крепление #2 закрепляется к стандартным обрешеткам 1 дюйм; крепление #7 подвешивается под потолок (зазор между потолком составляет 16 дюймов). Значение 1 соответствует полному поглощению звука.

Еще одним эффектом отражения звуковых волн от пограничных поверхностей, имеющим большое влияние на характер распространения звука в закрытых помещениях, является реверберация. Представим, что в центре закрытого помещения находится точечный источник звука. Звуковые волны от этого источника распространяются во всех направлениях и, в конце концов, попадают на пограничные поверхности помещения. Часть энергии при этом поглощается, часть проходит через эти поверхности, а большая часть отражается обратно в помещение.

В какой - то момент времени, когда уже произошло достаточное число отражений и все пространство заполнено звуковыми волнами, система входит в такое состояние равновесия, когда энергия, отданная источником, оказывается равна энергии, которая поглощается и рассеивается при прохождении через пограничные поверхности. Звуковое давление во всех точках, расположенных не слишком близко к источнику, будет одинаковым.

Если выключить источник звука, то оставшиеся в комнате звуковые волны продолжат отражаться пограничными поверхностями, и с каждым отражением энергия звуковых волн будет уменьшаться. В определенный момент времени вся остающаяся в системе энергия рассеивается, и звук полностью стихает.

Такое затухание звука мы воспринимаем, как реверберацию.

Опыт эксплуатации показал, что лучшее звучание, или оптимальное (наиболее выгодное) время реверберации, не одинаково для студий разных размеров и различного назначения. Оно равно 0,35 - 0,5с для речевых дикторских студий малого объема и доходит до 2с для больших концертных студий. Кроме того, важную роль играет частотная характеристика времени реверберации.

Теперь, когда изучены все основные характеристики и особенности звука, можно смело приступать к моделированию студии для записи звука.