Analiza elementów wpływających na sposób rejestracji utworów muzyki klasycznej - Cz.II

W drugiej części poradnika omówię elementy, na które współczesny realizator dźwięku może wpływać lub je kształtować.

Jednym z aspektów tego typu może być wybór sali lub otoczenia do nagrań. W przypadku muzyki dawnej dąży się do nagrywania w pomieszczeniach naturalnych, w których w danej epoce dzieła były przygotowywane i odtwarzane. Celem tego działania jest uzyskanie określonego efektu estetycznego, zgodnego z pierwotnym zamysłem twórcy.

Warto jednak wspomnieć o niebezpieczeństwach z tym związanych. W nowoczesnej sali koncertowej jesteśmy w stanie uzyskać dobrą separację źródeł dźwięku, w kościele już nie koniecznie, ze względu na duży pogłos. Ponadto tak pozornie nieznaczący element, jak temperatura również ma ogromny wpływ na instrumenty i śpiewaków. W kościołach na ogół sposób ogrzewania nie jest w stanie zapewnić takiego komfortu temperaturowego, jak w sali koncertowej.

Ograniczenia wynikają również ze specyfiki obiektu naturalnego, gdzie na ogół w znacznie mniejszym stopniu możemy kształtować brzmienie nagrania. Dla przykładu w kościele na ogół nie możemy - z wielu powodów - zdemontować ławek, w celu ustawienia mikrofonów.

Przestrzeń akustyczna

Mikrofony ustawia się z zamiarem optymalnego uchwycenia właściwości wydobywanego przez wykonawców dźwięku, jak barwa i dynamika, a także umiejscowienia przestrzennego źródeł dźwięku w pomieszczeniu. Akustyka miejsca, w którym wykonywane jest nagranie silnie wpływa na odwzorowanie powyższych cech w obrazie dźwiękowym wytworzonym za pomocą mikrofonów. W zależności od utworu, pogłos i jego barwa mogą mieć korzystny wpływ na brzmienie instrumentów, bądź utrudnić słuchanie i wykonywanie muzyki.

Charakterystyka częstotliwościowa czasu pogłosu, a co za tym idzie brzmienie dźwięków pogłosowych są w każdym wnętrzu inne. W zależności od tego czy pogłos jest dopasowany do wykonywanego utworu będzie on stanowić dla realizatora pomocne narzędzie lub przeszkodę w uzyskaniu odpowiedniego wyrazu artystycznego nagrania.

Sala Koncertowa Birmingham.

Pomieszczenie, podobnie, jak instrumenty muzyczne rezonuje, co określa się mianem narastania pogłosu. Dźwięki dochodzą do naszego ucha bezpośrednio z określonego źródła, ale również jako fale odbite, tworząc ogólne wrażenie brzmieniowe. Proces powstawania, czy narastania pogłosu słyszymy przynajmniej tak długo, aż dotrze do nas ostatnia, czyli biegnąca najdłuższą drogą fala odbita. Pogłos może się w określonych warunkach przekształcić w echo, które jest niekorzystnym zjawiskiem.

Echo powstanie, gdy:

• Różnica czasu pomiędzy falą bezpośrednią, a odbitą wynosi więcej niż 50 ms (odpowiednik różnicy odległości 17 metrów),
• W tym czasie nie dochodzą do ucha inne fale.

Wyrazistość

To kolejny czynnik, który należy brać pod uwagę podczas przygotowywania planu nagraniowego. Według R. Thile'a, wyrazistość to stosunek energii w pierwszych 50ms do łącznej energii procesu wybrzmiewania. Duża wyrazistość sali powoduje utratę pełni brzmienia i płynności przebiegu muzycznego. Jest ona korzystna dla muzyki współczesnej, ale nie pożądana w przypadku muzyki klasycznej, romantycznej. Ponadto dla muzyków "suche" akustycznie sale, o przesadnej nieraz wyrazistości, są nieprzyjemne również z powodu obnażania najdrobniejszych niedokładności gry. Między innymi dlatego podczas budowy studiów nagrań już wiele lat temu konstruktorzy odeszli od koncepcji "głuchych" pomieszczeń. Dawały one duży komfort podczas obróbki przestrzennej na etapie postprodukcji nagrań, ale nie zapewniały komfortu wykonawcom.

W salach, czy też studiach koncertowo-nagraniowych duży współczynnik wyrazistości kompensuje nierównoczesność wejść dźwięków w grze zespołowej. Jeśli dźwięki wchodzą nierówno w przedziale czasowym do 50ms nie zauważa się tego, gdyż następujące po sobie wejścia stapiają się dzięki bezwładności ucha. Jest to tzw. "efektu chóru", stosowany np. w procesorach elektroakustycznych zwanych "Chorus". To zjawisko wpływa korzystnie na charakter i barwę dźwięku. Z tego też powodu instrumenty w obsadzie orkiestrowej posiadają nieporównywalnie więcej blasku, niż pojedynczy instrument.

Sala koncertowa

Na etapie projektowania sali koncertowej, czy też studia nagraniowego, zwraca się szczególną uwagę na to, aby nie pojawiały się w nim wyraźne rezonanse w wybranych zakresach częstotliwości. Będą one podkreślały leżące w tych pasmach dźwięki, przy jednoczesnym stłumieniu leżących poza tymi zakresami. Dlatego też charakterystyka częstotliwości powinna być jak najbardziej równomierna, aby stan wzmacniania poprzez rezonans pomieszczenia był w całym paśmie równomierny.

Czas pogłosu

M. Philippot prowadził badania na temat wpływu czasu pogłosu na postrzeganie następujących po sobie przebiegów muzycznych. Określił, że dopiero po około 0.8 sekundy, gdy dźwięk grającej orkiestry się gwałtownie urwie jesteśmy w stanie odwrócić uwagę i skupić ją na dochodzących do nas dźwiękach odbitych. Krótsze czasy pogłosu nie są postrzegane przez słuchaczy, zatem granica to 0.8s.

Optymalny czas pogłosu dla muzyki

Oczywiście odpowiednia jego wartość zależy od rodzaju wykonywanej muzyki. Czas pogłosu dla częstotliwości 500 Hz w wypełnionych publicznością dużych:

• Salach filharmonicznych wynosi 1.4 - 2.2s,
• Kościołach do 7s i powyżej.

Należy też pamiętać, że dany styl muzyczny, czy gatunek muzyki rozwinął się w oparciu o dostępne w owym czasie pomieszczenia:

• Ogromne, budowane z kamienia, katedry gotyckie o kubaturze rzędu 250 tyś. m3: chorał gregoriański o powolnym tempie,
• Kościół św. Tomasza w Lipsku (18 tyś. m3), o czasie pogłosu jedynie około 1.7s (przy pełnym audytorium): rozwój polifonicznej twórczości J. S. Bacha,
• Nowoczesne, wytłumione studio: idealne do wysłuchania detali kompozycji atonalnej i dodekafonicznej.

Słuchacze są bardzo wyczuleni na najdrobniejsze różnice czasu pogłosu pomieszczenia. Wiele badań wykazało, że:

• Muzyka Mozarta brzmi najlepiej, gdy czas pogłosu sali wynosi 1.5s,
• Dla kompozycji Strawińskiego również 1.5s,
• Utwory romantycznych słuchacze najlepiej odbierają, gdy czas pogłosu wynosi około 2.1 s,
• Optymalny czasu pogłosu dla muzyki orkiestrowej generalnie wynosi około 2s.

Zbyt długi czas pogłosu z jednej strony "łagodzi" przebiegi, czyli równomiernie rozkłada energię dźwiękową wszystkich instrumentów, ale jednocześnie powoduje utratę wyrazistość muzyki. Zbyt krótki czas pogłosu wpływa na:

• Grę z większą siłą uderzenia, co oznacza większy wysiłek fizyczny, ograniczający swobodę przekazu artystycznego,
• Przerysowywania wejść instrumentów i dynamiki, a w efekcie zmęczenie fizyczne dyrygentów,
• Wydobycie głosu przez śpiewaków - sprawiając im większą trudność, bowiem dłuższy czas pogłosu wzmacnia śpiew i przeciąga pomiędzy pauzami, wspomagając w ten sposób wokalistów,
• Brak komfortu w czasie gry oraz nienaturalne brzmienie instrumentów.

W doborze pomieszczenia, jego adaptacji, stworzenia planu dźwiękowego pomóc mogą podstawowe pojęcia dotyczące jakości odbioru i generowania dźwięku w przestrzeni zamkniętej.

Intymność akustyczna

Ten parametr określa cechy dźwięku, które powiązane są z kubaturą pomieszczenia. Na ogół do czynienia mamy z bliskim i intymnym dźwiękiem w pomieszczeniach o niewielkich rozmiarach. W pomieszczeniach tych odstęp czasowy między dźwiękiem dochodzącym do ucha bezpośrednio, a jego pierwszym odbiciem powracającym od ścian czy sufitu nie przekracza 20ms. Zakładając, że pierwsze odbicia stłumione są nie więcej niż 10dB.

Salę koncertową cechuje duża "intymność" akustyczna, gdy wykonywana w niej muzyka brzmi jak wykonywana w niewielkim pomieszczeniu. Na podstawie badań Beranka ta zaleta jest niemal trzykrotnie ważniejsza od innych pozytywnych cech subiektywnego odczucia akustyki sali.

Pogłosowość

Pomieszczenie jest "żywe" akustycznie, gdy jego objętość jest adekwatnie duża w odniesieniu do liczby osób znajdujących się wewnątrz. Inaczej mówiąc, gdy jego ściany odbijają dźwięk w dostatecznym stopniu. Pogłosowość sali nadaje brzmienie wykonywanej w niej muzyce. Studio, lub sala koncertowa jest aktywna akustycznie nawet wówczas, gdy jest uboga w brzmienie basów. Bowiem dla tego parametru istotne są czasy pogłosu dla średnich i wysokich częstotliwości, powyżej 500 Hz.

Pełnia i ciepło brzmienia

Ten parametr jest uzależniony od pogłosu w niskich częstotliwościach. Muzyka w pomieszczeniu brzmi "ciepło" jeśli występuje dłuższy czas pogłosu na niskich częstotliwościach. W pomieszczeniach o małych kubaturach zdarza się, że wskutek rozkładu rezonansów w niskim zakresie częstotliwości (tzw. modów) niektóre dźwięki basowe są szczególnie wzmacniane. Mówimy wówczas o "beczkowatym" brzmieniu, a sposobem jest zastosowanie tłumienia selektywnego dla basów.

Poziom dźwięku pogłosowego

Wpływ na ten parametr mają:

• Moc dźwięku instrumentów,
• Czasu pogłosu pomieszczenia,
• Objętości sali.

Natężenie dźwięku pogłosowego rośnie proporcjonalnie do czasu pogłosu pomieszczenia, zaś maleje proporcjonalnie do jego objętości. Dla określenia tego parametru używamy tzw. stosunku akustycznego, czyli relacje natężenia dźwięku bezpośredniego do odbitego.

Klarowność

Klarowność następujących i współbrzmiących dźwięków jest cechą uwarunkowaną w dużym stopniu przez rodzaj warstwy muzycznej i przez właściwości wykonawcze. Jednak na klarowność dźwięku w sali koncertowej duży wpływ mają również właściwości akustyczne, np. im mniejszy jest pogłos, tym klarowność jest większa.

Ponadto na klarowność ma wpływ:

• Krótki czas pierwszego odbicia, taki by "zlało się" ono z dźwiękiem bezpośrednim,
• Wysoki poziom głośności dźwięku bezpośredniego we wszystkich miejscach sali, czy też studia,
• Utrzymywanie poziomu dźwięków odbitych na takim poziomie, by nie maskowały dźwięku bezpośredniego.

Jaskrawość

Ten parametr definiują:

• Ogólny stopień chłonności dźwięku w pomieszczeniu, a w szczególności:

  • Niskie pochłaniania wysokich częstotliwości (długie wybrzmiewania wysokich częstotliwości),
  • Stosunek czasu pogłosu wysokich częstotliwości do czasu pogłosu częstotliwości średnich,

• Odległość mikrofonu lub słuchacza od źródła dźwięku,

• Ilość wysokich tonów składowych w widmie dźwięku.

Należy też uwzględnić fakt, iż stopień tłumienia wysokich tonów wzrasta wraz z odległością od źródła dźwieku.

Dyfuzyjność

Dyfuzyjność pomieszczenia można poprawić poprzez zastosowanie nieregularnie ukształtowanych powierzchni ścian i sufitu. Parametr ten pogarszają duże, gładkie powierzchnie odbijające, a także nisze wklęsłe, promieniujące równoległe wiązki dźwięku odbitego. Dyfuzyjność wyraźnie wpływa na zwiększenie poczucia estetyki brzmienia orkiestry na sali koncertowej. Ponadto odnosi się wrażenie dużo większej przestrzenności. Dyfuzyjność jest parametrem pogłosu, czyli można ją kształtować jedynie w pomieszczeniach pogłosowych.

Zastosowanie dyfuzorów w sali koncertowej.

Na podstawie wymienionych powyżej parametrów realizator może dokonać oceny ich wpływu na ogólną jakość sali przeznaczonej do mikrofonizacji i nagrań. Każdy z omówionych powyżej czynników ma wpływ na obraz wykonywanej w studiu, czy też sali koncertowej muzyki. Przyczynia się do jego poprawy lub pogorszenia.

L. Beranek dokonał analizy wymienionych cech i zbadał zależność wyników analizy z ocenami subiektywnymi dokonanymi przez muzyków. Na podstawie statystyk określił on wagi, czyli ważność poszczególnych czynników. Można założyć, że tabela określająca wagi poszczególnych czynników, decydujących o jakości akustycznej sal koncertowych, odpowiada również studiom muzycznym.

Dobór urządzeńelektroakustycznych do transmisji i zapisu sygnałów fonicznych.

Nieodłącznym aspektem związanym z mikrofonizacją i rejestracją muzyki klasycznej jest dobór odpowiednich elementów toru elektroakustycznego łączącego mikrofony z systemem zapisu. Istotny jest poprawny dobór komponentów, ze względu na specyfikę wykonania, czynniki zewnętrzne i oczekiwane rezultaty.

Przykładowo przedwzmacniacz mikrofonowy o czułości wejściowej przewidzianej dla sygnałów o wysokich poziomach napięć, przy zbyt niskich sygnałach wejściowych mogą generować szumy w torze. Z drugiej strony mikrofony wytwarzające wysokie napięcie na wyjściu mogą generować zniekształcenia na przedwzmacniaczu nie przystosowanym do pracy z takimi przetwornikami.

Specyfika doboru mikrofonów.

Ogólne wymagania co do parametrów elementów toru elektroakustycznego przeznaczonego do mikrofonowania i nagrań muzyki klasycznej.

• Duża odporność na wysokie ciśnienia akustyczne,
• Duża czułość,
• Niski poziom szumów własnych,
• Wysoka jakość przetwarzania analogowo-cyfrowego w przypadku zapisu cyfrowego,
• Możliwość zapisu danych z wysokimi częstotliwościami oraz rozdzielczością.

Pasmo przenoszenia dla charakterystyki dookolnej mikrofonu Neumann U87.

Mikrofon, jako kluczowy element toru elektroakustycznego

Kilka istotnych cech mikrofonów do nagrań klasycznych:

• Odporność mikrofonu na wysokie ciśnienia akustyczne w przypadku zastosowania go, jako mikrofon ogólny lub podpórkowy podczas dynamicznych wykonań,

• Jeśli dynamika nagrania oscylować będzie w dolnych granicach mikrofon musi wykazać się dużą czułością oraz niskim poziomem szumów własnych,

• Jeśli chcemy skorzystać z mikrofonu o charakterystyce wszechkierunkowej istotne jest to, aby mikrofon nie zmieniał barwy dźwięku dobiegającego z różnych kierunków,
• Charakterystyka częstotliwościowa mikrofonu powinna być płaska, tak, by nie podbarwiał, lecz transmitował sygnał neutralnie,
• W nagraniach stereofonicznych oraz innych wielokanałowych istotna jest powtarzalność parametrów mikrofonów, ze względu na zachowanie neutralności i przekazanie różnic pomiędzy kanałami wynikających wyłącznie z różnic w źródle dźwięku.

Istotne parametry mikrofonów:

• Impedancja wyjściowa mikrofonu (impedancja wewnętrzna) - impedancja zmierzona przy wyjściu z mikrofonu traktowanego jako źródło prądowe. Wartość impedancji zmienia się w zakresie ok. 20-30% w zależności od częstotliwości. W dokumentacji podaje się najczęściej wartość znamionową modułu impedancji przy pobudzeniu o częstotliwości 1 kHz,
• Najmniejsza wartość impedancji obciążenia mikrofonu - określa minimalną impedancję wejścia wzmacniacza, do którego ma być podłączony mikrofon, przy której zachowane są prawidłowe warunki jego pracy. Jeśli impedancja ta nie jest podana w dokumentacji, można przyjąć, że powinna być co najmniej 5-krotnie większa od znamionowej impedancji wyjściowej mikrofonu,
• Skuteczność mikrofonu (czułość) - stosunek napięcia na nieobciążonym wyjściu mikrofonu do wartości ciśnienia akustycznego działającego na membranę. Skuteczność mikrofonu mierzy się w polu dalekim i wyraża w mV/Pa. Skuteczność mikrofonów dynamicznych wynosi 1-3 mV/Pa. W przypadku mikrofonów pojemnościowych skuteczność jest wyższa i wynosi 5-50 mV/Pa. Wpływa na poziom szumów,
• Charakterystyka częstotliwościowa - diagram zależności czułości mikrofonu (w dB) od częstotliwości (Hz) (zwykle w zakresie 20Hz - 20 kHz). Czasami zamiast wykresu podaje się tylko pasmo przenoszenia (ang. frequency response), czyli zakres częstotliwości akustycznych skutecznie przetwarzanych przez mikrofon. Zakres ten jest ograniczony spadkiem skuteczności mikrofonu, określonym przez odpowiednią normę lub wymagania techniczne,
• Maksymalna wartość ciśnienia akustycznego SPL - maksymalna wartość ciśnienia jaką może przenieść mikrofon dla podanej wartości zniekształceń,
• Napięcie szumów mikrofonu - napięcie na wyjściu mikrofonu zmierzone w warunkach zupełnej ciszy. Może być wyrażone w decybelach, zakładając, że jest równoważne napięciu wyjściowemu mikrofonu wytworzonemu sygnałem akustycznym o określonym poziomie ciśnienia, przyjmując poziom 20 μPa = 0 dB. Dla mikrofonów pojemnościowych wartość tego parametru wynosi 14-34 dB,
• Odstęp sygnału od szumu (S/N) - określa odstęp użytecznego sygnału fonicznego od szumu. Jest to wyrażona w decybelach różnica między napięciem na wyjściu mikrofonu przy ciśnieniu akustycznym równym 1 Pa (co odpowiada poziomowi ciśnienia 94dB) a napięciem szumów mikrofonu. Wartość tego parametru w wypadku mikrofonów pojemnościowych wynosi 60-80dB,
• Zakres dynamiczny - parametr określający przedział między wartością minimalną a maksymalną przenoszonego ciśnienia akustycznego.

Czytaj także: Analiza elementów wpływających na sposób rejestracji utworów muzyki klasycznej - Cz.I