Файл: Галяшина Е.И. Основы судебного речеведения.doc

АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

Предельная шумовая (паспортная) мощность (Р_пасп) — элект­рическая мощность, при которой АС может длительное время работать без механических и тепловых повреждений. Она про­веряется при подведении к АС в течение 100 часов через кор­ректирующую цепь сигнала типа стационарного розового шума.

Максимальная кратковременная мощность (Р_крат) — электри­ческая мощность, которую выдерживают громкоговорители АС без повреждений (проверяется по отсутствию дребезжания) в течение короткого времени. В качестве испытательного сигнала используется шумовой сигнал с тем же спектральным распреде­лением, что и при испытаниях на паспортную мощность, толь­ко сигнал подается на АС в течение 2 с (±50 мс). Испытания проводятся 60 раз с интервалом в 1 минуту. Данный вид мощно­сти дает возможность судить о кратковременных перегрузках, которые может выдержать АС в ситуациях, возникающих в про­цессе эксплуатации.

Максимальная долговременная мощность (Рд) — электричес­кая мощность, которую выдерживает ГГ АС без повреждений в течение 1 мин (±3 с). Испытания повторяются 10 раз с интерва­лом 2 минуты. Испытательный сигнал такой же, как и при испы­таниях паспортной мощности. Данный вид мощности позволя­ет оценить способность АС к сравнительно продолжительным перегрузкам, возникающим в процессе эксплуатации.

По значению Р_пасп можно приблизительно оценить Р_д. _макс и Р_{крат макс} по их соотношению:

P : Р : Р = 12 4

^А пасп • ^А д. макс • ^А крат макс а..^.^.

Номинальное электрическое сопротивление (R^) — активное сопротивление, которым можно заменить сопротивление АС при определении подводимой к ней электрической мощности. Величина номинального электрического сопротивления обыч­но определяется минимальным значением модуля полного эле­ктрического сопротивления АС в диапазоне частот выше часто­ты основного резонанса.

Диапазон воспроизводимых частот — диапазон, в пределах которого частотная характеристика звукового давления АС не выходит за пределы заданного поля допусков или обладает не­равномерностью заданного значения.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) — графичес­кая или численная зависимость звукового давления от частоты.

АЧХ звукового давления определяет субъективное восприятие громкости на различных частотах звукового диапазона.

Неравномерность частотной характеристики АС — разность максимального и минимального значений уровней звукового давления (отношение максимального звукового давления к ми­нимальному, выраженное в децибелах) в заданном диапазоне ча­стот. Чем меньше неравномерность частотной характеристики, тем выше качество звучания АС при равных прочих параметрах.

Уровень гармонических (нелинейных) искажений — определя­ются суммарным характеристическим коэффициентом гармо­ник на заданной частоте или в полосе частот.

Полный коэффициент гармонических искажений — среднеква- дратическое значение отношения звуковых давлений высших гармоник, обусловленных нелинейностью преобразователя, к звуковому давлению первой гармоники.

Чувствительность (отдача) АС — звуковое давление, разви­ваемое АС в заданном диапазоне частот на акустической оси на расстоянии 1 м от рабочего центра и подводимой электричес­кой мощностью 1 Вт. Чувствительность определяет минималь­ную мощность, при которой диффузоры акустической системы входят в рабочий режим и обеспечивают корректное воспроиз­ведение звука на малой громкости.

Характеристика направленности АС — зависимость звуково­го давления, развиваемого АС на определенной частоте или в полосе частот в точках свободного поля, находящихся на опре­деленном расстоянии от рабочего центра излучателя, от угла между рабочей осью и направлением на указанные точки.

В России, как и в бывшем СССР, АС по электрическим и электроакустическим параметрам подразделяются на три груп­пы сложности: нулевая (высшая), первая и вторая. В таблице 5 (см. с. 172) приведены основные требования к параметрам для отечественных АС всех трех групп сложности.

В соответствии с ГОСТ 23262-88 полное наименование оте­чественных АС включает в себя: величину предельной долго­временной мощности; буквы АС; номер группы сложности; но­мер разработки.

Определим общие требования к АС, предназначенных для эксперта-речеведа:

• высокая номинальная мощность (более 100 ватт);

• количество полос —2—3;

170

167

наушников — это его внутреннее сопротивление, или нагрузка источника звукового сигнала. Профессиональные головные те­лефоны имеют номинальный импеданс 200—600 Ом. У полу­профессиональных моделей импеданс обычно равен 32—35 Ом.

На уровень сигнала, передаваемого головными телефонами барабанной перепонке, существенно влияют физические свой­ства материала, из которого изготовлен диффузор, а также конструкция амбушюров, изголовья и корпусов, в которых за­креплены динамики. В зависимости от вида корпусов-чашек, динамические головные телефоны бывают открытыми (чашки открыты сзади) и закрытыми (чашки сзади закрыты). Послед­ние головные телефоны лучше воспроизводят низкие частоты и блокируют проникновение звуков извне.

При работе эксперта в головных телефонах звуковые волны каждого канала попадают прямо в барабанные перепонки. Поэтому в головных телефонах нельзя определить, как измене­ния фазы и амплитуды сигнала в одном канале влияют на дру­гой. Кроме того, высокочастотные составляющие звуковых сиг­налов обычно лучше воспроизводятся головными телефонами, а акустические системы лучше воспроизводят низкие частоты. АЧХ головных телефонов обычно более гладкая, и уровень ис­кажений у них меньше. Все это приводит к тому, что впечатле­ния эксперта от прослушивания одной и той же фонограммы через головные телефоны и АС могут различаться. Однако опыт большинства экспертов и акустиков-профессионалов по­казывает, что предпочтение следует отдавать акустическим си­стемам.

На восприятие звука влияет и помещение для прослушива­ния. Помещение никогда не бывает нейтральным по звучанию, оно всегда вносит окраску в звук, так как все поверхности поме­щения и предметы обстановки воздействуют на фазовую и час­тотную характеристику звука. Поэтому характеристики поме­щения, в котором проводится прослушивание фонограммы, оказывают существенное воздействие на характер звучания фо­нограммы. Фактически такую комнату, с ее акустическими ха­рактеристиками, следует рассматривать как еще одно звено тракта воспроизведения звука. Восприятие звука при прослу­шивании фонограммы искажают:

• отражения;

• низкочастотные стоячие волны;

172

167

АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

• резонансные стоячие волны (СЧ);

• флаттеры (ВЧ стоячие волны).

Поэтому специальные, профессиональные звуковые сту­дии — это помещения с нормированной акустикой, в которых должны быть соблюдены определенные акустические парамет­ры. Эти параметры, их количество и точность реализации опре­деляются нормативными документами (СНиП, ГОСТ, ведом­ственные рекомендации).

Помещения характеризуются следующими акустическими параметрами: время стандартной реверберации (T), частотная характеристика времени реверберации (зависимость времени стандартной реверберации от частоты звукового сигнала), диф- фузность звукового поля (то есть равномерность распределения энергии отраженных волн по всему объему помещения), струк­тура звуковых отражений и наличие стоячих волн. Кроме того, нормируются показатели звукоизоляции и уровень посторон­них шумов в помещении.

Область пространства, в котором наблюдаются акустические волны, называется акустическим полем. В помещениях акусти­ческое поле формируется не только прямой волной, идущей от источника сигналов по кратчайшему пути, но и волнами, обра­зующимися в результате ее отражений от стен, потолка, пред­метов в комнате. При каждом новом отражении часть звуковой энергии волны поглощается отражающими поверхностями и воздушной средой, а часть воздействует на слух, накладываясь на основной (прямой) звук. В результате из прямых и отражен­ных волн образуется так называемое диффузное (рассеянное) звуковое поле.

При подборе помещения для организации комнаты для про­слушивания фонограмм необходимо принимать во внимание следующие положения:

• расположение помещения;

• размеры и пропорции помещения;

• расположение АС и слушателя;

• поглощение и отражение звука в помещении.

При размещении громкоговорителей необходимо учитывать свойства помещения, используемого для прослушивания фоно­грамм. В случае его неудовлетворительных акустических свойств надо постараться минимизировать отрицательное воз­действие, вносимое акустическими свойствами помещения.

В пользу этого говорит следующее рассуждение: нет особой раз­ницы между ситуациями, когда при небольшом расстоянии между громкоговорителями слушатель расположен близко к ним или когда слушатель отдален от широко разнесенных гром­коговорителей, так как в обоих случаях образовавшиеся треу­гольники геометрически подобны. Однако акустические свой­ства помещения при удалении слушателя от источников звука оказывают большее влияние на получаемую им звуковую кар­тину, нежели при близком расположении, ибо во втором случае он слышит больше прямого звука из громкоговорителей и меньше отраженного от стен помещения. Некоторые типы АС, например многополосные акустические системы, необходимо располагать на таком удалении от слушателя, при котором общая звуковая картина уже не распадается на сумму излучений отдель­ных динамиков, составляющих акустическую систему (АС).

Аналогично ситуация обстоит и с акустическими свойствами помещения. Гулкие помещения имеют большое время ревербе­рации, и в них энергия звуковой волны спадает медленно. В та­ких помещениях теряется разборчивость речи. В сильно заглу- шенных помещениях, где поглощение звуковой энергии идет быстро и время реверберации мало, речь звучит сухо, лишается естественной окраски.

Форма помещения имеет для эксперта-речеведа важное зна­чение. Наименее удачная форма комнаты — кубическая. В по­мещениях кубической и прямоугольной формы с целочислен­ными соотношениями сторон (например, 1:2:3), а также длинных коридорах речь, как и музыку, лучше не слушать.

Для прослушивания наиболее пригодна комната с размера­ми, близкими к «Золотому сечению». Понятие «Золотого сече­ния» ввел Леонардо да Винчи. Для комнаты с пропорциями, ос­нованными на «Золотом сечении», резонансные частоты для высоты, длины и ширины не будут кратными и, таким образом, погасят друг друга. В литературе приводится несколько таких пропорций: например, высота с шириной и длиной помещения может соотноситься как 0,618:1:1,618 или как 1:1,6:2,6. При этом наблюдается наиболее равномерное распределение резонанс­ных частот помещения.

У любой комнаты есть акустические резонансы или моды. Соотношения, в которых находятся длина, ширина и высота комнаты, определяют распределение мод по частоте, задают

174

167

АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

местоположение скоплений и провалов в этом распределении. Концентрации (скопления) мод могут служить причиной ис­кусственного подчеркивания определенных частот, а провалы в модальном распределении могут делать отдельные частоты со­вершенно неслышимыми. Размеры помещения определяют ча­стоты, на которых имеют место резонансы, т. е. то, будут ли отдельные, имеющие значение для воспроизводимой фоно­граммы, частоты усиливаться или же подавляться. В идеально прямоугольных комнатах с идеально ровными и отражающими поверхностями (стенами, полом и потолком) эти резонансы легко могут быть вычислены.

В помещении любой конфигурации точно так же, как и внут­ри акустического оформления АС, на низких частотах возникают стоячие волны. Стоячие волны — это низкочастотные отражения (резонансы) между двумя параллельными стенами. Они окраши­вают звучание в вашей комнате, подчеркивая некоторые музы­кальные ноты и создают грубое и неестественное распределение акустической энергии в пределах комнаты. В помещениях куби­ческой формы интенсивность стоячих волн максимальна, по­скольку они образуются на совпадающих частотах вследствие ра­венства расстояния между противоположными стенами.

Чаще всего проблемы в комнатах для прослушивания фонограмм возникают из-за неверного расположения акусти­ческих систем. Подбор подходящего места для громкоговорите­лей — важнейший фактор в процессе достижения наилучшего звучания АС. Ведь от их положения зависят тональный баланс, насыщенность и качество НЧ и ВЧ составляющих, глубина и ширина звуковой сцены, прозрачность звучания средних час­тот, разборчивость речи и т. д.

Специалисты определяют шесть фундаментальных положе­ний, касающихся влияния расположения акустических систем на их звучание.

1. Относительное положение АС и слушателя. Эксперт и АС должны располагаться в вершинах равнобедренного треуголь­ника. Эксперт должен сидеть точно посередине между акусти­ческими системами, и расстояние от него до каждой из них должно слегка превышать расстояние между акустическими си­стемами (хотя это и не всегда обязательно).

Выбор расстояния между акустическими системами — ком­промисс между шириной звуковой сцены и остротой восприятия

центрального звукового образа. Чем дальше друг от друга распо­ложены АС (при неизменном расположении слушателя), тем шире будет воспроизводимая звуковая сцена. В то же время при дальнейшем увеличении расстояния отчетливость восприятия звукового образа в центре падает и он может даже исчезнуть совсем. В результате возникает «звуковой провал». Если же АС расположены слишком близко друг от друга, ширина звуковой сцены невелика.

2. Влияние расположения акустических систем относительно стен на количество низких частот. Близость АС к стенам усили­вает басы. Чем ближе они расположены к стенам и углам, тем большее количество баса они воспроизводят. Это свойство на­зывается «усилением помещения». Некоторые фирмы-разра­ботчики АС класса Hi-End прямо указывают, на каком расстоя­нии от стены должны устанавливаться АС для получения наилучшего звучания. В случае, когда АС расположена около стены, энергия отраженных от нее низкочастотных составляю­щих излучаемого звука имеет почти ту же фазу, что и прямой звук. При суммировании прямых и отраженных волн происхо­дит повышение громкости низкочастотных звуков. Если АС в углу, то нижние частоты будут максимальными, и вы услышите наиболее басовое звучание. Эксперт, в зависимости от ситуа­ции и решаемых вопросов, должен сам определить, нужно ли ему такое излишне басовое звучание, или лучше АС отодвинуть подальше от стены. Следует стремиться к их размещению на разных расстояниях от боковых и задней стен. Лучших резуль­татов и максимального комфорта при прослушивании можно добиться, если расстояние от боковой стены до АС и расстоя­ние от нее до задней стены отличаются друг от друга не менее чем на одну треть. А также лучше располагать АС вдоль большей стены помещения, вдали от углов.

3. Положение громкоговорителей и слушателя влияет на про­явление собственных резонансов помещения. Они усиливают не­которые частотные составляющие, что может привести к нена­туральным «бубнящим» призвукам.

Эти резонансы имеют вполне определенные для каждого конкретного помещения значения частот и проявляются в виде пиков частотной характеристики. Они возникают вследствие так называемых стоячих волн, представляющих собой непо­движные в пространстве чередования областей повышенного и

176

167

АДДИТИВНЫЕ ШУМЫ И ПОМЕХИ

пониженного (относительно атмосферного) звукового давле­ния, называемых пучностями и умами. Структура стоячих волн в помещении определяется его размерами и расположением в нем источников звука. Наличие таких волн придает дополни­тельную окрашенность звучанию. Когда резонансы помещения не слышны, прозрачность звучания средних частот выше, а ба­совые составляющие более определенные. Собственные резо- нансы помещения подробно описаны ниже в этой главе.

Оптимально размещение АС от задней стены на расстоянии примерно от одной трети до одной пятой длины помещения. Примерно на таком же расстоянии от противоположной стены (передней от АС) располагается и специалист при прослушива­нии фонограммы.

2. Чем дальше от стен расположены громкоговорители, тем лучше передается глубина звуковой сцены.

3. Высота расположения слушателя влияет на восприятие ча­стотной характеристики АС.

Так как изменения частотной характеристики АС наблюда­ются в основном в области средних и высоких частот, уши экс­перта должны находиться на оси ВЧ-головок. В большинстве АС такие головки расположены на высоте от 80 до 100 см от по­ла, что соответствует обычной высоте расположения головы си­дящего эксперта.

2. Угол разворота громкоговорителей относительно слушате­ля. Угловая ориентация громкоговорителей относительно слу­шателя также влияет на формирование тембрального баланса и на ширину звуковой сцены. При отклонении слушателя от оси АС всего на несколько градусов интенсивность ВЧ-составляю- щей сигнала резко падает. Поэтому каждая АС должна быть по­вернута так, чтобы линия, перпендикулярная ее рабочей плос­кости и исходящая из центра диффузора ВЧ-головки, была направлена точно на слушателя.

Экран телевизора великолепно отражает звук, поэтому не рекомендуется ставить телевизор между акустическими систе­мами.

Для улучшения взаимодействия АС и слушателя можно по­пробовать выполнить следующие действия:

1) изменить акустическое сопряжение АС с границами ком­наты и/или комнатными модами, т. е. переставить АС в другое место;

2. изменить акустическое сопряжение места слушателя с границами комнаты и/или комнатными модами, т. е. передви­нуть слушателя, что наиболее просто сделать;

3. передвинуть и АС, и слушателя одновременно;

4. изменить при помощи эквалайзера сигнал на пути к АС, в самих АС;

5. проверить, устойчивы ли подставки под АС, при необхо­димости примените шипы или конусные ножки;

7) акустически изменить комнату, т. е. устранить пики и провалы. Последнее сделать довольно сложно, так как это тре­бует дополнительных затрат.

То есть, если на низкие частоты при прослушивании основ­ное влияние оказывает комната, на СЧ и ВЧ — уже сама акусти­ческая система, АЧХ и направленность которых определяют ка­чество звука. Поэтому необходимы АС, которые обеспечивают одинаково хорошую тембральную окраску как в прямом, так и раннеотраженном и прочих звуковых полях. Такие АС можно иначе охарактеризовать как АС с ровной и гладкой аксиальной АЧХ и постоянной направленностью, что в совокупности дает ровное и однородное звуковое давление.

12. Аддитивные шумы и помехи

В экспертной практике звучащая речь, которая записывается на фонограмму, приобщаемую к делу в качестве доказательства, имеет, как правило, сравнительно невысокое качество, выража­ющееся в узком спектральном диапазоне (обычно от 300—400 до 3400—5000 Гц), низком отношении сигнал/шум (от 0 до 25 дБ), низкой амплитуде полезного сигнала на фоне шума. То есть на фоне полезного речевого сигнала очень часто наблюдаются ин­тенсивные посторонние шумы и различного рода помехи, затрудняющие понимание лингвистического содержания речи, поскольку они мешают слуховому восприятию вербальной (словесной) информации, а потому от помех желательно избав­ляться, используя различные методы и способы шумоочистки.

Чтобы выбрать оптимальный метод или способ фильтрации шума, повышения разборчивости записанной звучащей речи и комфортность ее прослушивания, необходимо предварительно кратко рассмотреть типы возникающих помех и их источников. Это могут быть:

178

179