Однако, помещения, имеющие одинаковые величины RT60, сплошь и рядом звучат абсолютно по-разному. Почему? А дело в том, что при измерении RT60 не учитываются частотные характеристики помещения. Более точную картину можно получить, если измерять RT60 по отдельности в нескольких частотных полосах. Вот тогда - будет возможно исследовать частотную характеристику реверберации, которая в общем случае должна быть несколько различной для разных видов музыки. Однако в большинстве залов эта характеристика близка к линейной, с небольшим уменьшением времени реверберации на низших и высших частотах, чтобы не “бубнило” и не “цыкало”. Еще одной важной характеристикой реверберации является ее спектральная плотность. Этот параметр имеет размерность 1/Гц, и определяет, сколько пиков и провалов в АЧХ реверберации приходится на частотную полосу в 1Гц. Не вдаваясь излишне в теоретические дебри, скажем только, что чем больше этот параметр - тем плотнее, насыщеннее реверберационный отзвук помещения, и тем менее он “окрашен”. (Вспомните явно и сильно окрашенный отзвук в ванной, или любой другой пустой комнате!) Ведь если просто сложить два сигнала с небольшим сдвигом во времени, то получится эффект “Flanger”. Его АЧХ имеет вид “гребенки”, с чередующимися пиками и провалами. Как это звучит - все прекрасно знают. Но то, что хорошо в качестве эффекта - абсолютно неприемлемо в реверберации как таковой. Если же складываться будет множество сигналов, с различными задержками - то количество пиков и провалов в суммарной АЧХ будет увеличиваться, и они будут располагаться (в идеале) случайным образом. При этом отдельные элементы получающейся “гребенки” становятся более узкими и менее заметными на слух, “усредняются”, и звук становится менее окрашенным и более плотным, ровным. Для увеличения этой плотности (“диффузности”) необходимо, чтобы в создании реверберации принимало участие как можно большее число отражений сигналов от отражающих поверхностей. Поэтому в хороших залах вы не встретите простых плоских стен - для улучшения диффузности получаемого звукового поля их всегда делают изломанными, чтобы как можно больше увеличить число отражений.
В своем развитии системы искусственной реверберации прошли длинный и непростой путь. Исторически - первыми “искусственными ревербераторами” были эхо-камеры (“Echo chamber”). Они представляют собой систему из громкоговорителя и микрофона, размещенных в специальном помещении “сильно неправильной” формы с большим временем реверберации. В них получается “настоящий”, очень красивый реверберирующий отзвук, но изменение его параметров - практически невозможно, и осуществляется с большими трудностями. К тому же такую систему просто физически невозможно взять с собой - ни на концерт, ни на гастроли...
В попытках преодолеть эти трудности была создана первая электронная, а точнее - электронно-механическая система, пружинный ревербератор (“Spring reverb”). Его параметры сравнительно легко изменялись, размеры - были просто мизерными по сравнению с эхо-камерой, и эти ревербераторы в свое время имели огромное распространение. Однако создаваемый ими звук сильно уступал по качеству реальному. Ведь в пространстве помещения звук распространяется по трем осям - длине, ширине, высоте, а в пружине - только по длине. Вследствие этого реверберирующий отзвук был одномерным, т.е. более “тонким”, “жидким”.
Во “втором поколении” искусственных ревербераторов - листовом ревербераторе (“Plate reverb”) этот недостаток был в значительной мере преодолен путем замены пружины металлическим листом. При этом колебания в листе распространялись уже по двум осям - длине и ширине. Это, конечно, еще не три, как в реальном помещении, но все же - прогресс был значителен. Создаваемый этими ревербераторами звук был настолько хорош, что они практически завоевали весь “звуковой мир”, и во многих местах прекрасно работают и поныне. К сожалению, листовые ревербераторы имеют два принципиально неустранимых недостатка. Это весьма высокая чувствительность к акустическим помехам, и большие размеры, ведь - типичный размер применяемого в них стального листа составляет 1х2м! Естественно, что этим практически исключалась сама возможность использования этого типа ревербераторов в концертной, и тем более - гастрольной деятельности. А жаль, вещь хорошая!
Однако - пока успешно развивались различного рода акустико-механические ревербераторы, “электронщики” тоже не сидели сложа руки. Первые (условно!) “чисто электронные” ревербераторы использовали тракт записи-воспроизведения магнитофонов со сквозным каналом. Сигнал, снятый с выхода усилителя воспроизведения, подавался “назад” - на вход усилителя записи. Регулируя его уровень, можно было менять время затухания получаемого отзвука, т.е. как-бы “время реверберации”. Конечно, в системах с одной головкой воспроизведения получалась не настоящая реверберация, а просто ряд затухающих повторений исходного сигнала, т.е. обычное эхо.
Вот здесь - хотелось бы сделать маленькое отступление. Так как довольно долгое время в нашей - да и не только - стране этот вид “ревербераторов” имел наиболее широкое распространение, то создаваемый ими эффект многие и называли, и продолжают называть реверберацией. Неверно! Это - именно эхо, и ничего более! Или, по нашей традиции использовать иностранные слова вместо своих собственных - дилей, от английского Delay - задержка. Реверберация - это именно слитное послезвучание, в котором невозможно различить отдельные повторы. Если же четко слышен ряд отдельных повторов исходного сигнала - тогда это дилей. Вместо “длинного” слова “реверберация” иногда ее называют по-простому “холл”. Это не совсем верно, т.к. холл - это всего лишь один из режимов работы современных цифровых ревербераторв, но - не смертельно. А вот путаница в терминологии может слабонервного звукорежиссера довести и до инфаркта, если доведется услышать требование музыканта - “сделай мне на гитару ревер, но без холла...”. (???...) (Это, кстати, не выдумка автора, а вполне реальная фраза, услышанная в одной из студий). Давайте лучше называть вещи такими, какие они есть. Это и ваше время сэкономит, и работать будет легче...
Но - вернемся к теме. Ни о какой диффузности, настоящей реверберации в простейших “одноголовочных” устройствах и речи быть не могло. (Кстати, в англоязычной литературе этот класс устройств имел совсем другое название - “Echo Machine”, дословно - “машинка для создания эхо”.) Однако постепенно число головок воспроизведения увеличивалось, усложнялись алгоритмы создания обратной связи, и некоторые модели таких ревербераторов имели весьма хорошее (конечно, по тому времени) звучание - например, HOLLYWOOD, и некоторые другие. Но - прогресс в развитии микроэлектроники привел к “естественной смерти” этого класса устройств, и к полной замене их цифровыми ревербераторами.
По своей сути - цифровые ревербераторы являются просто твердотельными аналогами магнитофонных ревербераторов, только значительно более сложными. Для того, чтобы проще было понять процесс их работы, посмотрим на примерную упрощенную структуру “магнитофонного ревербератора” на рисунке внизу.
Сигнал со входа подается на головку записи 1 , записывается на пленку, и затем воспроизводится с нее головками 2 и 3. Сигналы с головок 2 смешиваются в нужной пропорции в микшере, и через регулятор тембра в цепи обратной связи (позволяющий изменять частотную характеристику получаемой реверберации) подаются снова на запись. Этим создается основной реверберационный “хвост”. Сигналы с головок 3 также смешиваются в своем микшере, и подаются на выход всего устройства через регулятор баланса, позволяющий регулировать соотношение прямого (“Dry”) и реверберирующего (“Wet”) сигналов для установления требуемого уровня реверберации.
В цифровых ревербераторах также имеются все эти элементы, только некоторые из них носят другие названия.
“Сердцем” любого цифрового процессора является многоотводная цифровая линия задержки – “Multi-tap digital delay line”, на которую подается оцифрованный входной сигнал. (Эта линия выполняет функцию, аналогичную роли ленты в магнитофоне.) Для создания реверберации сигнал снимается со многих точек этой линии, называемых “отводами” (или, по-простому, “съемами”). Английское название этих отводов - “Tap” (отвод, ответвление). Каждая из этих точек съема сигналов с линии задержки выполняет роль головки воспроизведения в магнитофоне - 2 или 3. Естественно, что в случае с цифровыми процессорами полностью отсутствует главное ограничение магнитофонной техники - на количество головок. Ведь каждая из них имеет какой-то конечный размер, который невозможно уменьшать до бесконечности! А “в цифре” это количество может быть сколь угодно большим. Все ограничивается только мощностью самого процессора и быстродействием памяти. Очевидно, что эти величины на много порядков превосходят достижимые в магнитофонах, вследствие чего последние и вымерли, не выдержав конкуренции с более совершенной цифровой техникой.
Однако - это не относится к пружинным и листовым ревербераторам. Хотя они во многом и потеснены “цифрой”, однако их звучание имитируется, в той или иной мере, практически всеми цифровыми ревербераторами. Но об этом - чуть позже. Да и сами они еще, впрочем, применяются довольно широко.
В меню каждого цифрового ревербератора можно увидеть такое множество самых различных названий предлагаемых эффектов, что глаза разбегаются. Какой же выбрать? И чем, в сущности, они все различаются?
Как правило, несмотря на множество названий, число основных алгоритмов реверберации в каждом процессоре относительно невелико, и даже в самых дорогих моделях обычно не превышает трех - пяти. Число же созданных на их основе пресетов (пользовательских и заводских) может быть просто огромным!
И отличаются все они только вариациями параметров исходных алгоритмов. (Это, кстати, объясняет - почему в недорогих ревербераторах частенько гигантское количество программ, с весьма “эффектными” названиями, звучат уж очень одинаково...)
Обычно - это несколько (2 - 3) видов реверберации помещений (варианты названий - Hall, Reverb, Room, и др.), плюс... имитация наших старых знакомых, пружинного и листового ревербераторов - Spring и Plate соответственно. Да-да, это именно они! Только “упакованные” в цифры. Ну, и, естественно (куда ж без него!) наше старое знакомое эхо ленточного ревербератора, под названием Delay (задержка), а иногда - и просто эхо (Echo). Вот и все основные алгоритмы. Все - без исключения - рабочие программы создаются исключительно путем изменения множества параметров, входящих в эти алгоритмы, а также сочетания нескольких одновременно работающих алгоритмов для получения сложных, составных комбинированных звуков. Например, реверберация и эхо одновременно: Reverb + Echo.
Следует заметить, что большинство программ имеют в своей основе какой-либо набор характеристик существующих залов, только несколько модифицированный и “разъятый” на составные части - отдельно информация о структуре ранних отражений, отдельно - о самой реверберации.
Несколько особняком стоят программы, эмулирующие акустику реальных помещений - например, такие, как широко известный Тадж-Махал. В этих случаях возможности пользователя для изменения звучания чаще всего сильно ограничены - ведь не может же Тадж-Махал быть размером с кухню!
Итак - параметры... Здесь следует сразу оговориться, что последующее изложение не претендует на исчерпывающую полноту, т.к. у многих производителей (а если честно - то, увы, у подавляющего большинства!) одни и те же самые параметры именуются настолько по-разному, что “с ходу” далеко не всегда можно сразу разобраться, о чем вообще речь идет!
В соответствии с реверберацией реальных помещений все доступные для изменения пользователем параметры можно разделить на две основные группы - управление ранними отражениями (“Early reflections”) и собственно реверберационным “хвостом” (“Reverb”).
Посмотрите еще раз на отдельно взятые ранние (первичные) отражения:
Очевидно даже из рисунка, что простор для изменения параметров звука - огромен. На самом же деле он еще больше, ведь не все можно отразить визуально, да к тому же - на одной картинке!
К сожалению, есть только один параметр, более-менее одинаково называющийся у разных изготовителей - “Pre-Delay”, интервал времени между приходом к слушателю (точнее, в данном случае - поступлением на выход процессора) прямого, необработанного сигнала, и моментом появления самого первого задержанного (“отраженного”) сигнала. Хотя и здесь, что называется, “возможны варианты” - встречается также название “IniDelay”.
Следующим важным параметром является характер затухания сигналов ранних отражений, их огибающая - “Liveness”. (Хотя иногда этим термином обозначается лишь регулировка тембра звука ранних отражений по ВЧ.)
Еще один параметр, имеющий “физически” разное применение, это плотность структуры ранних отражений, их диффузность - “Diffusion”. Это различие объясняется тем, что в дорогих моделях изменяется то, что и написано: так как большая диффузность должна создаваться путем увеличения количества самих отражений, то в них именно так и происходит. Каждый одиночный импульс на рис.4 при увеличении этого параметра как бы “распадается” на пачку (“cluster”) из нескольких близко расположенных. К сожалению, в недорогих моделях часто делается по-другому: просто изменяются интервалы между самими отражениями. При этом отзвук становится, конечно, более плотным, но и - более коротким и окрашенным. Иногда этот параметр называется также “Density”.
Естественно также, что необходимо иметь и возможность регулировать громкость ранних отражений, этот параметр чаще всего именуется “ER Level”, или “InitLevel”, хотя бывают и другие обозначения.
В большинстве процессоров имеется возможность выбирать нужный вам вид ранних отражений из нескольких наборов - “Shape”. (англ. “модель”, “образец”), иногда - “ER Type”. Некоторые модели процессоров позволяют пользователю создавать и свои наборы ранних отражений. Это часто используется для создания специальных “нелинейных” эффектов - типа “Gate Reverb”. При этом для каждого единичного отражения вы сами можете установить его время задержки относительно прямого сигнала - Delay, уровень - Level, и положение в стереопанораме - Pan. Но об этом подробнее - чуть далее.
Если посмотреть повнимательнее на собственно реверберационный хвост на рис.2 - то можно заметить, что его единственное, в сущности, отличие от ранних отражений заключается в большей “слитности”. Отдельные повторения сигналов в нем так находятся так близко, что сливаются друг с другом, становятся практически неразличимыми. Во всем остальном - с точки зрения управляющих параметров - они одинаковы.
Точно также для реверберационной части должна быть предусмотрена возможность регулирования времени задержки “REV Delay”, однако здесь существует опять-таки разнобой: в некоторых процессорах это время отсчитывается относительно прямого сигнала, а в некоторых - относительно ранних отражений. Вот и разберись тут...
Аналогично предыдущему, бывают и регуляторы диффузности “Diffusion”, и выходного уровня отдельно для реверберации “Reverb Level”. Хотя иногда последний устанавливается не в “абсолютном виде”, а относительно уровня ранних отражений.
Что касается регулировок тембра - вот тут уже начинаются значительные отличия от имеющихся в ранних отражениях. Вызывается это тем, что они (отражения) поступают напрямую на выход процессора, и на этом их “жизненный путь” в ревербераторе окончен. Длительный же реверберационный “хвост” возможно получить только путем подачи выходного задержанного сигнала снова на вход, чтобы получить последовательность плавно затухающих во времени повторений исходного сигнала. (Этот процесс регулируется параметром “Decay”, или “REV Time” - время реверберации.) Очевидно, что если в цепь обратной связи включить эквалайзер, то будет возможно получить различное время реверберации на разных частотах. Как правило, такой эквалайзер есть во всех современных процессорах.
Разнообразие параметров регулирования АЧХ обратной связи - также, весьма велико. От простейшего регулятора уровня ВЧ “Hi Ratio”, только уменьшающего уровень этих составляющих, до весьма сложных четырех-полосных регуляторов кроссоверного типа. В этом случае устанавливаются как частоты раздела (LO-Xovr, LM-Xovr, HI-Xovr), так и уровень сигналов в каждой полосе (xLOW, xLOMID, xHIGH). При этом регулятор в одной из полос (как правило, на средних частотах) отсутствует, и уровни всех остальных сигналов устанавливаются относительно этого, являющегося для них опорным.
В сложных регуляторах - как правило, возможно не только ослабление сигнала в полосах, но и его усиление, причем эти параметры устанавливаются не так, как мы все привыкли измерять АЧХ - в децибелах, а как множитель относительно общего времени реверберации, показывающий - во сколько раз изменится время реверберации на этой частоте относительно общего.
К сожалению, такие возможности - это редкость, и бывают только в дорогих моделях. В наиболее распространенных процессорах среднего класса чаще всего предусмотрена только возможность регулировать уровень НЧ и ВЧ составляющих обратной связи - “LowRatio” и “HighRatio” соответственно. (Возможные варианты - “Bass Decay”, “Treble Decay”, и некоторые другие.)
Иногда вместо “регуляторов тембра” в цепи обратной связи устанавливаются перестраиваемые обрезные фильтры, ограничивающие полосу частот в обратной связи - НЧ (“HPF”, или “Hi-Pass”), и ВЧ (“LPF”, или “Low-Pass”).
Нет, это не ошибка! Ведь фильтр “Hi-Pass” пропускает высокие частоты, т.е. соответственно обрезает - низкие. И наоборот, “Low-Pass” пропускает низкие частоты, обрезая высокие.
Существует также ряд так называемых “глобальных” регулировок, изменяющих одновременно целый ряд параметров. К ним относится, например, регулировка “Size”, изменяющая размер имитируемого ревербератором помещения. Достаточно часто этот параметр индицируется в метрах - он показывает наибольший линейный размер этого помещения. Как правило, этот регулятор является как-бы “мастер-регулятором” для зависимых от него параметров - таких, как “Spread” и “Shape” - в тех моделях, где последний является регулятором, а не переключателем выбора исходного алгоритма.
В некоторых процессорах имеются алгоритмы, позволяющие синтезировать не существующее в реальности, а придуманное вами помещение. Установите сами его размеры - ширину “Width”, глубину “Depth”, высоту “Height”. Почувствуйте себя строителем!
В таких случаях предусматривается также ряд параметров “помещения”, отсутствующих в других программах. Например (так как звук в помещении распространяется по трем осям - длине, ширине, высоте) - можно выбрать степень “заглушенности” отдельно для каждой пары ограждающих поверхностей - горизонтальных “Height Decay”, и двух вертикальных - по ширине “Width Decay”, и глубине “Depth Decay”. Так как речь может идти только об ослаблении звука, то, естественно, эти коэффициенты всегда меньше единицы. Иногда возможно даже подобрать “Wall Roughness” - степень “неровности” стен!
Кроме описанных выше регуляторов, влияющих на сам характер получаемой искусственной реверберации, в хороших моделях предусматривается также ряд регулировок, позволяющих изменять восприятие этой реверберации, а иначе говоря - опять же регуляторов тембра, только на выходе процессора. Иногда это простейший общий выходной эквалайзер, а иногда - возможно отдельно изменять тембры звучания ранних отражений и собственно реверберационного “хвоста”. Очень полезен может быть включенный на входе процессора эквалайзер (“Pre-Effect EQ”), или же перестраиваемый обрезной фильтр, для удаления из обрабатываемого сигнала нежелательных составляющих (например, мощных НЧ-сигналов). К сожалению, этот фильтр крайне редко встречается...
Несколько особняком стоят параметры стереорежима. Дело в том, что, чисто принципиально, невозможно создать “настоящий” стерео-ревербератор, в котором получаемый с его помощью эффект зависел бы от пространственного расположения источников входных сигналов в стереопанораме. (Что бы ни утверждали рекламные обещания!) Процессоры, именуемые “истинно стереофоническим” на самом деле просто имеют два независимых канала для раздельной обработки сигналов левого и правого каналов. И ничего более! Поэтому честнее было бы называть все электронные ревербераторы “псевдо-стереофоническими”, но это - как вы сами понимаете - “не звучит”. (Хотя и является абсолютно правильным). А раз “псевдо” - значит, должны быть и соответствующие регулировки. И они бывают на самом деле, только редко. Одна из возможных - это, естественно, регулятор ширины стереобазы получаемого сигнала, “Reverb Width”. Кроме него, иногда встречается регулятор “независимости” каналов - ведь в хорошем ревербераторе, по сути, находятся два независимых процессора, для левого и правого каналов. И чтобы получить сложный, красивый пространственный выходной сигнал - необходимо подавать часть выходного сигнала каждого канала на вход другого. ( Параметр “Cross-Feedback”, “X-Feed” и др.) Иногда это просто “общий” выключатель “On/Off”, а иногда этот параметр входит составной частью в какой-либо алгоритм, и может плавно регулироваться в числе других, доступных вам параметров.
Особо хотелось бы отметить еще один момент. Не секрет, что главный недостаток цифровых ревербераторов, в отличие от “живых” помещений – это некоторая “механистичность”, монотонность получаемого звучания. Ведь электроника будет всегда работать и звучать одинаково, будь то хоть в России, хоть в Африке. Реальный же зал – всегда “живой”, отзвук помещения – постоянно, хоть немного, хоть чуть-чуть да изменяется. Воздух движется, изменяется влажность, температура, и т.д. И плюс ко всему – происходит это в разных местах помещения неравномерно. Для имитации этих эффектов в хороших процессорах также предусматриваются различные меры. В простейших случаях осуществляется небольшая модуляция времени задержки специальным инфранизкочастотным сигналом, соответственно, с обычными параметрами модуляции – частотой “Mod Rate”, и глубиной “Depth”. Иногда для этих целей применяется особый, так называемый “псевдослучайный” НЧ-сигнал, при этом пользователь может изменять только глубину модуляции. В совсем уж “навороченных” процессорах имеются особые алгоритмы для придания “живости” звучанию – “Randomization”. Они позволяют, кроме описанной модуляции – только более “хитрой” – изменять случайным образом, но плавно, еще и тембр отдельных составляющих реверберационного процесса.
Несколько особняком от “обычных” - стоит большая группа программ для получения не существующих в природе, “ревербо-подобных” звучаний. Речь идет о “нелинейной реверберации” - эффектах, известных под названиями “Gate Reverb”, “Revers Gate”, “Non-Lin”, и некоторых других.
Почему - несуществующих? Да потому, что не может в реальных условиях процесс реверберации оборваться резко, скачком. Или и вовсе - увеличивать свою громкость с течением времени! А электронный - может...
Все программы и алгоритмы реверберации этого типа работают, естественно, без обратной связи, т.е. никакой сигнал с выхода процессора на его вход не подается, и выходной сигнал целиком и полностью состоит только из ранних отражений. Соответственно - и многие из параметров для них одинаковые, хотя есть и некоторые весьма специфичные, присущие только этому виду эффектов.
На рис.5 схематически изображены два эффекта:
“Gate Reverb” - это обычные ранние отражения, только не сопровождающиеся последующим реверберационным “хвостом”. При этом уровень этих сигналов, как и положено реверберации, с течением времени уменьшается. Если же их уровень постепенно увеличивается - то это “Revers Gate”, или “Invers Gate”.
Для обоих этих режимов основные параметры - это время длительности послезвучания “Decay” и регулировка характера огибающей, затухающей или возрастающей - “Envelope”. Иногда “Revers Gate” и “Invers Gate”.- это две различных программы, иногда - одна и та же, в последнем случае просто переключается направление огибающей “Envelope Direction”, “Normal” - обычное, или “Reverse”.
В некоторых моделях можно встретить и совсем уж экзотические режимы нелинейной работы. Такой, например, как изображенный на следующем рисунке:
