Введение

Система звукоусиления – это комбинация микрофонов, процессоров сигнала, усилителей и громкоговорителей в корпусах, все контролируемые микшерским пультом, которая делает живой или предварительно записанный звук громче и может также распространять этот звук на более широкую или отдаленную аудиторию. Во многих ситуациях система звукоусиления также используется для улучшения или изменения звучания источников на сцене, как правило, с помощью электронных эффектов, таких как реверберация, в отличие от простого усиления источников без изменений. Система звукоусиления для рок-концерта на стадионе может быть очень сложной, включая сотни микрофонов, сложные системы живого микширования и обработки сигнала, десятки тысяч ватт мощности усилителя и множество массивов громкоговорителей, все под контролем команды звукорежиссеров и техников. С другой стороны, система звукоусиления может быть такой же простой, как небольшая система оповещения (PA), состоящая, например, из одного микрофона, подключенного к 100-ваттному усиленному громкоговорителю для певца-гитариста, выступающего в небольшом кафе. В обоих случаях эти системы усиливают звук, чтобы сделать его громче или распространить его на более широкую аудиторию. Некоторые звукорежиссеры и другие специалисты в профессиональной аудиоиндустрии расходятся во мнениях относительно того, следует ли называть эти аудиосистемы системами звукоусиления (SR) или PA-системами. Распространено разграничение между этими двумя терминами по технологическим возможностям, в то время как другие различают их по назначению (например, SR-системы предназначены для поддержки живых мероприятий, а PA-системы – для воспроизведения речи и записанной музыки в зданиях и учреждениях). В некоторых регионах или на определенных рынках различие между этими двумя терминами имеет значение, хотя во многих профессиональных кругах эти термины считаются взаимозаменяемыми.

Основная концепция

Типичная система звукоусиления состоит из: входных преобразователей (например, микрофонов), которые преобразуют звуковую энергию, такую как голос певца, в электрический сигнал, процессоров сигнала, которые изменяют характеристики сигнала (например, эквалайзеров для регулировки низких и высоких частот, компрессоров для снижения пиков сигнала и т.д.), усилителей, которые создают усиленную версию полученного сигнала, способную управлять громкоговорителем, и выходных преобразователей (например, громкоговорителей в акустических системах), которые преобразуют сигнал обратно в звуковую энергию (звук, слышимый аудиторией и исполнителями). Эти основные компоненты могут включать различное количество отдельных элементов для достижения желаемого результата – усиления и улучшения разборчивости звука для аудитории, исполнителей или других слушателей.

Путь сигнала

Усиление звука в системе большого формата обычно включает в себя путь сигнала, который начинается с входных сигналов, которые могут быть звукоснимателями инструментов (на электрогитаре или электробасе) или микрофоном, в который поет вокалист, или микрофоном, установленным перед инструментом или гитарным усилителем. Эти входные сигналы подключаются к входным разъемам толстого многоядерного кабеля (часто называемого «змеей»). Затем «змея» передает сигналы всех входов в одну или несколько микшерных консолей. В кофейне или небольшом ночном клубе «змея» может быть направлена только на одну микширующую консоль, которую звукорежиссер будет использовать для регулировки звука и громкости вокала и инструментов на сцене, которые аудитория слышит через основные динамики, и регулировки громкости мониторных динамиков, направленных на исполнителей. В средних и больших концертных залах сигналы с сцены обычно направляются на две микшерные консоли: фронт-оф-хаус (FOH) и систему мониторного звука, которая часто представляет собой второй микшер сбоку сцены. В этих случаях требуется как минимум два звукорежиссера: один для создания основного микса для аудитории на FOH, а другой – для микса мониторов для исполнителей на сцене. Как только сигнал достигает входа на микшерной консоли, звукорежиссер может регулировать его различными способами. Сигнал можно эквалайзировать (например, регулируя низкие или высокие частоты), скомпрессировать (чтобы избежать нежелательных пиков сигнала) или панорамировать (то есть отправить на левый или правый динамик). Сигнал также может быть направлен во внешний процессор эффектов, например, эффект реверберации, который выдает обработанную (влажную) версию сигнала, которая обычно смешивается в различных пропорциях с необработанным (сухим) сигналом. В системах усиления звука используется множество электронных эффектов, включая цифровую задержку и реверберацию. Некоторые концерты используют эффекты коррекции высоты тона (например, AutoTune), которые электронно корректируют расстроенное пение. На каждом входном канале микшерной консоли также есть дополнительные посылы, также называемые aux-сендами или вспомогательными посылами (сокращение от "auxiliary send"), позволяющие создать отдельный микс и отправить его в другое место для другой цели. Одно из применений aux-сендов – создание микса вокальных и инструментальных сигналов для мониторного микса (это то, что певцы и музыканты на сцене слышат из своих мониторных динамиков или внутриушных мониторов). Другое использование aux-сенда – выбор различного уровня определенных каналов (с помощью регуляторов aux-сендов на каждом канале) и затем маршрутизация этих сигналов в процессор эффектов. Распространенный пример второго использования aux-сендов – отправка всех вокальных сигналов рок-группы через эффект реверберации. Хотя реверберация обычно добавляется к вокалу в основном миксе, она обычно не добавляется к электробасу и другим инструментам ритм-секции. Обработанные входные сигналы затем смешиваются на основных фейдерах на консоли. Следующий шаг в пути сигнала обычно зависит от размера системы. В небольших системах основные выходы часто отправляются на дополнительный эквалайзер или непосредственно в усилитель мощности, к которому подключены один или несколько громкоговорителей (обычно два, по одному с каждой стороны сцены в небольших залах или большое количество в больших залах). В системах большого формата сигнал обычно сначала направляется через эквалайзер, а затем через кроссовер. Кроссовер разделяет сигнал на несколько частотных диапазонов, каждый из которых отправляется в отдельные усилители и акустические системы для низких, средних и высоких частот. Сигналы низкой частоты отправляются в усилители, а затем в сабвуферы, а средние и высокие звуки обычно отправляются в усилители, питающие полнодиапазонные акустические системы. Использование кроссовера для разделения звука на низкие, средние и высокие частоты может привести к более чистому и четкому звуку (см. би-ампинг), чем маршрутизация всех частот через одну полнодиапазонную акустическую систему. Тем не менее, многие небольшие залы все еще используют одну полнодиапазонную акустическую систему, поскольку ее проще установить и она дешевле.

Входные преобразователи

В системе усиления звука можно найти множество типов входных преобразователей, причём микрофоны являются наиболее часто используемым устройством ввода. Микрофоны можно классифицировать по принципу преобразования сигнала, диаграмме направленности или области применения. Большинство микрофонов, используемых в системах звукоусиления, – динамические или конденсаторные. Один из типов направленных микрофонов, кардиоидные микрофоны, широко используются в живых выступлениях, поскольку они снижают чувствительность к звукам сбоку и сзади, что помогает избежать нежелательной обратной связи от системы мониторов сцены. Микрофоны, применяемые для усиления звука, могут быть установлены и закреплены различными способами, включая напольные стойки с утяжеленным основанием, крепления для кафедр, клипсы для одежды, крепления для инструментов и гарнитуры. Микрофоны на стойках также устанавливают перед инструментальными усилителями для захвата звука. Микрофоны, закреплённые на гарнитуре или клипсе, часто используются с беспроводной передачей, чтобы обеспечить свободу передвижения исполнителям или докладчикам. К числу первых, кто начал использовать технологию микрофонов на гарнитуре, относятся кантри-певец Гарт Брукс, Кейт Буш и Мадонна. К другим типам входных преобразователей относятся магнитные звукосниматели, используемые в электрогитарах и электробасах, контактные микрофоны для струнных инструментов, пианино и головки звукоснимателей (картриджи) для проигрывателей виниловых пластинок. Выходной сигнал электронных инструментов, таких как синтезаторы, может быть направлен непосредственно на микшерный пульт. Для адаптации некоторых из этих источников к входам пульта может потребоваться DI-бокс.

Беспроводная связь

Беспроводные системы обычно используются для электрогитар, бас-гитар, ручных микрофонов и систем внутриушного мониторинга. Это позволяет исполнителям свободно перемещаться по сцене во время выступления или даже выходить к зрителям, не опасаясь споткнуться о кабели или случайно их отключить.

Консоли для смешивания

Микшерные консоли – это сердце системы звукоусиления. Именно здесь звукорежиссер может регулировать громкость и тембр каждого входного сигнала, будь то микрофон вокалиста или сигнал от электробаса, а также смешивать, эквалайзировать и добавлять эффекты к этим источникам звука. Микширование звука во время живого выступления требует сочетания технических и творческих навыков. Звукорежиссер должен обладать глубокими знаниями в области настройки акустических систем и усилителей, эффектов и других технологий, а также иметь хорошее "чувство" того, как должна звучать музыка, чтобы создать качественный микс. В одной системе звукоусиления может использоваться несколько консолей для разных целей. Фронт-оф-хаус (FOH) микшерная консоль обычно располагается там, где оператор может видеть происходящее на сцене и слышать то, что слышит публика. Для трансляций и записи микшерная консоль может быть размещена в закрытой кабине или в мобильной телевизионной станции (OB-ван). Крупные музыкальные постановки часто используют отдельную консоль для сценических мониторов, предназначенную для создания миксов для исполнителей на сцене. Эти консоли обычно располагаются сбоку от сцены, чтобы оператор мог общаться с артистами.

Процессоры сигналов

Малые PA-системы для заведений, таких как бары и клубы, теперь оснащаются функциями, которые ранее были доступны только в профессиональном оборудовании, например, цифровыми ревербераторами, графическими эквалайзерами, а в некоторых моделях – схемами подавления обратной связи, которые электронно обнаруживают и предотвращают возникновение акустической обратной связи. Цифровые процессоры эффектов могут предлагать множество предустановленных и настраиваемых реверберации, эха и других подобных эффектов. Системы цифрового управления акустическими системами предоставляют звукорежиссерам цифровую задержку (для синхронизации работы динамиков), лимитеры, кроссоверы, эквалайзеры, компрессоры и другие функции в одном устройстве, устанавливаемом в рэк. В прошлые десятилетия звукорежиссерам обычно приходилось перевозить большое количество отдельных аналоговых процессоров эффектов, установленных в рэки, для решения этих задач.

Эквилизаторы

Эквалайзеры — это электронные устройства, позволяющие звукоинженерам контролировать тембр и частоты звука в канале, группе (например, все микрофоны на барабанной установке) или в миксе всей сцены. Регуляторы баса и высоких частот в домашней стереосистеме — это простой тип эквалайзера. В профессиональных системах усиления звука эквалайзеры представлены в трех формах: эквалайзеры с полочными фильтрами (обычно для всего диапазона низких и высоких частот), графические эквалайзеры и параметрические эквалайзеры. Графические эквалайзеры имеют фейдеры (вертикальные ползунки), которые вместе напоминают амплитудно-частотную характеристику, изображенную на графике. Фейдерами можно усиливать или ослаблять определенные частотные полосы. С помощью эквалайзеров можно усилить слишком слабые частоты, например, у вокалиста с неяркой проекцией в нижнем регистре, или ослабить слишком громкие, например, у "гулкого" бас-барабана или чрезмерно резонирующей гитары дреднаут. Системы усиления звука обычно используют графические эквалайзеры с центральными частотами одной трети октавы. Они обычно применяются для эквализации выходных сигналов, направляемых в основную систему громкоговорителей или в мониторные колонки на сцене. Параметрические эквалайзеры часто встроены в каждый канал микшерских консолей, как правило, для среднечастотного диапазона. Они также доступны в виде отдельных модулей для установки в стойку, которые можно подключить к микшерскому пульту. Параметрические эквалайзеры обычно используют ручки и иногда кнопки. Звукоинженер может выбрать частотную полосу для усиления или ослабления, а затем с помощью дополнительных ручек отрегулировать степень этого изменения. Параметрические эквалайзеры впервые стали популярными в 1970-х годах и с тех пор остаются предпочтительным эквалайзером для многих инженеров. Эквалайзеры или аудиоконсоли могут также включать фильтр верхних частот (фильтр низких частот) и/или фильтр нижних частот (фильтр высоких частот). Фильтры верхних и нижних частот ограничивают пределы полосы пропускания данного канала. Ослабление звуковых сигналов очень низкой частоты (так называемых инфразвуковых или субзвуковых) снижает потери мощности усилителя, которая не производит слышимый звук и может негативно влиять на динамики низкого диапазона. Фильтр нижних частот для подавления ультразвуковой энергии полезен для предотвращения проникновения помех от радиочастот, управления освещением или цифровых схем в усилители мощности. Такие фильтры часто используются в сочетании с графическими и параметрическими эквалайзерами, чтобы предоставить звукоинженеру полный контроль над частотным диапазоном. Фильтры верхних и нижних частот, используемые вместе, функционируют как полосовой фильтр, устраняя нежелательные частоты как выше, так и ниже слухового спектра. Фильтр подавления полосы пропускания делает обратное: пропускает все частоты, кроме одной полосы в середине. Подавитель обратной связи, использующий микропроцессор, автоматически обнаруживает начало возникновения обратной связи и применяет узкополосный фильтр подавления (notch-фильтр) на определенной частоте или частотах, связанных с обратной связью.

Компрессоры

Сжатие динамического диапазона предназначено для помощи звукоинженеру в управлении динамическим диапазоном аудиосигналов. До изобретения автоматических компрессоров звукоинженеры достигали той же цели, "работая с фейдерами", внимательно прослушивая микс и понижая уровень фейдеров вокала или инструмента, если они становились слишком громкими. Компрессор реализует это, уменьшая усиление сигнала, превышающего установленный порог, на величину, определяемую коэффициентом компрессии. Большинство компрессоров позволяют оператору выбирать коэффициент компрессии в диапазоне, обычно от 1:1 до 20:1, а некоторые допускают значения до ∞:1. Компрессор с высоким коэффициентом компрессии обычно называют лимитером. Скорость, с которой компрессор регулирует усиление сигнала (атака и спад), как правило, настраивается, равно как и выходной уровень или дополнительное усиление устройства. Области применения компрессоров весьма разнообразны. Некоторые используют лимитеры для защиты оборудования и контроля структуры усиления. Художественная обработка сигнала с помощью компрессора – это субъективный прием, широко используемый звукорежиссерами для повышения четкости или творческого изменения сигнала относительно исходного материала. Примером художественной компрессии является интенсивное сжатие, часто применяемое к отдельным элементам современной рок-установки. Барабаны обрабатываются таким образом, чтобы воспринимались как более плотные и мощные.

Шумовые ворота

Шумоподавитель отключает сигналы, опускающиеся ниже установленного порогового уровня. Функция шумоподавителя, в некотором смысле, противоположна функции компрессора. Шумоподавители полезны для микрофонов, которые улавливают нежелательные шумы, не относящиеся к полезному сигналу, например, гул гитарного усилителя, подключенного к микрофону, или шуршание бумаг на трибуне докладчика. Шумоподавители также используются для обработки микрофонов, расположенных рядом с барабанами в рок- и метал-группах. Без шумоподавителя микрофон, предназначенный для конкретного барабана, например, тома, будет улавливать сигналы от соседних барабанов или тарелок. С помощью шумоподавителя можно установить порог чувствительности для каждого микрофона на барабанной установке таким образом, чтобы слышался только прямой удар и последующее затухание звука этого барабана, а не окружающие звуки.

Эффекты

Реверберация и эффекты задержки широко используются в системах звукоусиления для улучшения звучания микса и создания желаемого художественного эффекта. Реверберация и задержка придают звуку ощущение простора. Реверберация может создать эффект присутствия вокала или инструмента в помещении любого размера – от небольшой комнаты до огромного зала, или даже в несуществующем пространстве. Часто использование реверберации остается незамеченным слушателями, поскольку она зачастую звучит более естественно, чем исходный, "сухой" сигнал (без эффектов). Многие современные микшерные пульты, предназначенные для живого звука, имеют встроенные эффекты реверберации. К другим эффектам относятся модуляционные эффекты, такие как фленджер, фазер и хорус, а также эффекты спектральной обработки или гармонические эффекты, такие как экссайтер и гармонизатор. Применение эффектов при воспроизведении поп-музыки 2010-х годов часто направлено на имитацию звучания студийной записи в условиях живого концерта. Например, звукорежиссер может использовать эффект автотюна для создания необычных вокальных эффектов, которые певец использовал в своих студийных записях. Выбор подходящего типа, вариации и уровня эффектов весьма субъективен и часто определяется коллективно звукоинженером, исполнителями, руководителем группы, музыкальным продюсером или музыкальным директором.

Давление обратной связи

Подавитель обратной связи обнаруживает нежелательную звуковую обратную связь и устраняет её, как правило, автоматически вставляя режекторный фильтр в цепь сигнала системы. Звуковая обратная связь может создавать неприятные громкие, визжащие звуки, мешающие выступлению, а также повредить слух выступающих, исполнителей и зрителей. Обратная связь по микрофону возникает, когда микрофон находится слишком близко к монитору или основной акустической системе, и система усиления звука начинает самовозбуждаться. Звуковая обратная связь через микрофон почти всегда воспринимается как негативное явление, однако многие гитаристы используют гитарную обратную связь как часть своего выступления. Этот тип обратной связи намеренный, поэтому звукорежиссер не пытается её предотвратить.

Усилители мощности

Усилитель мощности – это электронное устройство, использующее электрическую энергию и схемы для усиления сигнала линейного уровня и обеспечивающее достаточную электрическую мощность для работы громкоговорителя и воспроизведения звука. Все громкоговорители, включая наушники, требуют усиления мощности. Большинство профессиональных усилителей мощности также обеспечивают защиту от клиппинга, как правило, в виде ограничителя. Усилитель мощности, доведенный до клиппинга, может повредить громкоговорители. Усилители обычно также обеспечивают защиту от короткого замыкания на выходе и перегрева. Аудиоинженеры выбирают усилители, обеспечивающие достаточный запас по уровню. Запас по уровню – это величина, на которую возможности обработки сигнала аудиосистемы превышают установленный номинальный уровень. Запас по уровню можно рассматривать как безопасную зону, позволяющую кратковременным пикам сигнала превышать номинальный уровень без повреждения системы или искажения сигнала, например, из-за клиппинга. Различные организации по стандартизации дают разные рекомендации по номинальному уровню и запасу по уровню. Выбор усилителей с достаточным запасом по уровню помогает гарантировать, что сигнал останется чистым и неискаженным. Как и большинство оборудования для усиления звука, профессиональные усилители мощности обычно предназначены для монтажа в стандартные 19-дюймовые стойки. Усилители, монтируемые в стойку, обычно помещаются в транспортировочные кейсы для защиты от повреждений при перевозке. Активные громкоговорители имеют встроенные усилители, подобранные производителем в соответствии с требованиями громкоговорителя. Некоторые активные громкоговорители также имеют встроенные схемы эквализации, кроссовера и микширования. Поскольку усилители могут генерировать значительное количество тепла, теплоотвод является важным фактором, который операторы должны учитывать при монтаже усилителей в стойки. Многие усилители мощности оснащены внутренними вентиляторами для обдува радиаторов. Радиаторы могут забиваться пылью, что может негативно сказаться на эффективности охлаждения усилителя. В 1970-х и 1980-х годах в большинстве систем звукоусиления использовались мощные усилители класса AB. В конце 1990-х годов усилители мощности в системах звукоусиления стали легче, меньше, мощнее и эффективнее благодаря все более широкому использованию импульсных источников питания и усилителей класса D, которые обеспечивали значительную экономию веса и места, а также повышение эффективности. Усилители класса D, часто устанавливаемые на железнодорожных станциях, стадионах и в аэропортах, могут работать с минимальным дополнительным охлаждением и с более высокой плотностью монтажа в стойке по сравнению со старыми усилителями. Системы управления цифровыми громкоговорителями (DLMS), объединяющие цифровые функции кроссовера, компрессии, ограничения и другие функции в одном устройстве, используются для обработки микса с микшерного пульта и маршрутизации его на различные усилители. Системы могут включать несколько громкоговорителей, каждый со своим выходом, оптимизированным для определенного диапазона частот (например, низких, средних и высоких частот). Би-ампинг и три-ампинг системы звукоусиления с использованием DLMS обеспечивает более эффективное использование мощности усилителя, направляя каждому усилителю только те частоты, которые подходят для его громкоговорителя, и устраняя потери, связанные с пассивными кроссоверными схемами.

Главные громкоговорители

Простой и недорогой PA-усилитель может иметь один широкополосный динамик, помещенный в подходящий корпус. Более сложные, профессиональные звукоусиливающие системы могут включать отдельные динамики для воспроизведения низких, средних и высоких частот. Кроссовер направляет различные частоты на соответствующие динамики. В 1960-х годах театральные и PA-системы с рупорной акустикой часто представляли собой колонны из нескольких динамиков, установленных вертикально в высоком корпусе. 1970-е – начало 1980-х годов стали периодом инноваций в дизайне акустических систем, когда многие компании по усилению звука разрабатывали собственные динамики, используя коммерчески доступные излучатели. Основные направления инноваций включали конструкцию корпуса, прочность, удобство упаковки и транспортировки, а также простоту установки. В этот период также стало распространено подвешивание или «полет» основных акустических систем на крупных концертах. В 1980-х годах крупные производители динамиков начали выпускать стандартные продукты, используя инновации 1970-х годов. Это были в основном небольшие двухполосные системы с 12", 15" или двойными 15" вуферами и высокочастотным динамиком, подключенным к высокочастотному рупору. В 1980-х годах также появились компании, специализирующиеся на производстве акустических систем для рынка звукоусиления. В 1990-х годах были представлены линейные массивы, где длинные вертикальные массивы динамиков в небольших корпусах используются для повышения эффективности и обеспечения равномерной дисперсии и частотной характеристики. Корпуса трапециевидной формы стали популярными, поскольку эта форма позволяла легко объединять их в массивы. В этот период также появились недорогие корпуса динамиков из литого пластика, устанавливаемые на штативы. Многие из них оснащены встроенными усилителями мощности, что делает их практичными для непрофессионалов при установке и эксплуатации. Качество звука, обеспечиваемое этими простыми активными динамиками, сильно варьируется в зависимости от реализации. Многие системы звукоусиления включают схемы защиты для предотвращения повреждений от избыточной мощности или ошибок оператора. Для снижения числа отказов динамиков использовались предохранители с автоматическим восстановлением, специальные лампы, ограничивающие ток, и автоматические выключатели, как по отдельности, так и в комбинации. В тот же период профессиональная индустрия звукоусиления приняла разъемы Neutrik Speakon NL4 и NL8 в качестве стандартных разъемов для динамиков, заменив разъемы 1/4", XLR и многоконтактные разъемы Cannon, которые ограничены максимальным током 15 ампер. Разъемы XLR по-прежнему являются стандартным входным разъемом на активных акустических системах. Чтобы помочь пользователям избежать перегрузки, динамики имеют номинальную мощность (в ваттах), которая указывает на их максимальную допустимую мощность. Благодаря усилиям Audio Engineering Society (AES) и группы производителей акустических систем ALMA по разработке стандарта тестирования EIA 426, характеристики мощности стали более достоверными. Легкие, портативные акустические системы для небольших площадок направляют низкочастотную часть музыки (электробас, бас-барабан и т. д.) на активный сабвуфер. Направление низкочастотной энергии в отдельный усилитель и сабвуфер может значительно улучшить басовый отклик системы. Кроме того, может быть улучшена четкость, поскольку низкочастотные звуки могут вызывать интермодуляционные искажения и другие искажения в акустических системах. Профессиональные системы звукоусиления часто включают в себя специальное оборудование для безопасного подвешивания динамиков над сценой, чтобы обеспечить более равномерное звуковое покрытие и максимизировать обзор в местах проведения мероприятий.

Мониторные громкоговорители

Мониторные громкоговорители, также называемые контрольными громкоговорителями, – это акустические системы, используемые на сцене, чтобы помочь исполнителям слышать свой вокал или игру на инструментах. Соответственно, мониторные громкоговорители направлены на исполнителя или участок сцены. Как правило, на них подается отличная от основной звуковой системы микшированная звуковая дорожка вокала или инструментов. Корпуса мониторных громкоговорителей часто имеют клиновидную форму, направляя звук вверх к исполнителю при установке на пол сцены. Распространены простые двухполосные конструкции с двумя динамиками – конусом и рупором, поскольку мониторные громкоговорители должны быть компактными для экономии места на сцене. Эти громкоговорители обычно требуют меньше мощности и громкости, чем основная звуковая система, так как им необходимо обеспечивать звук лишь для небольшого числа людей, находящихся в непосредственной близости от громкоговорителя. Некоторые производители разрабатывают громкоговорители для использования как в составе небольшой PA-системы, так и в качестве мониторных громкоговорителей. Многие производители выпускают активные мониторные громкоговорители, оснащенные встроенным усилителем. Использование мониторных громкоговорителей вместо внутриканальных мониторов обычно приводит к увеличению звукового давления на сцене, что может вызвать больше проблем с обратной связью и прогрессирующее повреждение слуха у исполнителей. Четкость микса для исполнителя на сцене также часто ухудшается из-за большего количества посторонних шумов. Использование мониторных громкоговорителей, активных (со встроенным усилителем) или пассивных, требует большего количества кабелей и оборудования на сцене, что приводит к ее загромождению. Эти и другие факторы способствовали росту популярности внутриканальных мониторов.

Мониторы для вкладывания в ухо

Внутриканальные мониторы – это наушники, разработанные для использования в качестве мониторов во время живых выступлений. Они могут быть универсальной или индивидуальной посадки. Внутриканальные мониторы универсальной посадки оснащены резиновыми или пенными амбушюрами, которые подходят практически любому уху. Индивидуальные внутриканальные мониторы изготавливаются по слепку уха пользователя, снятому аудиологом. Внутриканальные мониторы почти всегда используются в сочетании с беспроводной передающей системой, позволяющей исполнителю свободно перемещаться по сцене, получая свой микс монитора. Внутриканальные мониторы обеспечивают значительную звукоизоляцию для исполнителя, исключая посторонние звуки со сцены, и позволяют звукорежиссеру монитора предоставить исполнителю более точный и чистый микс. С помощью внутриканальных мониторов каждому исполнителю можно отправить свой собственный индивидуальный микс; хотя это также было возможно и с мониторными колонками, микс внутриканальных мониторов одного исполнителя не слышен другим музыкантам. Недостатком такой изоляции является то, что исполнитель не слышит зал или комментарии других исполнителей на сцене, не использующих микрофоны (например, если басист хочет связаться с барабанщиком). Эта проблема решается в крупных постановках путем установки микрофонов, направленных на зал, которые затем смешиваются с сигналом внутриканальных мониторов. В статье Кай Харады «Тёмная тайна оперы» говорится, что оперные театры начали использовать системы электронного акустического усиления «для компенсации недостатков акустической архитектуры помещения». Несмотря на возмущение публики, Харада отмечает, что ни один из оперных театров, использующих системы акустического усиления, «не применяет традиционное усиление звука в стиле Бродвея, при котором большинство, если не все певцы, оснащены радиомикрофонами, подключенными к ряду неэстетичных динамиков, разбросанных по всему театру». Вместо этого большинство оперных театров используют систему усиления звука для акустического улучшения и для деликатного усиления голосов за кулисами, диалогов на сцене и звуковых эффектов (например, церковные колокола в опере «Тоска» или гром в вагнеровских операх). Эти системы используют микрофоны, компьютерную обработку «с изменением задержки, фазы и частотной характеристики» и затем отправляют сигнал «на большое количество динамиков, расположенных по периметру помещения». Другая система акустического усиления, VRAS, использует «различные алгоритмы, основанные на микрофонах, расположенных по всему помещению». Немецкая государственная опера в Берлине и Центр колибри в Торонто используют систему LARES. Театр Ахмансона в Лос-Анджелесе, Королевский национальный театр в Лондоне и театр Вивиан Бомонт в Нью-Йорке используют систему SIAP.

Залы для лекций и конференц-залы

В лекционных залах и конференц-залах возникает задача четкого воспроизведения речи в большом помещении, которое может иметь отражающие поверхности, создающие эхо. Одна из сложностей воспроизведения речи заключается в том, что микрофон, улавливающий голос говорящего, может также воспринимать нежелательные звуки, например, шуршание бумаги на трибуне. Более направленный микрофон может помочь снизить нежелательный фоновый шум. Другая проблема при организации живого звука для выступающих на конференции состоит в том, что, в отличие от профессиональных певцов, приглашенные докладчики могут быть не знакомы с принципами работы микрофонов. Некоторые могут случайно направить микрофон на динамик или монитор, что может привести к акустической обратной связи. На некоторых конференциях звукорежиссёрам приходится обеспечивать микрофонами большое количество участников, например, в случае панельной дискуссии или дебатов. В некоторых случаях используются автоматические микшеры для контроля уровня сигнала микрофонов и отключения каналов тех микрофонов, в которые не говорят, чтобы уменьшить нежелательный фоновый шум и снизить вероятность возникновения обратной связи.

Спортивные звуковые системы

Системы для спортивных сооружений часто сталкиваются со значительным эхом, которое может делать речь неразборчивой. Спортивные и рекреационные звуковые системы также часто сталкиваются с проблемами окружающей среды, такими как необходимость в уличных динамиках, защищенных от погодных условий, для открытых стадионов, и влаго- и брызгозащищенных динамиках для бассейнов. Другая сложность при установке звукоусиления на спортивных объектах заключается в том, что во многих аренах и стадионах зрители располагаются со всех четырех сторон игрового поля. Это требует звукового покрытия на 360 градусов. Это существенно отличается от ситуации на музыкальных фестивалях и в концертных залах, где музыканты находятся на сцене, а зрители – перед ней.

Настройка и испытания

Большие системы звукоусиления проектируются, устанавливаются и эксплуатируются звукоинженерами и аудиотехниками. На этапе проектирования нового помещения звукоинженеры работают с архитекторами и подрядчиками, чтобы убедиться, что предложенная конструкция позволит разместить акустические системы и обеспечит достаточно места для звукооператоров и оборудования. Звукоинженеры также дают рекомендации по выбору аудиокомпонентов, наиболее подходящих для данного помещения и его назначения, а также по их правильному размещению и монтажу. На этапе установки звукоинженеры контролируют безопасный монтаж и подключение мощного электрооборудования, а также правильную установку (или подвеску) потолочных и настенных акустических систем. После установки компонентов звукоусиления звукоинженеры тестируют и калибруют систему для обеспечения равномерного звучания во всем частотном диапазоне.

Испытание системы

Система звукоусиления должна быть способна точно воспроизводить сигнал от входа, через любую обработку, до выхода, без каких-либо искажений или окрашивания. Однако, из-за различий в размерах и форме помещений, строительных материалах и даже плотности публики, это не всегда возможно без предварительной калибровки системы. Существует несколько способов ее проведения. Самый старый метод калибровки включает в себя опытный слух, тестовые материалы (например, музыку или речь), графический эквалайзер и знание желаемой частотной характеристики. Необходимо прослушать программу через систему, заметить любые заметные отклонения частоты или резонансы и скорректировать их с помощью эквалайзера. Инженеры обычно используют знакомый плейлист для калибровки новой системы. Этот метод, основанный на слуховом восприятии, до сих пор применяется многими инженерами, даже при использовании аналитического оборудования, для окончательной проверки звучания системы с музыкой или речью. Другой способ ручной калибровки требует подключения пары высококачественных наушников к входному сигналу перед любой обработкой. Полученный прямой сигнал можно использовать как эталон для выявления любых различий в частотной характеристике. С развитием цифровой обработки сигналов (DSP) появилось множество устройств и программного обеспечения, предназначенных для переноса большей части работы по калибровке системы от слуховой оценки человека к алгоритмам, выполняемым на микропроцессорах. Одним из инструментов для калибровки звуковой системы является анализатор спектра в реальном времени (RTA). Обычно он используется путем подачи в систему розового шума и измерения результата с помощью специального калиброванного микрофона, подключенного к RTA. На основе этих данных система настраивается для достижения желаемой частотной характеристики. В последнее время звукоинженеры стали использовать программное обеспечение для аудиоанализа, основанное на двойном быстром преобразовании Фурье (FFT), например Smaart, которое позволяет просматривать не только информацию о частотной характеристике, предоставляемую RTA, но и данные в временной области. Это дает инженеру гораздо более полную и полезную информацию, чем просто RTA. Двойной FFT-анализ позволяет сравнивать исходный и выходной сигналы. Калибровку системы можно проводить, используя обычный программный материал вместо розового шума или других специальных тестовых сигналов. Мониторинг калибровки может осуществляться непосредственно во время выступления.

Магазины снабжения оборудованием

Профессиональные аудиомагазины продают микрофоны, акустические системы, мониторные колонки, микшерские пульты, рэковые эффекты и сопутствующее оборудование, разработанное для использования звукорежиссерами и техниками. Магазины часто используют слово "профессиональный" или "про" в названии или описании, чтобы отличить себя от магазинов потребительской электроники, которые продают колонки, домашние кинотеатры и усилители, предназначенные для частного использования в быту.

Бумаги

Бенсон, Дж. Е. "Теория и конструкция корпусов громкоговорителей", Amalgamated Wireless Australia Technical Review, (1968, 1971, 1972). Beranek, L., "Громкоговорители и микрофоны", J. Acoustical Society of America, том 26, номер 5 (1954). Damaske, P., "Субъективное исследование звуковых полей", Acustica, Vol. 19, стр. 198–213 (1967–1968). Davis, D. & Wickersham, R., "Эксперименты по улучшению способности исполнителя контролировать взаимодействие с акустической средой в больших залах", представленные на 51-й конвенции AES, 13–16 мая 1975 г.; номер препринта 1033. Eargle J. & Gelow, W., "Производительность рупорных систем: частота среза низких частот, управление диаграммой направленности и компромиссы в искажениях", представленные на 101-й конвенции Audio Engineering Society, Лос-Анджелес, 8–11 ноября 1996 г.; номер препринта 4330. Engebretson, M., "Воспроизведение низкочастотного звука", J. Audio Engineering Society, том 32, номер 5, стр. 340–352 (май 1984). French, N. & Steinberg, J., "Факторы, определяющие разборчивость звуков речи", J. Acoustical Society of America, том 19 (1947). Gander, M. & Eargle, J., "Измерение и оценка характеристик больших массивов громкоговорителей", J. Audio Engineering Society, том 38, номер 4 (1990). Henricksen, C. & Ureda, M., "Рупорные системы «Манта»", J. Audio Engineering Society, том 26, номер, стр. 629–634 (сентябрь 1978). Hilliard, J., "Исторический обзор рупорных систем, используемых для звукового оформления больших помещений", J. Acoustical Society of America, том 59, номер 1, стр. 1–8 (январь 1976). Houtgast, T. and Steeneken, H., "Разборчивость речи по огибающей в помещениях", представленные на конференции IEEAFCRL по речи, 1972 г. Klipsch, P. "Модуляционные искажения в громкоговорителях: части 1, 2 и 3", J. Audio Engineering Society, том 17, номер 2 (апрель 1969), том 18, номер 1 (февраль 1970) и том 20, номер 10 (декабрь 1972). Lochner, P. & Burger, J., "Влияние отражений на акустику помещений", Sound and Vibration, том 4, стр. 426–54 (196). Meyer, D., "Цифровое управление диаграммой направленности массивов громкоговорителей", J. Audio Engineering Society, том 32, номер 10 (1984). Peutz, V., "Потеря артикуляции согласных как критерий передачи речи в помещении", J. Audio Engineering Society, том 19, номер 11 (1971). Rathe, E., "Замечание о двух распространенных проблемах звуковоспроизведения", J. Sound and Vibration, том 10, стр. 472–479 (1969). Schroeder, M., "Прогресс в архитектурной акустике и искусственной реверберации", J. Audio Engineering Society, том 32, номер 4, стр. 194 (1984). Smith, D., Keele, D., and Eargle, J., "Улучшения в конструкции контрольных громкоговорителей", J. Audio Engineering Society, том 31, номер 6, стр. 408–422 (июнь 1983). Toole, F., "Измерения громкоговорителей и их связь с предпочтениями слушателей, части 1 и 2", J. Audio Engineering Society, том 34, номера 4 и 5 (1986). Veneklasen, P., "Соображения по проектированию с точки зрения консультанта", Auditorium Acoustics, стр. 21–24, Applied Science Publishers, Лондон (1975). Wente, E. & Thuras, A., "Слуховая перспектива – громкоговорители и микрофоны", Electrical Engineering, том 53, стр. 17–24 (январь 1934). Также, BSTJ, том XIII, номер 2, стр. 259 (апрель 1934) и Journal AES, том 26, номер 3 (март 1978).