Природные звуки, куда можно отнести и музыку, имеют усредненный спектр, соответствующий т.н. розовому шуму. Последний характеризует одинаковое содержание энергии на каждую октаву. Например, интенсивность звука в полосе 40-80 Гц должно получится такой же, как и в полосе 4000-8000 Гц. Все акустические системы, предназначенные для воспроизведения музыки, проектируют исходя из этих соотношений. Но в кино все иначе.
Звуковая дорожка в фильмах редко воспроизводит музыку и звуки природы, в боевиках, например, колонки должны без искажений воспроизвести звуки выстрела (идеальная импульсная характеристика), взрывов, бьющегося стекла и т.п., где спектральная плотность звука уже не подчиняется закону розового шума. Кроме того, как я писал в первой статье, для корректного создания подобных ударно-импульсных звуков большое значение имеет и правильная акустическая обработка помещения, в частности, отсутствие эха. Иначе зритель может потерять чувство погружения, если вдруг распознает несоответствие эха в звуковой дорожке фильма, эхо-сигналу от самой комнаты. Как пример, одиночный выстрел на экране максимально возбудит комнатные отражения, причем они будут отчетливо слышны в тишине после выстрела.
Собственно, из-за того, что звуковая дорожка фильма по своему спектру ближе к белому шуму, и приходится повысить требования к аппаратуре для кинозала. Если говорить языком характеристик, техника должна отыгрывать звуки без искажений во всем диапазоне со средним давлением 85 дБ и пиковым 105 дБ.
Отсюда следует, например, что применение в акустике для ДК обычных купольных твитеров нецелесообразно. В силу небольших размеров купола (традиционно — 1 дюйм) его мощностные возможности ограничены размерами звуковой катушки (теплоотвод затруднен). Тогда как мощность и количество высокочастотного сигнала в кино значительно выше, чем в музыке. Это может привести к тепловой компрессии, то есть последующим искажениями. А бывает и что динамик, не выдержав такой нагрузки, перегорает.
Поэтому лучшая рекомендация для домашних кинотеатров (особенно с дистанцией от АС до места прослушивания более 4-х метров) — ставить рупорные колонки с компрессионными драйверами в СЧ/ВЧ-звеньях. К тому же у такого типа выше показатель чувствительности динамиков. В низкочастотном спектре лучше, чтобы работали драйверы профессионального типа с увеличенным диаметром звуковой катушки.
Вообще, дистанция в 4 метра — это условная граница, пересекая которую надо ответить на вопрос: сможет ли система выдать нужное звуковое давление? Большинство обычных АС при установке в ДК не обеспечат по норме и 3-метровое расстояние. И раз уж речь зашла о дистанции, мощности и чувствительности, напомню основные соотношения, чтобы оперативно определить соответствие выбранных усилителей и АС размерам домашнего кинотеатра.
Расстояние и давление
Итак, согласно стандартам мы должны получить звуковое давление 85 дБ (105 в пике) без искажений по всей полосе частот. Звуковое давление на расстоянии 1 метр от АС при подаче на колонку 1 Ватта мощности — это «чувствительность», ее практически всегда указывают в паспортных данных продукта. Далее вычисляем максимальное звуковое давление в точке прослушивания — каждое удвоение мощности даст нам +3 дБ звукового давления, а каждое удвоение дистанции — спад –6 дБ.
Возьмем, например, наиболее распространенную акустику для музыки с типовой чувствительностью в 91 дБ. На расстоянии 4 метра из-за спада в –12 дБ нужно компенсировать потери дополнительным усилением в размере 105–(91–12) = 26 дБ. Это примерно соответствует усилителю мощностью 500 Вт. Не всякие колонки готовы выдержать такую мощность.
Однако это еще не все, основная проблема в том, что в спецификациях АС параметры мощности указывают из расчета сигнала с частотой 1000 Гц и, значительно реже, в розовом шуме. Поэтому при выборе АС лучше иметь запас по максимальному давлению в 3–6 дБ.
Есть пара способов увеличить звуковое давление. Можно разместить АС в плоскости стены, тогда мы получим дополнительно 5–6 дБ на частотах ниже ~300 Гц. Или применить активный мультиампинг, когда пассивные фильтры кроссоверов исключаются из системы и вместо них используются активные электронные (чаще цифровые) кроссоверы для усилителей мощности. При этом полосные усилители подключаются напрямую каждый к своему динамику, что помогает получить большее звуковое давление и лучшее качество.
Какую акустику для кино покупать
В отличие от музыкальной акустики, где слушателям может нравиться некоторая окраска звука, в кинотеатральных системах такой подход недопустим. Кино требует от колонок минимальных искажений, отсутствие послезвучий и высокого звукового давления. Поэтому в ДК не стоит применять ламповое усиление и аудиофильскую акустику с «особенным» звучанием. В кинотеатре нужно обеспечить минимальное количество комнатных переотражений, поэтому для него лучше других подходят колонки с узкой диаграммой и такие, где свойства направленности мало зависят от частоты. Как многим известно, подобные характеристики у АС рупорного типа, причем с рупором т.н. «постоянной направленности».
Могу сказать, что самым удачным считается эллиптический рупор с направленностью 60х90 градусов. Дальше можно рассматривать обычные колонки с купольными и коническими диффузорами, а вот разных типов «панельной» акустики (электростаты, ленточная, АМТ и прочие) лучше избегать, даже если они применяются только в высокочастотном звене — у них бывает очень неравномерная направленность и проблемы с перегрузочной способностью на НЧ. Диполи и всенаправленные типы АС для кинотеатров не подходят за исключением специальных настенных моделей (т.н. «сурраунды»).
Из типов оформления на первое место я поставлю фазоинвертор низкой эффективности (площадь портов менее ~15% от площади НЧ-диффузора), а на второе — закрытый ящик. Такие типы, как «лабиринты», TDL, обратные рупоры и т.п., где тыловое излучение практически полностью выводится наружу с задержкой — для ДК не подходят, как и варианты открытых оформлений.
Размещение акустики в комнате
Естественно, в кинозвуке есть стандарты по размещению АС — в частности, указывается угол относительно места слушателя, и по возможности, этих стандартов надо придерживаться, чтобы получить звук «как задумал режиссер».
На картинке выше нарисована схема расположения динамиков в одном из самых распространенных форматов 7.1: три фронтальных канала, два боковых, два тыловых и сабвуфер (его расположение не нормируется, поскольку считается, что человеческий слух не способен определить положение источника на такой низкой частоте звука). Если строить ДК в наиболее распространенном формате кадра 2.40:1 с рекомендованным углом просмотра 35-55 градусов, то, как видно на изображении, фронтальные каналы могут находиться либо в формате экрана, либо — центральный канал за экраном, а боковые по краям полотна. И это будет лучший вариант. Прежде всего, потому что боковые каналы следует раздвигать до максимального значения в стандарте ±30 градусов. Тогда получится равномерная панорама между фронтальными и боковыми спикерами, а центральный канал окажется перед экраном, что позволит избежать потерь в звукопрозрачном полотне (высокие частоты поглощаются на 1-6 дБ — тканный вариант, и до 12 дБ — перфорированный).
Позволю себе замечание насчет расположения центрального канала. Ставить его под экраном на полу, как можно часто увидеть, — очень грубая ошибка. Так мы получим сильное переотражение звука от пола, которое снизит разборчивость диалогов и даст легко определяемое направление на источник звука, абсолютно не совпадающие с тем, что происходит на экране. По этой причине «законное» положение центрального канала таково — излучатель должен находиться на высоте 5/8 от нижней части экрана. На такой же высоте располагают фронтальные LR-каналы и сурраунд (для форматов 5.1 и 7.1).
Хочу заметить, что новые форматы 3D-звука, как Dolby Atmos, DTS:X, Aura 3D — все они имеют разные карты стандартного расположения АС. И что же тогда делать, если вы строите «самый лучший» ДК? Выход могут предложить звуковые процессоры, как, например Trinnov Altitude 32 с его функцией 3D Remapping, которая виртуально «переставит» АС на свои места в полном соответствии с воспроизводимым стандартом. На сегодня пока это единственный аппарат, который обещает подобные виртуальные «перестановки» на одном наборе АС.
Ошибки расстановки акустики
Итак, затрону основные ошибки при размещении АС и возможные методы их исправления.
1. Нет возможности применить звукопрозрачный экран. В таких случаях можно разместить колонку центрального канала над экраном. Еще один вариант — активировать функцию центрального виртуального канала, которая есть у некоторых проекторов. Так может получиться даже лучше, чем ставить поверх полотна.
2. Размещение боковых каналов слишком близко к зрителю (помещение вытянутой формы). В таком случае, когда в одном ряду сядут несколько зрителей, станет невозможно обеспечить баланс звука от боковых каналов для всех зрителей, кроме центрального. Единственный способ решения этой проблемы — поднять боковые каналы выше, усреднив, таким образом, расстояние до зрителей.
3. Зрительские места размещены вплотную к стене. Вообще, такой расстановки кресел лучше избегать сразу, она в корне неверна. Но если другого выхода нет, единственный способ что-то улучшить — применить дипольный тип АС на тыловой стене над зрителями.
4. Применение недорогих потолочных маломощных динамиков. Часто их размещают немного в стороне от зрителя, и если добавить высоту потолка, то итоговая дистанция от динамиков до зрителя превысит те самые пороговые 4 метра, о который я писал в начале статьи. Частично эту ситуацию может исправить процессор, но до конца «излечить» ее не получится, это компромиссное решение.
5. Все АС необходимо направить в центр зрительской зоны, а точнее на VIP-место. Этим правилом часто пренебрегают и ставят колонки параллельно стенам комнаты. В итоге получают повышенную неравномерность и сильные отражения от стен помещения.
6. Чрезмерное расширение зоны просмотра. Помните, точные поканальные задержки можно сделать только для одной точки (зрительского места) в зале, поэтому зрителей нужно «рассаживать» максимально компактно.
7. Расположение АС в формате 5.1, когда есть возможность ставить 7.1, я также считаю ошибкой. В формате 5.1 всегда заметен провал во фронтально-боковой панораме, а применение двух дополнительных АС и пары каналов усиления ненамного удорожает смету.
8. Использование одного сабвуфера. С одним низкочастотником в системе практически невозможно получить равномерное звуковое давление по всей зрительской зоне. Для иллюстрации ниже приведу график измерения одной системы в помещении 60 кв.м. в зоне примерно 3х2 метра. Обратите внимание, что неравномерность на низких частотах достигает 30 дБ в зависимости от места замера.
По этим причинам в домашних кинотеатрах высокого класса ставят больше одного саба. Оптимальное число — 4, а минимальное — 2. При этом пару сабвуферов ставят по центрам противоположных стен, а если взять четыре низкочастотника, то и способов будет побольше (исследование Harman).
При таком размещении сабов достигается равномерное низкочастотное покрытие всей зрительской зоны, но нужно обязательно применять параметрические эквалайзеры для выравнивания нескольких пиков звукового давления. Сначала для каждого из сабов в настройках устанавливают задержку, которая компенсирует разницу в дистанциях низкочастотников до центра зрительской зоны, а дальше эквалайзером выравнивают его отклик, а затем применяют фильтр еще и в общем LF-канале. Это очень сложная задача, но более простого пути нет. Несколько ее облегчить призваны многоканальные аудиопроцессоры, но помните, что выбирать модель нужно с достаточным числом каналов, ведь каждый сабвуфер заберет себе по одному. Хотя можно снизить количество каналов при небольшой потере качества, если выводить один канал на пару сабвуферов.
Усиление и кабели
Для домашнего кинотеатра всегда предпочтительнее мощное «токовое» усиление класса AB. Однако для больших проектов лучше брать импульсные усилители, поскольку они имеют значительно меньшее тепловыделение в режиме холостого хода — порядка 5-8%, что в схеме ДК с общей потребляемой мощностью 5-10 кВт меньше киловатта. В свою очередь, аналоговое усиление в холостом режиме будет потреблять порядка 3 кВт. К тому же, хорошие аналоговые усилители мощностью более 300 Вт на канал очень дорогие, а способных выдать 500 – 1000 Вт на рынке и вообще представлено совсем немного — выбирать не из чего. Тогда как качеством звучания современные импульсные усилители уже ничем не уступают лучшим образцам аналогового усиления.
Помимо рядовых проблем акустических кабелей с недостаточным их сечением и ограничением тока, есть и еще одна, о которой следует напомнить строителям домашнего кинотеатра — это скин-эффект. Этот «эффект» приводит к задержке низкочастотной составляющей сигнала и хорошо известен в стереосистемах. Там для борьбы используют плоские кабели, коаксиальные конструкции, набор тонких проводников с изоляцией (литцендрат) и т.д. Но в случае с кино, решить эту проблему проще. Как правило, в ДК используется частотное деление на 80 Гц (ниже работают сабвуферы), поэтому последствия скин-эффекта легко корректируются задержками в основных каналах относительно канала НЧ-эффектов.
Часть 1: Строим домашний кинотеатр: акустическая обработка помещения (часть 1)
