Сущность эффекта реверберации

Рисунок 6

Реверберация сопровождает любой звук, возникший в естественной акустической среде. Возникает она при отражении звуковой волны от каких-либо препятствий и ее возврата в точку прослушивания. Поэтому, в восприятии акустического звука присутствует его прямой источник и многочисленные отражения от ближайших поверхностей -- преград. Графически это можно представить следующим образом: пусть в неком помещении (1) имеется источник сигнала (2) и слушатель (3).

При подаче короткого звукового импульса в точке прослушивания будет наблюдаться приблизительно следующая картина:

Рисунок 7

Первым приходит прямой сигнал от источника звука, имеющий наибольшую интенсивность. Вслед за ним приходят ранние или первичные отражения от стен, пола, потолка, имеющие меньшую интенсивность, величина которой зависит и от пройденного расстояния и от поглощающих свойств материалов поверхностей. Далее подходят вторичные и многочисленные последующие отражения с быстро уменьшающейся интенсивностью. В реальной ситуации звуковые импульсы обычно имеют протяженность большую, чем время прихода первых отражений, поэтому реверберация накладывается на исходный звук в процессе его звучания.

Часто к ранним отражениям причисляют вторичные приходящие отзвуки, отстающие от исходного прямого сигнала не более чем на 60 мс.

Эффект реверберации проявляется в более сочном гулком объемном звучании, обычно более приятном для восприятия, чем исходный «сухой» звук.

В аудиозаписи реверберация придает чувство глубины пространства. Источник звуков с более выраженным эффектом реверберации субъективно ощущается расположенным в отдалении от слушателя.

Реверберация воспринимается слитно, если промежутки между отраженными сигналами менее 100 мс. При увеличении интервала между приходящими звуками свыше 100 мс субъективное восприятие человека отмечает уже раздельное эхо.

Чем больше размеры помещения и меньше поглощающая способность поверхностей, тем больше длительность реверберации. Под временем реверберации понимают длительность затухания сигнала на 60 дБ от первоначального значения.

По времени реверберации и ее глубине в естественной звуковой среде можно оценить размеры помещения и его акустические свойства. Звук голоса на сцене концертного зала, в пустой комнате, в комнате с множеством мягких вещей заметно отличается по воспринимаемому тембру.

В процессе естественной реверберации меняется частотный спектр звука. Высокие частоты затухают быстрее, чем низкие, поэтому тембр отраженного звука в сравнении с оригиналом имеет более мягкий, приглушенный характер. Величина потери высокочастотных составляющих спектра зависит от расстояния, пройденного акустической волной, и от свойств материалов отражающих поверхностей.

История искусственной реверберации

Наиболее естественный и качественный способ передать в записи реверберацию -- осуществить запись в хорошем концертном зале. Очевидно, что этот способ доступен далеко не всем и не во всех случаях, поэтому потребность в имитации реверберации родила еще до цифровой электронной эпохи несколько полуакустических, полумеханических приемов ее получения.

Первой для имитации реверберации появилась эхо-камера (chamber). Это небольшое помещение, в котором находилась звуковоспроизводящая система и микрофон для записи звука. Для усиления эффекта стены помещения были покрыты рядами звукоотражающих тарелок или другими похожими материалами. Меняя положение громкоговорителя и микрофона можно было получить небольшие вариации в записанном звуке.

Относительно популярный метод имитации реверберации был реализован на больших подвешенных с напряжением металлических пластинах (plate) с прикрепленными к ним электромагнитными преобразователями. С помощью демпфирования пластины можно было управлять временем ее колебаний. Вибрации пластины имитировали настоящую реверберацию весьма условно, но тем не менее симуляция такого способа нашла воплощение во всех современных цифровых ревербераторах.

Более низкокачественной вариацией этого способа была пружинная (spring) реверберация, использовавшаяся раньше в гитарных усилителях. На одном конце пружины стоял электромагнитный преобразователь, приводивший пружину в колебания, а на другом звукосниматель, воспринимавший все ее полезные и паразитные колебания.

Типы реверберации

В любом современном цифровом ревербераторе можно выбрать несколько программ, имитирующих различные реальные условия прослушивания или синтезирующих некие фантастические ситуации для специальных эффектов. Ниже кратко описаны наиболее популярные примеры.

Hall (зал) -- имитирует акустику концертного зала. Глубокая реверберация с большим временем затухания. Субъективно как бы отдаляет источник звука от слушателя.

Room (комната) -- реверберация небольшого помещения. Подходит для применения к акустическим инструментам в камерной атмосфере.

Live (Stage) -- имитирование живого выступления на сцене, считается, что данный тип реверберации хорошо подходит для солирующих инструментов.

Plate (пластина) -- симуляция плоской электромеханической реверберации металлической пластины, описанной выше. Применяют для вокала и ударных инструментов.

Spring (пружина) -- lo-fi реверберация, имитирует упомянутую выше пружинную электромеханическую конструкцию.

Chamber (эхо-камера) -- имитация описанного ранее помещения для записи реверберации.

Gate (гейт, шлюз) -- реверберация с отрезанием конечной фазы затухания. Придает звуку некий динамичный характер и используется для ударных инструментов и, в частности, для барабанов.

Reverse (реверс) -- тип искусственной реверберации с инвертированной огибающей, т.е. она сперва плавно нарастает, затем резко обрывается. Подобный эффект может быть получен путем инвертирования звука в редакторе, применения к нему обычной реверберации и обратному инвертированию. В этом случае реверберация начинается еще до старта основного звука. Специфичный эффект, иногда используется для вокала.

Иногда можно встретить и другие, экзотические типы реверберации. Например, в XG устройствах от Ямахи можно найти White Room, Tunnel, Canyon, Basement -- реверберация при искусственных условиях, а в серии Sound Canvas от Роланда -- Panning Delay -- некая раздельная стереофоничная реверберация.

Параметры реверберации

В этом разделе в алфавитном порядке мы рассмотрим регулируемые параметры, встречающиеся в современных цифровых ревербераторах.

Balance (Dry/Wet) -- регулирует соотношение прямого звука и звука, обработанного эффектом.

Density -- плотность ранних (первичных) отражений, характеризует геометрию имитируемого помещения.

Diffusion -- характеризует расплывчатость реверберации, при низких значениях ощущается её дискретность или подобие эха.

Early Reflection Level -- уровень ранних отражений, соотносится с отражающими свойствами материалов помещения.

Er/Rev Balance -- соотношение уровней ранних отражений и остатка реверберации.

Feedback Level -- уровень обратной связи.

High Cut -- параметры фильтра НЧ (эквалайзера). Делает тембр реверберации более мягким.

High Damp (LPF) -- параметры демпфирования высокочастотных составляющих спектра реверберации (иногда раздельно регулируется уровень и частота). Основано на естественном эффекте более быстрого затухания высокочастотного спектра звука в процессе акустической реверберации. В некоторой степени имитирует свойства материалов отражающих поверхностей помещения.

Low Cut -- параметры фильтра ВЧ (эквалайзера).

Low Damp (HPF) -- параметры демпфирования низкочастотных составляющих реверберации (иногда раздельно регулируется уровень и частота).

Pre Delay (Initial Delay) -- временной интервал между прямым звуком и ранними (первичными) отражениями (фактически имитирует размеры помещения с учетом месторасположения слушателя).

Release Density -- плотность отражений конечной фазы реверберации.

Reverb Delay -- промежуток между ранними отражениями и остатком реверберации.

Reverb Send Level (Depth, Volume) -- уровень реверберации. Основной параметр, управляющий глубиной эффекта.

Reverb Time -- длительность реверберации (время затухания звука приблизительно на 60 дб).

Size (Room Size, Hall Size, Height, Width, Depth) -- размеры (объем) имитируемого помещения.

Wall Vary -- характеризует геометрию (неровности) отражающих поверхностей. Большие значения придают реверберации более рассеянный характер.

Эффект реверберации заключается в придании звучанию объемности, характерной для большого зала, где каждый звук порождает соответствующий, медленно угасающий отзвук. Таким образом, с помощью реверберации можно "оживить", например, фонограмму, сделанную с заглушенном помещении. От эффекта "эхо" реверберация отличается тем, что на входной сигнал накладывается задержанная во времени не его копия, а выходной сигнал. Такой процесс происходит следующим образом. В первый момент времени входной сигнал проходит на выход без изменений. Затем, по истечении времени задержки, он снимается с выхода, его амплитуда умножается на какой-то коэффициент A (обычно имеющий значение меньше 1, что фактически приглушает сигнал) и суммируется со входным сигналом. И снова, по прошествии очередного промежутка времени задержки, уже смешанный сигнал снимается с выхода, снова перемножается на коэффициент A и в очередной раз суммируется с входным сигналом. Схематично механизм реверберации показан на рисунке:

Рисунок 8

Возьмем, например, значение коэффициента A, равным 0.5. Тогда сигнал, снятый с выхода по истечении времени задержки, будет изменен по амплитуде на значение, равное произведению амплитуды выходного сигнала на коэффициент A (то есть вполовину приглушен), и просуммирован со входным сигналом. Далее, просуммированный сигнал будет снова снят с выхода, умножен на коэффициент A и снова подан на вход, где будет просуммирован со входным сигналом. И так далее. Таким образом, чем выходной сигнал "старше", тем большее количество раз он был пропущен через "петлю" и тем более низкую амплитуду он будет иметь. Другими словами, в случае, если A < 1, то параллельно основному сигналу мы будем слышать многократное затухающее по амплитуде его повторение.

Следует опасаться случаев, когда А принимает значения больше 1. В таком случае каждый новый "виток" такого алгоритма преобразования сигнала будет приводить к увеличению амплитуды. В результате в какой-то момент времени произойдет перегрузка сигнала, что в свою очередь может привести к выходу из строя аппаратуры (усилителя или колонок). Точно такой же эффект можно наблюдать, если установить рядом микрофон и колонки, подключенные к одному и тому же усилителю.

Реверберация широко применяется в случаях, когда необходимо "украсить", обогатить звучание сольного инструмента или голоса, а также струнной, духовой групп или других голосов оркестра за исключением только ритм-секции.

Следует оговорить также проблему создания реалистичной реверберации. Дело в том, что вышеописанный механизм создания реверберации не учитывает многих обстоятельств. Если, скажем, мы хотим создать впечатление прослушивания музыки в зале, то следует учитывать, что звук, распространяющийся в зале, отражается не только от стен, но также и от кресел, пола и прочих поверхностей, которые порождают потоки дополнительных звуковых волн. Кроме того, каждая поверхность обладает свойством поглощения, в результате чего отраженный от этой поверхности сигнал может иметь несколько отличный от пришедшего сигнала спектр. По этой причине, для создания реалистичной реверберации пользуются значительно более сложными методами, которые фактически включают в себя объединения из нескольких механизмов, аналогичных тому, который мы рассмотрели выше.

Способы практического использования

Как говорится, правила существуют для того, чтобы их нарушать. Для изложенных ниже советов всегда можно придумать исключения. Так что эксперимент и фантазию можно только приветствовать.

Обычно для достижения чувства общности пространства единый тип реверберации типа Hall (Room, Live) применяют для всего микса в целом, при этом, для отдельных инструментов или группы инструментов в целях получения особых эффектов можно использовать дополнительную обработку процессором реверберации.

Данный эффект можно использовать для моделирования глубины сцены. Инструменты, имеющие более глубокую реверберацию, ощущаются расположенными как бы в отдалении. Справедливо и обратное, инструмент или голос без реверберации кажется находящимся вблизи.

Множество оттенков звука можно получить, используя эффекты в стерео режиме. Например, исходный звук разместить по центру, короткую реверберацию с малым временем первичных отражений по левому каналу, а с большим временем по правому.

Для вокальной партии интересный эффект дает применение реверсивной (reverse) реверберации. Также, оживляет голос одновременное применение двойной реверберации -- с коротким и длинным временем затухания.

Глубокая реверберация с большим временем затухания хорошо подходит для синтезаторных подкладов.

Для получения более жесткого динамичного ощущения ритма в миксе для ударных инструментов (барабанов) можно использовать Gate-реверберацию.

Большие барабаны и басы хорошо звучат с небольшим количеством реверберации или вообще без нее.

И главное: никогда не стоит перебарщивать с глубиной реверберации -- очень легко можно превратить микс в неразборчивую кашу с налезающими друг на друга звуками. Чем быстрее темп композиции -- тем меньше она должна быть.

Хорус

Психоаккустические преобразователи - это приборы, обрабатывающие звук с учетом физиологических и психодогических особенностей восприятия звука человеческим ухом.

Энхансеры и эксайтеры