Τ Ε Ι Κ Ρ Η Τ Η Σ Π Α Ρ Α Ρ Τ Η Μ Α Ρ Ε Θ Υ Μ Ν Ο Υ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΟΥΣΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗΣ ΗΧΟΛΗΨΙΑ ΙΙΙ

Transcript

1 Τ Ε Ι Κ Ρ Η Τ Η Σ Π Α Ρ Α Ρ Τ Η Μ Α Ρ Ε Θ Υ Μ Ν Ο Υ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΟΥΣΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΙ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗΣ ΗΧΟΛΗΨΙΑ ΙΙΙ ΞΕΝΙΚΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 217

2

3 113 8 STEREO-ΗΧΟΓΡΑΦΗΣΕΙΣ 8.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ / ΟΡΙΣΜΟΙ. Ο όρος Stere-ηχογράφηση είναι ουσιαστικά συνώνυμος με την πρόταση "Ηχογράφηση συνόλου με στόχο την αναπαραγωγή σε Stere σύστημα". Σημαντικά και ενδιαφέροντα πράγματα περιέχει αυτή η cmpact πρόταση: Πρώτο και βασικό στοιχείο είναι το ότι μέσω της λέξης "συνόλου" υπονοείται -σε τεχνικό επίπεδο- η πλήρης αποδέσμευση απ τη λογική της αντιστοιχίας μικρόφωνο πηγή / μουσικό όργανο. Η τοποθέτηση των όποιων μικροφώνων στοχεύει στην ισορροπημένη λήψη του συνόλου της ορχήστρας και της ακουστικής του χώρου στον οποίο διαδραματίζεται το γεγονός. Σημειώστε ότι και σε μια ακραία τρόπον τινά περίπτωση χρήσης αυτής της μεθόδου, ας πούμε την ηχογράφηση ενός sl οργάνου, ένα ζεύγος μικροφώνων θα τοποθετηθεί σε μια απόσταση από 5 cm και πάνω, και θα γίνει προσπάθεια -μέσω της απόστασης και της κατάλληλης γεωμετρικά τοποθέτησης- να πάρουμε ό,τι εκπέμπει το όργανο απ όλα του τα μέρη αφ ενός, και αφ ετέρου το κατάλληλο / επιθυμητό ποσοστό αντήχησης.. Βλέπετε, υποθέτω, ότι η αποδέσμευση εδώ απ την αντιστοιχία mike όργανο υλοποιείται μέσω της εγκατάλειψης της clse miking λογικής. Το δεύτερο σημαντικό στοιχείο είναι βέβαια το frmat αναπαραγωγής. Tw-channel stere, οπότε, δυο πράγματα μπορεί να συμβαίνουν: Ή χρησιμοποιείται αυστηρά ένα ζεύγος μικροφώνων, των οποίων μικροφώνων τα σήματα συνιστούν τα δυο tracks του stere, ή χρησιμοποιούνται περισσότερα των δυο μικρόφωνα με συγκεκριμένη όμως μεταξύ των σχέση σημάτων εξόδου, σχέση η οποία "φτιάχνεται" n lcatin, εκεί, έτσι ώστε η μίξη των σε stere frmat να γίνεται κατά τεκμήριο επίσης εκεί, τότε, σε real time, όπως λέγεται.. Αν προχωρήσουμε τώρα σε μια ανασκόπηση των διαφόρων μεθόδων stere ηχογράφησης που χρησιμοποιήθηκαν διεθνώς από παλιά (λίγο μετά τις αρχές του 2 ου αιώνα) μέχρι σήμερα, θα καταλήξουμε στο ότι πράγματι οι παραπάνω σκέψεις έχουν επικρατήσει, όντας βέβαια εμπλουτισμένες με τα συμπεράσματα των ερευνών γύρω από το θέμα της binaural αντίληψης. Χωρίζονται λοιπόν οι stere ηχογραφήσεις σε δυο κατηγορίες: Μέθοδοι δυο μικροφώνων. Μέθοδοι με πάνω από δυο μικρόφωνα. Νομίζουμε ότι, για το κλείσιμο αυτής της εισαγωγικής παραγράφου, ένα σχόλιο περί της ποιότητας των stere ηχογραφήσεων είναι χρήσιμο, πρέπει άλλωστε επ αυτού να στηριχθεί η συνέχεια..

4 114 Ο ορισμός λοιπόν του επιθυμητού αποτελέσματος μιας stere ηχογράφησης είναι σχετικά εύκολο πράγμα: «Σωστές χροιές, καθαρή ανάγλυφη "εικόνα" των πηγών στο χώρο και ποσοστό αντήχησης που πείθει, σε συμφωνία πάντα με τις μουσικές-αισθητικές απαιτήσεις του έργου». Αναμφισβήτητα, δεν είναι το ίδιο εύκολη η υλοποίηση αυτού του αποτελέσματος. Μπορούμε όμως ήδη να ξεκαθαρίσουμε ένα-δυο πράγματα: Η ακουστική του χώρου έχει καθοριστική επίδραση στη ποιότητα του αποτελέσματος, είναι δε αυτό ένα γεγονός το οποίο φαίνεται στην ιστορία της Δισκογραφίας, με την έννοια ότι έχει σαφώς επικρατήσει η επιλογή χώρων πολύ υψηλής ακουστικής ποιότητας ή χώρων ειδικού, ιδιαίτερου χαρακτήρα, που επιδιώκεται η καταγραφή του. Αυτή λοιπόν η επιλογή, που ούτως ή άλλως είναι περισσότερο θέμα Παραγωγής, δεν θα μας απασχολήσει, καταφαίνεται όμως ότι, από ηχοληπτικής πλευράς, στόχος είναι μια ρεαλιστική αναπαράσταση του πράγματος, καταγραφή δηλαδή της όλης ατμόσφαιρας που δημιουργείται απ το συνδυασμό ορχήστρα + μουσικό έργο + χώρος. Μετά από αυτή τη διευκρίνιση, επανερχόμενοι στον παραπάνω ορισμό, θα λέγαμε ότι και οι χροιές, με τον ανάλογο χρωματισμό από το χώρο, είναι δεδομένες. Απομένει λοιπόν ο τεχνικός εξοπλισμός, μικρόφωνα κλπ, σε επίπεδο ποιότητας και τοποθέτησης.. όπου για τη ποιότητα, επειδή από τη φύση του πράγματος χωρίς αμφιβολία έχουμε να κάνουμε με ομολογουμένως δύσκολο και απαιτητικό ηχητικό υλικό, η ενδεδειγμένη απάντηση είναι μονολεκτική: Το maximum. Τελικά: Από ηχοληπτική άποψη, η δυνατότητα πραγματοποίησης μιας πετυχημένης stere ηχογράφησης βασίζεται κατ ουσία στην επιλογή μικροφώνων κατάλληλου τύπου και στη σωστή τοποθέτηση του όλου συστήματος. Πρόκειται για πρόβλημα σύνθετο, συνήθως υπάρχουν κάποιες εναλλακτικές λύσεις, όλ αυτά θα μας απασχολήσουν στη συνέχεια..

5 ΜΕΘΟΔΟΙ ΔΥΟ ΜΙΚΡΟΦΩΝΩΝ COINCIDENT PAIRS Συμπτωτικά ζεύγη σημαίνει αυτός ο τίτλος, και υπονοεί ότι τα δυο μικρόφωνα του όποιου ζεύγους κατ αρχήν είναι κατευθυντικά, είναι απολύτως ίδια, και τα διαφράγματα των συμπίπτουν, βρίσκονται δηλαδή πρακτικά στο ίδιο σημείο, στην ίδια θέση, επιπλέον δε οι n axis διευθύνσεις των σχηματίζουν κάποια γωνία η οποία αποκαλείται «γωνία του ζεύγους» ή «mike angle» συνήθως διεθνώς, έτσι ώστε να μπορούν-σε επίπεδο λήψης-να καλύπτουν μιαν ευρεία σύμφωνα με τις ανάγκες περιοχή. Στο Σχ. 8.1 βλέπετε μια τυπική περίπτωση cincident ζεύγους μικροφώνων, γωνίας 9. Σχήμα 8.1 Σχήμα 8.2 Σχήμα 8.3 Η βασική, χαρακτηριστική και πρόδηλη ιδιότητα των cincident pairs είναι ότι οι διαδρομές (πηγή L mike) και (πηγή R mike) είναι πρακτικά ίδιες, δεν υπάρχει μεταξύ των διαφορά δρόμου /χρόνου, συνεπώς τα L και R σήματα είναι συμφασικά, διαφέρουν μόνο στο level, λόγω της διαφορετικής γωνίας υπό την οποία "βλέπει" κάθε μικρόφωνο τη πηγή. Πρέπει δε να σας είναι εύκολα κατανοητό ότι αυτές τις διαφορετικές γωνίες τις δημιουργεί ή θέση της, έχουμε λοιπόν διαφορά level λόγω θέσης της πηγής, και επομένως κατά την αναπαραγωγή μια αντίστοιχη εικονική θέση λόγω διαφοράς level μεγαφώνων.. έτσι δημιουργείται η στερεοφωνική εικόνα της όλης ορχήστρας. Δείτε το Σχ. 8.4.

6 116 Σχήμα 8.4 Βέβαια, μια σοβαρή προϋπόθεση χρειάζεται για όλο αυτό: Τα gains των δυο μικροφώνων πρέπει να ρυθμίζονται απολύτως ίδια. Για να μην υπάρξουν στην αναπαραγωγή παραμορφωμένη στέρεο-εικόνα και λανθασμένες σχετικές εντάσεις. Επικρατεί η συνήθεια αυτού του είδους τα διάφορα συμπτωτικά ζεύγη να τα ονομάζουμε XY stere ζεύγη /συστήματα. Πρόκειται για μια οικογένεια ζευγών που προκύπτουν από διάφορους συνδυασμούς γωνίας ζεύγους και πολικού διαγράμματος. Το Σχ. 8.2 δείχνει ένα τέτοιο ζεύγος, για την ακρίβεια πώς αυτό πρέπει να "στηθεί", με τη βοήθεια βέβαια της σχετικής βάσης. Στο Σχ. 8.3 αντιθέτως, βλέπετε ένα stere micrphne, μια στερεοφωνική μονάδα που περιέχει δυο διαφράγματα. Διακρίνονται στο σχήμα τα δυο σημάδια που δηλώνουν τις n axis διευθύνσεις καθώς και η βαθμονομημένη σε μοίρες περιφέρεια, έτσι ώστε η γεωμετρική κατ αρχήν "δημιουργία" του ζεύγους γίνεται με ακρίβεια, γρήγορα και απλά, η δε μετέπειτα τελική του τοποθέτηση ευκολότερη, λόγω της χρήσης ενός μόνο γερανού. Συχνά, για λόγους συντομίας, το οποιοδήποτε συμπτωτικό στέρεο-ζεύγος δηλώνεται ως B,ϑ. Φυσικά, < B 1 και ϑ >. ( ) Για το όλο "στήσιμο" της εγκατάστασης, ορχήστρα + ζεύγος, πρέπει λίγο να δούμε τη γεωμετρία του πράγματος:

7 117 Σχήμα 8.5 Σχήμα 8.6: Ηχογράφηση ορχήστρας με συμπτωτικό ζεύγος ( B,ϑ ). Στο Σχ. 8.5 βλέπετε το λογικά αναμενόμενο, στη μέση δηλαδή της σκηνής το stere mike, με συμμετρικό τρόπο ως προς το δεξιά-αριστερά, και φυσικά σε κάποια απόσταση απ αυτήν. Σωστή είναι αυτή η λογική, επομένως, η επόμενη κίνηση μας πρέπει να είναι ο ακριβέστερος καθορισμός των θέσεων όλων των εμπλεκόμενων στοιχείων. Θα ορίσουμε λοιπόν πρώτα ένα σύστημα συντεταγμένων, ένα σύστημα που θα είναι «Σύστημα αναφοράς του χώρου ηχογράφησης (της σκηνής)» πάνω στο οποίο θα ορίζονται οι θέσεις των πάντων. Περί αυτού λοιπόν: Πρέπει πρώτα να γίνει σαφές ότι, παρ όλο που τα "αντικείμενα" της προς ηχογράφηση ορχήστρας είναι τρισδιάστατα και υπάρχουν στον τρισδιάστατο χώρο, το Σχ. 8.5 περιορίζεται σε μια επίπεδη αναπαράσταση τους.. μπορείτε άνετα, αν θέλετε, να θεωρήσετε ότι δείχνει τη κάτοψη της σκηνής. Αιτία αυτής της επιλογής είναι η αναλογία /αντιστοιχία της στέρεο ηχογράφησης με την στέρεο αναπαραγωγή (το Σχ. 8.4 σας το υπενθυμίζει).. για την οποία παλιότερα (Ηχοληψία Ι, 3.2) αποδείξαμε ότι είναι μια δισδιάστατη (tw-dimensinal)

8 118 λειτουργία. Θα ορίσουμε άρα πάνω στο Σχ. 8.5 ένα επίπεδο σύστημα αναφοράς, αυτό ακριβώς δείχνει το Σχ. 8.6: Πρόκειται για σύστημα πολικών συντεταγμένων επειδή αυτό ταιριάζει με τα μικρόφωνα, η λειτουργία των οποίων περιγράφεται από την πολική τους εξίσωση s(ϑ). 1/. Ως άξονας των ορίζεται η μεσοκάθετος στη (νοητή) ευθεία AB που συνδέει τα άκρα A και B της ορχήστρας, το δε κέντρο K του συστήματος βρίσκεται σε κάποιο σημείο της εν λόγω μεσοκαθέτου. Εξ ορισμού, το stere-ζεύγος τοποθετείται πάντα στο κέντρο Κ. 2/. Επιπλέον, το ζεύγος τοποθετείται έτσι ώστε η n axis διεύθυνση του (Σχ. 8.1) να ταυτίζεται με τον άξονα των, οπότε αυτός θα είναι και διχοτόμος της γωνίας του ζεύγους ϑ. Επιτυγχάνεται μ αυτό τον τρόπο η συμμετρική, ισοδύναμη λήψη των περιοχών αριστερά και δεξιά της μηδενικής διεύθυνσης. Σ αυτό το πλαίσιο, ταιριάζει επίσης η χρήση και αρνητικών τιμών για τη γωνία ϑ, σύμφωνα με τον κανόνα left / right ( ) / (+). Συνεπώς, μαθηματικά μιλώντας, πρέπει π ϑ π για την κάλυψη όλου του επιπέδου.. Τελικά, η θέση της όποιας πηγής /μέλους της ορχήστρας καθορίζεται από ένα ζεύγος ( r, ϑ ). Γνωστό και καθόλου πρωτότυπο αυτό, όμως, επανερχόμενοι στην αντιστοιχία ηχογράφησης αναπαραγωγής, φαίνεται άμεσα ότι οι δυο διαστάσεις της αναπαραγωγής, α) Βάθος σκηνής και β) Πλάτος σκηνής, δημιουργούνται από τις παραπάνω r και ϑ αντιστοίχως. Αξίζει το κόπο να θυμίσουμε εδώ ότι: 1) Το Βάθος σκηνής εξαρτάται άμεσα από τις τιμές της r [βλέπε r = s( ϑ ), Ηχοληψία Ι 4.2.2], βάσει του γεγονότος ότι, στις μεγαλύτερες, το ποσοστό του reverb στο συνολικό σήμα (direct + reverb) μεγαλώνει επίσης. Είναι δε χαρακτηριστικό ότι επειδή η επιθυμητή ποσότητα του reverb στο αποτέλεσμα κρίνεται από νόμους αισθητικής κυρίως, οι πρέπουσες αποστάσεις r (άρα και η θέση του κέντρου Κ) υπολογίζονται εμπειρικά, με το αυτί. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο και στη περίπτωση μας εδώ, σχετικά με την απόσταση του ζεύγους από την ορχήστρα, υπάρχει πιο πάνω η ασάφεια ότι το κέντρο Κ βρίσκεται «σε κάποιο σημείο της εν λόγω μεσοκαθέτου». 2) Αντίθετα, για το Πλάτος σκηνής υπάρχει η δυνατότητα μαθηματικού υπολογισμού της διαφοράς level λόγω θέσης (ϑ) με τη βοήθεια των πολικών εξισώσεων s(ϑ), αναφερόμενοι φυσικά μόνο στο direct σήμα της κάθε πηγής, διότι αυτό φτάνει γρηγορότερα από τις ανακλάσεις του και καθορίζει άρα τη θέση της ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΗΣ ΣΤΕΡΕΟΦΩΝΙΚΗΣ ΕΙΚΟΝΑΣ. Επίπεδο λήψης. Το επίπεδο του Σχ. 8.6 με όλες τις παραπάνω ιδιότητες ονομάζεται επίπεδο λήψης (ηχογράφησης). Ορίζεται από το κέντρο K και τα άκρα A και B της ορχήστρας (τρία σημεία). Το ίδιο βέβαια επίπεδο δηλώνεται και από τις n axis διευθύνσεις των δυο mics, δηλαδή ταυτίζεται με το επίπεδο της γωνίας του ζεύγους, που συναντά ή "κόβει" την ορχήστρα σε κάποια σημεία, πχ A, C, B κλπ. Αυτός ο δεύτερος εναλλακτικός ορισμός θα αποδειχθεί νοηματικά χρησιμότερος (περισσότερη αυτονομία στα mics) αμέσως τώρα που θα επιδιώξουμε να δούμε αναλυτικότερα το τρισδιάστατο του πράγματος: Σημειώστε κατ αρχήν ότι ο ορισμός του Σχ. 8.6 ως επιπέδου λήψης είναι η δεύτερη ονομασία

9 119 που του δίνουμε, γιατί λίγο πιο πριν, θεωρήσαμε ότι το Σχ. 8.6 δείχνει τη κάτοψη της σκηνής. Πρέπει να ξεκαθαρίσουμε αυτές τις δυο έννοιες. Υποθέστε λοιπόν ότι όντως το Σχ. 8.6 δείχνει την κάτοψη της σκηνής. Αντίθετα το Σχ. 8.7 δείχνει μια εγκάρσια τομή, δηλαδή ένα κατακόρυφο επίπεδο που φυσικά είναι κάθετο στην κάτοψη και επιπλέον "περιέχει" τον άξονα ϑ =. Ως εκ τούτου, στο κέντρο Κ του Σχ. 8.6 αντιστοιχεί ο άξονας FE του Σχ Επιπλέον, τα βελάκια στους άξονες HD, FD κλπ θέλουν να δηλώσουν αφ ενός την ύπαρξη εκεί του stere-ζεύγους και αφ ετέρου τη κλίση του. Σχήμα 8.7: Εγκάρσια τομή της σκηνής του Σχ. 8.6 στη κεντρική διεύθυνση ϑ =. Μια απλή μεταβολή της θέσης η/και της κλίσης του ζεύγους (από το Η πχ στο F) οδηγεί σε άλλο επίπεδο λήψης, μεταβάλλοντας επομένως τις αποστάσεις r και τις πολικές γωνίες ϑ των επιμέρους πηγών. Επομένως, κάθε άξονας HD, GI κλπ αντιπροσωπεύει στο χώρο ένα πιθανό επίπεδο λήψης, το οποίο επίπεδο, συναντά την ορχήστρα δημιουργώντας τρόπον τινά μια τομή επ αυτής. Σημεία της εν λόγω τομής είναι πχ τα Α, Β κλπ στο Σχ. 8.6, όπως και πριν είπαμε.. Αντιλαμβάνεστε δε ότι όλα τα επίπεδα λήψης έχουν μια και μοναδική, ίδια, προβολή στη κάτοψη. Οπότε, στο βαθμό που το Σχ. 8.6 δείχνει κάτοψη, οι συντεταγμένες (r,ϑ) των πηγών δεν είναι οι πραγματικές. Θα είναι όμως πραγματικές αν το ίδιο το Σχ. 8.6 αντί για κάτοψη δείχνει κάποιο επίπεδο λήψης της ορχήστρας. Συμπέρασμα: Η κάτοψη είναι μια γενικής φύσεως έννοια, δεν μας αφορά, μας ενδιαφέρει αποκλειστικά το επίπεδο λήψης για την ανάλυση που θα ακολουθήσει. Βοηθούν όμως τα παραπάνω το Σχ. 8.7 κυρίως- στο να ανακαλύψουμε πώς δημιουργούνται τα διάφορα επίπεδα λήψης. Εν κατακλείδι, το ουσιώδες στοιχείο είναι ότι αυτά τα διάφορα επίπεδα λήψης εισάγουν - καθένα τους- διαφορετικές συντεταγμένες (r,ϑ) για τις επιμέρους πηγές, και οδηγούν άρα σε διαφορετικά αποτελέσματα /ακούσματα. Το υπάρχον σημαντικό πλήθος εναλλακτικών επιλογών επιπέδου λήψης προκύπτει κατά βάση απ το ότι ένας τρισδιάστατος όγκος πηγών

10 12 πρέπει να "χωρέσει" στις δυο διαστάσεις της στερεοφωνίας, ανάλογος επομένως είναι και ο βαθμός δυσκολίας του πράγματος. Μ άλλα λόγια, η επιλογή του καταλληλότερου επιπέδου λήψης είναι δύσκολη υπόθεση. Και πάλι, ο πρώτος καθοριστικός παράγοντας είναι το ποσοστό αντήχησης που πρέπει να υπάρχει, που εξαρτάται απ τις αποστάσεις r και που ελέγχεται "με το αυτί". Ο δεύτερος παράγοντας είναι ότι πρέπει ευκρινώς να ακούγονται τα πάντα.. δεν υπάρχουν για τον ηχολήπτη περιοχές της ορχήστρας ή όργανα δευτερεύουσας σημασίας. Έχοντας λοιπόν πιο πριν ξεκαθαρίσει τα περί βάθους σκηνής (r), ας δούμε τώρα πώς διαμορφώνεται η κατάσταση για τη δεύτερη διάσταση, το πλάτος σκηνής. Θα θεωρήσουμε ότι το Σχ. 8.6 δείχνει το επίπεδο λήψης. Για τα σήματα που παράγουν τα mics ως προς το σύστημα συντεταγμένων Κ ισχύει s L( ϑ ) = (1 B) + B cs( ϑ+ϑ 2) s ( ϑ ) = (1 B) + B cs( ϑ ϑ 2) (8.1) R {Η s( L ϑ ) γράφεται s L( ϑ ) = 1 B + Bcs( ϑ+ x) όπου x άγνωστος. Πρέπει όμως s L( ϑ 2) = 1. Άρα, 1= 1 B+ B cs( ϑ 2+ x) cs( ϑ 2+ x) = 1 cs() ϑ 2+ x = x = ϑ 2. Αντίστοιχα και για την S( ϑ )}. R Η θέση (ϑ) μιας πηγής καθορίζει τα levels των L /R σημάτων και συνεπώς η διαφορά τους L( ϑ) 2 lg s L( ϑ) s R( ϑ ) = 2 lg s L( ϑ) 2 lg s R( ϑ ) (8.2) θα καθορίσει τη θέση της εν λόγω πηγής στη stere-εικόνα κατά την αναπαραγωγή. Ενεργός περιοχή του ζεύγους. Θα ξεκινήσουμε μελετώντας συγκριτικά ορισμένα ζεύγη, γεγονός που θα αποβεί πολύ χρήσιμο. Προσέξτε λοιπόν τα Σχήματα 8.8 έως 8.11: Σχήμα 8.8: Ζεύγος Blumlein: Figure f 8s, ϑ = 9

11 121 Σχήμα 8.9: Hypercardiids, ϑ = 9. Σχήμα 8.1: Cardiids, ϑ = 9 Σχήμα 8.11: Cardiids, ϑ = 12. 1) Το ζεύγος Blumlein και αυτό των Hypercardiids, σε αντίθεση με τα ζεύγη καρδιοειδών, έχουν κοινό χαρακτηριστικό το ότι παρουσιάζουν ut f phase regins, περιοχές εκτός φάσης, δηλαδή περιοχές του χώρου που καλύπτονται από την θετικής πολικότητας περιοχή του ενός μικροφώνου και την αρνητικής πολικότητας περιοχή του άλλου. Πρέπει να θυμηθείτε εδώ ότι, κάθε πολικό διάγραμμα με B >.5 εμφανίζει έναν λοβό λήψης στο πίσω ημισφαίριο σε αντίθετη όμως πολικότητα με το εμπρός ημισφαίριο, λοβό οριοθετούμενο προφανώς από δυο

12 122 συμμετρικά εμφανιζόμενες διευθύνσεις μηδενικής λήψης, s(ϑ) =. Αναγκαστικά επομένως ο χώρος χωρίζεται από φασική άποψη σε τέσσερις περιοχές: Υπάρχει κατ αρχήν η κύρια συμφασική [L +, R + ] περιοχή λήψης στο εμπρός ημισφαίριο. Τα όρια της καθορίζουν δυο διευθύνσεις μηδενικής λήψης, οι οποίες παράλληλα δηλώνουν την απαρχή των εκτός φάσεως περιοχών εκατέρωθεν, [L +, R ] και [L, R + ]. Οι υπόλοιπες δυο διευθύνσεις μηδενικής λήψης καθορίζουν το τέλος αυτών των περιοχών και συνάμα τα όρια της τελευταίας, τέταρτης περιοχής, που είναι μεν μια συμφασική περιοχή στο πίσω ημισφαίριο, [L, R ], αντίθετης όμως -όπως βλέπετε- πολικότητας απ αυτήν της κύριας περιοχής λήψης του εμπρός ημισφαιρίου. Μελετήστε τα σχήματα. Θυμίζουμε ότι οι διευθύνσεις μηδενικής λήψης είναι ±9 ο στα figure f 8 s και ±19,47 ο στα hypercardiids.. στα "δικά τους" βέβαια συστήματα συντεταγμένων, ενώ τις περιοχές που μόλις ορίσαμε τις ορίσαμε ως προς το σύστημα Κ του χώρου. Προσπαθήστε να επιβεβαιώσετε τις τιμές που βλέπετε. Πρακτικά, σε επίπεδο χρήσης, τα παραπάνω σημαίνουν ότι υποχρεωτικά η προς ηχογράφηση ορχήστρα πρέπει να βρίσκεται όλη εντός της κύριας συμφασικής περιοχής λήψης εμπρός. Διότι αλλιώς, σε ενδεχόμενη mn ακρόαση, οποιοδήποτε κομμάτι της "μπαίνει" στην εκτός φάσεως περιοχή θα ελαττωθεί μερικώς ή πλήρως (ανάλογα με την ακριβή θέση του), όσον αφορά βέβαια το direct σήμα που εν προκειμένω μας ενδιαφέρει.. σε αντίθεση με το αντηχητικό μέρος του, το οποίο, εξ αιτίας της στατιστικής του φύσης, δεν είναι ευάλωτο στις παραπάνω φασικές ακυρώσεις. Επ ευκαιρία, σημειώστε εδώ ότι αυτός ακριβώς ο χαρακτήρας της αντήχησης επιτρέπει και δικαιολογεί την ύπαρξη μιας σειράς επιπλέον ζευγών, παρέχοντας μας περισσότερες εναλλακτικές επιλογές για συγκριτική αξιολόγηση και χρήση. Κάλλιστο σχετικό παράδειγμα, ένα ζεύγος cardiids 9 ο και ένα Blumlein, τοποθετημένα στη ίδια απόσταση απ την προς ηχογράφηση ορχήστρα, λόγω κοινής τιμής του συντελεστή REE: Σαφώς θα δώσουν διαφορετικό στο άκουσμα αποτέλεσμα ένας απ τους λόγους γι αυτό είναι ότι τα εν λόγω ζεύγη θα καταγράψουν χωρικά στοιχεία ίδιας μεν ποσότητας, από διαφορετικές περιοχές όμως. Θέμα δε απώλειας του χωρικού στοιχείου του Blumlein σε mn-ακρόαση λόγω ανάποδης φάσης, απλά δεν υφίσταται. 2) Και στα ζεύγη καρδιοειδών που δεν υπάρχουν μη συμφασικές περιοχές, και πάλι οι -δυο αυτή τη φορά- διευθύνσεις μηδενικής λήψης s L( ϑ ) = και s R ( ϑ ) = χωρίζουν το χώρο σε δυο περιοχές, εκ των οποίων, εκείνη του εμπρός ημισφαιρίου που περιέχει τις n axis διευθύνσεις των mics είναι προφανώς η κύρια περιοχή λήψης, αφού εκ των πραγμάτων η πίσω περιοχή "βγάζει" μηδαμινά levels. Για τα σχήματα 8.1 και 8.11 προσπαθήστε να αποδείξετε ότι οι διευθύνσεις μηδενικής λήψης είναι ±135 ο και ±12 ο αντιστοίχως. Το γενικό συμπέρασμα που μπορούμε να βγάλουμε απ όλα τα παραπάνω για κάθε συμπτωτικό ζεύγος είναι ότι η κύρια περιοχή λήψης οριοθετείται από τις διευθύνσεις μηδενικής λήψης ενός εκάστου των μικροφώνων, τις οποίες μάλιστα ταιριάζει να συμβολίζουμε ±ϑ ορ ( ϑ ορ > ), στο σύστημα συντεταγμένων Κ του χώρου προφανώς. Άρα, [ ϑ ο ορ,, ϑ ορ ] είναι η κύρια περιοχή λήψης, εύρους 2ϑ ορ. Κατά συνέπεια επομένως, όλη η προς ηχογράφηση ορχήστρα πρέπει να βρίσκεται εντός της εν λόγω περιοχής, και θα συμφωνήσουμε από δώ και στο εξής να την ονομάζουμε ενεργό περιοχή λειτουργίας του ζεύγους. Μόνο αυτή θα μας απασχολεί πια. [Αν πρόκειται για ζεύγος με Β>.5, οι ±ϑ ορ είναι οι πρώτες διευθύνσεις μηδενικής λήψης που συναντάμε "φεύγοντας" αριστερά και δεξιά του άξονα των.]

13 123 Γωνία Ηχογράφησης (Recrding Angle). Τα περί ενεργού περιοχής συνιστούν προφανώς τον πρώτο μέχρι στιγμής κανόνα /νόμο που πρέπει να ακολουθείται για τη κάλυψη του προς ηχογράφηση συνόλου και διαμόρφωση σε σωστή βάση της τελικής stere-εικόνας. Συνεχίζοντας την περί πλάτους σκηνής αναζήτηση στοιχείων, θα χρησιμοποιήσουμε τη γραφική παράσταση της ΔL(ϑ), σχέση (8.2). Η πλήρως αναλυτική μορφή της είναι ( ) ( ) ( ) ( ) L( ϑ ) = 2 lg 1 B + B cs ϑ+ϑ 2 2 lg 1 B + B cs ϑ ϑ 2 (8.2α) Η υλοποίηση της γραφικής παράστασης απαιτεί πρώτα τη συγκεκριμενοποίηση του ζεύγους, B,ϑ. τον καθορισμό δηλαδή του ζεύγους τιμών ( ) Στο Σχ λοιπόν, βλέπετε τις γραφικές παραστάσεις της ΔL(ϑ) για κάποια επιλεγμένα ζεύγη, με τη γωνία ϑ να "τρέχει" μόνο την ενεργό περιοχή κάθε ζεύγους, ϑορ ϑ ϑ ορ. Σχήμα 8.12 Η διαφορά level ΔL των L και R σημάτων συναρτήσει της θέσης ϑ της πηγής για διάφορα cincident stere-ζεύγη. Η οριζόντια κόκκινη γραμμή δείχνει 15 db διαφορά level. Φαίνεται αμέσως στο σχήμα ότι όλων των ζευγαριών οι γραφικές παραστάσεις έχουν δυο κοινά χαρακτηριστικά: Το πρώτο είναι η αριστερά-δεξιά συμμετρία μαζί με αλλαγή πρόσημου της ΔL- που εμφανίζουν οι καμπύλες, γεγονός που οφείλεται στο ότι το σύστημα συντεταγμένων Κ του χώρου βρίσκεται στη μέση, στο μεσαίο κατακόρυφο επίπεδο της σκηνής για ην ακρίβεια.

14 124 Το δεύτερο κοινό χαρακτηριστικό είναι τα έντονα peaks των 6 8 db που όλες οι καμπύλες εμφανίζουν, και που οφείλονται βέβαια στο ότι στις θέσεις ±ϑ το ένα από τα δυο μικρόφωνα του κάθε ζεύγους βγάζει μηδενικό σήμα, γεγονός που σημαίνει ότι από μαθηματική άποψη η ΔL(ϑ) εμφανίζει σημεία ασυνέχειας, επειδή ο όρος lg() δεν ορίζεται.. παρ όλο που από Φυσική άποψη τίποτα το αφύσικο δεν συμβαίνει στις εν λόγω θέσεις. Πρακτικά αυτό σημαίνει ότι τα μεγάλα νούμερα, από 4 db και πάνω περίπου (εκεί που η αύξηση φαίνεται στο σχήμα σχεδόν κατακόρυφη) δεν έχουν σχέση με την πραγματικότητα, ενώ πιο πριν, στις ηπιότερες μεταβολές, τα νούμερα είναι ρεαλιστικά. Σε κάθε περίπτωση, βάζοντας ένα όριο ασφαλείας γύρω στα 3 db, οποιαδήποτε χαμηλότερη στάθμη να είστε σίγουροι ότι θα εκφράζει τη πραγματική ΔL των δυο σημάτων. Θα έχετε άλλωστε ενδεχομένως παρατηρήσει στα πολικά διαγράμματα των mics την επικρατούσα γενική συνήθεια τα 25 db ή 3 db να θεωρούνται μηδενικό σήμα. Ξεπερνώντας τώρα αυτό το καθαρά τεχνικό θέμα, οι εν λόγω γραφικές παραστάσεις επί της ουσίας λένε ότι η ΔL σε απόλυτα νούμερα db's έχει αυξητική τάση "πηγαίνοντας" προς τις ακραίες θέσεις, γεγονός που αποδεικνύει ότι L( ±ϑ ορ) = max. Λογικό.. όταν το ένα mic δεν δίνει σήμα η διαφορά των δυο μεγιστοποιείται. Σημειώστε επίσης ότι αυτές οι διευθύνσεις αποκαλούνται διεθνώς «fully left /right», δηλαδή «πλήρως αριστερά /δεξιά». Πέραν τούτου όμως, επί της ουσίας κρύβεται εδώ κάτι βαθύτερο, που σχετίζεται άμεσα με τον τρόπο διαμόρφωσης της stere-εικόνας, κάτι που μας ενδιαφέρει απολύτως. Συγκεκριμένα, αν κατά την ηχογράφηση, η θέση του ζεύγους είναι τέτοια ώστε κάποιος μουσικός τυχαίνει να "σημαδεύεται" από μια από τις ±ϑ ορ διευθύνσεις, κατά την αναπαραγωγή ο εν λόγω μουσικός θα ακούγεται τέρμα αριστερά ή δεξιά, απλά γιατί το ένα εκ των δυο ηχείων δεν έχει το (direct) σήμα του. Σε απλά Ελληνικά αυτό σημαίνει ότι αν θέλουμε το ηχογραφημένο μουσικό σύνολο να ακούγεται πλήρως απλωμένο κατά πλάτος, δηλαδή να ακούγονται τέρμα αριστερά /δεξιά τα μουσικά όργανα που και στη πραγματική γεωμετρική διάταξη του συνόλου στο χώρο ηχογράφησης βρίσκονται στις ακραίες θέσεις, θα πρέπει κατά την ηχογράφηση το συμπτωτικό ζεύγος να τοποθετηθεί σε μια τέτοια θέση ώστε οι (νοητές) διευθύνσεις ±ϑ ορ να "σημαδεύουν" τα ακραία μουσικά όργανα. Το "πλήρες άπλωμα κατά πλάτος" μας ενδιαφέρει απολύτως, όπως είπαμε, σε επίπεδο στερεοφωνίας. Το να ακούει όμως κανείς μια πηγή τέρμα αριστερά ή δεξιά επειδή δεν υπάρχει το σήμα της στο άλλο μεγάφωνο απορρέει από τη κοινή λογική, δεν έχει σχέση με τους νόμους της στερεοφωνίας.. οι οποίοι, σύμφωνα με τα της 3.2 της Ηχοληψίας Ι, αναδεικνύονται ως ψυχοακουστικού τύπου νόμοι, καθιστώντας την φαινόμενο αρκετά πιο πολύπλοκο από μια διαχείριση των εντάσεων μόνο που κάθε μεγάφωνο παίζει το σήμα της πηγής. Πρέπει λοιπόν το θέμα «τέρμα αριστερά ή δεξιά ακρόαση» να τεθεί ψυχοακουστικά: Πότε, υπό ποιες προϋποθέσεις ο ακροατής "αντιλαμβάνεται ως ακραία την εικονική θέση" μιας κάποιας πηγής που παίζει το στερεοφωνικό σύστημα. Η απάντηση βρίσκεται ήδη στις καμπύλες του Simnsen τις οποίες παραθέτουμε πάλι για ευκολία, Σχ Κατά τα γνωστά, οι ακραίες εικονικές θέσεις της πηγής δηλώνονται από την καμπύλη γ = 3. Συγχρόνως, στη περίπτωση μας τώρα, στα συμπτωτικά ζεύγη, δεν υπάρχει διαφορά χρόνου ορ

15 125 Σχήμα 8.13: Οι καμπύλες του Simnsen. μεταξύ των δυο παραγόμενων σημάτων, άρα Δt =, και εκπροσωπούνται επομένως αυτά από τον κατακόρυφο άξονα των ΔL. Άρα, η απάντηση που ζητάμε βρίσκεται στη τομή της καμπύλης γ = 3 με τον άξονα ΔL. Είναι στα15 db. Βγαίνει λοιπόν το συμπέρασμα ότι επαρκούν αυτά για την πλήρως αριστερά ή δεξιά αντίληψη θέσης της πηγής. Για το εν λόγω θέμα έχουν γίνει, από παλιά, πολλές μελέτες /μετρήσεις... κάποιες απ αυτές βλέπετε συγκεντρωμένες στο Σχ Πάντως, η δουλειά του Simnsen είναι η πιο πρόσφατη. Σχήμα 8.14: Η phantm θέση της πηγής συναρτήσει της διαφοράς level ΔL που παρουσιάζει το σήμα της στα δυο stere tracks, άρα στα μεγάφωνα.

16 126 Εξ αιτίας όλων αυτών, για κάθε συμπτωτικό ζεύγος ορίζεται μια καινούργια περιοχή ως εξής: Στο σύστημα αναφοράς Κ του χώρου, δια της συνθήκης ΔL( ϑ ) = 15 db ορίζονται οι διευθύνσεις ±ϑ r. Η μέσω αυτών οριοθετούμενη περιοχή -εύρους 2 ϑr - ονομάζεται «recrding angle» δηλαδή «γωνία ηχογράφησης» του ζεύγους. Στο Σχ βλέπετε μια κόκκινη γραμμή στα 15 db που "κόβει" τα διάφορα ζεύγη στη θέση ( ϑ r ) και σας επιτρέπει έτσι να εκτιμήσετε με το μάτι τη τιμή της. Μπορείτε βέβαια, αν έχετε την απαραίτητη υπομονή, να υπολογίσετε όλα αυτά από την παραπάνω συνθήκη, ή μάλλον από την L( ϑ r ) = 15, αρκεί, λόγω συμμετρίας. Για τα ζεύγη του Σχ πάντως, οι γωνίες ηχογράφησης σε ακρίβεια ακεραίου είναι: A) Blumlein [Fig. f 8 s, ϑ = 9 ο ] B) Hypercardiids, ϑ = 9 D) Cardiids, ϑ = 9 ± 35 7 ± C) Cardiids, ± E) Cardiids, ο ϑ = 14 ο ϑ = 6 ± 6 12 ± Συνοψίζοντας, Για κάθε ζεύγος ορίζονται τρεις περιοχές: Η περιοχή της γωνίας του ζεύγους κατ αρχήν, δηλαδή της γωνίας ϑ. Η ενεργός περιοχή του ζεύγους, περιοχή του εμπρός ημισφαιρίου οριοθετούμενη από τις διευθύνσεις ±ϑ ορ μηδενικής λήψης ενός εκάστου των mics. Η περιοχή της γωνίας ηχογράφησης (recrding angle) οριζόμενη από τη συνθήκη L( ϑ ) = 15 db (α). Ανάλυση, σύγκριση. Εφοδιασμένοι με όλες τις παραπάνω πληροφορίες, μπορούμε να προχωρήσουμε σε βαθύτερη ανάλυση και σύγκριση.. Α) Πολύ σημαντική παράμετρος είναι η κλίση των συναρτήσεων ΔL(ϑ), ο ρυθμός δηλαδή μεταβολής της ΔL συναρτήσει της ϑ. Στο Σχ φαίνεται ότι η εν λόγω κλίση, εξαρτώμενη απ τις παραμέτρους B και ϑ, μεταβάλλεται ομόρροπα με αυτές. Δηλαδή, αυξάνοντας πχ τη τιμή του B, πηγαίνοντας δηλαδή από cardiids σε figure f 8 s, αυξάνεται η κλίση, αλλά και με το ίδιο πολικό διάγραμμα, αύξηση της γωνίας του ζεύγους συνεπάγεται αύξηση της κλίσης επίσης. Μ άλλα λόγια, το Σχ δείχνει τις λεπτομέρειες του γεγονότος ότι, για δεδομένη μεταβολή θέσης Δϑ, η καταγραφόμενη απ τα διάφορα ζεύγη ΔL μεγαλώνει συγκριτικά αν "στενέψει" το πολικό διάγραμμα ή αν μεγαλώσει η γωνία ϑ του ζεύγους. Επί της ουσίας, δηλαδή στο άκουσμα, η μεγαλύτερη κλίση είναι πλεονέκτημα όσον αφορά την αναλυτικότητα της χωροτοποθέτησης κατά πλάτος σκηνής, διότι συνεπάγεται αξιοσημείωτη μεταβολή στάθμης ακόμη και για μικρές μεταβολές της ϑ.

17 127 Β) Στο studi, στις multitrack recrdings, αυτή η αριστερά /δεξιά χωροτοποθέτηση επιτυγχάνεται βέβαια μέσω του pan ptting. Ας κάνουμε λοιπόν τη σύγκριση. Θα φανεί μια ουσιώδης διαφορά μεταξύ τους: Δια του pan pt, μια συγκεκριμένη στάθμη μοιράζεται με κατά βούληση αναλογία στα δυο stere tracks. Στις στέρεο-ηχογραφήσεις όμως συμβαίνει κάτι διαφορετικό. Η αντίστοιχη συνολική στάθμη του (direct) σήματος που μοιράζεται στα δυο tracks είναι μεταβαλλόμενη από θέση σε θέση με τρόπο που το πολικό διάγραμμα και η γωνία ϑ του ζεύγους καθορίζουν! Το άμεσο συμπέρασμα είναι ότι μια άλλη λογική εμφανίζεται εδώ, διαφορετική εκείνης των multitrack-ηχογραφήσεων, σαφώς πολυπλοκότερη, η οποία όμως αφήνει το δικό της στίγμα ποιότητας. Υπάρχει βέβαια και κάτι κοινό σχετικά με το panning- σ αυτές τις δυο μεθόδους: Το Σχ δείχνει τον τρόπο λειτουργίας του pan pt. Μας ενδιαφέρει εδώ η πτώση στο κέντρο C δεδομένου ότι κάτι αντίστοιχο συμβαίνει και στα stere-ζεύγη. Συγκεκριμένα, υπάρχει και στα stere-ζεύγη μια συνεχής πτώση σήματος ακολουθώντας τη πορεία n axis κέντρο C, η οποία μεγιστοποιείται στο κέντρο ακριβώς. Έχει λοιπόν ενδιαφέρον να συγκρίνουμε τη πτώση του pan pt (η 3 db του σχήματος είναι η πιο συνηθισμένη στις κονσόλες) με την πτώση της s L( ϑ ), ας πούμε, μεταξύ n axis [ s L ( ϑ 2) = 1] και κέντρου, s L(). Θα βρούμε γρήγορα ότι το Blumlein έχει την ίδια συμπεριφορά, επειδή δίνει L = 2 lg cs( ) 2 lg cs( + 45) = 3.1 3dB Σ όλα τα άλλα ζεύγη η πτώση είναι εν γένει διαφορετική, μικρότερη συνήθως. Βέβαια για κάθε ζεύγος δεδομένου Β υπάρχει τιμή της ϑ που δίνει στο κέντρο 3 db. Πχ στα cardiids είναι: 2 lg[ cs( ±ϑ 2)] = 3... ϑ 131. Σχήμα 8.15 Θα επιδιώκουμε λοιπόν, μέσω της κατάλληλης ϑ, την καλύτερη κλίση γενικότερα? Όχι βέβαια, διότι είναι μεν η κλίση ένα σπουδαίο στοιχείο ποιότητας της στερεοφωνίας, αλλά δεν είναι το άπαν. Λάβετε φερ ειπείν υπ όψιν σας ότι, αυξάνοντας πχ τη γωνία ενός ζεύγους (.5, 9 ) στις 131, θα βελτιώσουμε μεν τη κλίση του αλλά θα κινδυνεύει το κέντρο από ασάφεια, πιο πολύ μάλιστα αν τυχαίνει το προς ηχογράφηση σύνολο νάχει εκεί απαιτήσεις σε υψηλές συχνότητες, καταλαβαίνετε, ff axis clratin...

18 128 Το ουσιώδες συμπέρασμα απ την παραπάνω με αφορμή το panning- σύγκριση των δυο μεθόδων ηχογράφησης είναι ότι κάθε μια τους έχει διαφορετική λογική, προκύπτουν έτσι αντίστοιχες ιδιαιτερότητες οι οποίες όντως ακούγονται, προσφέροντας κάθε μια τους τη δικιά της ξεχωριστή αξία.. Γ) Για την recrding angle, φαίνεται ήδη από τα παραπάνω ότι αυξανόμενης της κλίσης (μέσω αύξησης του Β ή /και της γωνίας του ζεύγους) μειώνεται η recrding angle. Η αξία της σε επίπεδο χρήσης βρίσκεται στο ότι παρέχει στερεοφωνική εικόνα με το μουσικό σύνολο να ακούγεται πλήρως δεξιά /αριστερά απλωμένο, αν βέβαια άλλοι παράγοντες δεν απαγορεύουν την τοποθέτηση του ζεύγους στη θέση που πρέπει γι αυτό.. Θα βοηθήσει πάντως στη κατανόηση του πράγματος το παρακάτω παράδειγμα. Δείτε τα δρώμενα στο Σχ. 8.16: Για την κάλυψη του συνόλου, ένα κλασσικό ΧΥ ζεύγος, Cardiids / 9, "στήνεται" αφελώς με τους άξονες του ζεύγους να σκοπεύουν τα άκρα της ορχήστρας. Μ άλλα λόγια, το ζεύγος βλέπει την ορχήστρα υπό τη γωνία του [ ( SAF) 9 = ], θέση Α στο σχήμα Η τοποθέτηση αυτή είναι μια ατυχής τοποθέτηση: Τα άκρα της ορχήστρας, ϑ = ±45, είτε με τη βοήθεια της σχέσης (8.2) είτε πρακτικά με το μυαλό μπορείτε να βρείτε ότι θα δώσουν διαφορά level ΔL=6 db, αρκετά μικρότερο νούμερο απ τα 15 db.. Αποτέλεσμα: κατά την αναπαραγωγή, τα εν λόγω άκρα δεν υπάρχει περίπτωση ν ακουστούν τέρμα δεξιά-αριστερά (±3 ), θ ακουστούν αρκετά πιο μέσα, φτωχό λοιπόν άπλωμα, στενή stere-εικόνα. Αντίθετα, μετακινούμενο το ζεύγος προς τη θέση Β βλέπει την ορχήστρα υπό γωνία (SBF) συνεχώς μεγαλύτερη, η stere-εικόνα απλώνει, και θα πάρει τη καλύτερη της μορφή όταν η εν λόγω γωνία θα ταυτιστεί με την recrding angle. Η τελική θέση του ζεύγους Αυτό είναι το βασικότατο στοιχείο της όλης διαδικασίας: Πρέπει, κατ ουσία εξ ορισμού, να συγκεντρώνει τις κάλλιστες τιμές όλων των εμπλεκόμενων παραμέτρων. Αυτό σημαίνει σύγκριση, σύγκριση όμως παραμέτρων σημαίνει Σχήμα 8.16 και σύγκριση ζευγών σε δεδομένες συνθήκες, επομένως η επιλογή θέσης ισοδυναμεί πρακτικά και με επιλογή ζεύγους. Περί αυτού λοιπόν, 1) το πρώτο αξιολογικά στοιχείο που προκύπτει από τη θέση είναι η απόσταση του ζεύγους από την ορχήστρα, διότι μέσω αυτής κυρίως καθορίζεται η σημαντικότατη παράμετρος του ποσοστού της αντήχησης που θα ηχογραφηθεί. Βέβαια, σωστό ποσοστό αντήχησης από αισθητική άποψη, δεν μπορεί να είναι απλά ένα μόνο νούμερο.. πιο πολύ σαν περιοχή τιμών πρέπει να εκλαμβάνεται η εν λόγω απαίτηση. Επί πλέον, όπως ξέρετε, και το πολικό διάγραμμα επεμβαίνει σχετικά, μέσω των REE και DSF. Πρακτικά επομένως, όλο αυτό σημαίνει ότι σε πρώτη φάση, με ένα ζεύγος cardiids και δυο τρεις δοκιμές / ακροάσεις, μπορεί να προσδιορισθεί η περιοχή στην οποία πρέπει να "κινηθεί" η απόσταση του για να πάρουμε τη σωστή αντήχηση, έχοντας συγχρόνως κατά νου ότι το "πιο έξω" μέρος της περιοχής θα ταιριάζει καλύτερα και στα supercardiids, hypercardiids.

19 129 2) Στη συνέχεια, κινούμενοι εντός των παραπάνω ορίων, πρέπει να αναζητήσουμε μια πολύ καλή αναλυτικότητα στη χωροτοποθέτηση, δηλαδή μια μεγάλη τιμή στη κλίση της L( ϑ) σε συνδυασμό με τις ηχητικές ιδιομορφίες του Συνόλου. Επ αυτού έχουμε ήδη τονίσει ότι υπερτερούν τα στενότερα πολικά διαγράμματα [Β>.5], γι αυτό και εδώ μάλλον γίνεται η επιλογή του πολικού διαγράμματος του ζεύγους. 3) Απομένει το εύρος της stere-εικόνας.. υπέρ του οποίου λειτουργεί, όπως είπαμε, το κατά πόσο η γωνία υπό την οποία το ζεύγος "βλέπει" την ορχήστρα πλησιάζει τη τιμή 2 ϑ. Παρεμπιπτόντως, ξαναγυρίζοντας στα του Σχ. 8.16, σημειώστε ότι, αν μεγάλης τιμής ϑ r απαιτεί πλησίασμα του ζεύγους στην ορχήστρα τέτοιο που "καταστρέφει" το ποσοστό λήψης reverb, λύση υπάρχει, και δίνεται από το ύψος που θα τοποθετηθεί το ζεύγος: Μέσω αυτού μπορεί ενδεχομένως να "ξανακερδηθεί" η απόσταση που χάθηκε.. Στη περίπτωση δε που η μετακίνηση των μουσικών είναι εφικτή, το πράγμα γίνεται απείρως ευκολότερο. Όλα αυτά στην ουσία συνιστούν μέθοδο εργασίας για την επιλογή και τοποθέτηση ενός ζεύγους σε δεδομένες συνθήκες.. συνάμα δε προτείνουν και μια σειρά αξιολόγησης των παραπάνω παραμέτρων, η οποία σαφώς παίζει καθοριστικό ρόλο στην ανεύρεση της λύσης. Όμως, διαφαίνεται νομίζω επίσης ότι στις περισσότερες περιπτώσεις, το πιθανότερο αποτέλεσμα αυτής της ανάλυσης είναι η εύρεση αρκετών εναλλακτικών λύσεων πέραν της μιας. Οπότε, δεδομένου του γεγονότος ότι οι ιδιομορφίες, ιδιαιτερότητες των μουσικών προγραμμάτων είναι πραγματικά μεγάλου εύρους, λογικό και θεμιτό είναι κάθε μια από τις εμπλεκόμενες παραμέτρους να μην έχει πάντα την ίδια βαρύτητα κατά την αξιολόγηση των λύσεων. Το τι ηχογραφείται λοιπόν έχει καθοριστική σημασία.. r MS-STEREO. Σε πρώτη φάση δείτε τα παρακάτω σαν μια ενδιαφέρουσα άσκηση: Μπροστά από μια ορχήστρα προς ηχογράφηση, στη πρέπουσα θέση, στο κέντρο Κ δηλαδή του συστήματος αναφοράς της σκηνής, τοποθετείται, αντί ενός φυσιολογικού cincident ζεύγους, το εξής σύστημα: 1) Στη διεύθυνση ϑ = ένα οποιοδήποτε πρώτης τάξεως κατευθυντικό μικρόφωνο (< B 1).. ας του δώσουμε το όνομα μικρόφωνο «Middle» ή «Mid», δηλαδή μικρόφωνο κέντρου. 2) Αριστερά και κάθετα στο M ένα figure f 8.. θα το λέμε μικρόφωνο «Side», δηλαδή πλευρικό μικρόφωνο. Θα ισχύουν οι πολικές εξισώσεις M (1 B) + B cs( ϑ ) S cs( ϑ+π 2) (8.3) Ερώτημα: Θεωρώντας την ισχύ του σήματος του Mid mic ως ισχύ αναφοράς, ποια είναι η φυσική σημασία των αθροισμάτων M±α S με <α 1, δηλ. η ισχύς του S mic να είναι κάποιο ποσοστό της ισχύος του M?? Απάντηση: M ±α S = (1 B) + B cs ϑ±α cs( ϑ+π 2) = (1 B) + B cs ϑ α sinϑ. Υπάρχει τρόπος να μετατρέψουμε το (αλγεβρικό) άθροισμα csinus και sinus σε csinus αθροίσματος. Είναι ο εξής:

20 B α M ±α S = (1 B) + B cs ϑ αsin ϑ= (1 B) + B +α cs ϑ sin ϑ B +α B +α B α Όπου, οι παραστάσεις και μπορούν να θεωρηθούν ως το συνημίτονο και B +α B +α το ημίτονο αντιστοίχως κάποιας γωνίας, επειδή το άθροισμα των τετραγώνων τους είναι 1 μονάδα. Έστω Φ 2 η εν λόγω γωνία, θα ισχύει tan( Φ 2) =a B, δηλ Φ 2 = tan ( a B). 2 2 Οπότε, M S (1 B) B [ cs cs( 2) sin sin( 2) ] ±α = + +α ϑ Φ ϑ Φ ( ) 2 2 ±α = + +α ϑ±φ. M S (1 B) B cs 2 Το εν λόγω ζεύγος έχει τη μορφή πολικών εξισώσεων συμπτωτικού ζεύγους με maximum 2 2 όμως τιμή κάθε μιας (1 B) + B +α > 1. Θα γίνουν άρα κανονικές πολικές εξισώσεις διαιρώντας δια της maximum τιμής. Προκύπτει B B +α M ±α S = + cs( ϑ±φ 2) B+ B +α 1 B+ B +α Για να πάρει η σχέση τη γνώριμη μορφή της πρέπει να θεωρήσουμε ότι ο συντελεστής του συνημίτονου είναι ένα "καινούργιο Β", έστω B τ, εύκολα δε βγαίνει ότι ο σταθερός όρος μπροστά γίνεται (1 B τ) και καταλήγουμε τελικά στο παρακάτω, ( ) M ±αs 1 B + B cs ϑ±φ 2 B τ τ τ 2 2 B +α = 1 B+ B +α 1 ( ) Φ 2 = tan a B 2 2 (8.4) που σημαίνει ότι τα αθροίσματα M±αS ισοδυναμούν με τις πολικές εξισώσεις s L( ϑ ), s R ( ϑ ) αντιστοίχως ενός cincident stere ζεύγους, πολικού διαγράμματος B τ και γωνίας Φ. Δηλαδή, όντας γνωστά το πολικό διάγραμμα B του Mid μικροφώνου και η τιμή του συντελεστή α, "κατασκευάζεται" το συμπτωτικό ζεύγος (B,Φ). Υπάρχει τρόπος να πραγματοποιηθούν αυτά τα αθροίσματα στη κονσόλα. Δείτε το Σχ. 8.17: Το M-mic τοποθετείται με το pan pt στο κέντρο. Το S-mic "πάει" έστω τέρμα αριστερά. Από το κανάλι του S-mic, αυτό το ίδιο σήμα οδηγείται σ ένα τρίτο κανάλι (η κάθε κονσόλα παρέχει διάφορους τρόπους γι αυτό), γίνεται αλλαγή της φάσης του (για να πραγματοποιηθεί ή αφαίρεση) και τοποθετείται μέσω pan-pt τέρμα δεξιά. Δώστε τώρα προσοχή στο εξής: Οι μέσω pan pt θέσεις αυτών των τριών καναλιών δεν είναι θέσεις stere-εικόνας. Είναι θέσεις που εξυπηρετούν στην άθροιση των σημάτων. Στην ίδια ποσότητα Μ-σήματος -όπου βέβαια αυτό το "ίδια" επιτυγχάνεται με το pan pt του Μ-καναλιού στο κέντρο- πρέπει συγχρόνως να προστεθεί και να αφαιρεθεί η ποσότητα α S, άρα, αυτά τα S + και S σήματα χρειάζεται να υπάρξουν μόνα τους και ανεξάρτητα, γεγονός που εξασφαλίζεται από τις τέρμα δεξιά / αριστερά θέσεις των pan pts των αντίστοιχων καναλιών. Σ αυτό το πλαίσιο, και σύμφωνα με την (8.4), τα faders S + και S πρέπει να δίνουν το ίδιο απολύτως σήμα, πράγμα που φυσιολογικά σημαίνει ότι τα S-faders θα βρίσκονται στο ίδιο ύψος, του οποίου η διαφορά από το ύψος του M- fader στην ουσία αντανακλά τη τιμή του συντελεστή α σε db. τ

21 131 Σχήμα 8.17 Δεν φαίνεται να υπάρχει λόγος που να απαγορεύει την τοποθέτηση ενός Omni mic στη θέση του Mid. Δεν ισχύει βέβαια σ αυτή τη περίπτωση η παραπάνω απόδειξη, επειδή εμπεριέχει διαίρεση δια του μηδενός (Β=). Χρειάζεται μια διαφορετική προσέγγιση στο θέμα, η οποία καταλήγει να είναι και πολύ απλούστερη: Εφ όσον το Mid μικρόφωνο είναι mni, το άθροισμα M±α S γράφεται άμεσα M +α S = 1+αcs( ϑ+π 2), που θυμίζει το left mike συμπτωτικού ζεύγους γωνίας ϑ =π. Και επειδή ισχύει επίσης M α S = 1 αcs( ϑ+π 2) = 1+αsinϑ= 1+αcs( ϑ π 2), καταλήγουμε στο ότι όντως το M±α S ισοδυναμεί με συμπτωτικό ζεύγος γωνίας ϑ =π. Η τελική μορφή του -μετά και από τη διαίρεση δια της maximum τιμής- θα είναι 1 α M ±α S = + cs( ϑ±π 2) (8.5) 1+α 1+α Ζεύγη λοιπόν γωνίας ϑ =π το αποτέλεσμα, με πολικά διαγράμματα εξαρτώμενα προφανώς απ τον συντελεστή α.. και επειδή < α 1, προκύπτουν διάφορα ζεύγη subcardiids (Β,5) και ένα ζεύγος καρδιοειδών όταν α = 1.. αναμενόμενο αυτό το αποτέλεσμα, θυμηθείτε το γιατί. Τελικά, και στη περίπτωση πραγματικών cincidents, η γωνία των 18 ο είναι η μέγιστη τιμή που μπορεί να πάρει η ϑ.. ανορθόδοξο μεν κάπως το προκύπτον ζεύγος, ενδεχομένως όμως χρήσιμο σε κάποιες ειδικές περιπτώσεις. Η MS μέθοδος έχει το μοναδικό πλεονέκτημα να δίνει στον ηχολήπτη τη δυνατότητα της άμεσης -την ίδια χρονική στιγμή- σύγκρισης διαφορετικών ζευγών, καταλαβαίνετε, μια απλή μετακίνηση των S-faders δίνει άλλα B, τ Φ.. φανταστείτε δε και τη περίπτωση που το M-mic είναι ένα πολλαπλών διαγραμμάτων ακριβό και διαθέτει remte cntrl που ο ηχολήπτης μπορεί να 'χει δίπλα του στη κονσόλα. Φυσικά, πλεονέκτημα είναι και το ότι αυτή η σύγκριση

22 132 μπορεί να γίνει και σε χρόνο άλλο, εκτός ηχογράφησης, κατά τη μίξη ας πούμε, όπου υπάρχει η άνεση πιο ψύχραιμης επιλογής της θέσης των S-faders. Λάβετε ακόμη υπ όψη ότι η MS μέθοδος μπορεί και "κατασκευάζει" πολικά διαγράμματα που είναι στη πράξη δύσκολο έως ανέφικτο να υπάρχουν στο studi ως πραγματικές μονάδες, πραγματικά μικρόφωνα δηλαδή.. Είναι καθοριστικά σοβαρό αυτό, σε κάποιες περιπτώσεις. Ακούγοντας σε mn versin ένα MS-stere πρόγραμμα, τα S-mics πρακτικά αναιρούνται, υπάρχει "καθαρό" κέντρο με λιγότερο ποσοστό χώρου προφανώς, μια και η συμμετοχή των πλευρικών μικροφώνων σ αυτόν είναι σημαντική. Είναι πλεονέκτημα αυτό κάποιες φορές, αλλά όχι πάντα. Γενικότερα, τα MS s υπερέχουν σ όλες εκείνες τις περιπτώσεις που ένα πραγματικό cincident θα έδινε ασθενέστερο κέντρο, επειδή, όπως καταλαβαίνετε, το μαθηματικό ανάλογο ( B, τ Φ ) δεν αναιρεί την ύπαρξη του M-mike, που σκοπεύει ακριβώς εκεί, στο κέντρο. Άλλωστε, αν δεν ήταν έτσι, το MS-ισοδύναμο, με τις τόσες ευκολίες χρήσης, θα καθιστούσε πρακτικά άχρηστα όλα τα πραγματικά cincidents.. δεν συμβαίνει όμως αυτό, το εν λόγω σύστημα είναι πολύ χρήσιμο, δεν παύει όμως να έχει το χαρακτήρα του στο άκουσμα (καταλαβαίνετε γιατί?), γεγονός που μπορεί να το κάνει μη χρήσιμο επίσης BINAURAL ΗΧΟΓΡΑΦΗΣΗ. Οι stere-ηχογραφήσεις ποτέ δεν έπαψαν να συνοδεύονται και να τροφοδοτούνται από εφευρετικές - ερευνητικές προσπάθειες που στοχεύουν στη πειστικότερη και ρεαλιστικότερη καταγραφή / αναπαραγωγή του ηχητικού δρώμενου, οπότε, δεν θα μπορούσε φυσικά "να μείνει έξω" απ όλο αυτό η ιδέα της -μέσω ακρόασης- μεταφοράς του υποκειμένου στο χώρο της ηχογράφησης. Στο Σχ βλέπετε την περιβόητη dummy head, ένα αρκετά πειστικό ομοίωμα δηλαδή ανθρώπινης κεφαλής -ως προς τα βασικά, σχήμα, διαστάσεις, πτερύγια κλπ- που διαθέτει Omni mics στις εισόδους των αυτιών. Αυτό λοιπόν το ομοίωμα, όπως ήδη ξέρετε, δεν μπορεί παρά να "φτιάξει" κατά την ηχογράφηση κάποιες HRTFs πολύ κοντά σ εκείνες που θα 'φτιαχνε το πραγματικό κεφάλι ενός ανθρώπου. Συνεπώς, ο τυχαίος ακροατής, ακούγοντας αυτά τα δυο binaural tracks, αυτά και μόνον αυτά, είναι απολύτως σίγουρο ότι θα υποστεί την ευχάριστη έκπληξη της απόλαυσης πραγματικά ενός γνήσιου, υψηλότατου ρεαλισμού 3D προγράμματος. Υπάρχουν, εκτός της dummy head, και άλλες κατασκευές που χρησιμοποιούνται στις binaural ηχογραφήσεις. Προς τη πλευρά της αναζήτησης του ιδανικού τρόπον τινά, υπάρχει πχ ομοίωμα σώματος από τη μέση και πάνω. Τα μικρόφωνα συνεχίζουν να βρίσκονται στα αυτιά του ομοιώματος, η ύπαρξη όμως και μέρους του σώματος δίνει ακόμη πειστικότερες HRTFs.

23 133 Σχήμα 8.18: Η dummy head της Neumann, μοντέλο KU 1 Αλλά και από τη πλευρά της εύχρηστης, γρήγορης λύσης, υπάρχουν τα λεγόμενα ψευδο binaural setups, όπως ας πούμε αυτό του Σχ. 8.19: Ένα στερεού υλικού "εμπόδιο", της ίδιας τάξης μεγέθους με το ανθρώπινο κεφάλι, παρεμβάλλεται μεταξύ δυο Omnis.. οπότε, όπως βλέπετε, η μέσω της απόστασης των μικροφώνων επιλογή σωστής ITD καθώς και το σχετικό «φαινόμενο σκίασης» του εμποδίου είναι τα μόνα stere-στοιχεία απ το σύνολο της binauralπληροφορίας που καταγράφει ένα τέτοιο ζεύγος. Κάτι θα προσφέρουν παρ όλ αυτά στην ακρόαση με την οποία, στη γενικότητα της, θ ασχοληθούμε αμέσως τώρα: Σχήμα 8.19 Η παραπάνω υπογραμμισμένη πρόταση «αυτά και μόνον αυτά», προκειμένου να ακουστεί το 1% του πράγματος, αποκλείει κάθε μεγαφωνικό σύστημα αναπαραγωγής. Τα μεγάφωνα

24 134 μπορούν να αναπαράγουν μόνο τα δυο στοιχεία που μόλις πριν αναφέραμε, είτε πρόκειται για ψευδο binaural ηχογράφηση είτε για γνήσια, από dummy head. Θα δώσουν αυτά μια κάποια "ορατή" κατά πλάτος χωροτοποθέτηση, η οποία, μαζί με τη φυσικότητα του ήχου των Omnis μπορεί να οδηγεί σε αξιόλογο αποτέλεσμα. Από την άλλη όμως, η τρισδιάστατη "όψη" του πράγματος χάνεται βασικά λόγω του crsstalk (Σχ. 3.4), και δευτερευόντως λόγω του χώρου του δωματίου αναπαραγωγής. Μόνο τα headphnes παρέχουν στον ακροατή την δυνατότητα να ακούσουν τ αυτιά του αποκλειστικά τα αντίστοιχα σήματα των αυτιών / μικροφώνων της dummy head και να απολαύσει επομένως ένα 3D περιβάλλον. Είναι όντως έτσι τα πράγματα? Η απάντηση είναι.. περίπου ναι. Αν δεν θυμάστε το γιατί, πρέπει να ανατρέξετε στην Ηχοληψία Ι, 3.2.1: Για λόγους ομοιογένειας -κατά το δυνατόν- της αναπαραγωγής σε ηχεία ή /και ακουστικά, η απόκριση συχνότητας των όποιων ακουστικών έχει αποφασισθεί να μην είναι flat, αλλά "αλλοιωμένη", διαμορφωμένη μέσω της standard καμπύλης PTF (Σχ. 3.8). Επιτυγχάνεται έτσι ο στόχος της ομοιομορφίας στην αναπαραγωγή /ακρόαση μέσω μεγαφώνων και ακουστικών για τις "συμβατικές" stere-ηχογραφήσεις κάθε είδους. Από την άλλη πλευρά, μια γνήσια -μέσω dummy head- binaural ηχογράφηση βασίζεται σε άλλη λογική και επομένως υπάρχει εδώ μια αντίφαση. Φυσιολογικά, η ιδέα που γεννιέται είναι ότι, ο στόχος της σωστής ακρόασης μιας binaural ηχογράφησης μέσω ακουστικών θα επιτυγχάνεται με την παρεμβολή ενός νέου φίλτρου το οποίο στην ουσία θα αναιρεί την PTF διαμόρφωση των ακουστικών. Είναι σωστή αυτή η ιδέα.. αλλά έχει επικρατήσει κάτι άλλο: Τα ακουστικά μένουν ως έχουν, το δε νέο φίλτρο -μια καινούργια Transfer Functin επί της ουσίας- μεταφέρεται στο ενισχυτικό κύκλωμα των ίδιων των dummy heads και γράφεται κατά την ηχογράφηση. Μπαίνει τώρα βέβαια νέο ερώτημα, αν επικίνδυνα αλλοιώνεται η δια μεγαφώνων αναπαραγωγή ή όχι. Η απάντηση είναι όχι, διότι το εν λόγω φίλτρο δεν δημιουργεί μεγάλου εύρους μεταβολές, αναίρεση κατά βάση της PTF, αλλά αντίθετα, μια σειρά από μικρού μεγέθους "επεμβάσεις" στο φάσμα του σήματος, οι οποίες καθιστούν τη binaural ηχογράφηση ακουστή χωρίς σοβαρές απώλειες. Να σημειωθεί επίσης ότι είναι συμβατό μόνο με ακουστικά DF-τύπου, Diffuse Field Headphnes, επειδή αυτά έχουν επικρατήσει στη διεθνή αγορά. Όπως βλέπετε, υιοθετείται μια συμβιβαστικού τύπου λύση η οποία διατηρεί κατ αρχήν τα standards των μέσων αναπαραγωγής. Ως προς δε την υποβάθμιση της binaural ηχογράφησης, μια σχετική -σε πρώτη ευκαιρία- ακρόαση θα σας πείσει ότι και αυτή είναι πρακτικά αμελητέα NEAR-COINCIDENT PAIRS. Η ποιότητα της binaural ηχογράφησης είναι τέτοια που η επίδραση της στα πράγματα δεν σταματά στα παραπάνω. Γεννιέται η ιδέα να εμπλουτιστούν και τα συμπτωτικά ζεύγη: Εισάγεται λοιπόν μια απόσταση μεταξύ των δυο mics της τάξης μεγέθους της ανθρώπινης κεφαλής, οπότε, στη δημιουργία της stere-εικόνας συμμετέχει -εκτός της διαφοράς level ILDκαι η χρονική (φασική) διαφορά ITD που πρέπει κατά τα γνωστά, σαν binaural delay, να κυμαίνεται στη περιοχή [ 1 ms] περίπου. Αυτά τα καινούργια ζεύγη -πολύ λογικά-

25 135 ονομάζονται Near-cincidents, μπορείτε δε να δείτε στο Σχ. 8.2 τα χαρακτηριστικά των σημαντικότερων, των πιο γνωστών. Σχήμα 8.2: ORTF: Γαλλική ραδιοτηλεόραση. NOS: Ολλανδική ραδιοτηλεόραση. DIN: Οργανισμός Γερμανικών Standards. Η μελέτη των Near Cincidents πρέπει να ξεκινά με την παραδοχή /παρατήρηση ότι στους όποιους υπολογισμούς διαφοράς level μεταξύ των δυο mics, η επίδραση της διαφοράς των αποστάσεων των από τη πηγή -λόγω της μεταξύ των interaural απόστασης d- δεν λαμβάνεται υπ όψιν, μ άλλα λόγια η ΔL(ϑ) υπολογίζεται απ τη σχέση (8.2) των cincidents βέβαια, προϋποθέτει αυτό ότι το ζεύγος τοποθετείται αρκετά μακριά απ το μουσικό σύνολο, έτσι ώστε οι αποστάσεις των ηχ. πηγών να είναι πολύ μεγαλύτερες της interaural.. γεγονός που όντως αποτελεί διεθνώς τη πάγια τακτική χρήσης των. Το ουσιώδες στη λειτουργία του NC ζεύγους είναι η "συνεργασία" της διαφοράς level και του interaural delay για τη δημιουργία της χωροτοποθέτησης και η λογική που την διέπει. Μια λογική της οποίας βέβαια οι λεπτομέρειες φαίνονται στις καμπύλες του Simnsen, Σχ α). Μια πρώτη ιδιαιτερότητα είναι η δυνατότητα του delay μόνου του να "γράψει" γωνίες θέσης, γεγονός στο οποίο οφείλουμε την ύπαρξη near-cincident ζευγών με μηδενική διαφορά level, όπως είναι κάποια ζεύγη Omnis, αλλά και το ζεύγος του Faulkner. Μελετήστε τον παρακάτω πίνακα, ΠΙΝΑΚΑΣ ΙΙα Όνομα Πολικό Γωνία διάγραμμα ζεύγους Απόσταση Recrding Angle NOS Cardiids 9 3 cm? ORTF Cardiids cm? DIN Cardiids 9 2 cm? RAI Cardiids 1 21 cm? - Omnis 5 cm? - Omnis 35 cm? FAULKNER Figure f 8's 2 cm? και σημειώστε επ ευκαιρία ότι η χρησιμοποιούμενη απόσταση των 5 cm είναι τελικά και το maximum που η interaural χρονική διαφορά επιτρέπει, δεδομένου ότι -στις θέσεις ±9 - t = d c = 5 cm (344 m / sec) 1.4 ms.

26 136 β). Η δεύτερη σημαντική ιδιαιτερότητα της λογικής των NC φαίνεται στον υπολογισμό των Recrding Angles. Και πάλι, οι δυο οικογένειες, L και L=, χρειάζονται κάπως διαφορετική προσέγγιση.. Ζεύγη που έχουν ΔL, NOS, ORTF κλπ.. Υπολογισμός της Recrding Angle. Κάθε θέση ϑ πηγής ορίζει ένα ζεύγος ( L, t), και στην αναπαραγωγή οι καμπύλες του Simnsen είναι εκείνες που περιέχουν την πληροφορία περί της αντίστοιχης phantm θέσης που θα προκύπτει. Για τις recrding angles επομένως, επί της ουσίας, το πράγμα είναι απλό: Σ ένα σύστημα συντεταγμένων ( L, t), αυτών του Simnsen, εάν έχουμε και τις εν λόγω καμπύλες και τις ΔL-γραφικές παραστάσεις των NC-ζευγών, τότε, οι recrding angles θα προκύπτουν απ τα σημεία τομής της γ= 3 με τις καμπύλες των ζευγών. α) Πρώτη επ αυτού κίνηση: Ενώ η ϑ παραμένει ως η ανεξάρτητη μεταβλητή που "τρέχει" για τη δημιουργία της γραφικής παράστασης, οι συναρτήσεις διαφοράς level μετατρέπονται από L = L( ϑ ) σε L = L( t) : Η interaural απόσταση d δημιουργεί τη διαφορά δρόμου Δr για την οποία, βάσει της πολύ καλής προσέγγισης που Σχήμα 8.21: Ένα near-cincident ζεύγος βλέπετε στο Σχ. 8.21, ισχύει r = d sin ϑ, άρα με d την απόσταση των L, R mics και μια πηγή S t = d sin ϑ c sin ϑ= c t d και συνεπώς στη θέση ϑ. Επειδή d << r L,r R το ίδιο επίπεδο 1 κύμα "πέφτει" στα δυο mics, άρα r L και r R ϑ= sin (c t d). (8.6) παράλληλες, και φαίνεται εύκολα ότι Δr d sin ϑ. Εισάγεται λοιπόν στην (8.2) η (8.6) στη θέση της ϑ και προκύπτει για τα καρδιοειδή ζεύγη του Πίνακα ΙΙα- μια σχέση L = L( t) που είναι η ζητούμενη και στην οποία προφανώς οι παράμετροι ϑ, d δηλώνουν για ποιο ακριβώς ζεύγος πρόκειται: 1 ϑ cs sin ( c t / d ) s 2 R ( t) L( t) = 2 lg = 2 lg (8.7) s L( t) 1 ϑ cs sin ( c t / d ) + 2 β) Η δεύτερη κίνηση είναι, επιλέγοντας κατ αρχήν τις τιμές ( ϑ,d) που πρέπει για τα ζεύγη που θέλουμε, να ζητήσουμε απ τον υπολογιστή μας τις αντίστοιχες γραφικές παραστάσεις της (8.7).. Έτσι, θα προκύψει το Σχ

27 137 Σχήμα 8.22: Η γραφική παράσταση της ΔL=ΔL(Δt) για τα σημειωμένα ζεύγη, με Δt = d sinϑ /c. Η γωνία θέσης ϑ "τρέχει", για λόγους συμμετρίας, μόνο στο δεξί ημισφαίριο και μόνο στην ενεργό περιοχή κάθε ζεύγους. γ) Στις γραφικές παραστάσεις των ζευγαριών συνειδητά επιλέχθηκαν ως πάνω όρια των αξόνων ΔL και Δt αυτά των καμπύλων του Simnsen (Σχ. 8.13). Η επιλογή αυτή έγινε για να είναι δυνατή η εμφάνιση στο ίδιο σχήμα και των εν λόγω καμπύλων, ή έστω της γ=3 μόνο.. Αυτό βέβαια... δεν γίνεται(!), τουλάχιστον ορθόδοξα, για τον απλούστατο λόγο ότι πρόκειται για πειραματική καμπύλη-συλλογή αποτελεσμάτων μετρήσεων, δεν υπάρχει δηλαδή αναλυτική σχέση συνάρτησης της οποίας να ζητήσουμε τη γραφική παράσταση. Υπάρχει η εξής πρακτική λύση: Να φροντίσουμε ώστε -σε επίπεδο κατασκευής ή εκτύπωσης- οι άξονες του Σχ να είναι σε απολύτως ίδιες διαστάσεις με του Σχ. 8.13, να βγάλουμε -το Σχ σε διαφάνεια, και να ταιριάξουμε το ένα σχήμα πάνω στο άλλο!.. στη συνέχεια, αν ( t t, Lt) είναι το σημείο τομής της γ=3 με κάποια απ τις καμπύλες των ζευγών, από την (8.6) προκύπτει 1 ϑ r = sin (c tt d) και η recrding angle του εν λόγω ζεύγους είναι 2 ϑ r. [Παρεμπιπτόντως: Αν για την γ=3 του Σχ βρεθούν "με το μάτι" και σχετική ακρίβεια κάποια τουλάχιστον 1- σημεία της, δηλ ζεύγη τιμών (ms,db), υπάρχει μαθηματική μέθοδος η οποία, χρησιμοποιώντας αυτά ως δεδομένα, βρίσκει -προσεγγιστικά μεν αλλά πολύ καλά- μια πολυωνυμική συνάρτηση ΔL=f(Δt) η οποία τα εμπεριέχει. Θεωρούμε λοιπόν ότι αυτή η f(δt) εκφράζει την γ=3, άρα η γραφική παράσταση της μπορεί να μπει στο Σχ και να λύσουμε έτσι εύκολα το πρόβλημα μας. Η μέθοδος ονομάζεται "curve fitting". Να λοιπόν το αποτέλεσμα

28 138 που προέκυψε: ΔL=f(Δt)=.5459Δt Δt Δt Δt και φαίνεται στο Σχ Σχήμα 8.23: Η γ=3 είναι η γραφική παράσταση της παραπάνω f(δt).] Όπως και να χει το πράγμα, όποια μέθοδο και ν ακολουθήσετε, στον πίνακα ΙΙβ πιο κάτω μπορείτε να δείτε τα αποτελέσματα.. Υπάρχει ένα πρώτο σχόλιο που προκύπτει αβίαστα και αφορά στη σύγκριση των recrding angles ενός οποιουδήποτε συμπτωτικού ζεύγους καρδιοειδών με τα καρδιοειδή Near Cincidents. Η υπεροχή των δεύτερων είναι.. κραυγαλέα: Σε μια ορχήστρα τοποθετημένη συμβατικά με το δικό της τρόπο και μ ένα NC-ζεύγος τοποθετούμενο πανεύκολα και γρήγορα με τους άξονες των mics να σημαδεύουν λίγο-πολύ τα άκρα της, θα προκύψει κατά την αναπαραγωγή ένα πλήρως απλωμένο αριστερά-δεξιά αποτέλεσμα. Για τις επιπλέον ιδιότητες αυτών των ζευγών πληροφορίες δίνει το Σχ ή 8.23: Το ORTF έχει την πιο γρήγορη κλίση, που σημαίνει αναλυτικότερη χωροτοποθέτηση κατά πλάτος, κινδυνεύει όμως από ασάφεια στο κέντρο λόγω της μεγάλης γωνίας του (11 ). Στον αντίποδα βρίσκεται το NOS, λιγότερο μεν αναλυτικό αλλά πλουσιότερο σε συχνοτικό περιεχόμενο, ποντάρει δε πιο πολύ στη χρονική διαφορά, γεγονός που όντως ακούγεται. Τα υπόλοιπα δυο ζεύγη, το DIN και το RAI (Ιταλική ραδιοτηλεόραση), αφ ενός είναι περίπου ίδια και αφ ετέρου αποτελούν μια μέση λύση.. θα δώσουν ένα αξιοπρεπές αποτέλεσμα για ένα σύνολο σε μια καλή αίθουσα. Από την άλλη, καθένα από τα τέσσερα ζεύγη έχει την ιδιαιτερότητα του που θα το κάνει ιδανικό σε κάποια περίπτωση, η οποία θα βρεθεί αν υπάρχει ο χρόνος και η δυνατότητα για πειραματισμούς. Ζεύγη των Omnis (ΔL=) Πρέπει κατ αρχήν -προφανώς- να ξανά-ορίσουμε την ενεργό περιοχή.. Ελλείψει διαφοράς level, μένει η πρόταση ότι η προς ηχογράφηση ορχήστρα πρέπει πολύ λογικά να τοποθετείται

29 139 μπροστά απ τη "καλή" πλευρά των μικροφώνων, εκεί δηλ. που βρίσκονται οι κάψες. Οριακά αυτό σημαίνει ένα ημισφαίριο ως χρήσιμος χώρος ηχογράφησης, δηλαδή ενεργός περιοχή από 9 έως +9 στο οποιοδήποτε χρησιμοποιούμενο επίπεδο λήψης. Σ αυτό λοιπόν το πλαίσιο: Για τα Omnis με 5 cm απόσταση, η maximum Δt τιμή στις ±9 είναι Δt=d/c= =1.45ms, δηλαδή οριακά μεν αλλά μέσα στη περιοχή του Precedence effect, που σημαίνει ότι η recrding angle θάναι σαφώς μικρότερη των ±9. Πράγματι, στο Σχ η τιμή ΔL= των mnis κόβει την γ=3 στη θέση Δt=1.2ms, 1 1 οπότε η (8.6) θα δώσει ϑ r = sin (( 1.12 ms 344 m sec ) 5cm ) =.. 5 που σημαίνει recrding angle = 1. Ελπίζω να καταλαβαίνετε ότι στη περίπτωση που η ορχήστρα είναι στημένη εντελώς ημικυκλικά, υπάρχουν δηλαδή πηγές και στις ±9, τότε, σε επίπεδο αναπαραγωγής/ακρόασης, όλες οι πηγές με πραγματικές θέσεις μεταξύ ±9 και ±ϑ r θα "στριμώχνονται" τέρμα αριστερά-δεξιά λόγω του precedence effect παρέχοντας επίσης εκεί ενδεχομένως δυσανάλογα μεγάλες εντάσεις. Εναλλακτικά σ αυτή την αφύσικη κατάσταση, ο ηχολήπτης, "παίζοντας" απ τη μια με την μέση απόσταση των πηγών για τη σωστή στάθμη της αντήχησης και ανακατατάσσοντας από την άλλη αν είναι δυνατόν τις θέσεις των μουσικών, θα μπορέσει πιθανότατα να πετύχει ένα αναλυτικό και πλήρες αριστερά-δεξιά άπλωμα της ορχήστρας συνοδευόμενο από τη φυσικότητα του ήχου των Omnis.. Για τα Omnis με 35 cm απόσταση, η maximum Δt τιμή στις ±9 είναι Δt=d/c=..=1.2ms, περιοχή binaural delays, και όπως βλέπετε, το εν λόγω ζεύγος στην αναπαραγωγή δεν μπορεί να φτιάξει άνοιγμα ±3, θα φτιάχνει όμως κάτι όχι σημαντικά μικρότερο. Συνεπώς η ορχήστρα μπορεί να καλύπτει όλη την ενεργό περιοχή ±9, την οποία, με σχετική επιείκεια μπορούμε να "βαφτίσουμε" recrding angle επίσης. Ζεύγος του Faulkner. Το όλο πράγμα είναι ιδιόρρυθμο όπως και στο παρακάτω σχήμα φαίνεται: Μηδενική μεν η διαφορά level των mics, έντονα όμως εξαρτώμενο το level καθενός από τη γωνία λήψης ϑ. Ως προς την recrding angle, πρέπει να ληφθεί υπ όψιν η ταχύτατη πτώση του level καθώς "φεύγουμε" απ την ϑ =, ιδίως μάλιστα αν θέλουμε να λάβουμε σοβαρά υπ όψιν τις υψηλές συχνότητες. Δεν θα πρέπει λοιπόν το ζεύγος να "βλέπει" το προς ηχογράφηση σύνολο μέσα σε τόξο μεγαλύτερο των 2 3 το πολύ. Η αξία του ζεύγους έγκειται στο ότι όταν η περιοχή στα πλάγια δεξιά-αριστερά του μουσικού συνόλου είναι επικίνδυνη ή δεν έχει αξία ή θέλουμε να την αποφύγουμε υπέρ του πίσω χώρου, παράλληλα δε η αντήχηση επιτρέπει η απόσταση του ζεύγους απ την ορχήστρα να είναι συμβατή με τις παραπάνω 2 3, τότε, βοηθώντας και το "άνοιγμα" που προσφέρει η interaural απόσταση, το αποτέλεσμα μπορεί να είναι πολύ ικανοποιητικό. Γενικώς το Faulkner ζεύγος σ αυτές τις ειδικές περιπτώσεις βγάζει πολύ φυσικό ήχο.. Ας κλείσουμε αυτή τη παράγραφο με τον συμπληρωμένο πια πίνακα ΙΙ: ΠΙΝΑΚΑΣ ΙΙβ Όνομα Πολικό Γωνία διάγραμμα ζεύγους Απόσταση Recrding Angle NOS Cardiids 9 3 cm 8 ORTF Cardiids cm 95 DIN Cardiids 9 2 cm 1 RAI Cardiids 1 21 cm 9 - Omnis 5 cm 1 - Omnis 35 cm 18 FAULKNER Figure f 8's 2 cm 2 3

30 8.3 ΜΕΘΟΔΟΙ ΜΕ ΠΑΝΩ ΑΠΟ ΔΥΟ ΜΙΚΡΟΦΩΝΑ. 14

31 141 9 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ PUBLIC ADDRESS Όπως ήδη ξέρετε, μετά τα Recrding Studis, η δεύτερη κατηγορία ηχητικών εγκαταστάσεων αφορά όλες εκείνες τις περιπτώσεις όπου πρέπει να υπάρχει η δυνατότητα ηχητικής μετάδοσης κάποιου είδους πληροφορίας στο κοινό που βρίσκεται σε έναν χώρο ο οποίος, με κάποιον τρόπο είναι καθορισμένος.. Στόχος της εγκατάστασης, προφανώς, θα είναι η ενίσχυση (reinfrcement) του σήματος που παράγεται από μικρόφωνα κλπ, για λόγους άνετης κάλυψης του εν λόγω κοινού. Αντιλαμβάνεστε βέβαια ότι αυτός ο γενικός ορισμός μπορεί να περιλαμβάνει σχεδόν οτιδήποτε, από έναν δημόσιο χώρο οποιασδήποτε μορφής, τον σταθμό του metr μιας μεγάλης πόλης ας πούμε,.. μέχρι μια μικρή bite ζωντανής μουσικής. Προσέξτε όμως ότι, παρά την γενικότητα του πράγματος, αν αντιμετωπισθεί ως σοβαρή μελέτη, μπορούμε ήδη να θέσουμε κάποιους όρους: 1. Να καθορίζεται με σαφήνεια τι πρέπει να καλύπτει η ηχητική εγκατάσταση: συναυλίες μουσικής?.. τι είδος? / θέατρο? / απλή ενημέρωση με λόγο?.. κλπ 2. Να καθορίζεται επίσης η maximum ηχητική ένταση (db SPL) που θα πρέπει να "βγάζει" η εγκατάσταση για τους πιο απομακρυσμένους ακροατές. 3. Να προσδιορίζεται αν η εγκατάσταση, από άποψη ποιότητας, θα πρέπει να εκπληρώσει τους στόχους της αφ εαυτής, με δεδομένη δηλαδή την όποια Ακουστική συμπεριφορά του χώρου, ή αν, και η επέμβαση του ακουστικολόγου με κατασκευαστικές μετατροπές, προσθήκες, διαρρυθμίσεις κλπ, είναι επιτρεπτή ή δυνατή. Είναι σαφές ότι εκείνο το οποίο θα καθορίσει τις τεχνικές προδιαγραφές της ηχητικής εγκατάστασης σε όλα τα επίπεδα είναι το κόστος, γύρω από το οποίο βέβαια θα κινηθούν και οι πρώτες ερωτήσεις του ειδικού που πρόκειται να αναλάβει το έργο. Μετά απ αυτή τη γενική τοποθέτηση του προβλήματος, μπορούμε να προχωρήσουμε στην επιλογή των περιπτώσεων που μας ενδιαφέρουν ιδιαίτερα. Δηλαδή τις μουσικές συναυλίες κυρίως, με κινητές ηχ. εγκαταστάσεις, αλλά και μόνιμες τέτοιες σε music halls ή μουσικές σκηνές όπως λέμε συνήθως. Επειδή γενικά η Μουσική ανήκει στα δύσκολα και απαιτητικά προγράμματα, χρήσιμο είναι απ αρχής να παραθέσουμε κάποια κριτήρια ποιότητας που είναι διεθνώς παραδεκτά για τα αντίστοιχα συστήματα: 1). Αυξημένη λειτουργικότητα 2). Όλοι οι ακροατές, ανεξάρτητα της θέσης που κατέχουν στο χώρο πρέπει ν ακούν το ίδιο καλά. "Καλά" σημαίνει α) "γρήγορο" σύστημα, δηλ. σωστή απόδοση μεταβατικών σημάτων, β) επίπεδη απόκριση συχνότητας, γ) ευκρίνεια και δ) επαρκής ένταση. Μικρές διαφορές

32 142 επιτρέπονται στην ένταση, της τάξεως των 6 db το πολύ.. δεν επιτρέπεται δηλαδή οι απομακρυσμένοι ακροατές ν ακούν σιγά ενώ οι πρώτοι εκκωφαντικά. Εννοείται βέβαια ότι, όλ αυτά τα στοιχεία δεν σημαίνουν απλώς επιλογή καλών μηχανημάτων, αλλά κυρίως, σωστή τοποθέτηση και ρύθμιση. 3). Επειδή στις μουσικές εκδηλώσεις εκτελεστές μουσικοί και κοινό βρίσκονται στον ίδιο χώρο, με οπτική επαφή και σε αποστάσεις συχνά όχι μεγάλες, βασικός "εχθρός" της όλης παράστασης είναι το feedback. Για το λόγο αυτό, η συμφωνηθείσα maximum ηχητική ένταση πρέπει να αποκαθίσταται άνετα, χωρίς λοιπόν "εκρήξεις" μικροφωνισμών, ούτε καν εμφάνιση των στο πρώτο στάδιο γέννησης. Αυτό σημαίνει, για ένα flat σύστημα, έκρηξη μικροφωνισμού τουλάχιστον 6 db πάνω από την maximum ένταση. 4). Στα μουσικά σύνολα είναι απαραίτητη η ηχητική κάλυψη εξυπηρέτηση των ίδιων των εκτελεστών. Αυτό σημαίνει ύπαρξη παράλληλης αλλά ανεξάρτητης ηχ. εγκατάστασης (stage mnitring), η οποία θα πρέπει να εκπληρώνει το στόχο της χωρίς να αλλοιώνει τις παραπάνω παρατηρήσεις 1, 2 και 3. Προχωρούμε σε βασικούς ορισμούς και ανάλυση ενός απλοποιημένου - κατ αρχήν - ηχητικού συστήματος.

33 ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΗΧΗΤΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΤΟ ΥΠΑΙΘΡΟ ΓΕΝΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ. Στο Σχ. 9.1 που ακολουθεί βλέπετε ένα απλοποιημένο ηχητικό σύστημα -μια μόνο πηγήκατάλληλο για να δώσουμε κάποιους ορισμούς. Σχήμα 9.1 Θα θεωρούμε απ εδώ και στο εξής τον "ομιλητή" (Talker) ως τυπικό σύμβολο της ηχητικής πηγής, και τον "ακροατή" (Listener) ως αντιπροσωπεύοντα το κοινό. Στόχος της εγκατάστασης είναι φυσικά η ενίσχυση του σήματος του ομιλητή ώστε μέσω μεγαφώνου (μεγαφώνων) να ακούσει ο ακροατής. Μονίμως απ εδώ και στο εξής θα χρησιμοποιούμε τα σύμβολα: D S για την απόσταση ομιλητή mike. D για την απόσταση ομιλητή ακροατή. D 1 για την απόσταση mike speaker. D για την απόσταση ακροατή speaker. 2 Ο στόχος που πρέπει να εκπληρώνει η ηχητική εγκατάσταση είναι ο ακροατής ν ακούει απ το μεγάφωνο ( D 2 ) ήχο δυνατότερο του φυσικού ( D ), τη δε προκύπτουσα διαφορά θα ονομάζουμε Ακουστικό κέρδος (Acustic gain) του συστήματος. Ο υπολογισμός του gain απαιτεί κατ αρχήν καλή γνώση της κατευθυντικότητας των εμπλεκομένων στοιχείων, επειδή δε η συμπεριφορά των μικροφώνων στο εν λόγω θέμα είναι ήδη γνωστή, πρέπει να αναλύσουμε εδώ τις σχετικές ιδιότητες των μεγαφώνων.

34 ΜΕΓΑΦΩΝΑ, ΟΡΙΣΜΟΙ. Η κατευθυντικότητα ελέγχεται φυσικά από τα πολικά διαγράμματα, γεγονός το οποίο ισχύει και για τα μεγάφωνα. Ανατρέξτε στην (Ηχοληψία Ι) για να θυμηθείτε ότι λόγω της δυσχρηστίας του τρισδιάστατου R( ϑϕ, ) χρησιμοποιούνται τα επίπεδα, όπου βέβαια, σε κάθε επίπεδο εκπομπής αντιστοιχεί ένα πολικό διάγραμμα. Συνήθως, δυο τέτοια σε κάθετα μεταξύ των επίπεδα (τα λέμε οριζόντιο και κάθετο) χρησιμοποιούμε για τη μελέτη του πράγματος. (α) (β) Σχήμα 9.2: (α) Οριζόντια και κάθετα πολικά διαγράμματα σε τρείς τριτοοκτάβες. Οι αποστάσεις των ομόκεντρων κύκλων είναι 6 db. (β) Πράσινο είναι το οριζόντιο πολικό διάγραμμα και μπλε το κάθετο. Μελετήστε το Σχ. 9.2 και σημειώστε τα εξής: ο Στα πολικά διαγράμματα μεγαφώνων / ηχείων η διεύθυνση ϑ= είναι η n axis διεύθυνση των. Επιπροσθέτως, η διεύθυνση μέγιστης εκπομπής (τη λέμε στα γρήγορα max-διεύθυνση), στη μεγάλη πλειοψηφία των κατασκευαστών συμπίπτει με την n axis. Όμως, βάσει των ορισμών τους, είναι διαφορετικές αυτές οι γωνίες και η σύμπτωση των δεν ισχύει πάντα. Τέτοια είναι η περίπτωση του α μεγαφώνου του Σχ. 9.2 στο κάθετο επίπεδο. Φαίνεται στο σχήμα ότι στο οριζόντιο επίπεδο υπάρχει συμμετρία κάλυψης δεξιά-αριστερά και αυτό είναι θετικό στοιχείο, πρέπει φυσικά να υπάρχει και στο κάθετο αντίστοιχα,... το α μεγάφωνο του σχήματος υστερεί εδώ, συχνοτικά κυρίως. (α). Γωνία Κάλυψης (Cverage Angle) C Στόχος του μεγαφώνου δεν μπορεί παρά να είναι η κάλυψη μιας περιοχής του χώρου των ακροατών. Αυτό σημαίνει ότι, "φεύγοντας" δεξιά-αριστερά από την διεύθυνση μέγιστης εκπομπής του το μεγάφωνο θα πρέπει για κάποιο σεβαστό άνοιγμα γωνίας να συνεχίζει να δίνει ένα αξιοπρεπές level, όχι σημαντικά διαφορετικό του μέγιστου.. Ορίζεται έτσι η γωνία κάλυψης: Σε κάθε επίπεδο εκπομπής πολικό διάγραμμα του μεγαφώνου ορίζεται ως γωνία κάλυψης C η γωνία στης οποίας τα όρια -ευρισκόμενα εκατέρωθεν της διεύθυνσης maximum εκπομπής- η πτώση στάθμης είναι 6 db.

35 145 Σαν άσκηση επιβεβαιώστε ότι στο Σχ. 9.2 και πάλι, το α μεγάφωνο έχει οριζόντια C 12 και κάθετη C 9. Το β μεγάφωνο έχει οριζόντια C 8 και κάθετη C 7. Δείτε όμως παράλληλα ότι το ουσιώδες εδώ είναι ότι το ζεύγος οριζόντιας και κάθετης C δείχνει το δρόμο που πρέπει να ακολουθηθεί για να λυθεί το πρόβλημα της κάλυψης του χώρου των ακροατών από το μεγάφωνο. Δείτε σε πρώτη φάση το Σχ. 9.3: Το μεγάφωνο βρίσκεται στο κέντρο της σφαίρας και το ζεύγος των γωνιών κάλυψης (α, β) ορίζει ένα συγκεκριμένο κομμάτι της σφαιρικής επιφάνειας, ή αλλιώς, μια συγκεκριμένη στερεά γωνία μέσα από την οποία το μεγάφωνο "βλέπει" την προς κάλυψη περιοχή των ακροατών. Αυτή η υπογραμμισμένη πρόταση "οπτικοποιείται" στο Σχ Σχήμα 9.3 Σχήμα 9.4..το δε Σχ. 9.5, αν και λειψό γιατί λείπει η οριζόντια κάλυψη, δείχνει υλοποιημένη την ιδέα των Σχ. 9.3 και Σχ Τελικά, δεν είναι απλή υπόθεση η σχεδίαση και το στήσιμο μιας ηχητικής εγκατάστασης: Ξεκινώντας από τη βάση του πράγματος, το μόνο δεδομένο είναι οι διαστάσεις του χώρου του κοινού. Ακολουθεί η επιλογή του μεγαφώνου. Οι γωνίες κάλυψης που παρέχει θα οδηγήσουν Σχήμα 9.5: Κατακόρυφη κάλυψη.

36 146 στην εύρεση της θέσης τοποθέτησης του: απόσταση από την πρώτη σειρά ακροατών, ύψος και κατάλληλη κλίση (Σχ. 9.5). Σημειωτέον ότι η διαφορά στάθμης μεταξύ πρώτης και τελευταίας σειράς πρέπει και πάλι να είναι στη περιοχή των 6 db. Φυσικά, δεν βρίσκονται εύκολα "έτοιμες" απ τους κατασκευαστές οι γωνίες κάλυψης που ενίοτε χρειάζονται, πρέπει επομένως να φτιαχτούν με αθροιστική λογική από περισσότερα μεγάφωνα.. αποφεύγοντας βέβαια τα προβλήματα του cmb filtering που υποβόσκουν. κλπ, κλπ Ως συμπέρασμα στα παραπάνω ανακύπτει ο εξής συλλογισμός: Είναι στοιχείο κατευθυντικότητας η γωνία κάλυψης. Αφ ενός δεν έχει καν νόημα αυτή για Omni εκπέμπουσα πηγή / μεγάφωνο, αφ ετέρου φτιάχνεται η "καλή" περιοχή εκπομπής μέσω του ζεύγους οριζόντιας-κάθετης C, που σημαίνει αυξημένη συγκέντρωση ισχύος εκεί εις βάρος των υπόλοιπων περιοχών. Αποδεικνύεται τελικά ότι υπάρχει πληρέστερος τρόπος μέτρησης αυτής της συγκέντρωσης ισχύος του μεγαφώνου, τρόπος που εμπλέκει την πλήρη, τρισδιάστατη πλευρά της κατευθυντικότητας. Προκύπτει έτσι ένα καινούργιο φυσικό μέγεθος το οποίο ονομάζεται παράγων κατευθυντικότητας και το οποίο θα λειτουργεί στη πράξη συμπληρωματικά με τις γωνίες κάλυψης σε κάθε προσπάθεια σχεδίασης ηχητικής εγκατάστασης. (β). Παράγων Κατευθυντικότητας (Directivity Factr) Q. Δεν είναι δύσκολο να συνειδητοποιήσετε ότι συνδέεται η κατευθυντικότητα με την ένταση που το μεγάφωνο «στέλνει» στο οποιοδήποτε σημείο του χώρου. Προσέξτε τι συμβαίνει στο μεγάφωνο τύπου κόρνας του Σχ. 9.6: Σχήμα 9.6 Είναι σαφές ότι λόγω της κατευθυντικότητας υπάρχει ουσιώδης διαφορά στην εκπομπή του 1 khz και των 1 khz. Το 1 khz διασκορπίζεται σε πολύ μεγαλύτερη περιοχή του χώρου απ ότι τα 1 khz. Συνεπώς, αν υποθέσουμε ότι η ισχύς της πηγής W είναι ίδια και στο 1 khz και στα 1 khz, προκύπτει ότι, γύρω από τη διεύθυνση μέγιστης εκπομπής (n axis στο οριζόντιο διάγραμμα του σχήματος), η ανά μονάδα επιφανείας διερχόμενη ακουστική ισχύς, μ

37 147 άλλα λόγια η ένταση Ι, θα ναι μεγαλύτερη στα 1 khz απ ότι στο 1 khz, μετρώντας βέβαια στην ίδια απόσταση r. Προχωρούμε σε ακριβή υπολογισμό του πράγματος. Ορισμός Q. Όπως ξέρετε, κάθε πηγή ήχου εκπέμπει σφαιρικού τύπου κύμα για το οποίο εκτός της 2 κατευθυντικότητας ισχύει και ο γνωστός νόμος I(r) 1 r, όσον αφορά τη μεταβολή της έντασης συναρτήσει της απόστασης r απ αυτήν.. Η συνύπαρξη αυτών των δυο στοιχείων οδηγεί στο ότι το πλάτος της εκπεμπόμενης πίεσης P(r, ϑϕ, ) παίρνει τη μορφή που δείχνει η σχέση (4.1) (Ηχοληψία Ι, 4.2.1).. την ξαναγράφουμε: A P(r, ϑϕ, ) = R( ϑϕ, ) = P max (r) R( ϑϕ, ) (9.1) r όπου φυσικά, 1 R( ϑϕ, ) 1. Έτσι λοιπόν, η R( ϑϕ, ) είναι μια συνάρτηση κατευθυντικότητας της οποίας η τιμή (καθαρός αριθμός) δίνει τη πίεση στη διεύθυνση ( ϑϕ, ) ως ποσοστό της P max (r). Η συνολική ισχύς της πηγής -μεγαφώνου στη περίπτωση μας- είναι ίση με τη κυματική ισχύ που "διαπερνά" μια σφαιρική επιφάνεια τυχαίας ακτίνας r που την περιβάλλει, δηλαδή ίση με την ισχύ ανά μονάδα επιφανείας (= ένταση I ) επί το εμβαδόν της σφαιρικής επιφάνειας. d d W = I ds. Προκύπτει το εξής: S όπου ρ,c (γνωστές) σταθερές. 2 2 max 2 2ρc ϑϕ (9.2) 4π r P (r) W= R (, ) dω 2 2 [ W = I ds = I e (r dϑ e e r sinϑ dφ) = I r sinϑ ϑ φ r I Ω r ϑ φ S S 4π P (r, ϑϕ, ) Με τη βοήθεια της γνωστής I(r, ϑϕ, ) = προκύπτει 2ρ c P (r, ϑϕ, ) r P max(r) 2 W = r dω = R ( ϑϕ, )dω ] 2ρ c 2ρc 4π 4π 2 Καταλαβαίνετε ότι αν το μεγάφωνο ήταν ένα ίδιας ισχύος Omni θα είχαμε R( ϑϕ, ) = 1 για κάθε (, ) 2 2 ϑϕ, από την (9.2) θα παίρναμε W = ( P (r) 2ρc) και η ισότητα των ισχύων θα έδινε W = W... Ως Directivity Factr Q ορίζεται ο λόγος 2 max = 2 2 P (r) 4π P (r) R(, ϑϕ )dω 4π 4π r με P < Pmax αναγκαστικά, (9.3) 2 max max Q 2 2 P (r) I P (r) I 4π Q= = = R( ϑ,φ) dω 4π (9.4)

38 148 Φυσικά, για τις Omni πηγές Q= 1 και προφανώς Q> 1 για κάθε κατευθυντική πηγή. Σε απλή γλώσσα, ο directivity factr Q μετράει πόσες φορές "χωράει" ο χώρος εκπομπής του κατευθυντικού μεγαφώνου στον πλήρη 3D χώρο, ή ανάποδα, το μεγάφωνο εκπέμπει την ισχύ του μόνο στο 1Q του χώρου, δηλαδή το (1 Q) ως αριθμός δηλώνει το ποσοστό του χώρου που καλύπτει το μεγάφωνο, προσφέροντας επομένως μεγαλύτερες συγκριτικά εντάσεις σε κάποια περιοχή εις βάρος άλλων. Προσέξτε κάτι ακόμη: Η σχέση (9.4) ουσιαστικά λέει ότι το μεγάφωνο με δεδομένη ισχύ και σε δεδομένη απόσταση- θα δημιουργήσει, σε κάποια διεύθυνση, μια maximum ένταση W Q Imax = QI = ανάλογη του παράγοντα Q. 2 4 π r Γράφουμε πιο απλοποιημένα WQ I(r) = (9.5) 2 4πr υπονοώντας όλα τα παραπάνω. Αυτός είναι ο standard τρόπος που εισάγεται η λειτουργία του Q στις κατευθυντικές πηγές, στα μεγάφωνα εν προκειμένω. Φυσικά, η περιγραφή της συμπεριφοράς του μεγαφώνου θα είναι πλήρης αν η (9.5) συνοδεύεται από.. πάμπολλα (σε διαφορετικά επίπεδα) πολικά διαγράμματα.. Συχνά, τα γνωστά δυο κάθετα είναι αρκετά. Παρατηρήσεις: Ο Q είναι ιδιότητα του μεγαφώνου ως συνόλου. Εμφανίζεται μεν στην (9.5) η "σύνδεση" του με την max-διεύθυνση μέσω της I max, πλην όμως δεν εξαρτάται η τιμή του Q από την max-διεύθυνση, μ άλλα λόγια δεν προσδιορίζεται η max-διεύθυνση από τον ορισμό του Q. Λογικά, μπορεί να θεωρηθεί ότι η κατευθυντικότητα οδηγεί σε συγκέντρωση της W γύρω από την max-διεύθυνση, ο δε Q μετράει τον βαθμό αυτής της συγκέντρωσης, συγκριτικά πάντα με την Omni-συμπεριφορά (Q=1). Γι αυτό δίνεται από πολλούς στον Q το όνομα "πολλαπλασιαστής ισχύος". Η σχέση (9.5) είναι "πρακτικής χρήσης" τύπος. Χρησιμοποιείται για υπολογισμούς εντάσεων από μεγάφωνο γνωστής ισχύος και κατευθυντικότητας( Q ). Θα δούμε πιο κάτω και τη λογαριθμική "έκδοση" της. Το β σκέλος της (9.4) -ορισμός του Q επί της ουσίας- χρησιμεύει και για την εύρεση της άγνωστης τιμής του Q δεδομένου μεγαφώνου μέσω μετρήσεων.. καταλαβαίνετε, υπολογισμός του ολοκληρώματος με αριθμητική μέθοδο χρησιμοποιώντας τιμές από μετρήσεις, δεδομένου ότι η μορφή των πολικών διαγραμμάτων των μεγαφώνων είναι τόσο περίπλοκη ώστε η αναλυτική λύση του ολοκληρώματος της (9.4) έχει μηδενική πιθανότητα υλοποίησης. Φυσικά, ο Q εξαρτάται και από τη συχνότητα, μια ματιά στο Σχ.9 6 θα σας πείσει. Η χρήση λοιπόν της (9.5) προϋποθέτει γνώση της περιοχής συχνοτήτων στην οποία αναφέρονται οι σχετικοί υπολογισμοί. [Φυσιολογικά, πρέπει εδώ να θυμηθείτε τα περί κατευθυντικότητας των μικροφώνων.. οπότε συγκρίνοντας, θα συνειδητοποιήσετε ότι ακολουθείται η ίδια απολύτως λογική για τον ορισμό της. Παρ όλ αυτά, στα μικρόφωνα, λόγω της αντίστροφης ροής της ενέργειας (παίρνω αντί δίνω), έχει επικρατήσει ως νοηματικά καταλληλότερος για τη μέτρηση της κατευθυντικότητας ο παράγοντας REE, που είναι βέβαια το αντίστροφο του Q, REE = 1 Q.. ίδιο το όνομα, διαφορετικό το σύμβολο για τα μικρόφωνα: DRF].

39 149 (γ). Κατευθυντικότητα λόγω θέσης. Στο Σχ. 9.7 στο κάτω μέρος, βλέπετε τις θέσεις 1, 2, 3 και 4 μιας πηγής μέσα σ ένα δωμάτιο. Η πηγή είναι Omni, δηλαδή Q = 1. Σχήμα 9.7: Προσδιορισμός-αντιστοιχία της εμφανιζόμενης αύξησης του Q εκπομπής μιας (mni) πηγής λόγω της θέσης που αυτή κατέχει σ ένα κλειστό δωμάτιο-χώρο. Όμως, ενώ στη θέση 1 πράγματι της επιτρέπεται ν ακτινοβολεί σ όλο το χώρο, σε 4π στερεά γωνία, αντίθετα, στη θέση 2 η ανάκλαση του τοίχου ανάρτησης οδηγεί το σύνολο της ακτινοβολίας της στο μισό χώρο, σε γωνία δηλαδή 2π steradians Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει στις θέσεις 3 και 4, βλέπετε δε στο σχήμα -πάνω απ το "δωμάτιο"- το τμήμα του χώρου όπου κάθε φορά η πηγή υποχρεώνεται να σωρεύει το σύνολο της ισχύος της. Η θέση λοιπόν οδηγεί τη πηγή σε κατευθυντικότητα. Περιμένουμε στις θέσεις 2, 3 και 4 μιαν αύξηση της έντασης που ταιριάζει με εμφάνιση ενός Q > 1. Θα μπορούσαμε να γράψουμε για την θέση 2:

40 15 W W Q I(r) = ή I(r) = με Q = π 2 r 4πr Γενικεύοντας, λέμε ότι η θέση προκαλεί στις παραπάνω περιπτώσεις εμφάνιση ενός Q που υπολογίζεται απ' την σχέση: Q = 4π (9.6) Ω όπου Ω η στερεά γωνία εκπομπής. Είναι ουσιώδες, συγκρίνοντας τις σχέσεις (9.4) και (9.6), να συνειδητοποιήσετε ότι κατά βάση οι δυο αυτές σχέσεις ταυτίζονται. Η κατευθυντικότητα αντιμετωπίζεται μ έναν συγκεκριμένο, ενιαίο τρόπο, παρά το ότι μπορεί να προέρχεται από διαφορετικές αιτίες. Στη πράξη, χρειάζεται προσοχή στο γεγονός ότι συχνά η λόγω θέσης κατευθυντικότητα προστίθεται και λειτουργεί συγχρόνως με την ενδογενή κατευθυντικότητα της πηγής ΕΞΙΣΩΣΗ HOPKINS-STRYKER (ΑΝΗΧΟΪΚΗ). Έχοντας ολοκληρώσει τα περί Q, είμαστε σε θέση να γράψουμε μια γενική σχέση πεδίου για το free field, για οποιαδήποτε πηγή, που θα μας επιτρέπει υπολογισμούς εντάσεων σε αποστάσεις στο far field, δηλ. σχετικά μακριά απ πηγή. Φυσικά, η (9.5) θα είναι αυτή η σχέση, σε λογαριθμική όμως μορφή, γνωστή με το όνομα «ανηχοϊκή εξίσωση Hpkins Stryker», που θα δίνει στάθμες IL / SPL (Intensity Level, L I / Sund Pressure Level, L P ). Ο όρος ανηχοϊκή δηλώνει εξίσωση που ισχύει βέβαια στο free field, συγχρόνως δε αντιδιαστέλλει αυτήν από μια γενικότερη ακόμη μορφή -που ακριβώς ονομάζεται «εξίσωση Hpkins Stryker»- η οποία περιλαμβάνει επίσης και το αντηχητικό πεδίο των κλειστών χώρων. Θα τα δούμε αυτά αργότερα. Ιδού λοιπόν η ανηχοϊκή: QW I W Q [ W] watt Q [ W] Q I(r) = = = = πr Iref Iref 4πr [ Wref ] watt 4π r m [ Wref ] 4 r π 2 m επειδή σε επίπεδο τιμής ισχύει Iref = Wref στο SI. Η αγκύλη περιέχει τη τιμή μόνο του μεγέθους. {Δείτε το και αλλιώς: Οι μονάδες δεν μας απασχολούν γιατί έχουμε να κάνουμε με λόγους (μονίμως στις λογαριθμικές / "ντεσιμπελικές" εκφράσεις) και επομένως απαλείφονται, στο βαθμό που χρησιμοποιούμε το ίδιο Σύστημα Μονάδων για τις reference τιμές και όλα τα εμπλεκόμενα φυσικά μεγέθη}. Οπότε, I W Q W Q 1 lg = 1 lg 1 lg 1 lg 2 = + 2 Iref Wref 4πr Wref 4πr Q LI = Lw + 1 lg 4 r 2 π

41 151 P rms 6 Σχετικά με τη στάθμη πίεσης, ισχύει LP = 2 lg με Pref = 2 1 Pa, ενώ παράλληλα P ref 2 2 P Prms I= =. 2ρc r c Οπότε, I P rms PrmsP ref P ref LI = 1 lg = 1 lg = 1 lg L 2 = P + 1 lg = Iref rciref rciref Pref rciref 4 = LP + 1 lg ρc ρ Αντιστρέφοντας γράφουμε LP = LI + K με K = 1 lg c.2 db στο SI, τιμή που 4 συνήθως στη πράξη, στις πράξεις, παραλείπεται. Καταλήγουμε λοιπόν στο εξής: Q L L = L + 1 lg 4 π r P I W 2 Ξανά τονίζουμε ότι η (9.7) δίνει τη στάθμη πίεσης L P σε διεύθυνση μέγιστης εκπομπής. Για την όποια άλλη, ff axis, διεύθυνση ϑ σε δεδομένο επίπεδο εκπομπής / πολικό διάγραμμα, βάσει του πολικού διαγράμματος, η στάθμη θα είναι L P( ϑ ) = LP + N( ϑ ), όπου N( ϑ ) η διαφορά σε db που επί του πολικού διαγράμματος φαίνεται να έχει η διεύθυνση ϑ από την maxδιεύθυνση. Θα λέγαμε ότι ως εκ τούτου θα πρεπε μονίμως να ισχύει N( ϑ ) <. Δεν είναι όμως έτσι, γιατί η πάγια τακτική των εταιρειών στη κατασκευή των πολικών διαγραμμάτων είναι, το χουμε ξαναπεί, ϑ= n axis διεύθυνση. Άρα, η περίπτωση N( ϑ ) > είναι επίσης πιθανή. Θεωρείστε λοιπόν ότι ο N(ϑ) προστίθεται αλγεβρικά στην L P Οπότε, μ αυτή τη νέα συνθήκη / συμφωνία, η (9.7) μπορεί να πάρει τη μορφή Qaxis LP = LW + 1 lg, (9.8) 4πr 2 ισοδύναμη με την (9.7), προσαρμοσμένη όμως στα δεδομένα-συνήθειες των εταιρειών. Το καινούργιο τώρα στοιχείο είναι ότι, έχοντας στα χέρια μας το πολικό διάγραμμα μαζί με τα στοιχεία που το συνοδεύουν, η σχέση (9.8) μας επιτρέπει να βγάζουμε νούμερα, αποτελέσματα, άρα, και το Q axis είναι γνωστό. Συνεπώς, για κάθε ϑ, το αποτέλεσμα L P ( ϑ ) θα είναι L P( ϑ ) = LP + N( ϑ ) με την (9.8) στη θέση του L P. Προκύπτει η μορφή N( ϑ) 1 Qaxis 1 L P( ϑ ) = LW + 1 lg, (9.9) 2 4πr την οποία εύκολα μπορείτε να επιβεβαιώσετε. (9.7) (α). Electracustic Mdifier Me. N( ) 1 Φαίνεται ότι ο όρος-κλειδί είναι η παράσταση 1 ϑ. Της δίνουμε λοιπόν το όνομα Electracustic Mdifier (Me), δηλαδή ηλεκτρακουστικός μετατροπέας:

42 152 Θα ισχύει επομένως N( ) 1 Me = 1 ϑ (9.1) Qaxis Me L P( ϑ ) = LW + 1 lg. Προτιμάμε όμως το εξής: 2 4πr Q Me LP = LW + 1 lg (9.11) 4πr 2 υπονοώντας ότι Q=Q axis. Αυτή τελικά είναι -η (9.11)- η τελική μορφή της «ανηχοϊκής» Hpkins-Stryker. Είναι εύχρηστος ο παράγων Me και πολύ χρήσιμος. Η ύπαρξη του σημαίνει κάποια προσθαφαίρεση N( ϑ ) db για τη λήψη της στάθμης πίεσης στη διεύθυνση ϑ. Ο προσδιορισμός "ηλεκτρακουστικός" δόθηκε για να λανσάρει την ιδέα γενίκευσης της χρήσης του Me και σε άλλες ηλεκτρακουστικές μηχανές, εκτός των μεγαφώνων, για τις οποίες η κατευθυντικότητα δεν εκφράζεται μέσω του Q, αλλά με κάποιον άλλο τρόπο.. Το μικρόφωνο, ας πούμε, είναι πρώτης τάξεως παράδειγμα... η διαφορά level N( θ ) (σε σχέση με την n axis διεύθυνση) δεν είναι ένα νούμερο που παίρνουμε από πολικό διάγραμμα, αλλά η τιμή της πολικής εξίσωσης s( θ ) εκφρασμένη σε db: N( θ ) = 2 lgs( θ ). Συνεπώς, (2lg s( ϑ)) 1 2lg s( ϑ) = =. Άρα, το μικρόφωνο, με ένα μεγάφωνο σε θέση ϑ ff axis, αντί Me 1 1 για L P "θα ακούσει" LP + 1 lg Me = LP + 2 lgs( ϑ ), δηλ. LP = 6dB, πχ, αν είναι καρδιοειδές και ϑ = π/2. Μια χρήσιμη συντόμευση: Η εξίσωση H-S είναι συνάρτηση χώρου και η μεταβλητή r εμφανίζεται μόνο στον δεύτερο όρο. Στη χρήση της, κυρίως οι μεταβολές του r, της απόστασης, έχουν σημασία. Από την άλλη, ο πρώτος όρος ακουστική ισχύς είναι διαφορετικής φύσεως όρος από τον δεύτερο. Συνεπώς, είναι πολύ λογική η συντόμευση: Q Me LP = LW + 1 lg L 2 W + r 4πr Επίσης, συμφωνούμε απ εδώ και στο εξής να κρατήσουμε μόνο τον δείκτη "w" στο L για να δηλώνει ισχύ. Για τα levels L P και L I οι δείκτες καταργούνται ως μη απαραίτητοι.. ή, αν υπάρχουν, θα συμβολίζουν κάτι άλλο, πχ μια συγκεκριμένη πηγή, κλπ. Επομένως, και με τις δυο συμφωνίες μας, η (9.11) γράφεται: L(r) = LW + r (9.12) ΕΦΙΚΤΟ ΑΚΟΥΣΤΙΚΟ ΚΕΡΔΟΣ (POTENTIAL ACOUSTIC GAIN) Το Ακουστικό gain του συστήματος που ορίσαμε πιο πάνω, G = L(D 2) L(D ) (9.13)

43 153 είναι ένα μέγεθος του οποίου η τιμή δεν μπορεί να καθορίζεται απλά, κατά βούληση, περιοριζόμενο μόνο από τα όρια ηλεκτρικής ισχύος του συστήματος. Αντίθετα, το feedback (=ανάδραση μικροφωνισμός) είναι εκείνο που θέτει όρια λειτουργίας: Για το Σχ. 9.1 το feedback μεταφράζεται στη σχέση: Feedback: L(DS ) L(D1 ) (9.14) Θυμίζουμε τα χαρακτηριστικά του φαινομένου: 1/ Πρόκειται για ταχύτατη, αυτοτροφοδοτούμενη αύξηση του gain, χωρίς όρια, οπότε το σύστημα οδηγείται σε μη λειτουργία / καταστροφή. 2/ Εάν, για πειραματικούς λόγους, οδηγήσουμε ένα σύστημα σε μικροφωνισμό με αργό τρόπο, δηλαδή: με αργή, σταδιακή, και σε μικρές ποσότητες αύξηση του gain, τότε, θα ανακαλύψουμε μια χρήσιμη (!) ιδιότητα του: Πριν την "έκρηξη" ακούγεται ένα κάποιο αφύσικα αργότερο "σβήσιμο" του ήχου των οργάνων, φωνών κλπ, κάτι σαν μια παράξενη "έρπουσα" μεγαλύτερη διάρκεια των ήχων το λέμε «βράσιμο» στην τρέχουσα καθομιλουμένη -, που επιπλέον είναι και frequency dependent, φαίνεται δηλαδή να επικρατεί κάποια περιοχή συχνοτήτων, και το οποίο τέλος, από μη έμπειρο αυτί, συχνά εκλαμβάνεται σαν εμφάνιση / αύξηση reverb. Ονομάζεται πρώτο στάδιο γέννησης του μικροφωνισμού το εν λόγω σύμπτωμα. Η χρησιμότητα του έγκειται στο ότι ακούγοντας το, μπορούμε να προλάβουμε το δεύτερο, την έκρηξη δηλαδή του feedback. 3/ Η βασικότατη ιδιότητα του μικροφωνισμού είναι ότι πρόκειται για φαινόμενο μιας μόνης συχνότητας εννοούμε δηλαδή ότι: αν ισχύει η (9.14) έστω και για μια πολύ στενή μπάντα συχνοτήτων ( ακόμη και εύρους ενός Hz μόνο ), το φαινόμενο θα εκδηλωθεί, το σύστημα δηλαδή "παρασύρεται" σε μικροφωνισμό απ αυτή την τόσο στενή μπάντα. Συνέπεια αυτής της ιδιότητας είναι ότι ο μικροφωνισμός μπορεί να εκδηλώνεται ξαφνικά και ανέλπιστα: Υπάρχουν περιπτώσεις όπου, για λόγους πλημμελούς σύνδεσης ή ελαττωματικής λειτουργίας "ταλαιπωρημένου" μηχανήματος, η απόκριση συχνότητας του ηχητικού συστήματος μπορεί να παρουσιάζει ένα έντονο peak σε στενή μπάντα, το οποίο όμως περνά απαρατήρητο σε μετρήσεις όχι αυξημένης ακριβείας. Πολύ απλά γιατί το level του έντονου μεν αλλά "στενού" peak θα αποτελεί μικρό ποσοστό του συνολικού level μιας αρκετά φαρδύτερης μπάντας, και επομένως δεν θα φαίνεται. Πχ. σ ένα Spectrum Analyzer 1/3 οκτάβας, άνετα περνά απαρατήρητο ένα τέτοιο peak, "αφήνοντας" λανθασμένα, ως αποτέλεσμα μέτρησης, μια flat απόκριση. Είναι σαφές ότι, για σοβαρές εγκαταστάσεις, TEF μετρήσεις με μηχανήματα τύπου Melissa είναι απαραίτητες Αξίζει όμως τον κόπο να πούμε ότι οι έμπειροι PA engineers, μετά από μια 1/3 οκτάβας ισοστάθμιση, συχνά οδηγούν δοκιμαστικά το σύστημα σε μικροφωνισμό, προκειμένου να εντοπίσουν "με το αυτί" επικίνδυνες περιοχές, και να προβούν έτσι σε περαιτέρω διορθώσεις. FSM (Feedback Stability Margin) Με αυτά λοιπόν τα δεδομένα επανερχόμενοι στην αναζήτηση του gain του συστήματος, είναι σαφές ότι κατ αρχήν, η σχέση (9.14) πρέπει να λειτουργεί ανάποδα. Δηλαδή, ο μικροφωνισμός αποφεύγεται όταν ισχύει: L(DS ) L(D1) >. (9.15) Παρ όλ αυτά, η φύση του φαινομένου είναι τέτοια, που σε συνδυασμό με την πιθανή πάντα λειτουργία κάποιων αστάθμητων παραγόντων και το γεγονός ότι το απολύτως flat σύστημα είναι μια θεωρητική υπόθεση, δεν φαίνεται φρόνιμο η παραπάνω διαφορά να πλησιάζει τη

44 154 τιμή του μηδενός. Αντίθετα, μια απόσταση ασφαλείας, ένα περιθώριο σταθερότητας ( Stability Margin ) πρέπει να υπάρχει. Ονομάζουμε Feedback Stability Margin ( FSM ) το εν λόγω περιθώριο. Οπότε, η σχέση L(DS ) L(D1 ) FSM (9.16) είναι μια αναγκαία συνθήκη για την σταθερότητα του ηχητικού συστήματος. Είναι αναμενόμενο, βάσει της παραπάνω 3 ης ιδιότητας / παρατήρησης, ότι ένα μη ισοσταθμισμένο σύστημα είναι σαφώς περισσότερο επιρρεπές σε μικροφωνισμούς, γι αυτό και η επικρατούσα διεθνώς γνώμη λέει ότι η ptimum τιμή του FSM είναι γύρω στα 6 db για ένα ισοσταθμισμένο σύστημα, ενώ στην αντίθετη περίπτωση, απαραίτητη θεωρείται η άνοδος του στα 12 db. Προσέξτε τώρα το εξής: Η συνθήκη (9.16) θέτει όρια στο ακουστικό gain G: Χρησιμοποιώντας τον συμβολισμό S speaker (μεγάφωνο), T talker (ομιλητής), έχουμε: (9.16): L W (T) + D DS L W (S) DD1 FSM L W(S) L W(T) D DS +DD1 FSM L W(S) L W(T) DDS DD1 FSM Δηλαδή: L (S) L (T) =DD DD FSM (9.17) W W max s 1 Κατ επέκταση, η (9.13):.. G = L W (S) L W (T) + DD 2 DD, δίνει επίσης maximum G όταν ισχύει η (9.17). Είναι δε λογικό να ονομάσουμε εφικτή (ptential) την προκύπτουσα τιμή του gain G, και να την συμβολίζουμε με PAG (Ptential Acustic Gain ) Βάζουμε λοιπόν την (9.17) μέσα στην (9.13) και παίρνουμε maximum G σε συνθήκες σταθερότητας. G max S 1 2 PAG = D D DD + DD DD FSM (9.18) NOM (Number f Open Mics). Έχει ενδιαφέρον την μέχρι τώρα ανάλυση μας να επεκτείνουμε στις πολλές ηχητικές πηγές και στα πολλά μικρόφωνα. Και παρά το ότι μπορεί κατ αρχήν να φανεί παράλογο, η ιδέα είναι να θεωρήσουμε μέσες τιμές για τα D S και D 1 καθώς επίσης και ρύθμιση ενιαίας ευαισθησίας σε όλα τα ανοικτά μικρόφωνα. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι το level ισχύος L W (S) που παρέχεται στα μεγάφωνα είναι πολλαπλάσιο του αρχικού, για την ακρίβεια, βάσει της υιοθετούμενης ισότητας ευαισθησίας, το αρχικό L (S) θα αυξηθεί κατά 1 lgnom db, όπου, NOM είναι ο αριθμός των ανοικτών μικροφώνων. Συνεπώς, αν στους παραπάνω υπολογισμούς, στην (9.17), αντικαταστήσετε την L W (S) + 1 lg NOM, θα προκύψει L W(S) L W(T) =DD max S DD1 FSM 1 lg NOM και η σχέση (9.18) θα πάρει τη μορφή: W L W (S) με την

45 155 G max S 1 2 PAG = ΔD ΔD + ΔD ΔD FSM 1 lgnom (9.19) Πρόκειται για μια πολύ σημαντική σχέση. Μας δίνει το μεγαλύτερο δυνατό gain που μπορούμε νάχουμε, διατηρώντας παράλληλα ασφαλή απόσταση από μικροφωνισμό. Βέβαια,.. υποβόσκει η ανάγκη της σχεδίασης, η εύρεση δηλαδή του κατάλληλου συνδυασμού των D αποστάσεων (ακόμη και του NOM) για να επιτευχθεί το επιθυμητό αποτέλεσμα. Εδώ ακριβώς όμως μπαίνει ένα καινούργιο πρόβλημα: Τι σημαίνει "επιθυμητό"? Προς το παρόν.. τίποτα, γιατί δεν είναι σαφώς ορισμένη έννοια. Άρα λοιπόν: Χωρίς μια επιπλέον συνθήκη που θα προσδιορίζει το ζητούμενο ή επιθυμητό gain, η σχέση (9.19) δίνει πρακτικά άπειρες λύσεις, όσοι και οι δυνατοί συνδυασμοί των τεσσάρων αποστάσεων, οπότε σ αυτό το πλαίσιο, η αξία της βρίσκεται μόνο στο ότι θα αποκλείσει εκείνους τους συνδυασμούς που θα δίνουν PAG Προχωρούμε στον προσδιορισμό του επιθυμητού gain.. EAD (Equivalent Acustic Distance) Η βασική ιδέα είναι πολύ λογική: Να αποδεχθούμε ότι επιθυμητή θα λέγεται μια ακρόαση η οποία χαρακτηρίζεται ως ευκρινής και άνετη, οπότε εύκολα, σχεδόν υποσυνείδητα, ο ακροατής οδηγείται σε προσήλωση επί του ηχητικού γεγονότος, χωρίς άλλες παρενοχλήσεις. Σε κάθε συγκεκριμένη περίπτωση, δυο είναι τα πραγματικά δεδομένα: Η ακουστική ισχύς της πηγής και ο θόρυβος του περιβάλλοντος, δηλαδή χρήσιμος και μη χρήσιμος ήχος αντιστοίχως. Η δε παράμετρος που καθορίζει την αναλογία αυτών των δυο στοιχείων στο "άκουσμα" είναι βέβαια η απόσταση απ τη πηγή. Έχει γίνει πρακτικά και γενικά αποδεκτό ότι: Άνετη και ευκρινής ακρόαση προϋποθέτει ένα χρήσιμο σήμα τουλάχιστον 25 db πάνω απ το θόρυβο του περιβάλλοντος. Συνεπώς, ένα minimum σωστό και επιθυμητό επομένως level, ας το ονομάσουμε ptimum, είναι: Lp = Lamb (9.2) Αυτό το level, με δεδομένη την ισχύ της πηγής, θα το χουμε σε μια συγκεκριμένη απόσταση που της δίνουμε το όνομα EAD (Equivalent Acustic Distance). Άρα δηλαδή, L(EAD) = L p D EAD = L + 25 L (T) (9.21) amb Παράδειγμα: Σ ένα περιβάλλον όπου Lamb = 28 db, ποιο είναι το EAD για μια αδύνατη φωνή? Θεωρήστε ότι για τον άνθρωπο ως εκπέμπουσα πηγή ισχύει Q 5 και ότι η μέση ισχύς μιας "αδύναμης φωνής" είναι στη περιοχή των 65 db. Απάντηση. Βάσει των δεδομένων, αφ ενός το ptimum level είναι και αφ ετέρου συνολικά η (9.21) θα δώσει W L p = ( ) db = 53dB

46 D EAD = = 12 1 lg = 12 = πEAD 4πEAD EAD = 2.5 m. Μελετήστε το Σχ. 9.8 το οποίο σας βοηθά να γλιτώνετε τέτοιου είδους υπολογισμούς. Σχήμα 9.8: Νομόγραμμα για την εύρεση του EAD. Στον οριζόντιο άξονα τοποθετείτε το L οp. Ο κατακόρυφος άξονας δίνει το EAD [στο σχήμα, "speaker" σημαίνει "ομιλητής"] το οποίο θα βρείτε από κει που το L οp level θα "κόψει" τη γραμμή που χαρακτηρίζει την ισχύ της πηγής την οποία επιλέγετε σαν αντιπροσωπευτική. Πχ, παίρνοντας σαν αντιπροσωπευτικό το level μιας nrmal φωνής, βλέπετε ότι, σ ένα περιβάλλον που θα ανεβάσει το L οp στα 65 db, θα πάρετε EAD 1.22 m ΖΗΤΟΥΜΕΝΟ ΑΚΟΥΣΤΙΚΟ ΚΕΡΔΟΣ (NEEDED ACOUSTIC GAIN) Συνεχίζοντας τη συζήτηση μας περί του επιθυμητού gain, πρέπει να πούμε ότι το EAD φαίνεται να είναι ιδιαιτέρως χρήσιμο σχετικά: Η ιδέα είναι ο πιο απομακρυσμένος ακροατής ( D ) να έχει level από το σύστημα ίδιο μ αυτό που θα είχε φυσικά (χωρίς σύστημα, απ τη πηγή) σε απόσταση EAD. Δηλαδή L(D 2) = L(EAD) Το gain που χρειάζεται γι αυτή τη κατάσταση είναι επομένως: G = L(D 2) L(D ) G = L(EAD) L(D ). Το όνομα που πρέπει να του δώσουμε σύμφωνα με τη παραπάνω συλλογιστική μας είναι βέβαια " επιθυμητό" gain. Ο διεθνής όρος είναι Needed Acustic Gain, NAG. Οπότε: NAG L(EAD) - L(D ) = DEAD - D D (9.22)