Естественная и искусственная реверберация. Понятие оптимального времени реверберации. Виды ревербераторов

Реверберация (от латинского слова re-verberatus, «повторный удар») - это процесс продолжения звучания после окончания звукового импульса или колебания, благодаря отражениям звуковых волн от поверхностей. Поэтому реверберация имеет место только в закрытых помещениях, хотя в особых условиях некоторые ее виды могут иметь место и на полуоткрытом пространстве (например на стадионе, городской площади, узком горном ущельи, и т.п.). К закрытым помещениям мы с полным основанием можем отнести и такое природное образование, как пещера - вот уж где реверберация так реверберация!
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
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.

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.

Первой электромеханической системой реверберации явился пружинный ревербератор, до настоящего времени все еще встречающийся в гитарных комбиках. Его устройство в каком-то смысле аналогично эхо-комнате (на одном конце электромеханический преобразователь, на другом конце — механоэлектрический), только средой распространения волн вместо воздуха служила пружина. В силу особенностей распространения колебаний в пружине (преимущественно продольные), звуковой сигнал на выходе механоэлектрического преобразователя мало напоминает исходный, но в сочетании с прямым сигналом суммарное звучание действительно похоже на реверберированное.

Следом появились другие электромеханические устройства — листовые ревербераторы. Их звук реверберации был более правдоподобен, но при подаче сложного и высокоуровневого сигнала (например, с нескольких каналов микшера) они давали заметные искажения. Да и в силу громоздкости конструкции использование листовых ревербераторов было ограничено.
Однако, несмотря на несовершенство, пружинные и листовые ревербераторы оставили свой след в звукозаписи, сформировали определенную эстетику звучания, и до сих пор их саунд имитируется почти всеми цифровыми ревербераторами.

Первые электронные ревербераторы представляли собой специальные магнитофоны со сквозным каналом и несколькими головками воспроизведения. Сигнал с выхода усилителя воспроизведения подавался обратно на вход усилителя записи. Строго говоря, ревербераторами их называли неправильно, на самом деле это были многоотводные задержки, так как их сигнал представлял собой ряд затухающих повторов. Регулируя уровень каждого повтора и скорость движения ленты, можно было менять характер эффекта.

Наконец, появились цифровые ревербераторы. По методу обработки сигнала они являются в определенной степени аналогами магнитофонных ревербераторов, только значительно более сложными по архитектуре. Основой «машины» обработки является многоотводная цифровая линия задержки, на которую подается оцифрованный входной сигнал, и она аналогична ленте в магнитофоне. Однако в цифровом приборе количество отводов сигнала может быть неограниченно большим.