Súčasný stav skúmanej problematiky

Vytváranie modelov akustiky rôznych priestorov je dnes vo svete bežným nástrojom na rozširovanie možností tvorivej práce v nahrávacích a postprodukčných štúdiách za cieľom dosiahnutia rozmanitých priestorových efektov a lokácií. Najčastejšou metódou vytvárania týchto modelov je metóda impulznej odozvy. Takto vytvorené modely sa importujú do dnes už softvérových dozvukových procesorov – konvolučných reverbov. Vo svete existuje niekoľko popredných výrobcov konvolučných reverbov[i]. Pre náš výskum sme oslovili k spolupráci spoločnosť Audioease, ktorá nám poskytla pre výskumné účely ich softvér Altiverb 6XL. Softvér je komplexným balíkom aplikácii, pomocou ktorých je možné nielen modely priestorov používať, ale aj vytvárať. Na báze vedeckej sa problematikou akustiky priestorov a jej charakteristík zaoberá množstvo fundovaných odborníkov a časť z nich sa venuje špeciálne problematike skúmania akustických charakteristík vo vzťahu k zvukovo – hudobnému  vnímaniu človeka ako poslucháča[ii].

Akustický model priestoru a jeho charakteristika

Za prvý objekt výskumu sme si zvolili neskororománsku kaplnku Nitrianskeho hradu vďaka jej jedinečným zvukovo-akustickým vlastnostiam dosiahnutým predovšetkým prítomnosťou gotických sedílií. Táto jedinečnosť spočíva v spôsobe, akým sa zvuk šíri z oblasti klenby sedília. Je charakterizovaný mohutným dozvukom predovšetkým v oblasti nízkych frekvencií, čo dodávalo spevu mníchov istý špecifický pátos. Náš výskum si kladie za cieľ zachytiť a čo možno najvernejšie replikovať akustický model tohto priestoru. Vytváranie akustického modelu kaplnky a meranie parametrov akustického priestoru sme uskutočnili kombináciou dvoch metód. Na vytvorenie repliky akustického modelu sme použili špeciálny softvér od spoločnosti Audioease – Altiverb 6XL. Ide o vysoko kvalitný konvolučný reverb využívajúci princíp RIR[iii].  Pre metodiku merania parametrov priestoru nám poslúžila norma STN EN ISO 3382 – Meranie akustických vlastností miestnosti, Časť 1: Sálové priestory. Nakoľko metodika vytvárania akustického modelu bola pre nás dominantná a mierne sa líši od postupov normy slúžiacej na meranie parametrov, uvádzame iba základné parametre akustického priestoru, ktoré bolo možné zo zaznamenaných dát získať. Prvoradým cieľom výskumu bolo teda vytvorenie akustickej repliky daného priestoru a sekundárnym cieľom zistiť charakteristiku a parametre daného akustického priestoru a prezentovať ich v prehľadnej tabuľkovej forme.

Metóda vytvárania akustického modelu

Spoločnosť Audioease umožňuje vlastníkom softvéru Altiverb vytvárať vlastné akustické repliky priestoru. Repliky môžu byť vytvorené v rôznych formátoch od mono až po niekoľko kanálový priestorový zvuk. Našim zámerom bolo vytvoriť repliku akustiky na základe zvuku prichádzajúceho z priestoru sedília románskej kaplnky (obrázok 1). Využívali sme iba jednu polohu zvukového zdroja a výsledný akustický model priestoru je preto najlepšie aplikovať na zvukové zdroje vo formáte mono. Po aplikácii modelu tak vznikne priestorový zvuk, v našom prípade v dvojkanálovej – stereofonickej forme. Impulzné odozvy priestoru sme vytvárali pomocou spojito prelaďovaného tónu (sweep), ktorý bol vygenerovaný aplikáciou Altiverb Sweep Generator a prehrávaný cez štvorpásmový reproduktor umiestnený v sedíliu. Použitý bol testovací sweep tón dĺžky 10 sekúnd + 3 sekundy potrebné na zachytenie dozvuku. Nakoľko kaplnka nie je príliš veľká, nepotrebovali sme pracovať s dlhším časovým priestorom na dozvuk. Záznam sme uskutočnili pomocou štyroch mikrofónov umiestnených vo vzdialenosti dvoch metrov od zvukového zdroja a v tej istej vzdialenosti vzájomne od seba. Mikrofóny boli umiestnené vo výške 1,45 metra nad zemou, čo približne zodpovedá výške dospelého jedinca sediaceho v sedíliu (obrázok 2). Uvedené rozmiestnenie mikrofónov bolo vykonané na základe odporúčaní a konzultácii s technikmi spoločnosti Audioease. V tejto koncepcii rozloženia mikrofónov sme eliminovali príliš veľký výskyt basových frekvencii a zároveň dodržali požiadavku na vytvorenie stabilného, vyrovnaného stereofonického obrazu akustického modelu. Zaznamenané impulzné odozvy boli neskôr konvertované pomocou aplikácie Altiverb IR-Preprocessor tak, aby ich bolo možné využívať vo forme konvolučného reverbu. Matrica konverzie signálov zo štyroch mikrofónov je uvedená na obrázku 3. Pre lepšiu demonštráciu efektivity vytvárania akustických modelov uvedenou metódou sme vykonali testovaciu nahrávku mariánskej antifóny Salve Regina. Interpret ju najskôr zaspieval priamo v románskej kaplnke z identickým nastavením mikrofónov aké sme použili na záznam impulzných odoziev. Po vytvorení akustického modelu sme podobný scenár nahrávky spevu realizovali v zvukovom laboratóriu. Následne sme na nahrávku priradili akustický model daného priestoru. V sekcii Prezentácia výsledkov výskumu podrobne demonštrujeme jednotlivé zvukové nahrávky.

Princíp merania charakteristiky akustického priestoru

Norma STN EN ISO 3382 stanovuje niekoľko parametrov, ktoré je možné zistiť na základe merania impulznou odozvou. Každý z parametrov si vyžaduje dodržanie istých podmienok pri meraní a keďže naše meranie vychádzalo primárne z metodológie na vytváranie akustického modelu, uvádzame iba nasledovné parametre charakteristiky akustického priestoru románskeho kostolíka:

• čas dozvuku založený na hodnotiacom pásme 30 dB (T₃₀)

Predstavuje čas, ktorý je potrebný na to, aby priemerná hustota energie v priestore klesla o 30 dB po vypnutí zvukového zdroja. Udáva sa v milisekundách.

• čas ťažiska impulzovej odozvy v milisekundách (T_S)

• počiatočný čas dozvuku (EDT)

Čas dozvuku vypočítaný z počiatočného 10 dB poklesu. Zároveň ide o údaj najlepšie reprezentujúci subjektívne vnímanie doby dozvuku. Udáva sa v sekundách.

• miera jasnosti v decibeloch (C80)

Prezentácia výsledkov výskumu

Výstupy výskumu môžeme rozdeliť do dvoch kategórii – praktickej a teoretickej. Praktický výstup zahŕňa vytvorený model akustického priestoru neskororománskej kaplnky Nitrianskeho hradu. Model je vo forme dátového súboru, ktorý môžeme načítať do prostredia konvolučného reverbu Altiverb. Prikladáme ho ako prílohu tejto štúdie pre tých, ktorí Altiverb používajú. Ďalším z praktických výstupov je už spomínaná testovacia nahrávka mariánskej antifony Salve Regina. K štúdii prikladáme štyri zvukové súbory {vypočuť si ich môžete tu http://snd.sc/td8K4G):

1. nahrávka vytvorená priamo v priestore románskej kaplnky (mix všetkých štyroch mikrofónov)
2. nahrávka vytvorená priamo v priestore románskej kaplnky (iba predné mikrofóny [1,2])
3. nahrávka vytvorená priamo v priestore románskej kaplnky iba zadné mikrofóny [3,4])
4. nahrávka zhotovená v zvukovom laboratóriu s aplikovaním akustického modelu priestoru románskej kaplnky (mix všetkých štyroch mikrofónov)
5. nahrávka zhotovená v zvukovom laboratóriu s aplikovaním akustického modelu priestoru románskej kaplnky (iba predné mikrofóny [1,2])
6. nahrávka zhotovená v zvukovom laboratóriu s aplikovaním akustického modelu priestoru románskej kaplnky (iba zadné mikrofóny [3,4])

Okrem pôvodnej a modelovanej nahrávky sme sa rozhodli prezentovať aj nahrávky oboch mikrofónových dvojíc samostatne. Poslucháč tak bude mať možnosť porovnať rozdiely v charaktere medzi bližším a vzdialenejším umiestnením mikrofónov. Upozorňujeme však, že uvedené zvukové ukážky s použitím akustického modelu nemajú tendenciu byť identickými s originálnym zvukom zaznamenaným priamo v danom priestore, nakoľko podmienky snímania v kaplnke a zvukovom laboratóriu nemohli byť identické (v kaplnke boli na nahrávanie zvuku použité štyri mikrofóny a v laboratóriu iba jeden, čo zodpovedá štandardu práce napríklad v nahrávacích štúdiách). Cieľom praktickej časti výskumu bolo vytvorenie modelu, ktorý je vierohodnou simuláciou priestoru a na základe vytvorených zvukových ukážok môžeme konštatovať, že tento cieľ sa nám podarilo naplniť. Akustický model priestoru neskororománskej kaplnky môže byť úspešne využitý v podmienkach nahrávacích a post-produkčných štúdií. Aplikovaný môže byť na akýkoľvek zvukový zdroj. Ďalším pomerne novým účelom využitia akustického modelu je istý druh uchovávania nehmotného kultúrneho dedičstva. Zbierka kvalitne vytvorených akustických modelov tak môže byť využívaná napríklad v prípade, že v daných priestoroch nie je možné bežne uskutočňovať nahrávky, alebo sa v budúcnosti stane, že daný priestor už existovať nebude.

Teoretický výstup výskumu mal za úlohu zistiť základné akustické charakteristiky priestoru, ktoré bolo možné získať v našich meracích podmienkach. Hlavnou úlohou takto spracovaných výsledkov výskumu je možnosť vytvoriť si zvukovú predstavu o danom akustickom priestore, čo môže dobre poslúžiť napríklad hudobným telesám a koncertným majstrom pre výber vhodného priestoru. Získané údaje sme spracovali podľa metodológie normy STN EN ISO 3382 a uvádzame ich v nasledujúcich tabuľkách.