Рыжов В.П., Филатов К.В., Филатов А.К.ПРОБЛЕМЫ СОХРАНЕНИЯ АУДИОНАСЛЕДИЯ В РЕГИОНАХРазвитие культуры происходит в сложном взаимодействии центра и периферии, когда новые идеи, новые формы организации, новые технологии то возникают в центре и как бы волнами расходятся по всей территории страны, то рождаются в самых неожиданных местах в регионах. При этом на этапе возникновения новых стилевых направлений, новых произведений искусства или новых творческих личностей никто не может достоверно определить значимость возникших инноваций в будущем, их последующее влияние на развитие национальной культуры или новых направлений в искусстве. Заметную часть культурного наследия составляют аудиоматериалы - исполнение новых и традиционных музыкальных произведений, сольное и хоровое пение, музыкальный фольклор, авторское чтение стихов и т.д. До последнего времени можно было говорить о сохранении лишь малой части звукового воплощения культуры на периферии. Появление компьютерных технологий сделало возможным сохранение значительной части лучших произведений музыкального искусства и фольклора не только в крупных культурных центрах, но и на периферии. При этом, если программные средства консервации и обработки аудиоматериалов обеспечивают необходимое качество представления материала в любых условиях, то первичные преобразователи звука - микрофоны, микшеры, акустические системы - создают значительные искажения записываемых программ. Поэтому важнейшим условием обеспечения высокого качества оцифровки музыкальных материалов является контроль характеристик аналоговых устройств тракта записи и возможность их корректировки. Высокая верность записи и воспроизведения звуковых фонограмм зависит от характеристик всех звеньев тракта звукозаписи и субъективного контроля полученной фонограммы: используемых микрофонов, усилителей, аппаратуры звукозаписи и акустических систем (мониторов). В наибольшей степени сказываются характеристики микрофонов и акустическизх систем, так как искажения в электронных усилителях и цифровой аппаратуре звукозаписи в настоящее время часто лежат ниже пределов их субъективного восприятия. Требования к электроакустическим параметрам микрофонов, методам и условиям их измерения изложены в отечественных стандартах и международных документах: ГОСТ 16123-88, ГОСТ 6495-88, ГОСТ 16122-87, ГОСТ 23262-88; МЭК(IEC) 268, ч.4, МЭК 268, ч.15, IEC 581-5, IEC 268-5; DIN-45500, ч.5 и др. В соответствии с этими стандартами частотные характеристики аудиоаппаратуры измеряют в условиях свободного поля, реализуемых в звукомерных заглушенных камерах. В качестве испытательного используется синусоидальный сигнал "скользящего" тона с изменяющейся в заданном диапазоне частотой или отрезки узкополосного (октавного либо треть октавного) розового шума. Существующие установки для автоматической записи частотных характеристик предполагают использование перьевых самописцев и ручную обработку полученных записей для учета частотной характеристики образцового микрофона, обычно задаваемую табличным способом в 1/3-октавных точках. Использование современных ПЭВМ, оснащенных платами ввода-вывода сигналов звукового диапазона частот (звуковыми картами), совместно с программными редакторами звука типа Sound Forge или Cool позволяет полностью автоматизировать процесс измерения частотных характеристик чувствительности (ЧХЧ) микрофонов. В [1] разработана методика учета таблицы поправок образцового микрофона и калибровки всего измерительного комплекса для измерения ЧХЧ. Измерительный комплекс включает в себя ПЭВМ со звуковой картой и необходимым программным обеспечением, усилитель мощности , два вольтметра переменного тока, излучатель, образцовый и испытуемый микрофоны, измерительные (микрофонные) усилители и помещение, обеспечивающее условия свободного поля (заглушенное). Звуковая карта должна допускать дуплексный режим работы, т.е. одновременное воспроизведение тестового сигнала и запись сигнала с выхода микрофонного усилителя. Одним из вольтметров контролируется напряжение на излучателе, обеспечивающее подводимую к нему мощность 0,1 или 1 Вт, другой служит для измерения напряжения на выходе микрофонов (микрофонных усилителей) при определении чувствительности микрофонов на опорных частотах 250 или 1000 Гц. Тестовые сигналы двух видов формируются программным способом и представляют из себя: а) синусоидальный сигнал с экспоненциальным во времени законом изменения частоты в диапазоне 20…20000 Гц (10 октав), осуществляемым за время измерения Tизм - “скользящий тон”, б) совокупность 30 реализаций 1/3 –октавного “розового” шума, состыкованных без разрыва фазы в единый шумовой испытательный сигнал. Экспоненциальный закон изменения частоты обеспечивает логарифмический масштаб оси частот получаемых ЧХЧ. Измерение ЧХЧ микрофона состоит из трех этапов. На первом этапе производится калибровка измерительного комплекса с помощью образцового микрофона, например, аттестованного измерительного микрофона 1-го класса типа М101. На втором этапе измеряется АЧХ всего комплекса, но вместо образцового в ту же точку свободного поля помещается испытуемый микрофон. На третьем этапе определяется ЧХЧ испытуемого микрофона по результатам калибровки и измерений. Предложенные тестовые сигналы и методика измерения были применены для определения ЧХЧ микрофонов, используемых программой Antares Microphone Modeler. Измерены ЧХЧ 97 моделей популярных микрофонов, выпущенных известными фирмами в конце ХХ века [2]. Для микрофонов с переключаемыми видами характеристик направленности ЧХЧ приведены для каждого из режимов. Компакт-диск (КД) содержит 22 дорожки. Записи тест-сигналов предваряются объявлением диктора о том, какой сигнал записан на данной дорожке.На дорожках 1…12 записаны детерминированные тестовые сигналы.. Акустические измерения могут быть проведены с помощью шумовых сигналов дорожек 13 – 16. Дорожка 13 содержит запись "розового", а дорожка 14 – "белого" шума в диапазоне частот 20…22050 Гц. Дорожка 15 содержит записи 1/3 октавных полос шума со средними частотами 20, 25, 31.5, 40,50,63,80,100,125,160,200,250,315,400 и 500 Гц, а дорожка 16 – с частотами 0.63, 0.8, 1, 1.25, 1.6, 2, 2.5. 3.15, 4, 5 ,6.3, 8, 10, 12.5, 16 и 20 кГц. Среднеквадратические значения этих шумов выдержаны одинаковыми с погрешностью, не превышающий ± 1/3 дБ. Длительность каждой реализации 1/3 октавного шума составляет 20 с. На дорожках 17…22 содержатся отрывки музыкальных произведений. Однако, традиционные тест-сигналы требуют акустически заглушенного помещения для измерений и занимают много времени. Предлагается тест сигнал для экспресс оценки с помощью ПК частотных характеристик (ЧХ) акустических систем, микрофонов и помещений для прослушивания фонограмм. Дано сравнение с известными тест сигналами: "скользящий" тон, отрезки треть октавного шума, короткие импульсы. На основе экспериментальных исследований с различными тест сигналами показано существенное уменьшение времени измерения и флюктуаций ЧХ для предложенного испытательного сигнала [5]. Весьма актуальной является задача создания тестового сигнала для измерения ЧХ, который позволял бы получать экспресс оценку (за несколько секунд) акустических ЧХ с погрешностью не более ±1…2 дБ в диапазоне 20…20000 Гц, обеспечивая усреднение ЧХ в пределах треть октавных полос и достаточное превышение (не менее 20 дБ) результатов измерения над шумом не полностью заглушенного помещения. Желательно также, чтобы обработка полученных при измерениях данных была просто реализуемой и занимала бы время, соизмеримое с длительностью самих измерений, т.е. не более нескольких секунд. Предлагается формировать испытательный сигнал для экспресс анализа ЧХ в виде последовательности парциальных радиоимпульсов с центральными частотами, соответствующими треть октавному ряду по ГОСТ 12090-80: 20; 25; 31,5; 40; 50 и т.д. Гц. Спектральная плотность амплитуд каждого из этих радиоимпульсов (РИ) должна соответствовать амплитудно-частотной характеристике соответствующего треть октавного фильтра, определяемой ГОСТ 17168-82. Длительность тест сигнала для диапазона частот 20…20000 Гц, содержащего 31 парциальный радиоимпульс, составляет всего 2,92 с. Поэтому такой сигнал может использоваться для экспресс анализа акустических ЧХ. Удобнее всего такой тест сигнал сформировать в одном из доступных звуковых редакторов для ПК и использовать последний как для генерирования тест сигнала, так и его регистрации в процессе измерений [2]. Получение ЧХ из записанных данных заключается в усреднении отсчетов отклика на каждый из парциальных радиоимпульсов и нормировке к величине отклика измеряемой системы на частоте 1000 (400) Гц. В тон-зале студии цифровой звукозаписи кафедры теоретических основ радиотехники ТРТУ (объем 205 м3, зал частично заглушен путем применения звукопоглощающих покрытий стен, пола и потолка) были измерены частотные характеристики акустической системы "КЛИВЕР" 150АС-009 и конденсаторного микрофона МКЭ-271. Использовался усилитель мощности на полевых транзисторах мощностью 60 Вт, полным коэффициентом гармонических искажений менее 0,03%, измерительный конденсаторный микрофон типа М101, микрофонный предусилитель модели 2627 и двухканальный источник питания модели 2807 фирмы "Брюль и Къер" (Дания). Методика измерений повторяла описанную в [2]. Использовались тест сигналы: "скользящий" тон 20…20000 Гц с экспоненциальным изменением частоты длительностью 30 с, совокупность 31 реализации треть октавного "розового" шума, длительностью 129 с, перекрывающая тот же диапазон частот и предложенный для экспресс анализа сигнал длительностью 2,92 с. Результаты измерений показали, что предложенный сигнал обеспечивает эффективное усреднение ЧХ в пределах треть октавных полос и тем самым минимальные флюктуации ЧХ, а также минимальное время измерения, что позволяет использовать его для экспресс анализа частотных характеристик аудиоаппаратуры в условиях производства и при настройке звуковоспроизводящих комплексов в концертных залах, театрах и в быту при прослушивания фонограмм. Для усилителей мощности, используемых совместно с мониторами, важно знать максимальную скорость нарастания сигналов высококачественных цифровых источников звуковых программ. В работе[6] получена формула для скорости нарастания выходного напряжения усилителя таких сигналов, связывающая его мощность, сопротивление нагрузки и частоту дискретизации источника. Приведены рекомендации по расчету времени нарастания переходной характеристики усилителя мощности, учитывающие психофизиологические особенности слуха человека. Использование новых технологий записи было практически апробировано в студии цифровой звукозаписи Таганрогского государственного радиотехнического университета (ТРТУ). В студии выполнено значительное количество записей профессиональных и любительских исполнительских коллективов и индивидуальных исполнителей. В частности, сделаны записи концертных программ Народного хора русской песни (серебряный призер Всемирной хоровой олимпиады в Зальцбурге) под управлением В. Богатова, Муниципального камерного оркестра п/у А. Гуревича, муниципального камерного хора "Лик" п/у А. Логинова, лауреата международных конкурсов Г. Галицкого (баян), солистки Ростовской областной филармонии Г. Джаникян и другие. Создан демонстрационный диск студии цифровой звукозаписи ТРТУ, включающий в себя фрагменты большинства ранее сделанных записей отдельных исполнителей и творческих коллективов, в том числе давно известных в городе и области [7].ЛИТЕРАТУРА 1. К.В. Филатов. Измерительный комплекс на основе ПЭВМ для автоматического измерения частотной характеристики чувствительности микрофонов. – Материалы межд. научн. конф. "Динамика процессов в природе, обществе и технике: информационные аспекты" – часть 3 Таганрог: ТРТУ, 2003, с. 66 – 69. 2. Филатов К.В., Филатов А.К. Частотные характеристики чувствительности популярных микрофонов конца XX века. – Таганрог, гос. радиотех. ун-тет, Таганрог, 2003. –51с.: – 172 ил. Деп. в ВИНИТИ №1334 – В2003. 3. И.А.Алдошина. Акустическая метрология. Часть4. Электроакустические параметры излучателей – Install pro №5-2001, с. 86 - 90. 4. К.В. Филатов. Измерительный компакт-диск для определения характеристик систем воспроизведения звука.– Материалы междун. НК "Системный подход в науке о природе, человеке и технике, часть 3, Таганрог, 2003, с. 75 – 76. 1 5. Филатов К.В., Филатов А.К. Испытательный сигнал для экспресс оценки частотных характеристик аудиоаппаратуры. – Материалы междун. НК "Анализ и синтез как методы научного познания", часть4, Таганрог, 2004, с.69-74. 6. Филатов К.В.О скорости нарастания выходного напряжения высококачественных усилителей звуковых сигналов.- Телекоммуникации №6, 2004, с.46 -48. 7. Кукушин В.С., Бойко З.А. Музыкальная культура города Таганрога. Ростов-на Дону, изд-во "ГинГо", 1999.