Большое количество статей о качестве и особенностях звука, а также комментариев и споров в этих статьях на GT, демонстрирует неподдельный интерес пользователей к теме. Сомневаюсь, что эта статья прекратит споры адептов одной и второй точки зрения, но, возможно, прольёт луч света в «кромешной тьме» вопросов оценки качества.
В силу того, что о классических критериях оценки усилителей, акустики и прочего написано достаточно много, например, недавняя статья Олега Шульгина (очень рекомендую), в этом материале я сосредоточу внимание читателей на возможностях объективного измерения тембральных особенностей звука.
Проблема тембра
Как правило, сторонники субъективизма основывают «правильность» своих суждений на утверждениях типа: «В звуке не всё можно измерить, поэтому оценивать его необходимо исключительно ушами и больше ничем. Объективные данные не дают мне ничего как слушателю». В большинстве случаев камнями преткновения становятся проблемы оценки тембральных особенностей звучания аппаратуры.
Не редко, такие люди пишут и говорят о том, что тембральная картина очень сложна для аппаратной оценки, не отражает реальной картины того, что они подразумевают под характером звучания. Если поинтересоваться у них, как они описывают эти особенности – они тут же ответят о том, что звук должен быть «мягким» («жестким», «пушистым»), воздушным («не мыльным», «плотным», «разряженным»), «сухим», «мокрым» и т.п.
Опровергнуть или подтвердить их утверждения, на первый взгляд, сложно, ведь и описательный терминологический аппарат, и оценка – субъективны, однако, это не совсем так. Всё дело в том, что очень многие «исключительно субъективные» характеристики, описательные термины и пр. эффекты имеют вполне объяснимые, измеряемые причины, а большинство факторов, влияющих на тембр, подробно исследованы.
Исследование тембра в психоакустике
Одной из основных задач психоакустики, как смежной отрасли физического и психологического знания, является поиск соответствий между объективными физическими характеристиками и субъективной его оценкой. Тембральные особенности не являются исключением, и не смотря на сложность задачи, они исследованы достаточно хорошо.
исследователь Ирина Алдошина о тембре: «С определением этого термина возникают сложности, сопоставимые с определением понятия «жизнь»: все понимают, что это такое, однако над научным определением наука бьется уже несколько столетий.»
Изучения тембра как акустического явления, проводятся уже 200 лет. Уже найдены факторы, формирующие тембр, и каждый из этих факторов имеет четкие измеримые характеристики. В выявлении объективных показателей тембра сделали вклад такие ученые как: Гельмгольц (1877), Флетчер (1938), Ликлайде (1951), Плом (1976), Наутсм (1989), Россинг (1990), Ханде (1995).
В соответствии с американским стандартом ANSI-60 тембр определяется как:
«атрибут слухового восприятия, который позволяет слушателю судить, что два звука, имеющие одинаковую высоту и громкость, отличаются друг от друга».
Большинство исследователей понимают под тембром «качество тона» и «окраску тона». Именно для описания тембра сторонники субъективного подхода применяют такие термины как: сухой, звонкий, мягкий, резкий, яркий и тёплый, холодный, красивый, которые, на первый взгляд, не могут отражать объективные параметры.
Гельмгольц в определении, опередившем своё время, дал следующую характеристику тембра:
«разница в музыкальном качестве тона (тембре) зависит только от присутствия и силы парциальных тонов (обертонов), и не зависит от разности фаз, с которой эти парциальные тоны вступают в композицию»
Проводя свои эксперименты ученый также сделал несколько наблюдений, которые полностью подтверждаются современными исследованиями. Например, именно в работах Гельмгольца впервые встречаются сведения о зависимости восприятия тембра от скорости «вступления» парциальных тонов в начале звука и их «смерти» в конце. Также именно этот пионер акустики связал восприятие тембра (распознавание тембров отдельных инструментов) с наличием определённых шумов и нерегулярностей.
Х. Флетчер
В 1938 Флетчер доказал, что тембр зависит от структуры обертонов и может существенно изменяться в зависимости от громкости и высоты тона. В 1976 г. Пломп экспериментально подтвердил, что человеческий слух не страдает «фазовой глухотой», а соответственно, восприятие тембра зависит как от формы спектральной огибающей амплитудного спектра, так и от спектра фаз. В 1990 году Россинг добавил, что тембр зависит от временной огибающей звука и его длительности. Как видно из истории исследований тембра, ученые полностью доказали возможность физического измерения параметров тембральной окраски.
В соответствии с исследованиями, основными физическими факторами, которые определяют тембральную окраску звука являются:
- выстраивание амплитуд обертонов в период атаки;
- изменение фазовых соотношений между обертонами от обусловленных к случайным;
- изменение формы спектральной огибающей во времени во все периоды развития звука (атаки, стационарной части и затухания);
- наличие нерегулярностей спектральной огибающей и положение спектрального центроида (максимума спектральной энергии, что связано с восприятием формант) и их изменение во времени;
- наличие модуляций — амплитудной (тремоло) и частотной (вибрато) характеристик;
- изменение формы спектральной огибающей и характера ее изменения во времени;
- изменение интенсивности (громкости) звучания, т.е. характера нелинейности звукового источника;
- наличие дополнительных признаков идентификации источников (инструмента, аппарата).
Общий вид спектральных огибающих и их изменение во времени
Вы думали, что «бархатистость» нельзя измерить – вы ошибались
В качестве основы для последующих корреляционных исследований была создана стандартизированная таблица субъективных описаний тембра, большинство из которых вошли в стандарт AES-20-96 — «Рекомендации для субъективной оценки громкоговорителей». Именно отсюда некоторые маркетологи, черпают определения для спекуляций.
В процессе исследований ученые выявлявляют строгое соответствие каждого из описаний, точным физическим параметрам.
В связи с комплексным влиянием факторов, формирующих тембр, не существует общих единиц измерения. Это отнюдь не означает невозможность объективного измерения и получения точных данных. В данный момент в Стэндфордском университете, лабораториях Гарварда, ИРКАМ и университете Беркли ведутся работы по созданию точных соответствий между субъективными описательными терминами и объективными характеристиками факторов, влияющих на формирование тембральной окраски.
Исследование Л.А. Кузнецова для создания справочного пособия «Акустика музыкальных инструментов» (выводы исследования в полной мере справедливы для аудиоаппаратуры) дало результаты для нескольких характеристик тембра. Благодаря работе ученого стало известно, что основным параметром для этих характеристик является огибающая амплитудного спектра. Кратко можно представить выводы Кузнецова следующим образом:
- плавный подъем огибающей (увеличение амплитуд определенной группы обертонов) в области 200…700 Гц позволяет получить оттенки сочности, глубины;
- подъем в области 2,5…3 кГц придает тембру «полетность», «звонкость»;
- подъем в области 3…4,5 кГц придает тембру «резкость», «пронзительность» и др.
Дальнейшие эксперименты с оценкой тембральных характеристик звучания акустических систем дали возможность установить более точные корреляционные соответствия между пиками-провалами АЧХ с субъективными изменениями тембра.
Итог
Из изложенного можно сделать простой вывод: в физике и психоакустике для тембра существуют точные определения, а любой «воздушный», «сухой» или пресловутый «тёплый ламповый» звук, определяется конкретными физическими параметрами, не имеющими ничего общего с метафизическими представлениями некоторых аудиофилов. До последнего удара по маркетинговым мифам осталось не долго, так как, например, стандарт AES-20-96 — «Рекомендации для субъективной оценки громкоговорителей», в свете исследований о природе тембра, перестаёт быть актуальным. Исследование Ханде 1995 года «О влиянии изменения формы спектральной огибающей и характере ее изменений во времени на тембр» можно считать точкой отсчета, после которой любое утверждение о непостижимости природы «воздушности», «открытости» или «прозрачности» звука выглядит нелепо.
Источник
