Dzwiek wielokanalowy.pdf

TECHNOLOGIA

Dwik wielokanaowy

Techniki mikrofonowe

Grzegorz Sikora

niezliczone ilości eksperymentów i testów

odsłuchowych. W poniższym artykule przy-

bliżę istotę nagrywania w systemach 5.1 oraz

wybór narzędzi oraz technik mikrofonowych

do tego służących.

Logicznie rzecz biorąc, można wysnuć

następujący wniosek. Skoro klasyczne tech-

niki stereofoniczne w swoim zestawie posia-

dają dwa mikrofony (czyli tyle ile mamy kana-

łów), to techniki mikrofonowe wielokanałowe,

w sytuacji systemu 5.1, powinny zawierać co

najmniej pięć mikrofonów. W większości przy-

padków zasada ta jest prawdziwa. Jednak pro-

jektowanie wielokanałowych technik mikro-

fonowych jest o wiele bardziej złożonym

zagadnieniem niż tworzenie technik stereofo-

nicznych. Zachowanie prawidłowych relacji

fazowych między dwoma kanałami wymaga

wielu obliczeń i eksperymentów. Warunkują

to głównie takie czynniki jak odległość mię-

dzy mikrofonami, wzajemne ich położenie oraz

charakterystyki kierunkowe. Czasem wystar-

czy kilkustopniowe odchylenie i kilkucenty-

metrowe przesunięcie, aby między kanałem

lewym i prawym prześmiewczo hulała prze-

ciwfaza. Oczywiście niejednokrotnie należy

odejść od schematów, zwłaszcza wtedy, gdy

akustyka miejsca, w którym odbywa się nagra-

nie jest niekontrolowalna, ale to już zagadnie-

nie typowo praktyczne. Pięć kanałów o wiele

trudniej opanować niż dwa, gdyż w stereofonii

mamy tylko jedną parę kanałów, między któ-

rymi występuje groźba pojawienia się proble-

mów fazowych, a w systemie 5.1 tych par jest

aż dziesięć (większość profesjonalnych mier-

ników fazy wyposażona jest w funkcję wielo-

kanałową). W praktyce zazwyczaj pilnujemy

relacji w przednich kanałach i tylnych, choć do

tych drugich przykłada się mniejszą uwagę.

Techniki mikrofonowe przeznaczone do for-

matów wielokanałowych w ogólności można

podzielić na trzy grupy:

Z poprzednich artykuów dotyczcych

dwiku wielokanaowego dowiedzielimy

si o genezie systemów surround oraz

o zasadach prawidowego odsuchu nagra

w systemie 5.1. Przysza wic pora na

wiedz dotyczc zagadnie zwizanych

z nagrywaniem dwiku przestrzennego.

z technikami mikrofonowymi prze-

znaczonymi do stereofonii. Jest ich

całkiem sporo i wszystkie mają swoje wady

i zalety. Jednak właściwie tylko kilka z nich ma

zastosowanie w życiu codziennym realizatora

dźwięku. Nieco inaczej sprawy mają się z tech-

nikami mikrofonowymi wielokanałowymi.

Co prawda jest ich równie dużo, ale na temat

tego, która jest lepsza i w jakiej sytuacji, ciągle

prowadzone są badania, którym towarzyszą

130

Estrada i Studio • padziernik 2007

W iększość z nas zaznajomiona jest

130

Estrada i Studio • padziernik 2007

• techniki wywodzące się z systemów

stereofonicznych,

• dedykowane mikrofony,

• techniki wykorzystujące funkcję

HRTF (ang. Head Related Transfer

Function), na których jednak nie sku-

pimy się w tym artykule.

Każda z grup ma inne pole aplika-

cji i jednocześnie niektóre z nich są

łączone. Wszystko zależy od rezultatu

jaki chcemy osiągnąć.

Techniki wielokanaowe

wywodzce si ze stereofonii

Właściwie większość technik mikro-

fonowych stereofonicznych ma swoje

wielokanałowe odpowiedniki. Wystę-

pują również techniki autorskie, jednak

bazują one na tych samych, znanych

zasadach. Często mamy do czynienia

z podziałem na techniki przednie, pra-

cujące na rzecz kanałów lewego, cen-

tralnego i prawego, oraz techniki tylne

– kanały lewy i prawy dookolny.

Głównym założeniem projektu układów

mikrofonowych jest przede wszystkim

uzyskanie naturalnego i jednoznacz-

nego obrazu dźwiękowego źródła.

Równie ważnym czynnikiem jest zebra-

nie wystarczającej porcji wczesnych

odbić dźwiękowych, występujących

zwykle od 25 do 60 milisekund po

dźwięku bezpośrednim. Dzięki wcze-

snym odbiciom odbieramy odczucia

wielkości pomieszczenia oraz trójwy-

miarowości pola dźwiękowego. Nie

należy również zapominać o pogłosie

(zwykle 80 milisekund po dźwięku bez-

pośrednim), który wirtualnie umieszcza

słuchacza względem źródła dźwięku.

wszechkierunkowych między kanałami

przednimi i tylnymi. Może to jednak

skutkować wystąpieniem efektu filtra-

cji grzebieniowej. Niewątpliwie te dwa

dookolne mikrofony są pewnym wyróż-

nikiem Fukada Tree i wręcz wskazane

jest, aby eksperymentować z pozycjo-

nowaniem ich w przestrzeni dookolnej.

Osobiście używałem tej techniki pod-

czas nagrania chóru w kościele o świet-

nej akustyce i dzięki odpowiedniemu

wmiksowaniu bocznych mikrofonów

mogłem częściowo naprawić błąd zbyt

bliskiego ustawienia mikrofonów wzglę-

dem źródła dźwięku.

Opisane w tekcie

gównym techniki

mikrofonowe do na-

gra surround:

a) Fukada Tree,

b) OCT-IRT (OCT

jako przednia

technika oraz

IRT-Cross jako

tylna),

c) INA-5,

d) Double M-S,

e) Corey/Martin Tree.

uzyskujemy bardzo dobrą separację

(czyli małe przesłuchy) między kana-

łami przednimi. Tym samym zmniej-

sza się ryzyko tworzenia niepożąda-

nych obrazów pozornych. Bardzo często

zapożycza się z techniki OCT wyłącznie

przednie mikrofony, a zamiast tylnych

stosuje się techniki typowo ambien-

towe, takie jak IRT-Cross czy Hamasaki

Square. Wszystko zależy od wielkości

źródła dźwięku oraz akustyki sali.

Obecnie zakończyłem badania zwią-

zane z wyborem technik mikrofono-

wych wielokanałowych dla niewiel-

kich źródeł dźwięku w salach o krótkim

pogłosie. Wśród testowanych tech-

nik znalazł się układ OCT jako przed-

nia technika oraz IRT-Cross jako tylna.

Układ ten zdeklasował całą resztę

w testach odsłuchowych. Została oce-

niona przez ekspertów jako najbar-

dziej precyzyjna i przestrzenna. Warto

również wspomnieć, że jest to tech-

nika faworyzowana przez labora-

toria Schoepsa i podlega ciągłym

Fukada Tree

Technikę tę stworzył Akira Fukada

(stąd jej nazwa). Technika ta została

pierwszą techniką mikrofonową objętą

rekomendacją ITU (w roku 1997).

Fukada Tree złożona jest z pięciu sze-

roko rozstawionych mikrofonów o kie-

runkowości kardioidalnej, przeznaczo-

nych dla każdego z kanałów głównych

systemu 5.1. Dodatkowo występują dwa

mikrofony o charakterystyce wszech-

kierunkowej umieszczone na flan-

kach. Jest to bardzo użyteczna technika

mikrofonowa z przeznaczeniem dla

dużych sal koncertowych z liczną orkie-

strą. Typowym problemem tej techniki

mikrofonowej jest brak korelacji sygna-

łów dźwiękowych przednich i tylnych.

Słuchacz czuje otoczenie dźwiękowe,

jednocześnie nie odbiera jego obecno-

ści w środku. Jednym z rozwiązań jest

umieszczenie sygnałów z mikrofonów

OCT Surround

Technika OCT Surround (Optimized

Cardioid Triangle) posiada nietypowe

rozwiązanie układu przednich mikro-

fonów. Centralny mikrofon jest kar-

dioidalny, natomiast boczne mikro-

fony posiadają superkardioidalną

charakterystykę kierunkową i skiero-

wane są o ±90° od źródła. Dzięki temu

Gównym zaoeniem projektu ukadów mikrofonowych jest

przede wszystkim uzyskanie naturalnego i jednoznacznego

obrazu dwikowego róda. Równie wanym czynnikiem jest

zebranie wystarczajcej porcji wczesnych odbi dwikowych...

Estrada i Studio • padziernik 2007

131

TECHNOLOGIA

Dwik wielokanaowy

modyfikacjom. Jedną z nich jest doda-

nie mikrofonu dookolnego, który speł-

nia funkcję rejestratora najniższych czę-

stotliwości, które nie są zbierane przez

mikrofony superkardioidalne (z powodu

fizycznych ograniczeń charakterystyki

częstotliwościowej). Zwyczajowo, na

dodatkowe mikrofony dookolne zakła-

dany jest filtr dolnoprzepustowy o czę-

stotliwości odcięcia 40 Hz.

Double M-S

Jak sama nazwa wskazuje, technika

ta wywodzi się bezpośrednio od stereo-

fonicznej techniki M-S. Spośród tech-

nik wielokanałowych jest ona najbar-

dziej skromna, jeśli chodzi o liczbę mikro-

fonów. Składa się z dwóch mikrofonów

kardioidalnych odwróconych do sie-

bie „plecami” oraz z jednego ósemko-

wego, umieszczonego pomiędzy nimi.

Działanie tego układu polega na idei

dwóch odrębnych technik stereo M-S,

przy czym jedna, „patrząca” w kierunku

źródła zbiera dźwięk bezpośredni, nato-

miast druga, odwrócona od źródła, służy

do rejestracji pola pogłosowego. Jednym

z wariantów tej techniki jest jej zupełne

rozbicie (bez wspólnego mikrofonu ósem-

kowego) na dwie M-S i usytuowanie ich

względem siebie w pewnej odległości.

Miksowanie Double M-S jest już nieco

bardziej skomplikowane. Należy do tego

celu użyć odpowiednich, dedykowanych

dekoderów sprzętowych lub programo-

wych, tak jak darmowa wtyczka Double

M-S Tool (VST) firmy Schoeps. Technika

ta stosowana jest raczej na planie fil-

mowym (nagrywanie efektów dźwię-

kowych, ambientu, itp.), niż do nagrań

typowo muzycznych.

mikrofony subkardioidalne. Uzyskana

w ten sposób przednia baza dźwię-

kowa jest szersza niż w sytuacji uży-

cia mikrofonów kardioidalnych i jedno-

cześnie bardziej precyzyjna niż w przy-

padku mikrofonów dookolnych. Dzięki

temu poszerza się również obszar opty-

malnego odsłuchu, czyli tzw. sweet

spot. Nietypowe rozwiązania dotyczą

jednak mikrofonów tylnych. Otóż są to

klasyczne kardioidy, lecz skierowane

w górę. Jest to korzystne ustawienie

z dwóch powodów. Po pierwsze, dźwięk

bezpośredni nie jest zbierany, gdyż tra-

fia na obszar tłumienia kardioidy.

Mikrofony te rejestrują dźwięk odbity od

sufitu i ścian pomieszczenia. Podczas

nagrania live, mikrofony tylne skiero-

wane są na publiczność, więc odwróce-

nie ich w górę nabiera jeszcze większego

sensu. Po drugie, zamiast horyzontal-

nego planu dźwiękowego rejestrujemy

wertykalny, co daje bardziej naturalne

odczucie przestrzeni. Modyfikacja tech-

niki Corey/Martin Tree polega na zmia-

nie kąta nachylenia tylnych mikrofonów

(nie muszą być wycelowane pionowo

w górę) regulując tym samym propor-

cje między bezpośrednim dźwiękiem

a pogłosowym w kanałach dookolnych.

INA-5

Jest to technika z mikrofonami usy-

tuowanymi tak, aby nieco przypomi-

nały ustawienie głośników w systemie

5.1. Jeśli chodzi o zalety i wady tej tech-

niki to można zacytować słynne „Za,

a nawet przeciw!”. To co przemawia za

jej stosowaniem to kompaktowy roz-

miar układu mikrofonowego (niektó-

rzy producenci posiadają w ofercie spe-

cjalne statywy przeznaczone dla INA-5).

Co jest wadą tej techniki? Wadą jest...

kompaktowy rozmiar. Z tego względu

mikrofony powinny być umieszczane

jak najbliżej źródła dźwięku. Technika

ta najlepiej spisuje się wtedy, gdy jest

otoczona instrumentami. W przypadku

zbyt dalekiego umieszczenia mikro-

fonów od źródła uzyskujemy efekt

centralny, czyli większość dźwięku

wypływa z kanału centralnego. Jedyne,

co można wtedy zrobić, to pokusić się

o niestandardowe panoramowanie,

ale zwykle skutkuje to tworzeniem się

obrazów dźwiękowych pozornych, które

bywają bardzo niestabilne.

Cztery wielokana-

owe techniki mi-

krofonowe w jed-

nym miejscu. Takie

instalacje mikro-

fonowe tworzy si

pod ktem ekspery-

mentów porównaw-

czych.

Corey/Martin Tree

Jest to technika mało popularna, jed-

nak bardzo ciekawa i dająca przyzwo-

ite rezultaty. Została skonstruowana

przez naukowców uniwersytetu McGill

w Kanadzie. Jej przednia część to trzy

Inne techniki

Opisane powyżej techniki mikrofo-

nowe wielokanałowe są mniej lub bar-

dziej popularne. Starałem się wybrać te

najciekawsze i z którymi miałem bez-

pośredni kontakt. Warto również wspo-

mnieć o takich technikach jak dosko-

nała Decca Tree czy Williams MMA

oraz tych bardziej eksperymental-

nych, jak Double ORTF. Trzeba pamię-

tać, że do rejestracji potężnego źródła

dźwięku, takiego jak orkiestra sym-

foniczna, nie wystarczy sama tech-

nika główna. Potrzebna jest jeszcze cała

masa mikrofonów podpórkowych oraz

mniejszych technik mikrofonowych do

rejestracji samego pogłosu. Proces mik-

sowania takiego nagrania jest niezwy-

kle trudny, ale jednocześnie pasjonujący.

Szczególnie wtedy, gdy do dyspozycji

mamy nie dwa, lecz pięć kanałów.

Mikrofony dedykowane

Znacznie wygodniejszą metodą reje-

stracji dźwięku w systemie 5.1 jest uży-

cie specjalnie zaprojektowanych do tego

celu mikrofonów. Przez ostatnie lata roz-

wój tego typu narzędzi poszedł mocno

do przodu. Mikrofony te konstrukcyj-

nie opierają się na tym samych pryncy-

piach jakie znamy z mikrofonów stereo-

fonicznych, rozszerzonych do nagrań

132

Estrada i Studio • padziernik 2007

dookolnych. Niektóre modele prezentują

rozwiązania przeznaczone typowo do

nagrań w systemie 5.1.

Brauner ASM-5 . System ten składa

się z układu pięciu mikrofonów oraz

kontrolera. Mikrofony posiadają wszyst-

kie charakterystyki kierunkowe, od

dookolnej do ósemkowej, które przełącza

się elektrycznie za pomocą kontrolera.

Użytkownik ma również pewien wpływ

na fizyczne ustawienie mikrofonów

w systemie. Kontroler posiada również

specjalne funkcje przeznaczone do pracy

z systemem wielokanałowym, takie jak

na przykład wyodrębnienie kanału LFE.

Holophone Global Sound Microphone

System . Zestaw mikrofonów ciśnienio-

wych ułożonych na powierzchni elipsoidy

(lub raczej bryły w kształcie kurzego jajka)

to ciągle rozwijający się wynalazek firmy

Holophone. Ponadto wewnątrz znajduje

się mikrofon zbierający najniższe częstotli-

wości. Producent oferuje modele przewo-

dowe i bezprzewodowe.

Schoeps KFM-360 . System firmy

Schoeps składa się ze stereofonicznego

mikrofonu sferycznego, wspomaganego

dwoma mikrofonami znajdującymi się

w jego bliskim sąsiedztwie. Ponadto

system wyposażony jest w zewnętrzne

urządzenie przetwarzające sygnały

– DSP-4. Użytkownik ma możliwość

wyboru charakterystyk kierunkowych

mikrofonów, opóźnienie tylnych kana-

łów oraz ustawienie szerokości przed-

niej panoramy. Zasada dekodowania

sygnałów na pięć kanałów jest podobna

jak w przypadku techniki Double M-S,

ale wszystko odbywa się w sposób

zautomatyzowany.

SoundField . Mikrofony SoundField

składają się z przetworników kardioidal-

nych, ciasno ułożonych na powierzchni

o kształcie piramidy. Elektroniczne

przetwarzanie wyjściowych sygnałów

z poszczególnych kapsuł daje w efek-

cie cztery sygnały wyjściowe: trzy

o charakterystyce ósemkowej

w trzech płaszczyznach

(góra-dół, przód-tył,

lewa-prawa) oraz

jeden o charakte-

rystyce dookolnej

(tzw. B-Format).

Dzięki takiemu

układowi mamy

możliwość wirtu-

alnego skierowania

mikrofonu w dowolny punkt w prze-

strzeni, również po nagraniu w proce-

sie postprodukcji. Warto wspomnieć, że

nagrania przeprowadzone przy pomocy

tego mikrofonu są o wiele lepiej oceniane

w testach odsłuchowych, niż przy użyciu

tradycyjnych technik mikrofonowych.

Eigenmike . Stworzony w 2003 roku

mikrofon to w rzeczywistości dwadzie-

ścia cztery kapsuły dookolne ułożone na

kuli o średnicy 75 mm. Poprzez układy

opóźniające sygnały z jednych przetwor-

ników względem innych, istnieje moż-

liwość uzyskania wszelkich charakte-

rystyk kierunkowych w trzech płasz-

czyznach przestrzennych. Mikrofon ten

ma głównie zastosowanie laborato-

ryjne, ze względu na jego dokładność.

Przy jego pomocy nagrywane są odpo-

wiedzi impulsowe pomieszczeń słu-

żące do tworzenia sztucznych pogłosów

wielokanałowych.

a w ostatniej można umieścić tzw. house

microphones, czyli mikrofony zbierające

akustykę sali, ustawione w technikę dwu

lub pięciokanałową. Częstym zabiegiem

jest stosowanie dodatkowej warstwy ze

sztucznym pogłosem. Jednym z ważniej-

szych elementów jest ustawienie odpo-

wiednich opóźnień pomiędzy poszczegól-

nymi warstwami. W wielu przypadkach

realizator stoi przed zadaniem symul-

tanicznej rejestracji stereofonicznej oraz

w 5.1. Wówczas ustawienie mikrofo-

nów musi być bardzo starannie zaplano-

wane. Problem ten jest o wiele łatwiejszy

do rozwiązania, gdy posiadamy mikro-

fon dedykowany.

Filozofia nagrania i miksu

Wszystkie opisane powyżej techniki

dotyczą głównie koncepcji nagrania

i miksu zwanej „Direct/Ambient”, czyli

takiego, w którym źródło dźwięku

umieszczane jest z przodu słuchacza,

natomiast kanały tylne dostarczają

informacji o akustyce pomieszczenia.

Takie podejście jest uznawane jako kla-

syczne (standardowe) i stosowane jest

w większości przypadków do muzyki

poważnej. Drugim biegunem jest kon-

cepcja „Inside The Band”. Jak sama

nazwa wskazuje mamy tu do czynienia

z umieszczeniem słuchacza w środku

danego zespołu. W tej sytuacji każdy

z kanałów może być źródłem bezpośred-

niego sygnału, tak samo jak jego rewer-

beracji. Technika realizacji takiego podej-

ścia jest podobna do nagrania z prze-

znaczeniem stereofonicznym (większość

źródeł nagrywana jest monofonicznie).

Różnica polega na tym, że nie mamy

do dyspozycji „linii” pomiędzy lewym

a prawym głośnikiem, ale całą płasz-

czyznę dookolną tworzoną przez kanały

systemu 5.1. Mimo tego, że potencjal-

nie posiadamy większe pole działa-

nia i uzyskanie przestrzenności jest

o wiele łatwiejsze niż w stereo, to jed-

nak wszystkie nasze decyzje muszą być

podejmowane niezwykle świadomie

i z dobrym smakiem. Musimy mieć rów-

nież na względzie pewne czynniki tech-

niczne i te wynikające z percepcji słu-

chowej, które nie miały znaczenia przy

miksie stereofonicznym. O tym oraz

o innych zagadnieniach i problemach

dotyczących miksowania w systemie

5.1 dowiemy się w kolejnym artykule

z tej serii.

Kombinacje metod

Zwykle bywa tak, że to realizator

wybiera sposób, w jaki zostanie nagrany

materiał dźwiękowy. Tak jak w stereo,

również w surround ma on szerokie pole

do eksperymentowania w celu uzyska-

nia niepowtarzalnego rezultatu. W obrę-

bie pewnych zasad i prawideł – wszyst-

kie chwyty dozwolone. Można więc

dowolnie łączyć różne techniki mikro-

fonowe. Zazwyczaj organizuje się je

w warstwy. Na przykład pierwsza war-

stwa zawiera mikrofony podpórkowe,

kolejna – główną technikę mikrofonową,

jak w przypadku techniki Double MS,

ale wszystko odbywa się w sposób

zautomatyzowany.

SoundField . Mikrofony SoundField

składają się z przetworników kardioidal-

nych, ciasno ułożonych na powierzchni

o kształcie piramidy. Elektroniczne

przetwarzanie wyjściowych sygnałów

z poszczególnych kapsuł daje w efek-

cie cztery sygnały wyjściowe: trzy

o charakterystyce ósemkowej

w trzech płaszczyznach

(góra-dół, przód-tył,

lewa-prawa) oraz

jeden o charakte-

rystyce dookolnej

(tzw. B-Format).

Dzięki takiemu

układowi mamy

możliwość wirtu-

alnego skierowania

Mikrofon SoundField

DSF-2 majcy gów-

nie przeznaczenie

broadcastingowe.

znaczeniem stereofonicznym (większość

źródeł nagrywana jest monofonicznie).

Różnica polega na tym, że nie mamy

do dyspozycji „linii” pomiędzy lewym

a prawym głośnikiem, ale całą płasz-

czyznę dookolną tworzoną przez kanały

systemu 5.1. Mimo tego, że potencjal-

nie posiadamy większe pole działa-

nia i uzyskanie przestrzenności jest

o wiele łatwiejsze niż w stereo, to jed-

nak wszystkie nasze decyzje muszą być

podejmowane niezwykle świadomie

i z dobrym smakiem. Musimy mieć rów-

nież na względzie pewne czynniki tech-

niczne i te wynikające z percepcji słu-

chowej, które nie miały znaczenia przy

miksie stereofonicznym. O tym oraz

o innych zagadnieniach i problemach

dotyczących miksowania w systemie

5.1 dowiemy się w kolejnym artykule

z tej serii.

E i S

Estrada i Studio • padziernik 2007

133

E i S

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: