Введение к работе
Актуальность темы. С момента возникновения и развития звукорежиссуры как нового направления в искусстве одной из принципиальных проблем стоящих перед ней была разработка методов и средств сохранения и передачи звуковых образов концертных залов и других пространств, формирующихся в процессе исполнения в них музыкальных произведений.
Роль пространства в формировании музыкального образа была известна со времен античности. Многие крупнейшие композиторы, среди которых И.С. Бах, Й. Гайдн, В. Моцарт, Г. Берлиоз, Р. Вагнер и др. создавая свои произведения учитывали в каких помещениях они будут воспроизводится и какое эмоциональное влияние последние будут оказывать на слушателя.
С начала ХХ века искусство создания концертных залов получило научную основу в трудах У. Сэбина [W. Sabine], К. Эйринга [K. Eyring], О. Кнудсена [O. Knudsen] и др. В середине века в фундаментальных работах Л. Беранека [L. Beranek], М. Шредера [M. Schroeder], М. Баррона [M. Barron], Г. Маршалла [H. Marshall] и др. была установлена связь объективных параметров помещения (структуры отражений, времени реверберации и пр.) с параметрами эстетической оценки звучания музыки в них, что получило свое применение в современных программных инструментах компьютерного моделирования замкнутых пространств, таких как EASE, CATT, Odeon и др.
Для сохранения и передачи этих объективных параметров и обусловленных ими слуховых ощущений в процессе звукозаписи и звуковоспроизведения было инициировано большое количество проектов направленных на разработку систем пространственной звукозаписи и звукопередачи (Dolby Digital, бинауральная стереофония, Ambisonics, Ambiophonic, Wave Field Synthesis и др.), адаптивных цифровых устройств пространственной обработки звука, технологии аурализации и др. Возросшее количество исследований в этих областях и активно расширяющаяся практика использования их результатов говорят о том, что эволюция звукорежиссуры вступает в этап актуализации технологий трехмерного звука. Внедрение в индустрию звукозаписи трехмерного звука ставит очень много важных вопросов перед звукорежиссерами, касающихся техники микрофонного приема, форматов хранения звукового материала, его обработки и сведения. Настоящее исследование адресуется к области формирования пространственных аспектов трехмерной звуковой картины, а именно, к проблеме творческой работы со звуковым образом пространства.
Актуальность настоящего исследования заключается в том, что для дальнейшего развития искусства звукорежиссуры предлагаются новые современные методы формирования и передачи пространственного музыкального образа, с помощью создания трехмерных компьютерных моделей пространств с учетом широкого комплекса объективных параметров и, соответственно, вызываемых ими слуховых ощущений. Для теории звукорежиссерского искусства предлагаются новые концептуальные разработки в области работы с пространственными характеристиками звуковой картины, касающиеся аспектов терминологии и теоретической спецификации.
Объект исследования — звуковой образ пространства в структуре художественного языка звукорежиссуры.
Предмет исследования — критерии эстетической оценки звукового образа пространства и их роль в создании компьютерных аурализационных моделей.
Цель настоящей работы — анализ и выявление взаимосвязей между критериями эстетической оценки синтезированных звуковых образов пространства и их объективными коррелятами, а также определение методов их практического применения в процессе формирования звуковой картины.
Основной гипотезой исследования является предположение, что параметры субъективной оценки звукового образа реального пространства в концертных залах могли бы быть успешно задействованы в звукорежиссерском творческом процессе создания звуковой картины с использованием компьютерных аурализационных моделей пространств.
Задачами работы являются:
Определение проблематики исследования звукового образа пространства, как феномена музыкального искусства
Анализ эволюции звукового образа реального пространства в его связи с развитием музыкального искусства
Описание основных научных критериев оценки объективных акустических параметров концертных залов
Эстетическая оценка звучания музыкальных произведений в различных пространствах, определение критериев этой оценки и ее связь с объективными параметрами.
Анализ эволюции современных методов пространственного компьютерного моделирования пространств для исполнения музыкальных произведений.
Создание компьютерных аурализационных моделей пространств, проведение экспериментального исследования на их основе с целью изучения специфики эстетической оценки звукорежиссерами звуковых образов виртуальных пространств и установления связи их оценок с объективными параметрами созданных моделей.
Формирование трехмерного звукового образа пространства в творчестве звукорежиссера с использованием методов создания компьютерных аурализационных моделей
Определение основных тенденций развития дальнейших исследований в создании музыкального пространственного образа в искусстве звукорежиссуры.
Степень разработанности проблемы.
Решению проблемы определения ключевых субъективных и объективных критериев оценки акустических качеств концертных залов посвящены исследования последних пятидесяти лет, в зарубежных научно-исследовательских центрах и Университетах, таких как: - Батский университет (University of Bath), Великобритания; Университет Кобе (Kobe University), Япония; Гёттингенский университет (Universtat Gottingen), Германия; Берлинский технический университет (Technische Universitt Berlin), Германия; Рейнско-Вестфальский технический университет Ахена (RWTH Aachen), Германия; Центр исследований коммуникации, Оттава (Communications Research Centre, Ottawa), Канада; Массачусетский технологический институт (Massachusetts Institute of Technology), США; BBN Technologies, США.
В отечественной науке анализу данных вопросов уделялось значительное внимание в 70-80 гг, в таких центрах как НИИ строительной физики, НИКФИ (Научно-исследовательский кинофотоинститут), ИРПА им. А.С.Попова, Ленинградский Институт Киноинженеров и др.
Похожие задачи существуют и параллельно развиваются в области исследования систем пространственного звуковоспроизведения. В ряде институтов: Институт звукозаписи, Университет Суррея (Institute of Sound Recording, University of Surrey, Guildford, UK) ; Школа музыки, Технологический университет Лулео (School of Music, Lule University of Technology, Pite, Sweden) ; Фраунгоферский институт цифровых медиа технологий (Fraunhofer Institute for Digital Media Technology, Germany) ; корпорация Nokia (Nokia Corporation, Technology Platforms, Finland) — разрабатывается набор субъективных критериев, отражающих аспекты восприятия воспроизводимого звука и их объективных коррелятов.
Возможность заимствования результатов исследований, выполненных для естественной акустической среды, при решении проблем воспроизведения звука с помощью пространственных систем звукозаписи и звуковоспроизведения, является одним из ключевых вопросов в области исследований пространственного звуковоспроизведения, которому уделяется внимание в современной науке. Особый вклад в решение этого вопроса внесен трудами таких исследователей как Ф. Рамси [F. Rumsey], Р. Мейсон [R. Mason], Г. Сулодре [G. Soulodre], Д. Гресинджер [D. Griesinger], Дж. Хёрст [J. Hirst], Й. Берг [J. Berg], Н. Захаров [N. Zacharov] и др.
Использование параметров оценки акустических качеств концертных залов для решения творческих задач звукорежиссуры практически не рассматривается в отечественной и зарубежной научной литературе и требует адресованного исследования
Теоретико-методологическое основание:
Исследование звукового образа пространства, как одного из элементов художественного языка звукорежиссуры требует комплексного междисциплинарного подхода на стыке искусствознания, музыковедения, звукорежиссуры, архитектурной акустики, цифровой обработки сигналов, экспериментальной психологии и ряда других дисциплин. Этим определена библиографическая база исследования, включающая труды по следующим сферам научного знания:
История развития музыкального искусства в ее связи с искусством создания звукового образа реальных пространств, предназначенных для воспроизведения музыкальных произведений (Л. Беранек [L. Beranek] , М. Форсит [M. Forsyth], М. Лонг [M. Long],и др.)
Роль звукового образа пространства и его значимость для искусства (Б. Блессер [B. Blesser] Л. Салтер [L. Salter], Е. Томсон [E. Thoompson] и др.)
Объективные методы исследования акустических качеств замкнутых пространств. (В.С. Маньковский , В.В. Фурдуев , Л.И. Макриненко , Ю.П. Щевьев , А.Н Качерович , Г. Куттруфф [H. Kuttruff], М. Баррон [M. Barron] и др.)
Исследования связи субъективных критериев оценки акустических качеств закрытых пространств и объективных свойств звуковых полей (М. Моримото [M. Morimoto] Дж. Брэдли [J. Bradley], Г. Сулодре [G. Soulodre], Л. Беранек [L, Beranek], М. Баррон [M, Barron], Д. Гресинджер [D. Griesinger] и др.)
Аурализация, формирование трехмерных компьютерных моделей замкнутого пространства и воспроизведение их звуковых образов (И. А. Алдошина , Д. Бего [D. Begault], М. Фарлендер [M. Vorlander], В. Анерт [W. Ahnert], М. Шредер [M. Schroeder] и др.)
Методы проведения психометрических измерений (Е. Цвикер [E. Zwicker], Г. Фастл [H. Fastl] , А.Н. Гусев, Ч.А. Измайлов, А.Д. Наследов, Л.Терстоун [L. Thurstone] и др.)
Критерии субъективной оценки качества воспроизводимого звука (Ф. Рамси [F. Rumsey]) Р. Мэйсон [R. Mason], Й Берг [J. Berg], Н. Захаров [N. Zacharov], С. Бех [S. Bech])
Терминологический аппарат диссертации базируется на следующих определениях:
Звуковой образ пространства — слуховое представление о пространстве, формируемое у слушателя совокупностью звуковых волн, отраженных от поверхностей оцениваемого пространства и поступающих на место прослушивания (натуральный звуковой образ пространства), либо совокупностью генерируемых звуков имитирующих звуковые отражения от поверхностей (синтезированный звуковой образ пространства)
Музыкальный образ пространства — звуковой образ пространства, сообщаемый в контексте музыкального произведения, как элемент его композиционного языка.
Художественное пространство в контексте данного исследования трактуется по аналогии с изобразительным искусством, как пространство в котором реализуется художественное действие, что обусловлено существенным сходством звукового дизайна с изобразительным искусством в различных аспектах создания произведения.
Акустические качества — качества связанные c оценкой звукового образа. Разделяют субъективные и объективные акустические качества. Субъективные качества связаны с непосредственной слуховой оценкой звукового материала (громкость, высота тона, мягкость, яркость ит.д.). Объективные — качества звука, измеряемые с помощью соответствующих приборов (уровень звукового давления, частота колебаний, спектр сигнала и т.д.).
Методы исследования:
В исследовании были использованы методы междисциплинарного анализа научной литературы, посвященной вопросам искусствоведения, истории архитектуры, истории музыкального искусства, звукорежиссуры, архитектурной акустики, экспериментальной психологии.
Для определения возможности заимствования и использования в звукорежиссуре критериев оценки качеств звукового образа пространства и их связи с объективными характеристиками звуковых образцов были задействованы методы компьютерного моделирования трехмерного замкнутого пространства, генерации бинауральных импульсных характеристик, создания и воспроизведения бинауральных звуковых стимулов, экспериментальные психометрические методы парного сравнения звуковых стимулов и статистические методы обработки экспериментальных данных.
Источники исследования:
Научные труды, посвященные вопросам пространственного звука, компьютерной музыки, архитектурной акустики и психоакустики.
Публикации докладов, международных конгрессов, конференций и семинаров (Audio Engineering Society, Forum Acusticum, International Congress of Acoustics, International Conference on Auditory Display, Conference on Digital Audio Effects.)
Научные статьи, публикуемые в периодических изданиях: (Journal of Audio Engineering Society, Computer Music Journal, Journal of Sound and Vibration, Journal of Acoustical Society of America, Institute of Acoustics, Applied Acoustics, Jounal of Temporal Design, Acustics, Acoustical Science and Technology).
Монографии ведущих ученых (Л. Беранек [L. Beranek], М. Баррон [M, Barron], Б. Блессер [B. Blesser], С. Бех [S. Bech], Ф. Рамси [F. Rumsey], М. Форсит [M. Forsyth], Г. Куттруфф [H. Kuttruff], Й Блауерт [J. Blauert], Г. Цвикер [H. Zwicker], Д. Бего [D. Begault], И.А. Алдошина, В.С. Маньковский, В.В. Фурдуев, Л.И. Макриненко, А.Н. Гусев, Ч.А. Измайлов и др.)
Диссертационные исследования (Дж. Херст [J. Hirst] ). Р. Мейсон [R. Mason], Д. Ниберг [D. Nyberg], У. Орфали [W. Orfali]).
Персональная переписка с автором оригинальной модели оценки критерия «пространственность» Д. Гресинджером [D. Griesinger], и ведущим разработчиком программной системы аурализации openAUDIENCE Р. Росси [R. Rossi].
Данные экспериментальных исследований, проведенных автором диссертации.
Научная новизна:
Научная новизна настоящего диссертационного исследования заключается в том, что на основе анализа функциональной роли звукового образа пространства в культуре и искусстве, а также анализа технологических достижений был сформулирован подход к созданию трехмерного звукового образа виртуального художественного пространства.
Предложены новые концептуальные разработки в области работы с пространственными характеристиками звуковой картины, а именно: введение терминов звуковой образ пространства (натуральный, синтезированный), музыкальный образ пространства; определение связи звуковых образов источника и пространства; определение специфики создания и использования в художественном творчестве натурального и синтезированного звукового образа пространства; классификация операций создания и преобразования синтезированных звуковых образов пространства.
В работе приведена историческая ретроспектива формирования натурального звукового образа пространства в европейском музыкальном искусстве. Рассмотрены факторы, повлиявшие на формирование различных типов натуральных образов пространства.
Рассмотрены основные этапы развития исследований по субъективной оценке качеств звукового образа натуральных пространств и их результаты. Выполнена полная систематизация имеющихся в зарубежной и отечественной литературе данных по установлению связи субъективных критериев оценки качества звучания музыкальных произведений и объективных акустических параметров в концертных залах.
На основе результатов экспериментального исследования с привлечением в качестве экспертов звукорежиссеров музыкальных программ, предложен набор критериев эстетической оценки звукового образа пространства и их объективных коррелятов.
Показана возможность применения компьютерных моделей в искусстве звукорежиссуры для формирования пространственного звукового образа и создания виртуальных пространств с применением техники аурализации и бинауральной стереофонии на базе современных программных комплексов EASE и EASERA Приведен пример создания такой модели на основе данных измерений одного из дворцовых залов Санкт-Петербурга.
Практическая значимость работы.
Практическая значимость настоящей работы обусловлена возможностью применения результатов исследования в звукорежиссерском искусстве, при создании трехмерных звуковых картин с использованием синтезированного звукового образа пространства.
Результаты настоящего исследования могут быть использованы в учебно-педагогической деятельности при подготовке звукорежиссеров, композиторов, музыковедов и др. в высших учебных заведениях.
Полученные в диссертации результаты могут быть использованы для подготовки учебно-методического пособия.
Результаты и методология данной работы представляют практическую ценность для специалистов в области вопросов, связанных с созданием трехмерного звукового образа пространства и дизайнеров современных концертных залов.
На защиту выносятся следующие положения:
1). На протяжении большей части истории европейской музыки пространство, звуковой образ которого формировался под влиянием религиозных, политических, экономических, социальных и эстетических факторов, выполняло в музыкальной культуре своеобразную фильтрующую функцию, корректируя характер музыкальных произведений, путем исключения в них элементов, неприемлемых с позиции эстетической слуховой оценки. В результате в европейской музыкальной культуре сложились правила, устанавливающие соответствие типа звукового образа пространства и музыкального жанра, определяя тем самым звукоидеал образа пространства для соответствующих произведений.
2). Предиктивное воздействие музыки на звуковой образ пространства стало возможным лишь в двадцатом веке с достижением необходимого уровня знаний о связи объективных свойств пространства с субъективным впечатлением о его качестве. Тем не менее по очевидным причинам организация физического пространства предназначенного для конкретного произведения является очень затратной задачей и поэтому на практике очень редко реализуется. Реализация практики формирования индивидуального трехмерного звукового образа пространства для каждого отдельного музыкального произведения возможна за счет использования компьютерных аурализацонных моделей пространства, создаваемых специализированными пакетами программного обеспечения (как EASERA, ODEON, CATT и др.), позволяющими на основе вводимых данных рассчитать импульсную характеристику желаемой модели пространства, содержащую исчерпывающую информацию об акустических качествах пространства на выбранной в нем позиции. Используя наборы таких импульсных характеристик, звукорежиссер может воспроизводить их звучание с помощью цифровых процессоров, осуществляющих математическую свертку цифровых сигналов, получая таким образом звучание желаемых источников звука в созданной модели помещения в том числе в форматах трехмерного звука.
3). На текущий момент определено несколько субъективных критериев оценки акустических качеств реальных пространств: жизненность, ширина источника звука, окружение слушателя звуком, ясность, громкость, теплота, яркость, тональный баланс и др., для которых установлены объективные корреляты и даны рекомендуемые значения для получения максимально положительной эстетической оценки. Выделены наиболее значимые субъективные критерии, определяющие основные принципы формирования пространственного образа. Данные критерии необходимо заимствовать в сферу творческих задач звукорежиссерского искусства, что позволит использовать их для качественной оценки синтезированного звукового образа пространства, расширить терминологическую базу, используемую при анализе звукозаписей и усовершенствовать, таким образом методику создания звуковых картин.
4). В рамках диссертационной работы было проведено экспериментальное исследование, показавшее, что данные субъективные критерии можно эффективно использовать для оценки трехмерных звуковых образов пространства, созданных с применением технологии аурализации. Проведенные эксперименты показали, что использование в практике звукорежиссера компьютерных моделей пространства позволяет ориентироваться на рекомендованные значения их объективных коррелятов, полученные в результате многочисленных измерений и экспериментов. Также экспериментально была продемонстрирована возможность их частичного использования для оценки двумерных звуковых образов, воспроизводимых с помощью головных телефонов. Были также обозначены инструменты, с помощью которых звукорежиссер может влиять на данные субъективные критерии в двумерной стереофонической звуковой картине.
5). Полноценному раскрытию художественного потенциала звукового образа пространства будет способствовать внедрение в практику звукорежиссеров инструментов, базирующихся на технологии аурализации и сочетающих возможность формирования визуального и звукового образов пространства, а также вовлечение технологий трехмерного звука, таких, как бинауральное стерео, Ambisonics, Wave Field Synthesis. Это позволит характеризовать звуковой образ пространства с помощью терминологии принятой для объективной оценки помещений (ширина, высота, объем, коэффициенты поглощения, геометрические качества и т.д.), что даст возможность более эффективно подбирать и сопоставлять типы пространства с музыкальным материалом. Анализ наиболее актуальных проектов, в этой области создания систем аурализации для творческого использования показал, что среди них существенное место занимают программы управляемые посредством языков звукопрограммирования, использование которых позволяет добиться максимальной гибкости в управлении объективными характеристиками создаваемых моделей пространства. Это говорит об актуальности внедрения в учебные программы звукорежиссеров дисциплин, посвященных углубленному изучению программирования звука
Апробация работы.
Апробация основных положений и результатов исследования имела место в рамках лекций и практических семинаров, проведенных в Санкт-Петербургском Гуманитарном университете профсоюзов со студентами старших курсов кафедры звукорежиссуры, в рамках таких дисциплин как «Акустические основы звукорежиссуры» и «Озвучивание помещений и открытых пространств»; в научных статьях, опубликованных в периодических изданиях: Вестник Башкирского государственного университета, Вестник Челябинского государственного университета; в докладах на международных конференциях «Благодатовские чтения», «Культурно-художественная среда: творчество и технологии», и всероссийских конференций.
Структура работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и приложений (эскизы моделей пространств; формулы рассчета объективных параметров акустических качеств пространств, графики распределения субъективных оценок, переписка с авторами и др.)
