Вопросы к итоговой аттестации по дисциплине «Техника и технология СМИ» (телевидение и радио) Билет №1 1. Восприятие человеком звука, преобразование звука в электрический сигнал.

Звук

Итак, "мысль изречена" что же происходит дальше? Колебания давления воздуха воздействуют на мембрану микрофона. Первая остановка: отмечаем, что на качество сигнала влияет помещение. Это наблюдение может показаться тривиальным, о необходимости акустической обработки студии сегодня знают все. А многие ли знают, какими должны быть акустические характеристики радиовещательной студии?

Чтобы внести ясность в это вопрос, нужно рассмотреть распространение звуковых волн в помещении. Здесь присутствует прямой сигнал, отражения в студии, и шумы.

Вблизи рта говорящего преобладает прямой сигнал (см. рис. 1), при удалении микрофона его уровень уменьшается. Если пренебречь потерями звуковой энергии в воздухе и влиянием отражений, то увеличение расстояния в два раза приводит к снижению уровня сигнала на 6 дБ.

Рис.1. Зависимость уровней составляющих звукового поля в помещении от расстояния до источника звука.

Если учесть еще и отражения, то картина распределения звуковой энергии в помещении оказывается гораздо более сложной. Чем дальше от источника звука расположена точка наблюдения, тем большую роль играют отраженные волны. Они накладываются на прямой сигнал, это приводит к частотным искажениям: одни форманты усиливаются, а другие - ослабляются. Расстояние Rг, на котором уровень прямого сигнала равен уровню отражений, называется "радиусом гулкости" помещения, в нашем примере он оказался равен 1 м. Эта мера акустических свойств помещения достаточно условна, поскольку распределение звуковой энергии в помещении существенно зависит от частоты сигнала.

На выходе микрофона с круговой диаграммой направленности, расположенного на расстоянии от источника звука, превышающем радиус гулкости помещения, мы получим сигнал, в котором преобладают реверберационные составляющие. Приближая микрофон к губам говорящего, можно ослабить влияние акустических свойств помещения на сигнал. Именно так, вблизи от микрофона, работает большинство ведущих на радиостанциях. И вопрос о необходимости акустической обработки помещения повисает в воздухе, но это не означает, что акустикой студии можно пренебречь вовсе. Помещение, где диктору приходится находиться неотлучно много часов, должно быть акустически комфортным. По студии не должно гулять эхо, как в вестибюле метро, но и ощущение "погреба" - тоже не лучший вариант.

Обычное помещение без явно выраженных резонансов вполне пригодно для использования в качестве радиовещательной студии. Разве что стоит позаботиться о защите от внешних шумов: ни случайные разговоры коллег, ни звон проезжающего по улице трамвая не должны попадать в эфир.

Удобно, когда в студии прозрачная дверь или окно в стене: посетители видят, что микрофон включен, и спокойно дожидаются момента, когда можно будет войти. Транспарант "Микрофон включен" тоже нужен, но эффективность его невелика: не раз случалось, что фонарь включался лишь тогда, когда кто-нибудь уже открыл дверь в студию, а диктор сидит перед включенным микрофоном, набрав в грудь воздуха

В реальной жизни возможность выбора помещения для студии ограничена массой факторов: делают не там, где хорошо, а где получается. Что можно сделать с акустикой студии, если доступное помещение не радует в акустическом плане? Главное - не делать ошибок.

От внешнего шума можно защититься, установив в окна стеклопакеты и обеспечив их герметичность, не забыв, естественно, про вентиляцию и кондиционирование. Открытая форточка сведет на нет все усилия по шумоизоляции, а нормально работать в герметичном помещении могут далеко не все.

Повышенная гулкость помещения тоже преодолима. Обычно бывает достаточно расставить в студии мебель, она уменьшает площадь параллельных поверхностей, при этом ослабевают стоячие волны. Однажды я видел помещение, обработанное своими силами "подручными материалами" стены были обшиты ковролином. На вопрос: "И в чем же смысл этого предприятия?" я получил замечательный ответ: "А все так делают!" Велика сила традиции, и возразить нечего, но полезно знать, что если помещение "гудит" на низких или средних частотах, то пользы от обивки стен будет мало. Именно около стены амплитуда звукового давления максимальна, но колебательная скорость молекул воздуха минимальна, и прибитый к стене ковролин демпфирующего действия практически не оказывает, а только пыль собирает.

В качестве модели акустического резонанса в помещении можно рассмотреть струну. Стоит коснуться пальцем ее середины, и колебания затухнут практически мгновенно. А попробуйте прижать палец к струне, например, гитары около самого края. Время звучания в этом случае уменьшится совсем немного. Пример наглядно показывает, что для подавления резонанса поглотитель нужно ставить туда, где максимальна колебательная скорость. Для обеспечения демпфирования и подавления стоячих волн на частоте, например, 340 Гц (длина волны 1 м) поглотитель нужно удалить от стены примерно на 25 см (четверть длины волны), как показано на рисунке 2а, или он должен иметь достаточную толщину (Рис. 2б)

Р ис.2. Установка поглотителя: а) на расстоянии от стены, б) вплотную к стене

Отражают звук также пол и потолок помещения, и именно вертикальные стоячие волны подавить гораздо труднее. Хорошие результаты дает подвесной потолок из перфорированного гипрока или аналогичного материала, но перед тем, как затевать радикальную переделку в студии, стоит хорошо подумать и посоветоваться со специалистами. Опыт показывает, что в итоге дешевле заплатить специалисту, чем потом расплачиваться за собственные ошибки.

Преобразование звука в электрический сигнал

Как бы хорошо ни звучала речь в студии, но этого мало: звуковой сигнал надо превратить в электрический. Это преобразование выполняет микрофон. Поработав с разными моделями: от отечественного МД47 до Neumann U87, прочитав массу литературы, я в конце концов понял, что хороший сигнал от микрофона - это не только наука, но еще и немножко волшебства. Трудно сказать, почему один микрофон дает живой и теплый сигнал, а другой - холодно-протокольный, но есть в технике работы с микрофоном и явления, поддающиеся анализу.

На рисунке 3 показан выходной сигнал микрофона. Пик в начале сигналограммы - это первая буква слова "привет", произнесенного неопытным ведущим, "плевок" в микрофон. Этот пик вызовет срабатывание лимитера, и все, что было сказано за взрывной согласной, окажется в эфире совсем тихим: от слова "привет" останется только "п". И не надо терзать инженеров: убрать из эфира последствия такого "плевка" техническими средствами практически невозможно. Нужно исправлять причины, а не следствия: ставить речь ведущим, учить работе с микрофоном. Надеюсь, что ведущие и программный директор не сочтут эту точку зрения вмешательством в их творческий процесс. (Можно представить себе реакцию директора станции, увидевшего, что техник расположился в кресле ведущего и вещает в микрофон. Но совершенно обыденной почему-то считается ситуация, когда артист крутит ручки аппаратов, которых в студии - великое множество).

Рис.3

Разделение прав и обязанностей просто необходимо, но радиостанция - дело общее, так что давайте жить дружно и помогать друг другу. Кстати, гораздо чаще приходится сталкиваться с вмешательством "творцов" в технику, чем наоборот. К технике надо тоже относиться с уважением, а объективные законы физики - учитывать в творчестве. Рядом с микрофоном не должно быть дребезжащих предметов и отражающих звук плоскостей, они могут стать причиной неприятной окраски звука. Пантограф или стойка должны быть устойчивыми и позволять ведущему удобно располагаться у микрофона. Эти пожелания кажутся банальными, но попробуйте просидеть хотя бы час, согнувшись или вытянув шею.

Как выбрать микрофон? Начать надо с теоретической подготовки, например, со обзорной статьи "Микрофоны" в первом номере "Звукорежиссера" за 2000 год. Что взять: микрофон динамический или конденсаторный, кардиоидный или ненаправленный, или вовсе граничного слоя? На что обратить внимание?

Фантомное питание. Конденсаторные микрофоны, как правило, требуют питания, но не все пульты его обеспечивают.

Направленность. Я предпочитаю кардиоиду, потому что ее форма мне нравится, и звук - тоже. Но вкус - это не истина в последней инстанции. Объективно микрофоны с круговой диаграммой собирают звук со всей студии, это не очень хорошо. Остронаправленные микрофоны слишком "привязывают" ведущего к месту движение головой меняет тембр и громкость звучания, что тоже не лучше.

Очень многое говорит цена. Чем лучше микрофон, тем дороже он будет стоить. Но даже самый дорогой микрофон может не подойти для речи, так что, выбирая прибор по цене, хоть дорогой, хоть дешевый, можно зря потратить деньги. В таких случаях надо попросить продавца включить пульт, надеть телефоны и послушать, как звучит речь. Сегодня большинство фирм, торгующих электроакустической аппаратурой, такую возможность покупателям представляют. Обратите внимание на то, как слышно помещение на фоне голоса, как влияет на звук движение головы. Не забывайте и про мелочи: гайки для крепления к пантографу или подставке, виброизоляторы, ветрозащитные колпаки и сетки.

Но микрофон - это только техника. Если диктор шепчет в микрофон, то и на выходе тракта мы получим шепот. Можно немного улучшить сигнал с помощью дополнительной обработки, но это - макияж, его возможности ограничены.

Обработка сигнала

Улучшить звучание речи диктора с помощью обработки сигнала едва ли возможно, но техника помогает донести эту речь до слушателя с минимальными потерями. Речь идет о микрофонном процессоре и пульте.

Микрофонный процессор обеспечивает стабилизацию уровня сигнала и уменьшает влияние ошибок диктора на качество сигнала. Основные узлы микрофонного процессора: компрессор и/или лимитер, де-эссер, частотный корректор, гейт, который "закрывает" микрофонный канал в паузах.

Назначение лимитера и компрессора понятно это стабилизация уровня сигнала.

Де-эссер убирает высокочастотные составляющие ("шипящие") в том случае, когда их излишне много, в остальное время он не изменяет сигнал. На рисунке 4. приведена сигналограмма слова "станция" (верхний график). Введение частотных предыскажений (нижний график) приводит к увеличению амплитуды сигнала вплоть до ограничения. Для исключения перегрузки можно уменьшить усиление в микрофонном канале, но в этом случае уменьшится громкость, а де-эссер убирает "цыканье", не влияя на остальные параметры сигнала.

Рис.4

Спектр речевого сигнала весьма широк: от единиц герц до 10 15 кГц. Края этого диапазона практически не несут информации, что позволяет ограничить спектр без заметных искажений. В микрофонном процессоре обычно имеется фильтр высших частот, подавляющий инфранизкочастотный "топот" и несколько ослабляющий последствия "плевков". Частота среза этого фильтра лежит в пределах 50 100 Гц.

Микрофонный процессор придает сигналу "товарный вид", теперь его можно использовать по назначению. Следуя за микрофонным сигналом дальше, мы придем к пульту. Пульт - это центр студии, главный инструмент ведущего. На мой взгляд, огромные "навороченные" пульты - атавизм, наследие прошлого, когда не было аппаратуры для обработки звука, а основным носителем сигналов были катушечные магнитофоны. Сегодня, при рациональной организации технологического процесса радиовещания, в пульте оперативно используется только одна регулировка: ввел микрофонный фейдер, выразил мысль, убрал фейдер. Главное, что требуется от микрофонных линеек вещательного пульта, автоматическое выключение "громкого" контроля, но и без этого можно обойтись.

В то же время часто приходится слышать сетования ведущих, что, мол, пульт слабоват, потому и звучит все невыразительно, и рейтинг станции падает. Но люди готовы часами беседовать по телефону, а качество телефонного звука гораздо ниже, чем на радио. Так что, не только техническое качество сигнала имеет значение, но, в первую очередь, содержание программы.

Изобилие ручек на пульте нужно при записи, в студии вещания даже регуляторы тембра на линейках лишние. Ручное управление сигналом в прямом эфире в принципе допустимо, но чем больше ручек доступно оператору, тем выше вероятность ошибок. Если творческие задачи требуют манипуляции уровнями сигналов на пульте, то почему бы и не подвигать фейдеры.

Регуляторы уровня (точнее - регуляторы коэффициента усиления) бывают двух типов: обычный потенциометр и электронный регулятор.

Искажения, вносимые обычным потенциометром, весьма незначительны, и по качеству звучания именно такое решение имеет неоспоримые преимущества, - до тех пор, пока не начнет изнашиваться резистивный слой. И через несколько месяцев интенсивной эксплуатации такие фейдеры начинают поскрипывать.

Для получения плавной на слух регулировки уровня зависимость сопротивления от положения движка должна быть логарифмической, конструкция такого потенциометра оказывается достаточно сложной, а сам потенциометр - дорогим.

Использование электронного регулятора (VCA - voltage controlled amplifier) позволяет легко избавиться от шорохов: дополнительный конденсатор в цепи управляющего сигнала их легко сглаживает. В результате электронный регулятор оказывается гораздо более удобным в эксплуатации. Зависимость коэффициента передачи VCA от управляющего напряжения (или тока) имеет логарифмический характер, и нужен простой и дешевый потенциометр с линейной зависимостью.

Применение VCA позволяет использовать одиночный потенциометр для управления коэффициентом передачи в двух и более каналах, в результате канальная ячейка с VCA оказывается дешевой и часто используется в вещательных пультах. Разговоры о дополнительных искажениях, вносимых VCA, применительно к радиовещанию кажутся надуманными. Микросхема электронного регулятора усиления SSM2018, например, имеет коэффициент гамонических искажений менее 0,1%, такие искажения заметны гораздо слабее, чем "хруст", возникающий при движении ручки обычного потенциометра.

А надо ли вообще ручки на пульте трогать? Или можно обойтись тумблером "включить - выключить микрофон"? Электроника плавно введет микрофонный канал, а потом так же плавно уберет.

Контроль качества готовой продукции

При записи можно организовать процесс так, что перед диктором окажется только микрофон, а звукооператор занят пультом и контролем звука. Но в прямом эфире ведущему приходится одновременно думать, говорить и ручки крутить, - все сразу может и не получиться. И дело тут не только в умениях и талантах человека за пультом есть и объективные трудности. Ведущий может слышать себя только в головных телефонах, и ему мешают некоторые особенности восприятия собственной речи. Мы слышим ее в телефонах совсем не такой, как она звучит на самом деле: на наш слух воздействуют еще и акустические сигналы, проникающие по костям черепа и мягким тканям головы. Собственный голос в телефонах кажется нам более громким, чем он есть на самом деле, и диктор поднимает уровень музыки. Он слышит звук с нормальным балансом, а у слушателей складывается другое впечатление: голос тонет в музыке, трудно понять, что говорит ведущий. Если именно в такой "таинственности" состоит художественный замысел, тогда все прекрасно. А если нет?

Простейшее электрическое устройство может поддержать баланс голоса и музыки гораздо лучше, чем человек. На выход пульта ставится однополосный компрессор, и тракт отстраивается так, что сигналы от музыкальных источников проходят через него без обработки, а выходной уровень микрофонных линеек завышается. В результате речь ведущего вызывает уменьшение коэффициента передачи компрессора, и музыка "поджимается". Время срабатывания этого компрессора должно быть малым, примерно 1 мс, а время восстановления - около 1 с. Микрофонный процессор стабилизирует уровень сигнала на входе пульта, а компрессор на выходе - соотношение "речь/музыка". Настроив один раз тракт, мы получаем приличный звук и освобождаем ведущего от рутинной работы - кручения ручек. Теперь он все силы сможет отдать мыслям и их изречению, что, надеюсь, пойдет на пользу общему делу.

2. Телевизионная студия, аппаратные, принципиальная схема и основные требвания. Технические и режиссерские апаратные тв.

Современные достижения в области графических ускорителей сделали возможным создание недорогих программно-аппаратных систем трехмерной графики реального времени, предназначенные для использования в телевидении. Не углубляясь в технические особенности подобных систем, рассмотрим некоторые аспекты работы с ними с точки зрения 3D-дизайнера на примере отечественной виртуальной студии «Фокус» производства компании «Софтлаб-НСК» (Новосибирск).

Идеология работы виртуальной студии от любого производителя предполагает определенные шаги, предваряющие работу телеоператора по созданию собственно передачи. Изначально определимся в терминологии. «Виртуальной студией» назовем систему, которая в реальном времени комбинирует несколько видеопотоков и трехмерные синтезированные декорации. Понятие «сет» в нашем изложении будет определено как трехмерный интерьер, синтезированный с помощью специализированного программного обеспечения и подготовленный для записи телевизионных программ специалистами, далекими от 3D-дизайна.

Определиться с понятиями необходимо, поскольку часто возникает путаница. Виртуальной студией называют как технологию создания телевизионного контента, так и декорацию, созданную с использованием компьютера.

Для создания интерьера будущей телевизионной передачи дизайнер может использовать одно из наиболее распространенных приложений — 3ds Max компании Autodesk любой из существующих версий. Есть специальный экспортер данных и из пакета Maya. Наиболее распространенная ошибка большинства дизайнеров, впервые создающих графику для систем реального времени, — это попытка использования всех многообразных возможностей пакета 3ds Max в создаваемом интерьере. К сожалению, на сегодняшний день это невозможно. Даже несложный интерьер, содержащий фрагмент стены, стол и пару светильников, при попытке использования алгоритмов просчета типа raytraycing или mental-ray приводит к тому, что один кадр с разрешением 720і576 пикселов будет визуализироваться не менее нескольких минут. Для работы же виртуальной студии существует жесткое условие просчета — 25 кадров в секунду. Не стоит забывать, что помимо визуализации система загружена еще и обработкой нескольких видеопотоков. Исходя из этого, возникает одно из первых и самых важных ограничений на 3D-сцену, создаваемую для виртуальной студии. Оно заключается в том, что все предварительные текстуры, освещение и т. п. могут быть созданы сколь угодно сложными, но для использования в сцене реального времени должны быть «запечены» в текстуру. Сохраняются особенности работы с текстурными координатами, но напрочь исключаются такие эффекты как bump, displacement и т. д. Зачастую это отпугивает даже сильнее, чем ограничения на количество полигонов в сцене. Но опытному дизайнеру это не помеха! Для создания эффекта освещенности или затемнения объекта сохраняется ряд возможностей работы с назначением данных mapping на параметры материала. В зависимости от требуемого качества отображения объекта в сцене размер текстуры может быть достаточно большим (объем файла до 4 МБ), анимированным и т. п., но не стоит увлекаться большими текстурами, не надо забывать о том, что все текстуры хранятся в памяти в процессе работы системы и заметно влияют на ее быстродействие.

При создании сцены не менее интересно работать с различными источниками освещения, но количество источников света ограничено восемью. При этом следует помнить, что тени в реальном времени не поддерживаются, а большинство локальных участков светотени можно просто «упаковать» в текстуру. Поэтому из изначально созданной сцены можно смело исключить большее число источников света. В конечной сцене имеет смысл использовать светильники для анимации общей освещенности, работы с цветом либо для создания спецэффектов.

Студия «Фокус» поддерживает параметр материала «карта отражений». Пользователь может использовать эту функцию без ограничений. Для создания же эффекта «реального» отражения дизайнеру придется зеркально отображать всю сцену относительно плоскости отражения, назначив на нее полупрозрачную текстуру. Эффект отражения полный. Правда, это приводит к удвоению количества полигонов в сцене.

Количество полигонов в сцене зачастую является одним из основных вопросов. Однозначно ответить на этот вопрос сложно. Дело в том, что производительность графического акселератора зависит не только от количества полигонов, но и от числа источников света, объема памяти, занятого текстурами и, несомненно, видеопотоками. Поэтому к каждой конкретной сцене подход индивидуальный, зависящий от квалификации дизайнера. Сегодняшние аппаратные возможности позволяют поддерживать до 100 тыс. полигонов. Этого более чем достаточно для создания большинства телевизионных интерьеров. Не стоит увлекаться детализацией при моделировании малых объектов или объектов заднего плана. При оптимизации сцены иногда большую роль играет удаление невидимых полигонов с обратной стороны объектов.

Немаловажным аспектом при создании сцены является понимание дизайнером особенностей работы с «виртуальными» камерами. Основная идея студии «Фокус» базируется на том, что входной видеосигнал после аппаратной обработки присваивается как материал одному из объектов в сцене (чаще всего это плоскость с отношением сторон 3:4). Далее вся работа в сцене производится с виртуальными, то есть созданными в 3ds Max, камерами. Параметры камеры в среде 3ds Max соответствуют параметрам реальных камер, поэтому здесь не существует принципиальных ограничений. Для создания эффекта движения внутри сцены применимы любые типы анимации камеры — движение для создания эффекта наезда или отъезда, вращение, пролеты по длинным траекториям, создающие эффект работы с краном. В процессе эксплуатации сета специально подготовленными камерами можно управлять с помощью джойстика, что позволяет создавать в реальном времени произвольные пролеты по синтезированным декорациям. Таким образом, нет абсолютного соответствия между виртуальной и реальной камерой. Для получения максимального качества видеосигнала после его совмещения с 3D-данными используется специальный режим (overlay), при котором текстурные координаты игнорируются и видео отображается на экране «пиксел в пиксел». Опытный дизайнер, не увлекаясь количеством виртуальных камер, может обходиться всего одной анимированной.

Студия «Фокус» поддерживает иерархию групп и связанных объектов, что позволяет создавать вложенную анимацию, существенно расширяя возможности работы в сцене.

Дизайнеру придется подробно ознакомиться и с возможностями виртуальной студии по работе с входными видеопотоками, а также с мультимедийными данными с жесткого диска. Например, дублирование входного видеосигнала не влияет на производительность системы, в то время как одновременное воспроизведение нескольких avi-файлов сильно затруднит работу студии.

Безусловно, существует еще немало особенностей создания трехмерных сцен для виртуальных студий. Изложить их все в небольшом обзоре довольно сложно, к тому же зачастую это не имеет широкого применения. Надо не забывать о главном: при создании сцены необходим трудоемкий и длительный процесс оптимизации.

Текущая версия студии «Фокус» базируется на Direct-X 7.0, но на данный момент активно ведется тестирование бета-версии движка просчета под Direct-X 9.0, который позволит реализовать новые широкие возможности (такие как particle system, glow и т. д.). Тем не менее, качество синтезированного интерьера зависит только от квалификации дизайнера, его навыков и знания алгоритмов оптимизации сцен для систем просчета в режиме в реального времени.

Билет №2 1. Перечислите недостатки и достоинства аналоговой магнитной записи.

Аналоговый метод звукозаписи достаточно точно передает первоначальную звуковую картину, однако он обладает рядом недостатков, причем основным недостатком является высокий уровень шумов и помех в записи. Шумы возникают из-за несовершенства материалов, из которых изготовлена лента, а также из-за постепенной «дезориентации» магнитных частичек в процессе хранения ленты и некоторых других факторов. Кроме того, во время воспроизведения и записи лента движется несколько неравномерно, что приводит к эффекту детонации, а также создает проблему синхронизации записей с нескольких пленок.

Шумы в аналоговой звукозаписи обычно довольно сильно мешают восприятию общего звучания. Даже на профессиональных магнитофонах уровень шума редко опускается ниже -72 децибел (без учета систем шумопонижения, таких как DBX или Dolby, однако их применение тоже не Может пройти полностью «безболезненно» для звука), а при использовании обычных кассетных магнитофонов мы вынуждены постоянно слушать шумы на уровне -60 дБ и выше. Это затрудняет прослушивание записей с большим динамическим диапазоном (например, записей симфонического оркестра), поскольку шумы оказываются «громче», чем некоторые участки полезного сигнала. Причем, как правило, эти шумы имеют широкий спектр, и поэтому просто отфильтровать их на выходе не удается.

По этим и некоторым другим причинам предпочтительнее использовать метод цифровой записи, которая в большей степени свободна от шумов и помех, а также допускает очень гибкую обработку. А главное, цифровая запись звука может храниться и обрабатываться с помощью компьютера.