Тревор Кокс - Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

В тот день было очень ветрено, осеннее солнце отражалось от залива Ферт-оф-Тей, на противоположном берегу которого виднелся город Данди. Лужайка в саду была необыкновенно ровной. Из земли торчали черные вентиляционные трубы, указывая на то, что находится внизу. Джеймс открыл заросшую травой крышку люка, спросил, не беспокоюсь ли я насчет здоровья и безопасности, и спустился по лестнице в темноту, после чего включил свет.

Лестницы напоминали корабельные трапы. Первая вела к небольшой площадке, после чего мне пришлось осторожно перелезть через сетчатое ограждение, чтобы добраться до второй лестницы, которая спускалась на пол. Огромное помещение, освещенное дневным светом, проникающим через открытый люк, и одной лампочкой, на вид ничем не примечательно. Просто бетонная коробка длиной около 60 метров, шириной 30 метров и высотой 5 метров [56]. На поверхности бетонных стен отпечаталась текстура деревянной опалубки, использовавшейся для их возведения (как в Королевском национальном театре в Лондоне). Похоже на муниципальный гараж с лесом бетонных колонн на расстоянии около 7 метров друг от друга, поддерживающих бетонный потолок (рис. 1.2). На полу виднелись лужи, а воздух был прохладным, как в естественной пещере.

Рис. 1.2. Резервуар для воды в Уормите (снято с очень большой выдержкой)

При первых же звуках проявила себя акустика помещения: грохот нарастал и окутывал нас, словно плотный туман. Многие звучные помещения имеют такую акустику, что разговаривать в них практически невозможно. Но не в этом резервуаре [57]. К моему удивлению, мы могли беседовать, даже находясь на значительном расстоянии друг от друга, что было бы невозможно в не менее звучном мавзолее Гамильтона [58]. Как в соборе — с тем преимуществом, что здесь я мог кричать и хлопать в ладоши. Именно крики позволили «невероятной» акустике резервуара проявить себя в полную силу; казалось, раскатистое эхо будет звучать вечно.

Я захватил с собой несколько воздушных шариков, которые надул и проколол, чтобы оценить время реверберации. Как и в мавзолее, самые впечатляющие результаты получились на низких частотах: 23,7 секунды на частоте 125 Гц. На средних частотах, самых важных для речи, время реверберации оказалось более скромным — 10,5 секунды.

Саксофонист Джон Бутчер во время турне «Звучащие пространства» сделал запись в резервуаре в Уормите. В рецензии в журнале Wire описывается, как он «атакует пространство» [59]. В пьесе Бутчера «Крики из ржавой клетки» (Calls fom a Rust Cage) зачастую трудно выделить звук саксофона среди необычного электронного свиста, вздохов и всхлипов, похожих на звуки горна. Уилл Монтгомери описывает в Wire, как в середине композиции Бутчер «внезапно переходит к бурному цикличному дыханию с пышным глиссандо (что… напоминает начало «Рапсодии в стиле блюз»)» [60]. Это один из музыкальных подходов к такому звучному месту: принять диссонирующий шум, создаваемый продолжительными нотами, и использовать его.

Другой подход применил американский музыкант Стюарт Демпстер, играющий на тромбоне и диджериду, в своем альбоме «Подземное эхо из капеллы в цистерне» (Underground Overlays from the Cistern Chapel). Цистерна, о которой идет речь, — это резервуар Dan Harpole Cistern в парке Форт Уорден в штате Вашингтон, то самое место, которое Майк Кэвизел называл волнующим и дезориентирующим. Он очень похож на резервуар в Уормите, только имеет цилиндрическую форму. Его построили для хранения 7,5 миллиона литров воды, которую планировалось использовать для тушения пожаров. В литературе и в интернете встречаются упоминания о 45-секундной реверберации. Это значит, что громкость прозвучавшей ноты уменьшается наполовину только через 3 секунды и для разделения нот музыканты должны играть невероятно медленно [61]. В журнале Billboard запись Стюарта Демпстера и его коллег описывается как «чрезвычайно спокойная музыка, в которой малейшие изменения вызывают цепную реакцию, а постепенное нарастание звука подобно приливным волнам» [62]. Дебра Крейн писала в Times, что в музыке присутствует «сверхъестественная, волшебная безмятежность, которая обволакивает тебя гипнотической радостью» [63]. Ноты, которые разделяют несколько секунд, наслаиваются друг на друга, обогащая звучание, и музыкант должен учитывать взаимодействие далеко отстоящих друг от друга нот; в противном случае возникает сильный диссонанс. Стюарт Демпстер отмечал: «Обычно, когда вы останавливаетесь после ошибки, то ошибка имеет склонность тоже останавливаться, но [в резервуаре] этого не происходит; она остается и смеется над вами… Нужно быть ловким композитором [или импровизатором] и встраивать все свои ошибки в пьесу» [64].

Я слушал альбом, наслаждаясь медитативной полифонией, но особое внимание обращал на окончания музыкальных фраз, потому что после того, как инструменты умолкали, звук естественным образом перемещался по резервуару. По этим фрагментам можно оценить время реверберации. Больше десяти лет мы с коллегами разрабатывали методы вычисления времени реверберации по речи или музыке. Идея заключалась в том, чтобы проводить измерения в концертных залах, на железнодорожных вокзалах и в больницах, заполненных людьми. Обычно измерение реверберации требует громких звуков: выстрелов или динамиков, излучающих шум или медленные глиссандо. Это неприятные и вредные для слуха звуки. У людей, присутствующих в помещении, также есть вызывающая раздражение привычка комментировать звук — «Ой, как громко!» — во время измерений. Но звуки оркестра в концертном зале или речь преподавателя в аудитории — не слишком подходящие для измерений — содержат в себе эффекты акустики помещения; трудность заключается в том, чтобы отделить эти эффекты от самой музыки или речи. В настоящее время один из самых перспективных методов состоит в использовании алгоритмов компьютерной обработки для извлечения информации из аудиозаписи. Широко известно приложение Shazam, которое использует микрофон мобильного телефона, чтобы по короткому фрагменту определить музыкальное произведение. Другие алгоритмы пытаются автоматически записать ноты или определить музыкальный жанр неизвестных аудиофайлов.

Применение нашего алгоритма к записи Стюарта Демпстера дало время реверберации 27 секунд для низкочастотного диапазона, характерного для тромбона и диджериду [65]. Судя по всему, американский резервуар звучнее шотландского. Но для полной уверенности я хотел измерить стандартную реакцию на импульс. При проектировании нового зала инженеры-акустики используют графики и таблицы для времени реверберации и других параметров, чтобы проверить, отвечает ли помещение предъявляемым требованиям. Однако эти научные данные в виде графиков и чисел ничего не говорят архитекторам, и поэтому акустики все чаще обращаются к акустическому факсимиле помещения, которое предлагают прослушать клиенту. Эта аурализация начинается с фрагмента музыки, записанного в абсолютно «мертвом» помещении, наподобие безэховой камеры (о ней говорится в главе 7). Другими словами, это звучание оркестра вне помещения. Затем акустики моделируют, как будет звучать музыка в проектируемом пространстве. В прошлом реакцию на импульс получали из уменьшенных моделей залов в одну десятую или одну пятидесятую натуральной величины, но теперь расчеты ведутся на компьютере.