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

На средних частотах мы лучше всего различаем речь, а наш слух обладает максимальной чувствительностью, и поэтому именно в этом диапазоне время реверберации важно для возможности отчетливо слышать. Неудивительно, что пришлось отказаться от мысли проводить богослужения в часовне. Нормальный темп речи — приблизительно три слога в секунду. В мавзолее вы успеете произнести несколько слов, прежде чем через 9 секунд затихнет звук первого. Звуки от разных слов неизбежно будут смешиваться и накладываться друг на друга. В часовне можно разговаривать, если стоишь рядом с собеседником, потому что прямой звук от близкого источника гораздо громче отражений, которые в этом случае легко игнорировать. Помогает также замедленная речь. Но, если вы стоите достаточно далеко от собеседника, прямой звук будет слабее отражений и реверберация заполнит паузы между слогами, сгладив пики и провалы звуковой волны, что сделает речь неразборчивой.

Размеры некоторых соборов в десятки раз превышают размеры часовни в мавзолее Гамильтона, а, согласно уравнению Сэбина, больший объем предполагает и большее время реверберации. Громадные, величественные соборы, построенные для прославления Бога, естественно, обладают впечатляющей акустикой. Звук ассоциируется с духовностью. Сильная реверберация требует от верующих молчания или едва слышного шепота, поскольку более громкая речь усиливается отражениями, создавая неприятную какофонию. Во время богослужения слова проповеди и музыка словно обволакивают вас, подобно вездесущему Богу, которому вы молитесь. Акустика также повлияла на характер богослужения — напевность и медленный темп речи помогают преодолеть последствия сильной реверберации, характерной для таких пространств [41].

Много веков назад священнослужитель стоял в алтаре, практически отделенный от верующих, которые собирались в нефе. Обычно звук шел к пастве лишь через небольшое отверстие над алтарной преградой, под тимпаном. Священнослужитель произносил проповедь, стоя лицом к алтарю и спиной к верующим, так что звук, достигающий их ушей, представлял собой смесь отражений от стен и потолка. Но поскольку богослужение велось на латыни, то вполне резонно будет предположить, что в неразборчивости речи виновата вовсе не акустика.

После Реформации XVI в. все изменилось: «Книга общей молитвы» требовала от пастора выбирать такое место, откуда его было бы хорошо слышно [42]. Служба велась на английском языке, и это означало, что слова молитвы должны быть разборчивыми. Такие нововведения, как кафедра в нефе, позволили верующим слышать более отчетливо. Отражения присутствовали, но прямой звук быстро достигал ушей слушателей, а часть сильных отражений приходила почти сразу, что помогало коммуникации. Но последующие отражения делали речь невнятной.

Почему одни отражения полезны, а другие мешают слушать? Все дело в том, как эволюционировал наш слух с целью приспособиться к сложному звуковому ландшафту. В соборе, как и в большинстве других мест, наш слух бомбардируется отражениями, приходящими со всех сторон — от пола, стен, потолка, скамей, прихожан и т. д. В большом соборе может насчитываться несколько тысяч отражений в секунду [43]. Восприятие каждого отдельного звука быстро приведет к перегрузке слуха. Поэтому внутреннее ухо и мозг объединяют отражения в одно звуковое событие. Например, если мы хлопаем в ладоши в помещении, то обычно слышим только один хлопок, хотя в действительности ухо воспринимает несколько тысяч немного отличающихся отражений, сопровождающих основной звук. Помещение не превращает одиночный хлопок в ладоши в аплодисменты.

Наше ухо отличается некоторой медлительностью, наподобие боксера-тяжеловеса. При очень коротком звуке вроде хлопка в ладоши — в случае с боксером при пропуске быстрого удара — системе требуется определенное время, чтобы отреагировать на стимул. Кроме того, реакция и уха, и боксера сохраняется и после исчезновения стимула: боксер какое-то время раскачивается, пропустив удар, а волосковые клетки внутреннего уха продолжают посылать сигналы в мозг после того, как хлопок уже прекратился. В дополнение к этой замедленной реакции уха мозг постоянно пытается понять смысл электрических сигналов, приходящих по слуховым нервам. Мозг использует разную тактику, чтобы отделить прямой звук речи священника от трясины последующих отражений, приходящих с разных концов собора [44].

Если священник стоит сбоку, то ближайшее к нему ухо воспринимает более громкие звуковые волны, поскольку они должны обогнуть голову, чтобы достигнуть другого уха. Поэтому мозг воспринимает в основном сигнал от ближайшего к источнику звука уха, где прямой звук громче и его легче выделить на фоне отражений. Многочисленные отражения с разных сторон мешают сфокусировать внимание, поскольку в результате нежелательной реверберации оба уха становятся перегруженными.

Если священник находится прямо перед слушателем, то мозг прибегает к другой тактике. В этом случае складываются сигналы от обоих ушей. Слова, приходящие непосредственно от священника, формируют одинаковые сигналы в обоих ушах, поскольку голова симметрична и звук проходит одинаковое расстояние. Сложение сигналов от обоих ушей усиливает прямой звук. Боковые отражения доходят до разных ушей не одновременно, и при сложении сигналов часть отражений заглушают друг друга. Эта бинауральная обработка повышает громкость речи по сравнению с реверберацией [45].

В больших старых церквях часто можно увидеть деревянную крышу (балдахин) прямо над кафедрой. Балдахин формирует полезные отражения, которые прибывают достаточно быстро и усиливают прямой звук. Кроме того, балдахин не дает голосу священника подниматься к потолку, отражаться и возвращаться с таким опозданием, что речь делается невнятной.

Сегодня для того, чтобы сделать речь разборчивой, в церквях используются громкоговорители. Подобно балдахину, они направляют речь священника к слушателям, улучшая соотношение между прямым звуком и отражениями. Прежние системы использовали несколько динамиков, поставленных друг на друга, — идея заключалась в том, что звук от динамиков складывается и направляет речь к аудитории. Более современные системы используют сложную обработку сигнала, чтобы изменять звук, выходящий из каждого динамика, создавая узкий луч, направленный только на верующих [46].

Если для речи большие церкви — это настоящий кошмар, то для органной музыки они служат великолепной концертной площадкой. Вот как описывает свои ощущения Питер Смит: «Мелодическая линия доминирует, но ее аккорды сражаются с затухающими отголосками предыдущих аккордов. Результатом становится столкновение, диссонанс, который добавляет пикантности восприятию. В большом соборе присутствует богатство звука… которого нет в концертном зале» [47].