Реверберация

Эхо представляет собой отражённую от препятствия звуковую волну. Явление реверберации состоит в суперпозиции различных эхосигналов от одного источника звука. Короткий импульс (щелчок), излучённый источником звука, многократно переотражается от стен и других поверхностей и порождает множество вторичных эхо-импульсов, которые и формируют реверберационную картину. Если длительность импульса бесконечно мала, то полученная картина представляет собой акустическую импульсную характеристику помещения. Она может быть записана с помощью измерительного микрофона и использована для моделирования (с помощью свёртки) звучания любой записи в данном помещении.[2]

Художественно-эстетическое впечатление, создаваемое реверберацией, зависит от контекста звукового произведения и определяется в высших отделах головного мозга. Обычно избыточная длительность реверберации приводит к неприятной гулкости, «пустоте» помещения, а недостаточная — к резкому отрывистому звучанию, лишённому музыкальной «сочности». Искусственно создаваемая реверберация в определённых пределах способствует улучшению качества звучания, создавая ощущение приятного «резонанса» помещения.

При записи речи, пения, музыки, а также создания различных шумовых эффектов использование искусственной реверберации является составной частью общей обработки аудиосигнала. Такой вид обработки определяется как техническими условиями проведения записи, так и художественно-эстетическими задачами. Реверберацию используют для улучшения и подчёркивания художественной выразительности речи, пения, звучания отдельных музыкальных инструментов. Так, например, при записи музыкальных программ в помещении с неудовлетворительной акустикой или малого для данного состава исполнителей объёма обычно не удаётся получить необходимое соотношение между гулкостью и чёткостью звучания. В этом случае применение искусственной реверберации позволяет добиться улучшения качества звучания музыкальной программы. Аналогично, реверберация помогает создать необходимую акустическую окраску голоса или инструмента при записи вокалиста или солирующего инструмента, когда он «тонет» в звучании сопровождающего ансамбля.

С помощью реверберации можно создать эффект приближения и удаления источника звука. Для этого постепенно изменяют уровень реверберации, создавая иллюзию изменения акустического отношения, а значит, и впечатление изменения звукового плана. При озвучивании видеофильма или звуковом оформлении презентации нередко возникает потребность подчеркнуть акустическую обстановку того или иного места действия. Для этого также используют эффект реверберации.

Эффект реверберации может нести не только характер внешнего оформления, но и использоваться как средство усиления драматического действия. Известно, например, какое действие производит шёпот, записанный с большим временем реверберации. Необходимо также помнить, что на фоне музыки, записанной с реверберацией, наблюдается более чёткая разборчивость речи, чем при наложении на музыку, записанную без реверберации. Однако следует избегать чрезмерного увеличения реверберации, так как это может отразиться на чёткости звучания.

Первыми устройствами, позволявшими получить управляемый искусственный эффект реверберации, были пружинные ревербераторы.

Условно принятое время реверберации — время, за которое уровень звука уменьшается на 60 дБ[1] (в 1 млн. раз по мощности или в 1000 раз по звуковому давлению).

Для вычисления времени реверберации используют формулы[3]:

1. ${\displaystyle T_{60}={0,16V \over A}}$ (формула Сэбина);
2. ${\displaystyle T_{60}={0,16V \over {-S\ln(1-\alpha )}}}$ (формула Эйринга);
3. ${\displaystyle T_{60}={0,16V \over {-S\ln(1-\alpha )+kV}}}$ (обобщённая формула), где
   • ${\displaystyle V}$, м³ — объём помещения,
   • ${\displaystyle A}$ — общий фонд звукопоглощения, ${\displaystyle A=\alpha _{1}S_{1}+\alpha _{2}S_{2}+\dots +\alpha _{i}S_{i}}$, где ${\displaystyle \alpha _{i}}$— коэффициент звукопоглощения (зависит от материала, его дисперсных или фрикционных характеристик), ${\displaystyle S_{i}}$ — площадь каждой поверхности;
   • ${\displaystyle S}$, м² — полная поверхность помещения,
   • ${\displaystyle \alpha ={A \over S}}$ — средний коэффициент поглощения,
   • ${\displaystyle k}$ — коэффициент поглощения в воздухе, зависящий, главным образом, от влажности.

Процесс, аналогичный реверберации звуковых волн, происходит с электромагнитными волнами, излучёнными в помещении или иной среде, содержащей отражающие поверхности. Электромагнитный импульс может попасть из передатчика в приёмник как напрямую, так и отразившись от различных объектов, возможно неоднократно. В результате сигнал на входе приёмника представляет собой совокупность большого количества различным образом расположенных по оси времени коротких импульсов разной амплитуды (см. Модель Салеха-Валенсуэлы). Таким образом для данного конкретного помещения может быть определена радиоволновая импульсная характеристика, подобно тому как это делается для звука. Но если реверберация звука может быть полезным явлением и иметь некоторую эстетическую ценность, то реверберация (точнее, многолучевое распространение) радиоволн приводит к "размазыванию" сигнала во времени и ухудшению приёма.