Podstawy - Walka o priorytet... czyli kto tu jest ważniejszy

Co prawda, pewien polityk wygłosił kiedyś publicznie stwierdzenie, iż - cytuję: "prawdziwego mężczyznę poznaje się nie po tym jak zaczyna, lecz po tym jak kończy", jednak ja osobiście pozwolę sobie nie zgodzić się z tak sformułowaną tezą. Nie zgadzam się, bo po pierwsze - nie wierzę politykom, a po drugie - bo jestem przeciwny przeszczepianiu pewnych charakterystycznych dla sceny politycznej zwyczajów na scenę muzyczną.

Moim skromnym zdaniem, o ile możemy nawet uznać, że postawiona teza jest prawdziwa dla realiów sceny politycznej (bo przecież wielu politykom zależy na robieniu wokół siebie hałasu), o tyle wszechobecny hałas, brak selektywności przekazu oraz miotający się w nagłaśnianym obszarze słuchacze, którzy chaotycznie i bezskutecznie szukają przyjaznego dla uszu miejsca, to obrazek wystawiający mierną ocenę człowiekowi za gałkami. Pomijam tu już sam fakt, że elektroakustyka opiera się na dorobku dwóch potężnych nauk, jakimi są matematyka i fizyka, co tym samym sprawia, że jest, tak jak one, sferą wiedzy ścisłej i bardzo logicznej, w której nie ma miejsca na tak bardzo popularne w polityce "lanie wody".

DZIAŁANIE ŚWIADOME CZY CZYSTY PRZYPADEK?

Podczas realizacji dźwięku nic nie dzieje się przypadkowo. Zachodzące zjawiska i procesy mają konkretną zależność przyczynowo-skutkową. Skutki zachodzących procesów czy poczynionych działań można w znacznym stopniu przewidzieć, zmierzyć, obliczyć i wytłumaczyć w oparciu o znane od dawna prawa. Właśnie dlatego dowodem świadomego działania realizatora jest zarówno to jak zaczyna, jak też i to, jak kończy, bo tak naprawdę początek jest wyznacznikiem końca!

Rozważania moje będą dotyczyły nie tyle zagadnień, którym nieodłącznie towarzyszą trzy tajemnicze litery - SPL, ale raczej świadomego działania, umiejętności przewidywania następstw działania i ogólnie zdrowego rozsądku oraz kultury pracy.

REALIZATOR, CZYLI JA TU DYKTUJĘ WARUNKI

Choć przykro o tym mówić, to jednak mówić trzeba! Niestety, wciąż wiele koncertów przeradza się w swego rodzaju pojedynek pomiędzy systemem nagłośnienia widowni a sceną - w szerokim rozumieniu. Przyczyny takiego stanu rzeczy może być bardzo wiele. Niekiedy jest to tylko brak doświadczenia, innym razem (wszak nie żyjemy przecież w tropikach) na przykład "opady śniegu".

Powody, które prowadzą do tego, że koncerty przeradzają się w zacięty wyścig pomiędzy poziomami monitorów i systemu głównego, są naprawdę różne. Często dołączają do tych "zawodów" także i muzycy. Niestety - jeszcze częściej - sami je inicjują. Wbrew pozorom nie jest w tych zawodach zwycięzcą ten, kto ma możliwość wyemitowania odpowiednio dużej ilości decybeli - to błędne rozumowanie!

W tym wyścigu nigdy nie ma zwycięzców, za to jest w nim zawsze jeden i tylko jeden pokonany. Niestety, zawsze ten sam - publiczność! W dalszej części podejmę próbę wyjaśnienia różnych zależności przyczynowo-skutkowych. Zanim to jednak nastąpi, proponuję kilka zdań wyjaśnienia.

WPROWADZENIE

Każde audytorium, bez względu na to czy zostało z góry zaprojektowane dla potrzeb cyklicznie odbywających się koncertów, czy jedynie zaadoptowane na okoliczność jakiegoś pojedynczego zdarzenia artystycznego, ma dwa pozornie niezależne systemy nagłośnienia. Jest to nagłośnienie widowni, w którego skład wchodzi system główny (wraz z systemem stref, o ile są one potrzebne) oraz system odsłuchowy dla artystów na scenie.

Stwierdzenia "pozornie niezależne" użyłem tu celowo, bo choć ich wspólnym punktem są jedynie źródła sygnałów - co daje obydwu systemom pełną niezależność kontroli i obróbki sygnałów - to sposób wysterowania (czytaj: poziomy pracy) jednego systemu ma kolosalny wpływ na jakość pracy drugiego systemu i odwrotnie.

W tym miejscu można śmiało stwierdzić, że oto właśnie został wyjawiony jeden z głównych sekretów w sztuce realizacji dźwięku: dobry dźwięk zależy w znacznym stopniu od zachowania właściwych proporcji pomiędzy poziomami pracy tych dwóch systemów. No tak, ale co to znaczy właściwe proporcje i jak te relacje ustalić?

Mówiąc najprościej, wszystko, co emituje jakąkolwiek ilość decybeli, a bierze udział w koncercie, powinno mieć "swoje miejsce w szeregu". Jak do tego doprowadzić? Tak, jak powiedziałem we wstępie - można to zwyczajnie skalkulować.

WARUNKI POMIARU SPL

Żeby bardziej precyzyjnie przedstawić wyrażoną wartość (wszak elektroakustyka nie hołduje "laniu wody" i ogólnikom) podaje się dodatkowo informacje o tym, jakie było ustawienie parametrów przyrządu pomiarowego, takie jak: stała czasowa pomiaru (Slow lub Fast) oraz charakterystyka użytego filtra.

Pomiaru poziomu ciśnienia dźwięku (SPL) dokonuje się z włączonym filtrem, tak zwanym "A-ważonym". Jest to filtr, który eliminuje znaczący wpływ basów na uzyskany wynik. Drugi parametr to stała czasowa, którą ustawia się w trybie "Slow", co oznacza, że miernik (w przeciwieństwie do trybu "Fast") będzie ignorował bardzo szybkie, chwilowe zmiany wartości ciśnienia, reagując na ich uśrednioną wartość. Tak dokonany pomiar odzwierciedla najwierniej charakterystykę reakcji ludzkiego słuchu.

Zauważcie, że mówiąc teraz o wartości SPL, mierzonej w miejscu słuchacza, możemy podać, że wynosi ona: "x dBA-Slow", co wskazuje precyzyjnie charakter dokonanego pomiaru, korespondujący ze sposobem percepcji ludzkiego ucha. Oprócz tych dwóch, wcześniej omówionych, równie ważnym dla precyzyjnego określenia mierzonej wartości jest jeszcze jeden parametr, który mówi o odległości od źródła dźwięku. Inną wymowę ma podana wartość 120 dBA-Slow, zupełnie innej wymowy nabiera ta sama wartość SPL - 120 dBA-Slow z odległości 10 metrów, a jeszcze innej 120 dBA-Slow/1 m, itd. Teraz, gdy mamy już wyjaśnione i sprecyzowane sprawy elementarne, można pokusić się o znalezienie odpowiedzi na następujące pytanie

JAK GŁOŚNO POWINNO SIĘ GRAĆ?

Choć zdecydowanie trafniejszym będzie tu chyba pytanie o to jak głośno grać nie wolno? Powód jest oczywisty - nie odnotowano dotychczas przypadku, by ktokolwiek ucierpiał w wyniku cichego słuchania muzyki. Nie istnieje przepis wyznaczający dolną granicę, za to istnieją górne limity precyzujące wartość SPL, po przekroczeniu której występuje ryzyko częściowego lub całkowitego uszkodzenia słuchu.

Skąd bierze się zagrożenie? Newralgicznym elementem budowy narządu słuchu jest błona bębenkowa, zwana potocznie bębenkiem. Jest to rodzaj elastycznej membrany, wrażliwej na zmiany ciśnienia, która po wystawieniu na długotrwałe działanie dźwięku o wysokim SPL albo, co gorsze, poddana działaniu dźwięku o gwałtownym przyroście SPL do wartości ekstremalnej może ulec deformacji lub pęknięciu, dokładnie tak, jak to się czasem dzieje z membranami zestawu perkusyjnego.

Jaki jest górny limit SPL trudno jednoznacznie określić, gdyż w różnych krajach przepisy regulujące tę kwestię traktują temat indywidualnie, pozwalając sobie na pewną dowolność. Opracowania OHSA (Occupational Heath & Safety Act czyli Europejskiej Agencji Bezpieczeństwa i Zdrowia w Pracy) określają ten limit na poziomie 95 dB Leq w okresie nie przekraczającym jednej godziny.

Polskie przepisy są w kwestii głośności podczas koncertów bardzo niejednoznaczne, ale żeby zachować obiektywizm muszę dodać, że nie jesteśmy w tym przypadku krajem wyjątkowym. Funkcjonujące u nas normy BHP (PN-87/B-02151/02) nie dotyczą bezpośrednio widzów, którzy podczas koncertu nie są przecież w pracy, i jako kraj nie jesteśmy w tym temacie wyjątkiem.

Podobnie rzecz ma się w wielu innych krajach, gdyż przepisy stanowiące o limitach odnoszą się głównie do miejsca pracy lub poziomu emitowanego hałasu w otoczeniu, którego źródłem jest na przykład ruch uliczny, sąsiedztwo linii kolejowej, itp. Jedynym chyba, a przynajmniej jedynym mi znanym, wyjątkiem są tu Niemcy. W niemieckiej normie DIN- 15905 można doszukać się zapisu o tym, że podczas dwugodzinnego koncertu SPL nie może przekraczać poziomu 99 dB Leq. Z pewnością nie umknęło Waszej uwadze, że w pewnym momencie pojawiło się kolejne, nowe określenie, a mianowicie "Leq".

CO OZNACZA OKREŚLENIE "LEQ"?

Otóż sposób określania wartości SPL, o jakim była mowa wcześniej, jest wskazaniem wartości chwilowej w miejscu, w którym znajduje się mikrofon pomiarowy i dlatego pomiar taki nie jest uznawany jako wiarygodny z prawnego punktu widzenia.

W świetle przepisów regulujących normy głośności istotna jest bowiem wartość, jaką wchłania ludzki słuch w określonym przedziale czasu, a nie pojedyncza i przypadkowo "złapana" wartość. Właśnie z uwagi na ten fakt wprowadzone zostało kolejne, dodatkowe określenie "Leq", oznaczające uśredniony poziom SPL, który wyliczany jest przez scałkowanie wszystkich pomiarów SPL w określonym przedziale czasu. Leq nazywany jest też czasem mianem "całkowanego SPL".

Jeżeli więc podawana jest wartość 99 dB Leq po 90 minutach, oznacza to, że poziom SPL w ciągu 1,5 godziny koncertu wynosił 99 dB. Może więc się okazać, że poziom SPL niektórych fragmentów koncertu mógł znacznie przekraczać wartość 100 dB, a w innych plasował się w okolicach 90 dB lub też schodził poniżej tej wartości.

PROSTA KALKULACJA SPL

Mając na uwadze wszystko to, o czym była mowa wcześniej, a więc rodzaje pomiarów, definicje i normy, możemy wrócić do rozważań nad typowymi poziomami spotykanymi podczas koncertu rockowego zespołu.

Jeśli rock, to oczywiście perkusja. Niestety, zestaw perkusyjny jest instrumentem, którego SPL można kontrolować jedynie w niewielkim zakresie. Przypominam, że rozważania dotyczą koncertu rockowej grupy. Zakładając, że pozostali muzycy (co jest zrozumiałe) będą dążyć do uzyskania głośności swoich instrumentów w proporcjach relatywnych do poziomu bębnów, to należy przyjąć, że każdy z nich wyemituje zbliżoną do perkusisty wartość poziomu SPL.

Załóżmy, że wypadkowa wartość SPL będzie wtedy wynosiła: 90 dBA +10 logN. Uwzględniając jednak fakt, że oprócz bębnów znajdują się na scenie jeszcze co najmniej trzy źródła dźwięku: gitara, bas i druga gitara lub klawisze, możemy spodziewać się, że wartość emitowanego ze sceny SPL osiągnie wartość 96 dBA-Slow, a to jeszcze nie koniec! Musimy brać pod uwagę również i to, że jest jeszcze dźwięk odbijający się od podłogi, ścian, sufitu, scenografii i innych przedmiotów wyposażenia sceny.

Zaryzykuję tu stwierdzenie, że zbierze się tego jakieś 6 dB, co daje już w sumie wartość 102 dBA-Slow. To niestety również nie jest wszystko, bo jest przecież wokalista, który chce się słyszeć, a i pozostali muzycy korzystają z indywidualnych torów odsłuchowych. Do tego boczne odsłuchy, o które często toczy się walka bez względu na wielkość sceny. Szacując ostrożnie, tylko monitory podłogowe dołożą jakieś 3 dB, a to powiększa już wartość do 105 dBA-Slow.

Sprawdźmy, jaki w tej sytuacji musi być poziom głównego systemu, aby dominował on nad poziomem emitowanym przez scenę. Trzeba będzie w tym celu poczynić pewne uproszczenia w toku prowadzonego rozumowania, dlatego, że emitowany ze sceny dźwięk nie może być traktowany tak, jak dźwięk emitowany przez źródło punktowe.

Zakładam więc, że scena jest bardzo rozległym źródłem dźwięku, relatywnie do dystansu dzielącego ją od słuchaczy, a indywidualne charakterystyki kierunkowe poszczególnych źródeł dźwięku na scenie nie są tu brane pod uwagę. Dla takiego typu źródła spadek poziomu SPL nie wynosi 6 dB na każde podwojenie odległości (patrz: Prawo odwrotności kwadratów), lecz znacznie mniej. Ja przyjmę tu wartość 3 dB, co dla wielu z Was z pewnością wyda się wartością mocno zaniżoną.

Przyjmując teraz dystans 1 metra, jako dystans odniesienia, oraz umiejscowienie konsolety w odległości 8 metrów od sceny (np. w klubie) łatwo jest zauważyć, że dystans odniesienia zdublował się 4-krotnie, a to daje spadek wartości SPL o 12 dB. Wynik ten oznacza, że poziom emitowany ze sceny w miejscu usytuowania konsolety głównej wynosi, zgodnie z wcześniej prowadzoną kalkulacją: 105 dBA - 12 dBA = 93 dBA.

Dalsze rozważania można już poprowadzić w sposób następujący. Przyjmujemy, że poziom emitowany przez system główny to sygnał użyteczny, natomiast poziom emitowany przez scenę, to zakłócenia. Co z tego wynika? Ano mamy w tej sytuacji relację stosunku sygnału użytecznego do szumu. Jak udowodniono na podstawie przeprowadzanych badań, aby jeden z poziomów był w stosunku do drugiego maskującym, to różnica pomiędzy nimi musi wynosić co najmniej 10 dB.

Zgodnie z tym założeniem minimalny poziom głównego systemu powinien wynosić: 93 dB + 10 dB = 103 dB. Oczywiście, wartość taka będzie tylko w miejscu ustawienia konsolety, bo im bliżej sceny będziemy się przemieszczać, tym będzie ona coraz większa, zaś za stanowiskiem konsolety będzie coraz mniejsza.

Skoro już wcześniej odwołałem się do wyniku poważnych badań prowadzonych przez szacowne organizacje, zrobię to ponownie. Tak więc przeprowadzone przez firmę Syn-Aud-Con w USA (Synergetic Audio Concepts - firma zajmująca się od ponad 30 lat różnymi badaniami dla potrzeb przemysłu audio) badania dowiodły, że ludzie tworzący mieszaną grupę o dużej rozpiętości wieku bez narzekania akceptują poziom nie przekraczający 95 dBA-Slow. Jak widać, w odniesieniu do przeprowadzonej kalkulacji nie ma żadnych szans, aby utrzymać ten poziom, zachowując jednocześnie owe 10 dB różnicy pomiędzy poziomem sceny i systemu głównego.

W tym miejscu należy powiedzieć, że użycie "żywych" bębnów na scenie, w zamkniętym pomieszczeniu, wymusza pracę głównego systemu na poziomie co najmniej 100 dBA-Slow, co znacznie przekracza granicę komfortowego odbioru dla grupy o szerokiej rozpiętości wiekowej. Trzeba tu również dodać, że jest to poziom wystarczająco wysoki, aby uruchomić naturalny mechanizm obronny, jakim dysponuje narząd słuchu, polegający na przesunięciu progu wrażliwości (przytępieniu) relatywnie do przyrostu "atakującej" słuch wartości SPL. Namacalnym potwierdzeniem tego właśnie zjawiska jest zachowanie muzyków, od których to najczęściej zaczyna się ów wyścig poziomów.

Wystarczy tylko, że jeden z muzyków "podkręci się", zmieniając poziom wzmacniacza. Nie robi tego, by dominować nad kolegami, ale (choć często o tym sam nie wie) by skompensować przesuwający się próg tolerancji własnego ucha. Pozostałym muzykom, starającym się zachować ustalone wcześniej proporcje, a nie mogącym ściszyć kolegi, pozostaje tylko jedna możliwość - "podkręcają" się również. W najgorszej sytuacji jest oczywiście perkusista. Ten, nie mając na wyposażeniu swojego zestawu gałki z napisem Volume, zmuszony jest walić coraz mocniej i mocniej, aby "utrzymać się na powierzchni". Z kolei wyższy poziom jego instrumentu wyznacza nowy poziom linii basu na scenie. Za chwilę wszystko zaczyna powtarzać się od początku i… tak właśnie rusza ów wyścig.

Oczywiście, za podniesionymi poziomami instrumentów natychmiast idą w górę poziomy monitorów. Padają ponaglające (już nie prośby, ale wręcz żądania) typu: "daj mi tu więcej…" Znacie to? Podniesienie poziomów odsłuchów bezkompromisowo wymusza zawsze podniesienie poziomu systemu głównego o tyle, by udało się zachować bezpieczny odstęp owych minimum 10 dB, gdyż w przeciwnej sytuacji zmasakrują one jakość dźwięku emitowanego przez główny system.

Gwoli ścisłości, zmasakrują tak czy inaczej, bo po przekroczeniu pewnego progu - przyjmijmy, że jest to wymieniona wcześniej wartość 95 dBA-Slow - tworzy się dla słuchacza sytuacja coraz mniej komfortowa, a wszystko w odbiorze staje się zbyt głośne i brzmi brzydko, powodując odczucie zmęczenia.

Z TRUDNEJ SYTUACJI JEST ZAWSZE WYJŚCIE

Powiedziałem wcześniej - jest to zresztą udowodnione wielokrotnie - że wartość emitowanego przez scenę SPL zdecydowanie wymusza relatywnie większą wartość SPL głównego systemu. Można więc po prostu zacząć od drugiej strony, stosując się do przedstawionego wcześniej toku rozumowania - przeprowadzić kalkulację, cofając się od przyjętej dla głównego systemu maksymalnej wartości SPL, której podczas koncertu nie zamierzamy przekraczać.

Mając w pamięci różnicę stosunku poziomów system główny do sceny jako 10 dB wyznaczamy wartość emitowanego ze sceny poziomu SPL jako 95 dB - 10 dB = 85 dB. Pamiętamy, że poprzednio była to wartość 105 dB, a więc mamy już o 20 dB mniej, co można uznać za bardzo dobry wynik! To jednak tylko kalkulacja, ale jak działać w rzeczywistości?

Uporanie się ze zbyt głośną elektroniką to sprawa prosta - można zwyczajnie "przykręcić" gałkę, i po problemie. Gorzej jest z bębnami, ale i ten problem można dość łatwo rozwiązać, stosując osłonę z plexiglassu. Zostają jeszcze monitory podłogowe… i teraz właśnie przekonujemy się, dlaczego monitory douszne zyskały sobie tak liczne grono zwolenników. Za pomocą kilku prostych posunięć sytuacja może zostać opanowana i wreszcie scena znajdzie się pod pełną kontrolą!

Trzeba jednak powiedzieć i to, że równie często sytuacja bywa odwrotna. Podnoszony bezmyślnie poziom głównego systemu prowadzi nie tylko do degradacji jakości przetwarzanego przez ten system dźwięku, ale również potrafi zdominować poziomy monitorów na scenie, a wracające w stronę muzyków odbicia "kaleczą" uszy, jak kawałki szkła, powodując postępujące odczucie dyskomfortu muzyków i publiczności. Myślę, że warto o tych drobiazgach pamiętać przed kolejnym koncertem, bo przecież zgodni jesteśmy przynajmniej co do tego, że koncerty gra się dla publiczności.

Marek Witkowski

---

Marek Witkowski jest weteranem w branży pro audio, realizatorem dźwięku z wieloletnim stażem. Kontakt: nightmare1w@onet.eu.