Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес Тревор Кокс Тревор Кокс охотится за звуковыми чудесами нашей планеты и наслаждается источниками экзотических звуков – скрипящими ледниками, шепчущими галереями, сталактитовыми орга?нами, музыкальными дорогами, неземными голосами бородатых тюленей и пирамидой майя, чирикающей, словно птица. Обращаясь за помощью к археологии, науке о мозге, биологии и дизайну, Кокс объясняет, как звук формируется и изменяется окружающей средой, как наше тело реагирует на необычные звуки и как эти загадочные чудеса выявляют удивительную динамику звука в повседневной обстановке – от спальни до оперного театра. Каждый из нас способен стать превосходным слушателем, если «откроет уши» великолепному акустическому многоголосию. «Эта книга посвящена психологии и нейробиологии звука с точки зрения физика и инженера-акустика… Слух играет очень важную роль в нашем восприятии мира. Я надеюсь показать, как можно по-другому фильтровать информацию из окружающего мира, избавиться от чрезмерного доверия к зрению, а также продемонстрировать, как такое смещение фокуса внимания способно углубить понимание пространств, в которых мы обитаем, и получить от них удовольствие». (Тревор Кокс) Тревор Кокс Книга звука Научная одиссея в страну акустических чудес Trevor Cox The Sound Book: The Science of the Sonic Wonders of the World © Trevor Cox, 2014 © Cox Т., Cox N., иллюстрации, 2014 © Гольдберг Ю. Я., перевод на русский язык, 2016 © Издание на русском языке, оформление. ООО «Издательская Группа «Азбука-Аттикус», 2018 КоЛибри® * * * Лучшая книга для тех, кто интересуется миром звуков.     BBC Focus Шедеврально.     Financial Times Хотите узнать, как хлопать одной рукой? Обратитесь к Тревору Коксу. Увлекательная книга… Наводит на размышления.     Тибор Фишер, The Times Интересная и познавательная книга о стране звуковых чудес заставит вас по-новому услышать мир, настроив свой слух.     Йен Томсон, Sunday Telegraph Настоятельно рекомендуется музыкантам, продюсерам, звукоинженерам и всякого рода энтузиастам.     Лорен Лаверн, BBC RADIO 6 Music Эта книга непременно захватит вас и в буквальном смысле раскроет ваши уши. Незаменимое чтение для всех любителей звуков.     Берни Краузе, музыкант и биоакустик Книга Кокса – голос, пробивающийся сквозь грохот, рев и гул необычайного разнообразия природных и искусственных звуков, которые нас окружают. Эрудированный и приятный собеседник… Энтузиазм автора заразителен.     Каспар Хендерсон, Guardian Вы получите удовольствие, следя за увлекательными путешествиями Кокса в «страну звуковых чудес». Его энтузиазм буквально осязаем, и наверняка каждый, кто прочтет эту книгу, захочет сам услышать хотя бы одно из описанных в ней чудес. Превосходный путеводитель для тех, кто интересуется природой звука.     Observer Неотразимо оригинальная… В этой непринужденной и увлекательной книге научная терминология уравновешивается мальчишеским энтузиазмом Кокса и его искренним желанием донести до читателя красоту звуковых чудес.     Lonely Planet Traveller Деборе Пролог «Это не опасно?» Я смотрел в открытый люк, из которого поднимались ядовитые испарения. Металлическая лестница уходила во тьму. Мне казалось, что для радиорепортажа об акустике канализационных труб потребуется официальное разрешение на осмотр. Однако он начался летним вечером с прогулки в лондонский парк. Бруно, у которого я брал интервью, извлек из рюкзака большой ключ, открыл обычную крышку люка и предложил мне спуститься. Законно ли бродить по канализационной системе без официального разрешения? А что, если туннель внезапно затопит? И не нужна ли мне канарейка, чтобы предупредить о ядовитых газах? Тем временем прохожие не обращали никакого внимания на двух человек, склонившихся над черным отверстием. Я подавил страх и осторожно спустился по лестнице в канализационный коллектор на глубине около шести метров. Это был водосток, построенный в викторианские времена, – длинный цилиндрический туннель, облицованный кирпичом. Пол оказался скользким, а от запаха становилось дурно. Я изо всех сил хлопнул в ладоши, обтянутые резиновыми перчатками, и мысленно начал медленный отсчет – один, два, три… – засекая время, за которое утихнет звук. Через девять секунд ко мне вернулось тихое раскатистое эхо. Звук проходит километр приблизительно за 3 секунды, и, значит, мой хлопок преодолел 3 километра. Позже, пройдя приличное расстояние по туннелю, мы обнаружили заваленные гниющим мусором ступени, от которых отразился звук. Я с трудом уклонялся от свисающих с низкого потолка сталактитов. Это был не хрупкий известняк, а покрытые коркой жирные отложения, прилипшие к кирпичам. Эти сталактиты из нечистот отламывались и падали на спину, царапали кожу. Рост у меня большой, так что голова путешествовала под самым потолком – ближе всего к отвратительным сталактитам, но в наилучшем положении, чтобы оценить неожиданный акустический эффект. Начиная радиорепортаж, я заметил, что мой голос отражается от кирпичных стен туннеля и словно по спирали уходит вдаль. Слова перемещались по круглому туннелю подобно мотоциклисту в цирке, выполняющему «мертвую петлю». Меня переполняло отвращение, зато уши наслаждались чудесным звуковым бриллиантом. Ничего подобного я раньше не слышал. И стал сомневаться: может, мне все это кажется? Может, это всего лишь иллюзия – вид цилиндрического туннеля обманывает мозг, заставляя думать, что звук движется по спирали? Нет. Когда я закрывал глаза, голос по-прежнему вибрировал, отражаясь от стен, и уходил вдаль по туннелю. Что же заставляло звук прижиматься к стенам и избегать центра? Я изучал архитектурную акустику двадцать пять лет, но такого эффекта никогда не встречал. Кроме того, голос Бруно, отражаясь от стен туннеля, приобретал металлическое звучание. Как такое возможно в месте, где нас окружали только кирпичи? За те часы, когда я слушал канализационный туннель, на меня снизошло акустическое прозрение. Моя специальность – интерьерная акустика, по большей части я работал над тем, как убрать или минимизировать нежелательные звуки и акустические эффекты. Вскоре после защиты диссертации мне удалось изобрести новые методы разработки формы поверхностей, которые улучшают звук в театрах и звукозаписывающих студиях по всему миру. В аудитории Кресге в Массачусетском технологическом институте можно увидеть волнистые отражатели, которые я разработал, чтобы музыканты лучше слышали друг друга. Для репетиционного зала Benslow Music Trust в английском Хитчине я сконструировал неровность на вогнутой стене, чтобы отраженный звук не фокусировался в одной точке, искажая тембр. В последние годы я исследовал, как плохая акустика и высокий уровень шума влияют на обучение. Очевидно, ученики должны слышать преподавателя, а для обучения требуется тишина, однако архитекторы, проектировавшие школы, создали настоящие акустические катастрофы. Хуже всего школы со свободной планировкой, где нет дверей и стен, в результате звуки из одного класса мешают всем остальным – ведь для их распространения нет препятствий. Академия бизнеса Бексли, открытая в Лондоне в 2002 г., вошла в шорт-лист премии Стерлинга, которую присуждает Королевский институт британских архитекторов. Однако открытые пространства стали причиной проблем с шумом, и местное управление образования потратило 600 тысяч фунтов (0,9 миллиона долларов) на установку стеклянных перегородок[1 - Spring M. Bexley Academy: Qualifed Success // Building. 2008. June 12.]. В процессе исследований в школах я воздействовал шумом на учеников, когда они выполняли несложные задания на понимание текста и вычисления в уме. В одном из тестов воспроизведение звуков шумной классной комнаты снижало когнитивные способности детей 14–16 лет до уровня контрольной группы 11–13 лет, работавшей в тишине. В настоящее время мы с коллегами пытаемся улучшить качество пользовательского контента в интернете. Я затеял этот проект, устав слушать искаженные и зашумленные саундтреки к видеороликам из интернета. Мы разрабатываем программу, которая будет автоматически выявлять некачественный звук – например, проверять, не улавливает ли микрофон шум ветра. Идея заключается в том, чтобы предупредить пользователей о плохом звуке еще до начала записи или использовать автоматическую обработку, чтобы устранить некоторые помехи, подобно тому как цифровая камера находит дефекты изображения и автоматически настраивает время выдержки и фокус. Но прежде мы изучаем, как люди воспринимают качество звука. Насколько важно для вас качество звука, когда вы записываете выступление ребенка на школьном концерте? Мне кажется, что звуковые искажения важнее визуальных. Нечеткое видео с хорошим звуком, на котором записано пение ребенка, запечатлеет этот момент вашей жизни лучше, чем четкое видео с неразборчивыми словами и искаженным голосом. Но в туннеле для сточных вод я вдруг понял, что искажение звука может быть красивым. Десятилетиями изучая звук, я кое-что упустил. Я был так занят устранением шума, что перестал слушать сами звуки. В подходящем месте такой «дефект», как фокусировка звука или металлическое спиральное эхо в канализационном туннеле, может производить поразительное впечатление. Возможно, неприятные, странные и искаженные звуки способны объяснить нам распространение звука в повседневных ситуациях или даже рассказать о том, как наш мозг обрабатывает звуковые сигналы. Когда я вылезал из туннеля, решение уже созрело: буду искать необычные акустические эффекты. И не только неблагозвучные. Я хотел услышать самые удивительные, неожиданные и величественные звуки – акустические чудеса мира. Я рассчитывал, что найду в интернете список других странных звуков, которые стоит послушать. Но после душа, под которым я отскребал пахучие воспоминания о канализации, и нескольких часов в сети стало понятно, что сделать это будет непросто. Преобладание визуальной информации приглушило чувства, особенно слух. Это привело к тому, что мы выкладываем в сеть огромное число изображений необычных и красивых мест, но на удивление мало записей чудесных звуков. Подобно госпоже Звукозаписи из книжки «Мило и волшебная будка» (The Phantom Tollbooth) Нортона Джастера, я считаю, что мои сограждане не ценят благозвучие и предпочитают какофонию[2 - Журнал New Yorker описывает книгу The Phantom Tollboothas как «наиболее близкую к «Алисе в Стране чудес» в американской литературе. См.: Gopnik A. Broken Kingdom: Fify Years of the ‘Phantom Tollbooth’ // New Yorker. 2011. October 17. htp://www. newyorker.com/reporting/2011/10/17/111017fa_fact_gopnik.]. Но вместо того чтобы запереть звуки и принудительно установить тишину, как это делает госпожа Звукозапись, я бы хотел отыскать удивительные звуковые эффекты, услышать их и насладиться ими. Какие завораживающие звуки мы услышим, если только «раскроем» уши? Множество книг посвящено нежелательным шумам и способам избавления от них, но очень мало пишут о том, как лучше слушать, – о том, что специалисты по акустической экологии называют прочисткой ушей. Теперь откройте книгу, осторожно перелистайте страницы и просто слушайте звук… это очень сложный звук… сначала звук пальца, скользящего по краю страницы, до того как вы ее перевернете, а затем звук самой поворачивающейся страницы[3 - British Library Sounds. “Programme II: B – Part 1: Listening. Soundscapes of Canada”. htp://sounds.bl.uk/View.aspx?item=027MW1CDR0001255–0200V0.xml, accessed October 6, 2011.]. Так Мюррей Шейфер, дедушка акустической экологии, показывает, что даже простейший объект, книга у вас в руках, способен издавать разнообразные звуки. У нее «масса возможностей», говорит он. Приведенный выше фрагмент упражнения по прочистке ушей прозвучал в радиопередаче в 1970-х гг. Слушатели совершенствуют свои слуховые навыки, изменяя процесс обработки звуков мозгом, а не чистят уши в буквальном смысле. Шейфер советует радиослушателям избавиться от всех отвлекающих факторов «вроде еды, питья или курения, дышать размеренно и закрыть глаза, чтобы «ампутировать зрение». Ощущение может быть неприятным, хотя радиопередача похожа на диск для медитации, ее властный тон совсем не успокаивает. Мне это напоминает сцену из старого фильма про шпионов, где злодей «промывает мозги» главному герою. Зато программа предлагает несколько любопытных упражнений: придумать звукоподражательное имя для звука захлопывающейся книги или воспроизвести звук, когда лист бумаги комкают и бросают в стену. Наверное, сегодня вы предпочли бы что-то другое – например звук падения электронной книги в ванну? Шейфер пропагандирует прочистку ушей, полагая, что она необходима, чтобы улучшить восприятие звука, и что специалисты по городскому планированию обязаны регулярно проводить эту процедуру. В своей знаменитой книге «Звуковой ландшафт» (The Soundscape) Шейфер предлагает и другие способы прочистки ушей. Чаще всего он рекомендует умолкнуть на целый день и не обращать внимания на звуки, издаваемые другими. «Это трудное и даже пугающее упражнение», – пишет он. Те, кто с ним успешно справился, «потом отзываются о нем как о важном событии в их жизни»[4 - Schafer R. M. Te Soundscape: Our Sonic Environment and the Tuning of the World. Rochester, VT: Destiny Books, 1994. 208.]. Мой коллега, инженер-акустик Билл Дэвис, считает такой эксперимент чрезмерным. «Если вы хотите, чтобы человек оценил звуки, – сказал он мне, – лучше совершить короткую звуковую прогулку»[5 - Билл Дэвис, из личной беседы, сентябрь 2011 г.]. Звуковая прогулка – это очень просто. Нужно лишь прогуляться пешком пару часов, не произнося ни слова и полностью сосредоточившись на окружающих звуках. Впервые я отправился на такую прогулку в компании тридцати инженеров, артистов и специалистов по акустической экологии. Мы медленно брели по улицам Лондона. Какофония звуков, издаваемых машинами и другими людьми, резко контрастировала с нашим молчанием. Я чувствовал себя персонажем фантастического фильма, где показана печальная процессия людей, чей разум захвачен инопланетянами, – безмолвных зомби, шагающих к неминуемому концу света. Наша группа повторяла звуковую прогулку, которую Мюррей и его коллеги впервые предприняли в 1970-х гг. Мы выполняли рекомендованные упражнения: сосчитать вертолеты, пролетающие над Риджентс-парк (сегодня можно считать самолеты), или подавить громкий шум, сознательно игнорируя его. Я выбрал самый назойливый – грохот отбойного молотка на Юстон-роуд. Не обращать внимания на отбойный молоток оказалось очень трудно, почти невозможно. Попытка игнорировать грохот мгновенно привела к тому, что он стал еще более навязчивым – так работает наш слух. Тюлени, ныряя в воду, закрывают ушные проходы, но у нас нет возможности физически воспрепятствовать звуку. Мы не можем закрыть уши подобно тому, как закрываем глаза или отводим взгляд, не можем остановить вибрацию барабанной перепонки, крошечных костей среднего уха или волосковых сенсорных клеток внутреннего уха. Внутреннее ухо неизбежно вырабатывает сигналы, которые по слуховому нерву передаются в мозг. Царапанье ногтей по классной доске или финал симфонии Бетховена, приятные и неприятные звуки – все это передается от уха в мозг. Затем мозг должен решить, какие из этих звуков важны и достойны внимания, а какие можно проигнорировать. Нечто громкое и внезапное, вроде львиного рыка или скрежета автомобильных тормозов, мгновенно привлекает наше внимание, чтобы мы могли отреагировать на звук – сражаться или бежать. Если же звук не связан с опасностью, мы должны подумать и решить, на что именно стоит реагировать. Первые исследования слухового внимания проводились после Второй мировой войны, когда армейские специалисты пытались понять, почему пилоты истребителей иногда игнорировали важные звуковые сообщения[6 - Spence C., Santangelo V. Auditory Atention // Te Oxford Handbook of Auditory Science: Hearing, ed. C. J. Plack. Oxford: Oxford Universit Press, 2010. Кроме внимания, Чарльз Спенс исследует, как звук влияет на вкусовые ощущения.]. Типичная схема эксперимента: люди получают сообщение через наушники и повторяют вслух слова, прозвучавшие в одном наушнике. Одновременно через другой наушник транслируют отвлекающее сообщение. После теста испытуемые не могли его вспомнить. Ученые изменяли отвлекающее сообщение – меняли голоса или язык и даже воспроизводили текст в обратном порядке, – но большинство людей не замечали изменений[7 - Смена голосов работает только в том случае, когда они оба принадлежат людям одного пола.]. Многие убеждены, что мы слушаем множество звуков одновременно, и даже полагают, что женщины справляются с этим лучше мужчин, но тесты доказывают: подобная способность – иллюзия. Мы всегда слышим что-то одно, быстро переключая внимание на другие звуки. Следовательно, единственный способ заглушить отбойный молоток на Юстон-роуд – полностью сосредоточиться на другом звуке. Я выбрал двух незнакомцев, которые что-то бурно обсуждали на пороге паба. Попытка не прислушиваться к грохоту только делала его громче, но, переключив внимание на посторонние звуки, я смог использовать способность мозга подавлять фоновый шум. За те несколько часов, когда я сосредоточился на звуковом ландшафте, мне удалось услышать негромкое пение птиц, неожиданную тишину на площади перед Британской библиотекой, почувствовать замкнутое пространство в туннеле под Юстон-роуд, заметить шелест плохо накачанных велосипедных шин на тротуаре. Интересные звуки вдруг стали очевидными и отчетливыми. Я с удивлением отметил, как по-разному звучат вокзалы; стук неспешных дизельных поездов на вокзале Кингс-Кросс делал его гораздо более аутентичным, чем Сент-Панкрас или Юстон. Конечно, не все звуки были приятными; очень раздражал грохот пластиковых чемоданов, которые волочили по платформам и тротуарам. Специалисты по акустической экологии обладают удивительной способностью выявлять эти незаметные звуки, но звуковые прогулки и прочистка ушей помогут любому человеку научиться сознательно настраиваться и получать удовольствие от того, чего он раньше не замечал. Звуковая прогулка показывает, что в повседневной жизни есть звуки, способные удивить нас своим разнообразием и уникальностью, – нужно только прислушаться. Даже нечто привычное, вроде звука шагов, включает огромное количество разнообразных звуков, от цоканья высоких каблуков по мраморной плитке до скрипа кедов на полу спортзала. Если мы способны по походке узнавать приближающихся по коридору коллег, не видя их, то каких еще высот можно достигнуть, приложив сознательные усилия? Слух играет очень важную роль в нашем восприятии мира. В этой книге я надеюсь показать, как можно по-другому фильтровать информацию из окружающего мира, избавиться от чрезмерного доверия к зрению, а также продемонстрировать, как такое смещение фокуса внимания способно углубить понимание пространств, в которых мы обитаем, и получить от них удовольствие. Специалисты по акустической экологии также обеспокоены сохранением акустической среды. Звуковой ландшафт не требуется поддерживать неизменным, но нам нужна уверенность, что важные звуки не останутся незамеченными – не только крики тех, кому грозит опасность, но и другие, которые могут быть нам полезны. Вскоре после своей звуковой прогулки я брал интервью у деятелей культуры из Гонконга для программы BBC о звуках, которым грозит исчезновение. Мои собеседники жаловались на утрату колоколов на башне причала в Коулуне, где швартуется «Звездный паром»; колокола исполняли мелодию «Вестминстерских курантов». Восстановление зданий и исполненная благих намерений реконструкция могут разрушить ценные акустические эффекты, как это случилось около ста лет назад в здании Капитолия в Вашингтоне – архитекторы переделали купол и ослабили фокусировку звука, которая искажала речь сенаторов. Акустики и историки лишь недавно начали документировать, сохранять и реконструировать акустику некоторых достопримечательностей. Сочетая новейшие методы предсказания архитектурной акустики, трехмерное воспроизведение звука и последние археологические открытия, ученые стали раскрывать древние звуки греческих театров и доисторических каменных кругов. Еще одна серьезная опасность для звукового ландшафта – акустический смог от транспорта. Под водой усатые киты вынуждены издавать более громкие звуки, чтобы «перекричать» шум от проходящих судов. В городах птицы, например большие синицы, изменили свои песни, чтобы их можно было расслышать сквозь шум транспорта. Страдают и люди: почти 40 % американцев хотели бы переехать в менее шумное место, 80 миллионов жителей ЕС живут в неприемлемо шумных районах, а каждого третьего жителя Великобритании раздражает шум от соседей[8 - Данные по Великобритании от MORI Social Research Institute: Neighbour Noie: Public Opinion Research to Assess Its Nature, Extent and Signi?cance (Department for Environment, Food and Rural Affairs, 2003). Данные по США взяты из переписи 2000 г., опубликованы в Goines L., Hagler L. Noise Pollution: A Modern Plague // Southern Medical Journal. 2007. 100. 287–294. Данные по ЕС взяты из Future Noise Policy, European Commission Green Paper, COM (96) 540 ?nal (Brussels: Commission of the European Communities, 1996).]. Неразборчивые объявления на станциях метро, рестораны, где нужно кричать, чтобы поддерживать разговор, раздражающие звонки мобильных – мы безо всякой необходимости страдаем от большого количества акустических помех. Часть этой ненужной звуковой нагрузки – дело наших собственных рук. Многие получают ежедневную дозу музыки и речи через наушники, которые изолируют нас от звуков окружающей среды. Эта привычка укоренилась в нашей жизни: молодые тратят на прослушивание музыки и другой аудиоинформации на 47 % больше времени, чем пять лет назад[9 - Rideout V. J., Foehr U. G., Roberts D. F. Generation M2: Media in the Lives of 8-to 18-Year-Olds. Menlo Park, CA: Kaiser Family Foundation, 2010.]. Мы едем в машине, окруженные собственным контролируемым звуковым ландшафтом, но при этом пропускаем простые акустические радости: не только чириканье птиц, упорно сражающихся с гулом транспорта, смех на детской площадке или отрывок из разговора проходящих мимо незнакомцев, но также удивительную и уникальную акустику тех мест, где мы бываем каждый день. Некоторые районы города выглядят уродливо, но даже там, в обшарпанном тупике с граффити на стенах, вас могут ждать самые необычные звуковые эффекты. На протяжении нескольких десятилетий инженеры-акустики пытались избавиться от нежелательного шума, но многие их попытки оказались тщетными из-за перемен в обществе. Современные автомобили гораздо тише старинного драндулета, но их количество значительно выросло, и уровень городского шума остался примерно тем же. В часы пик водители ищут менее загруженные дороги, в результате чего исчезают тихие места и тихие часы. Мне кажется, бесполезно убеждать людей не шуметь. Лучше поощрять их любопытство и желание слушать. Техника становится источником нежелательного шума, однако современные устройства ежедневно издают необычные и удивительные звуки. Гаджеты тренькают и жужжат, доставляя удовольствие и вызывая приятные воспоминания. Мои дети, наверное, будут вспоминать щелчки айфона уже после того, как его сменит более совершенное устройство. Надеюсь, внимание к акустическим чудесам потребует улучшения повседневного звукового ландшафта. После прогулки по канализационному туннелю моя охота за акустическими чудесами превратилась в настоящую страсть. Я разработал интерактивный сайт (Sonic Wonders.org) – каталог моих открытий и площадку, где люди могли бы сообщать о необычных звуковых эффектах, заслуживающих изучения. После выступления на конференции в Лондоне один из делегатов рассказал мне о большом сферическом зале Mapparium в Бостонской библиотеке Мэри Бейкер Эдди, где любой может почувствовать себя чревовещателем. Эта иллюзия использует мыслительные процессы, позволяющие нам определять источник звуков и сформировавшиеся в процессе эволюции для защиты от хищников, подкрадывающихся сзади. Разговор на конференции TEDx в Солфорде привел к тому, что мне захотелось больше узнать о мотыльках, создающих ложный след, обманывая эхолот летучих мышей. Просмотр материалов научных конференций позволил обнаружить золотую жилу необычных акустических эффектов, которые изучались только специалистами. Друзья, коллеги и даже совершенно незнакомые люди знакомили меня с образцами необычной акустики и с интересными научными работами. Мое исследование выявило, каким образом звуки вдохновляли музыкантов, художников и писателей, как нужно адаптировать церковную акустику, когда богослужение переходит с латыни на английский, как писатели описывают слабовыраженные акустические эффекты, например ощущение замкнутого пространства в Стоунхендже, и как скульпторы изготавливали звуковые кристаллы, которые перефокусировали шум окружающей среды. Будучи ученым, я стремился проанализировать происходящее. Много лет назад я провел отпуск в Исландии, где удивлялся булькающим грязевым озерам, но теперь мне стало интересно, что заставляет их издавать такие звуки. В интернете я видел несколько видеороликов с гигантской скульптурой Ричарда Серры, в которой хлопок в ладоши звучит как винтовочный выстрел. Что там происходит? Почему падение камня в замерзший водоем вызывает неожиданно высокий звон, похожий на звук лопнувшей струны? На некоторые вопросы не существовало простых ответов, но я надеюсь, что в поисках объяснения смогу кое-что узнать о том, как работает наш слух – и в этих особенных местах, и в повседневной жизни. Что делает звук таким необычным, достойным занять место в списке звуковых чудес мира? В поиске этих акустических бриллиантов я буду отчасти полагаться на свою инстинктивную реакцию опытного инженера-акустика. Достаточно ли необычно и удивительно то или иное явление, чтобы поразить профессионала? Примером может служить поведение звука в старом резервуаре для воды в Форт-Уордене, штат Вашингтон, который один инженер назвал «самым дезориентирующим в акустическом смысле местом, где я когда-либо был»[10 - Слова Майка Кэвизела, ощущения которого полностью описаны ниже, из личной беседы, 13 мая 2011 г.]. А возможно, это нечто, что переносит нас в прошлое, к опыту предков. Неужели пирамиды майя были намеренно построены так, чтобы издавать звуки, похожие на чириканье? Может, этот звук использовали в религиозных церемониях? Акустические чудеса также могут представлять собой очень редкие звуковые эффекты. Лишь немногие слышали пение дюн – низкий звук, напоминающий гудение самолета с пропеллером, – этим явлением восхищались Чарльз Дарвин и Марко Поло. Путеводители тут не помогут. Подобно большинству текстов, они отдают предпочтение визуальной информации, описывая великолепные виды и историческую архитектуру, но игнорируя звуки и необычную акустику. Я обрадовался, обнаружив в путеводителе по Лондону упоминание о шепчущей галерее собора Святого Павла, но это редкое исключение. Шепчущая галерея привлекает меня как физика, поскольку движение звука вокруг купола обманывает посетителей, заставляя слышать насмешливые голоса, исходящие из стен. В моем поиске важную роль будет играть музыка, и не в последнюю очередь потому, что она способна вызывать сильные эмоции. Послушайте величественные симфонии Малера, например в концертном зале Венской ассоциации музыки (Wiener Musikverein), и вы почувствуете, как вас бросает в дрожь. Музыка – мощный инструмент исследования, используемый психологами и нейробиологами, чтобы вызывать эмоции, помогающие проникнуть в механизмы работы мозга. Изучение музыки позволило нам очень многое узнать о слухе – почему звуки воспринимаются как неприятные или приятные и как эволюция сформировала наш слух. Зачастую наиболее точное научное понимание звука, а также нашего восприятия удавалось получить благодаря исследованиям музыки. Но музыка и речь воздействуют на нас на другом уровне. И действительно, распознаваемые закономерности в музыке и речи способны отвлекать нас от акустики и естественных звуков. Поэтому данная книга выйдет за пределы музыки и речи, познакомив вас со звуками, которые обычно не замечают или игнорируют. Для описания акустических явлений мне неизбежно придется использовать слова и аналогии из визуального мира – мы слишком долго ориентировались преимущественно на зрение, что повлияло на формирование нашего языка. В газетном интервью художник Дэвид Хокни дал описание зрения, с которым я полностью согласен: Мы видим не только глазами, но также используем свой разум и эмоции. В этом разница между фотографией – записью, сделанной за доли секунды из фиксированной точки, – и зрительным восприятием, когда мы идем по какому-то ландшафту, постоянно сканируя его и переключая фокус. В этом разница между пассивным наблюдателем и активным участником… Последний видит не только геометрически, но и психологически[11 - Campbell-Johnston R. Hockney Works Speak of Rapture // Times (London). 2012. January 21.]. Я хочу проверить, что произойдет, если мы перенесем эти идеи из визуального мира в звуковой. Хочу понять, как обнаруживают себя удивительные звуки и как они на нас действуют. Эта книга посвящена психологии и нейробиологии звука с точки зрения физика и инженера-акустика. Ни одно место не объединяет эти дисциплины лучше, чем концертный зал. Как это ни странно, но мы больше знаем о реакции человека на классическую музыку в зале, чем на многие обычные звуки. В таком случае почему бы не начать с самой важной характеристики концертного зала – реверберации? 1 Самое звучное место в мире В Книге рекордов Гиннесса есть несколько мировых рекордов, связанных со звуком: самое громкое мурлыканье домашней кошки (67,7 децибела, если вам интересно), самая громкая отрыжка у мужчины (109,9 децибела), самый громкий хлопок в ладоши (113 децибел). Все это очень впечатляет. Но как специалиста по архитектурной акустике меня больше интересует утверждение, что в часовне мавзолея Гамильтона в Шотландии самое долгое в мире эхо, какое только можно услышать в помещении. Согласно Книге рекордов Гиннесса издания 1970 г., при захлопывании литых бронзовых дверей часовни для полного затухания звука требуется 15 секунд. Книга рекордов Гиннесса описывает это явление как «самое долгое эхо», однако это неверный термин. Мои коллеги, специалисты по архитектурной акустике, используют термин «эхо» для описания случаев четко различимого повторения звука, что можно часто наблюдать в горах. Постепенное затухание звука акустики называют реверберацией. Реверберация – это звук, сохраняющийся в помещении после того, как умолкнет речь или музыкальная нота. Музыканты и инженеры студий звукозаписи различают живые и мертвые помещения. Живое помещение похоже на ванную комнату – оно отражает голос, возвращая его к вам и вызывая желание петь. Мертвое помещение подобно роскошному гостиничному номеру: звук голоса поглощается мягкой обивкой мебели, шторами и ковром и быстро затухает. Ощущается ли помещение звонким или глухим, зависит в основном от реверберации. Слабая реверберация приводит к удлинению звука – этот эффект немного усиливает слова и ноты. В чрезвычайно живых местах, например в соборе, реверберация словно живет собственной жизнью и длится достаточно долго, чтобы ею можно было насладиться. Реверберация усиливает музыку и играет главную роль в богатстве звучания оркестра в большом концертном зале. Умеренная реверберация может усилить голос и облегчить разговор людей, находящихся в разных концах комнаты. Имеющиеся данные позволяют предположить, что размер помещения, воспринимаемый с помощью реверберации и других акустических признаков, определяет эмоциональную реакцию на нейтральные и приятные звуки. Маленькие помещения мы склонны воспринимать как более спокойные, безопасные и приятные, чем большие[12 - Tajadura-Jimеnez A., Larsson P., V?ljam?e A., V?stf?ll D., Kleiner M. When Room Size Maters: Acoustic In?uences on Emotional Responses to Sounds //Emotion 2010. 10. 416–422.]. Мне представилась возможность исследовать известный своей акустикой мавзолей Гамильтона во время конференции акустиков в Глазго, программа которой включала экскурсию в часовню. Ранним воскресным утром я присоединился к двадцати специалистам в области акустики, стоящим у входа в мавзолей. Это величественное сооружение в романском стиле из хорошо подогнанных блоков песчаника, высотой 37 метров, охраняемое двумя громадными каменными львами. Дотошный наблюдатель может попытаться сделать какие-либо выводы о мужских достоинствах 10-го герцога Гамильтона по форме здания, которое представляет собой приземистый цилиндр с куполом. Мавзолей был построен в середине XIX в., но все захоронения из него давно убрали. Здание просело на 6 метров из-за расположенных под землей шахт, и крипту могло затопить водами реки Клайд. Восьмиугольная часовня расположена на втором этаже и освещается неярким светом через стеклянный купол. В часовне четыре ниши и мозаичный мраморный пол из черных, коричневых и белых плит. Оригинальные бронзовые двери, источник рекордного эха (по образцу ворот Гиберти в баптистерии Сан-Джованни во Флоренции), установлены во второй нише. Напротив новых деревянных дверей находится постамент из одного куска черного мрамора, на котором раньше стоял древний алебастровый саркофаг египетской царицы, где покоилось забальзамированное тело герцога, и наш экскурсовод с удовольствием рассказывал ужасные истории, что тело пришлось укоротить, чтобы оно поместилось в саркофаге. В тот день, когда я был в часовне, постамент был заставлен ноутбуками, усилителями звука и другими инструментами для акустических измерений. Часовня предназначалась для богослужений, но молиться в ней было невозможно. Акустикой она напоминала большой готический собор, и я мог разговаривать с коллегами, только если они стояли рядом, поскольку звук, отражающийся от стен часовни, делал мою речь неразборчивой. Но действительно ли это самое звучное место в мире? Это важно для меня как для инженера-акустика, поскольку изучение реверберации заложило основу современных научных методов, применяемых в архитектурной акустике. Научная дисциплина, получившая название архитектурной акустики, появилась в XIX в. в результате работы Уоллеса Клемента Сэбина, блестящего физика, который, по свидетельству энциклопедии Британника, «не удосужился получить докторскую степень; его статьи немногочисленны, но превосходны по содержанию»[13 - Encyclopedia Britannica. Wallace Clement Sabine. htp://www. britannica.com/EBchecked/topic/515073/Wallace-Clement-Sabine, accessed May 30, 2013.]. В 1895 г. Сэбина, молодого профессора Гарвардского университета, попросили исправить ужасную акустику лекционного зала Музея Фогга, который (по словам самого Сэбина) «считался непрактичным и не использовался»[14 - Sabine W. C. Architectural Acoustics: Correction of Acoustical Dif?culties // Architectural Quarterly of Harvard University, 1912. March.]. Зал представлял собой просторное полукруглое помещение со сводчатым потолком. Речь в помещении звучала крайне невнятно – какой-то вязкий суп, который ожидаешь услышать скорее в мавзолее Гамильтона, чем в специально спроектированном лекционном зале. Особенно был недоволен залом Чарльз Элиот Нортон, читавший курс изящных искусств. Представьте профессора Нортона, стоящего перед большой аудиторией и пытающегося рассуждать об искусстве, – строгий костюм, пышные усы, бакенбарды, редеющие волосы. Студенты сначала услышат звук, который идет непосредственно от профессора к их ушам – по прямой, по кратчайшему пути. Но за ним сразу же следуют отражения – звук, отразившийся от стен, сводчатого потолка, столов и других твердых поверхностей. Эти отражения и определяют архитектурную акустику – то есть как люди воспринимают звук в помещении. Инженеры воздействуют на акустику, меняя размер, форму и планировку помещения. Вот почему мои коллеги акустики испытывают непреодолимое желание хлопнуть в ладоши и послушать, как отражается звук. (Моя жена пришла в ужас, когда я хлопнул в ладоши в крипте французского собора. Наверное, это один из самых необычных способов смутить супруга.) Хлопнув в ладоши, я слушаю, как долго затухают отражения. Если для угасания звука требуется много времени – время реверберации слишком велико, – то речь в таком помещении будет невнятной, поскольку соседние слова накладываются друг на друга и сливаются в одно. Как писал в XIX в. Генри Мэтьюз, реверберация «не станет вежливо ждать, пока оратор закончит; с момента начала и до самого конца речи она высмеивает его десятью тысячами языков»[15 - Beyer R. T. Sounds of Our Times: Two Hundred Years of Acoustics. N. Y.: Springer, 1998. Оригинал появился в Mathews H. Observations on Sound (publisher unknown, 1826).]. Именно это и происходило, когда профессор Нортон пытался прочесть лекцию. Студенты могли острить, что большинство лекций недоступно для понимания даже при хорошей акустике, но профессор Нортон был блестящим оратором и опытным преподавателем. В данном случае виновата была действительно аудитория, а не лектор. В просторных помещениях с твердыми поверхностями, таких как соборы, мавзолей Гамильтона или похожий на пещеру лекционный зал в Музее Фогга, отражения слышны продолжительное время. Мягкие поверхности поглощают звук, уменьшая отражение и ускоряя затухание звука. Уоллес Сэбин экспериментировал с мягкими, звукопоглощающими материалами в лекционном зале – со стороны он выглядел как экзальтированный любитель подушек. Сэбин взял 550 метровых мягких сидений из соседнего кинотеатра и постепенно переносил их в лекционный зал Музея Фогга, чтобы проверить, что произойдет. Ему требовалась тишина, и поэтому он работал по ночам, когда студенты уходили домой, а на улицах прекращалось движение. Он измерял время полного затухания звука, но не хлопал в ладоши – непрерывно хлопать могут только профессиональные исполнители фламенко, – а использовал звук органной трубы. Время до полного затухания звука Сэбин назвал временем реверберации, и в результате его работы появилось одно из главных уравнений акустики. Оно устанавливает связь между временем реверберации и размерами помещения, измеряемыми как физический объем, а также количеством звукопоглощающих материалов, таких как мягкие сиденья из экспериментов Сэбина или слой фетра дюймовой толщины, который он в конечном итоге использовал для облицовки стен лекционного зала, чтобы исправить его акустику. Одно из главных решений, которые принимают инженеры при проектировании помещения с хорошей акустикой – большой аудитории, зала судебных заседаний, офиса с открытой планировкой, – это желаемая длительность реверберации. После этого они могут использовать уравнение Сэбина, чтобы вычислить необходимое количество мягкого, звукопоглощающего материала[16 - Иногда требуется изменить и физический объем. При проектировании концертных залов используется эмпирическое правило – не менее 10 кубических метров на одно место.]. Кроме времени реверберации, проектировщик должен учитывать частоту, которая напрямую связана с воспринимаемой высотой звука. Когда скрипач проводит смычком, струна ведет себя как крошечная скакалка, описывая круги. Если скрипач берет ноту, которую музыканты называют средним до, струна делает 256 оборотов в секунду. Вибрация скрипки посылает во все стороны 256 звуковых волн каждую секунду – с частотой 256 герц (Гц). Эта единица измерения была названа в честь Генриха Герца, немецкого физика XIX в., который первым научился излучать и принимать радиоволны. Самая низкая частота, которую может слышать человек, составляет около 20 Гц, а самая высокая (у молодых людей) – 20 000 Гц. Но наибольшее значение имеют частоты, расположенные в середине диапазона. Рояль издает звуки частотой от 30 до 4000 Гц. За пределами этого диапазона мы уже с трудом различаем высоту звука, и все ноты становятся похожими друг на друга. Выше 4000 Гц мелодии превращаются в бессмысленный свист человека, лишенного музыкального слуха. Наше ухо эффективнее всего усиливает и различает звуки на средних частотах, в диапазоне музыкальных нот. В этот диапазон попадает и речь, и поэтому при проектировке залов, предназначенных для исполнения музыки, акустические инженеры в своих расчетах используют частоты от 100 до 5000 Гц. В 2005 г. Брайан Кац и Эварт Уэтерил применили компьютерные модели для оценки эффективности мер Сэбина в Музее Фогга. Они ввели в программу размер и форму лекционного зала и использовали уравнения, описывающие, как звук распространяется по помещению и отражается от поверхностей и объектов. Затем они добавили виртуальные звукопоглощающие материалы к модели зала, чтобы сымитировать действия Сэбина. Хотя акустика улучшилась, в некоторых местах речь по-прежнему оставалась плохо различимой. По словам одного из студентов, в зале были как места, где они хорошо слышали лектора, так и «мертвые зоны, в которых зачастую ничего невозможно было разобрать»[17 - Эта цитата датируется 1972 г., после чего была проведена дальнейшая реконструкция лекционного зала. Katz B. F.G., Wetherill E. A. Fogg Art Museum lecture room: A calibrated recreation of the birthplace of room acoustics. (Доклад был представлен на Акустическом форуме в Будапеште 29 августа – 2 сентября 2005 г.) В 1973 г. зал снесли, а на его месте построили студенческое общежитие.]. Хотя результат получился далеким от совершенства, эксперименты Сэбина заложили основу для разнообразных акустических исследований. Его уравнения и сегодня составляют фундамент архитектурной акустики. Мне нравится приходить в концертный зал и чувствовать контраст между маленьким холлом и огромным пространством самого зала. Из тесного прохода вы попадаете в просторное помещение, слушая тихие, исполненные ожидания разговоры и редкие громкие звуки, вызывающие мощную реверберацию. Особое волнение я испытываю, переступая порог симфонического зала в Бостоне. Бостонский симфонический зал – Мекка для многих акустиков, поскольку именно там Уоллес Сэбин применил свою новую науку, чтобы спроектировать аудиторию, которая до сих пор входит в тройку лучших в мире мест для исполнения классической музыки. Зал, построенный в 1900 г., имеет форму обувной коробки – длинный, высокий и узкий – с шестнадцатью копиями греческих и римских статуй, установленных в нишах над балконами. Обычно я устраиваюсь на одном из скрипучих кресел, обтянутых черной кожей, и слушаю, как настраивают инструменты музыканты Бостонского симфонического оркестра, расположившиеся на приподнятой сцене перед позолоченным органом. При первых же звуках музыки я понимаю, почему публика и критики так любят это место. Зал превосходно украшает и обогащает музыку – время реверберации в нем составляет 1,9 секунды[18 - Значение для заполненного зала и средних частот.]. Когда после умеренно громкого пассажа оркестр умолкает, для полного затухания звука требуется около 2 секунд. Во время концерта на открытом воздухе оркестр может играть под навесом, в то время как зрители наслаждаются пикником. Нередко вечер заканчивается шампанским и грохотом фейерверка в небе. Это приятные концерты, но оркестр звучит тихо, как будто издалека. В хороших залах, таких как в Бостоне, музыка, наоборот, заполняет все помещение и окружает слушателей со всех сторон. Реверберация усиливает звучание оркестра, которое становится более громким и впечатляющим. Реверберация помогает получить богатый и яркий звук. Современный дирижер Адриан Боулт говорит: «Идеальным концертным залом, очевидно, является тот, в котором оркестр производит не слишком приятный звук, а слушатели получают нечто прекрасное»[19 - Цитата из Beranek L. L. Music, Acoustics & Architecture. Hunting, NY: Krieger, 1979, где в замечательной первой главе приведены некоторые мифы об акустике концертных залов.]. Преобразующий эффект реверберации не ограничен классической музыкой; он активно используется в поп-музыке. В 1947 г. популярный хит Peg o’ My Heart (медленная инструментальная музыка, исполнявшаяся на гигантских губных гармониках) группы Jerry Murad’s Harmonicats стал первой записью, в которой творчески использовалась реверберация[20 - Doyle P. Echo and Reverb: Fabricating Space in Popular Music, 1900–1960. Middletown, CT: Wesleyan University Press, 143.]. С тех пор «искусственное эхо» составляет неотъемлемую часть инструментария музыкального продюсера. Оно делает голоса богаче и сильнее, подобно тому, что происходит во время выступления на сцене театра. Во многих телевизионных программах, когда петь пытаются люди со слабым голосом, можно услышать, как после первой же ноты инженеры звукозаписи на полную мощность включают реверберацию, чтобы спасти звук. Реверберация – не единственная важная характеристика хорошего зала. Наверное, самым ярким примером неудачной концертной площадки может служить первый вариант филармонического зала в Линкольн-центре в Нью-Йорке, который открылся в 1962 г. (впоследствии был перестроен и получил название Эвери-Фишер-холл). Акустик Майк Бэррон описывает его «как самую известную акустическую катастрофу XX в.»[21 - Barron M. Auditorium Acoustics and Architectural Design, 2nd ed. L.: Spon Press/Taylor & Francis, 2010. 103.]. Влиятельный музыкальный критик Гарольд Ч. Шонберг образно назвал его «гигантским желтым лимоном за 16 миллионов долларов»[22 - Soulodre G. A. Can Reproduced Sound Be Evaluated Using Measures Designed for Concert Halls? (Доклад был представлен на Spatial Audio & Sensory Evaluation Techniques Workshop, Гилфорд, Великобритания, 6–7 апреля 2006 г.)]. Специалист в области акустики Крис Джаффе вспоминал, как Шонберг «развлекался, сочиняя статью за статьей об ужасной акустике зала, в стиле мыльной оперы «Все мои дети»[23 - Мыльная опера «Все мои дети» транслируется на телеканале ABC более сорока лет. Цит. по: Jaffe C. The Acoustics of Performance Halls. N. Y.: W. W. Norton, 2010.]. По иронии судьбы консультантом проекта был Лео Беранек, один из самых влиятельных специалистов по архитектурной акустике, единственная знаменитость, которого на конференциях преследуют поклонники. Помню, как столкнулся с Лео за завтраком на одной из конференций, когда я сам еще был молодым ученым. Это была превосходная возможность обсудить со «звездой» мои исследования по акустике концертного зала. К сожалению, он встретил меня вопросом, зачем я измерял эхо от утиного кряканья (см. главу 4 (#litres_trial_promo)). По мнению Беранека, последние изменения в проекте испортили филармонический зал. Оригинальная идея предполагала простую «обувную коробку», похожую на симфонический зал в Бостоне. Но затем появились возражения – в проектируемом зале слишком мало мест. В газетах Нью-Йорка началась кампания по увеличению вместимости, и, как говорит Беранек, комитет, наблюдавший за строительством, «сдался»[24 - Были внесены и другие изменения, повлиявшие на акустику. См.: Beranek L. L. Seking Concert Hall Acoustics // IEEE Signal Processing Magazine. 2007. 24. 126–130.]. В новом проекте изменилась форма балконов и боковых стен, а также появились многочисленные отражатели на потолке. Когда зал открылся, критики начали жаловаться, что там слишком много высоких звуков и мало басов, а музыканты с трудом слышат друг друга, что влияет на слаженность оркестра. Вооруженный современным знанием, Беранек теперь утверждает, что без этих изменений «мы бы покорили Нью-Йорк»[25 - Beranek L. L. Seking Concert Hall Acoustics // IEEE Signal Processing Magazine. 2007. 24. 126–130.]. Огромное значение для качества концертного зала имеет форма помещения. Очень важно, как отражается звук с разных сторон, поскольку акустические волны, достигающие наших двух ушей, отличаются друг от друга. Отражению требуется больше времени, чтобы достичь дальнего уха; кроме того, это ухо попадает в акустическую тень и хуже воспринимает высокие частоты, поскольку им труднее огибать голову, чем низким. Эти два признака сигнализируют мозгу, что музыка идет не только со сцены. Благодаря боковым отражениям мы чувствуем, что окружены музыкой, и не воспринимаем ее как исходящую от исполнителей на далекой сцене. Кроме того, боковые отражения словно физически расширяют оркестр – этот эффект называется расширением источника, и зрителям он обычно нравится[26 - Для этого эффекта также важна громкость. Например, чем громче играет оркестр, тем сильнее иллюзия расширения и окружения.]. В симфоническом зале Бостона эффект достигается за счет узкого зала, обеспечивающего сильное боковое отражение. Научное объяснение боковых отражений привело к появлению новых конструкций и форм для залов. Недалеко от моего дома в Манчестере дает концерты оркестр Халле – в Бриджуотер-холле, построенном в 1990-х гг. Задняя часть зала состоит из отсеков, разделенных стенами наподобие террасных виноградников. Перегородки в зале установлены под таким углом, чтобы создавать боковые отражения. При расчете реверберации необходимо найти тонкую грань между недостаточной (как на открытой площадке) и чрезмерной. Композитор и музыкант Брайан Ино так излагал последствия чрезмерной реверберации в Королевском Альберт-холле до его реконструкции: Это было ужасно, любой музыкальный фрагмент с ритмом или быстрым темпом полностью терялся, поскольку каждая нота звучала гораздо дольше, чем требовалось. Мне это напомнило урок в художественной школе, когда мы рисовали очень толстую натурщицу. У нее уходило 20 минут на то, чтобы устроиться, а рисовать ее было невозможно. Примерно так же выглядит попытка играть быструю музыку при слишком сильной реверберации[27 - Брайан Ино в программе BBC Radio 4, Acoustic Shadows, 14 сентября 2004 г.]. Желательный уровень реверберации зависит от музыки. Сложная камерная музыка Гайдна или Моцарта сочинялась для прослушивания во дворцах и поэтому звучит лучше всего в небольших помещениях с малым временем реверберации – скажем, 1,5 секунды. Французский композитор-романтик Гектор Берлиоз писал о музыке Гайдна и Моцарта, исполняемой «в слишком большом и акустически неподходящем здании», что с тем же успехом это можно было делать в поле: «Она звучала слабо, холодно и нестройно»[28 - Цитата прозвучала на Concert Hall Acoustics: Art and Science на выставке в лондонском South Bank Centre. Источник неизвестен.]. Романтическая музыка Берлиоза, Чайковского или Бетховена требует более длительной реверберации, чем камерная, – время реверберации должно быть около 2 секунд. Для органной музыки или хора – еще больше. Известный американский органист Э. Пауэр Биггс говорил: «Органист использует все время реверберации, которое у него есть, а затем просит еще немного… Многие органные произведения Баха рассчитаны… на использование реверберации. Вспомните о паузе, которая следует за ярким вступлением знаменитой токкаты ре минор. Совершенно очевидно, что она предназначена для наслаждения нотами, повисшими в воздухе»[29 - Beranek L. Concert Halls and Opera Houses. 2nd ed. N. Y.: Springer, 2004. 7–8.]. Королевский фестивальный зал в Лондоне был построен в 1951 г. для Фестиваля Британии и должен был помочь поднять дух нации после многолетнего аскетизма и карточной системы во время и после Второй мировой войны[30 - Barron. Auditorium Acoustics. 153.]. Критики восхищались зданием, но акустики разошлись во мнениях относительно качества концертного зала. В конечном итоге они пришли к выводу, что время реверберации слишком мало – всего полторы секунды. В 1999 г. дирижер сэр Саймон Рэттл говорил: «Королевский фестивальный зал – худшая из крупных концертных площадок Европы. После получасовой репетиции пропадает желание жить»[31 - Quinn S. Ratle Plea for Bankrupt Orchestras // Guardian (London). 1999. July 13.]. Главным консультантом по акустике при проектировании зала был Хоуп Багенал. Инженер-акустик Дэвид Тревор-Джонс писал, что «широкое либеральное образование» Багенала имело большое значение, поскольку было основой «любознательности и… компетентности, позволявшей использовать тот объем физических знаний из области акустики, который требовался»[32 - Trevor-Jones D. Hope Bagenal and the Royal Festival Hall // Acoustics Bulletin 26. 2011. May. 18–21.]. Уравнение Сэбина продемонстрировало бы Багеналу, что имеются два способа улучшить акустику зала. Первый – увеличить размер помещения, чтобы обеспечить пространство для распространения отраженного звука. Можно было бы увеличить высоту потолка, но это обошлось бы слишком дорого. Второй способ – ухудшить звукопоглощение. Багенал порекомендовал убрать 500 кресел, чтобы увеличить время реверберации, но его совету не последовали[33 - Именно недооценку поглощения звука называли главной причиной недостаточной реверберации в зале. См.: Shield B. M. The Acoustics of the Royal Festival Hall // Acoustics Bulletin 26. 2011. May. 12–17.]. В результате было выбрано революционное решение: использовать электронику для искусственного улучшения акустики. В углубления на потолке зала были вмонтированы микрофоны, которые воспринимали определенные частоты. Электрические сигналы от микрофонов затем усиливались и подавались на динамики, также размещенные на потолке. Получалась звуковая петля – по проводам от микрофона к динамику, а затем по воздуху от динамика к микрофону. Это позволяло увеличить длительность звуков, создавая искусственную реверберацию. Замечательное инженерное достижение, учитывая несовершенную электронику 1960-х гг. Изобретателем системы усиленного резонанса был Питер Паркин, который увлекся акустикой во время Второй мировой войны, помогая разрабатывать средства противодействия акустическим подводным минам. Во время работы над Королевским фестивальным залом домой к Паркину протянули выделенную телефонную линию, чтобы он мог слушать звук и проверять работу системы[34 - Laws R. A., Laws R. M. Assisted Resonance and Peter Parkin // Acoustics Bulletin 26. 2011. May 22–29.]. Он пытался выявить недостатки в системе, которые могли привести к появлению положительной обратной связи и усилению звука – результатом стали бы завывание и скрежет, ассоциируемые со стилем хеви-метал. Электронная система Питера Паркина увеличила время реверберации с 1,4 до более 2 секунд для низких частот, и звук в зале значительно «потеплел». Но Паркин никому не рассказывал о своем достижении. Использование электронного усиления для классической музыки воспринимается неоднозначно, и поэтому систему усиленного резонанса устанавливали поэтапно, не информируя оркестр, публику и дирижеров. Только после того как полностью отлаженная система отработала восемь концертов, инженеры раскрыли секрет. Систему использовали до декабря 1998 г., когда было найдено другое решение, без электроники. Я всегда считал, что классическую музыку не следует усиливать электронными средствами, в чем убедился лет двадцать назад, когда присутствовал на демонстрации различных электронных систем в одном из театров в окрестностях Лондона. По мере того как инженеры переключали настройки, я слышал странные металлические оттенки и неестественные искажения, а иногда мне начинало казаться, что звук идет сзади, а не со сцены. Удивительно, но эта демонстрация была предназначена для того, чтобы убедить людей покупать новую технику. Тем не менее современные цифровые системы, используемые во многих театрах, бывают чрезвычайно эффективными. В прошлом году я слышал одну такую систему на конференции по акустике: щелчком переключателя конференц-зал превращался в драматический театр или большой концертный зал с естественной акустикой. В список самых звучных мест в мире войдут многие мавзолеи: Тадж-Махал и Гол-Гумбаз в Индии, мавзолей Гамильтона в Шотландии и «Томба Эммануэле» в Осло[35 - Значение времени реверберации для Тадж-Махала я нашел в интернете (от 10 до 30 секунд), но надежность источников вызывает сомнение. То же самое относится к времени реверберации в Гол-Гумбаз (20 секунд) – проверить точность этого значения не представляется возможным.]. Большой объем и твердые каменные стены делают эти сооружения чрезвычайно «живыми». Художник Эммануэль Вигеланн построил «Томба Эммануэле» в 1926 г. как музей для своих работ, но потом решил сделать здание местом своего последнего упокоения. Норвежский акустик и композитор Тор Халмраст, величественный и громогласный, рассказывал, как ему пришлось согнуться, чтобы войти в «Томба Эммануэле», – в буквальном смысле поклониться праху художника, урна с которым была установлена над входом. Халмраст вошел в высокое помещение с цилиндрическим сводом и фресками на стенах. «Поначалу ты почти ничего не видишь, – объяснял он, – потому что стены очень темные. Через какое-то время начинаешь различать роспись на стенах и каменную резьбу на потолке: события всей жизни, от зачатия (и даже само зачатие) до смерти»[36 - Тор Халмраст, из личной беседы, 3 октября 2001 г.]. На одной из фресок изображен столб дыма и дети, поднимающиеся от двух скелетов, лежащих в «позе миссионера». Реверберация на средних частотах длится 8 секунд, чего можно ожидать в очень большой церкви, – Халмраст считает, что это очень много, учитывая относительно скромные размеры помещения[37 - Эта величина реверберации взята из: Buen A. How Dry Do the Recordings for Auralization Ned to Be? // Procedings of the Institute of Acoustics 30. 2008. 108; запись была сделана, когда в помещении находилось двадцать пять человек. Более точное значение в пустом помещении для средних частот – 11 секунд; оценка сделана при помощи импульсной реакции, измеренной программой Altiverb.]. Откровенно сексуальные фрески в «Томба Эммануэле» резко контрастируют со строгим убранством мавзолея Гамильтона, но в каком помещении реверберация сильнее? Мировой рекорд был зарегистрирован после хлопка дверей в часовне мавзолея, однако этот эксперимент никак не назовешь научным. Чтобы должным образом сравнить реверберацию, требуются исходные звуки равного качества и силы[38 - Нет смысла говорить о времени реверберации без учета громкости исходного звука.]. Если бы измерения проводила главная героиня сказки Хилэра Беллока «Про девочку Анну, которая для забавы хлопала дверью и погибла» (Rebecca Who Slammed Doors for Fun and Perished Miserably), она хлопнула бы дверью изо всех сил и для затухания звука потребовалось бы много времени[39 - Стихотворение из цикла нравоучительных сказок для детей впервые было опубликовано в 1907 г. У главной героини имелась неприятная привычка – хлопать дверью, а погибла она оттого, что после очередного хлопка на нее упал бюст.]. У менее энергичного экспериментатора получилось бы и меньшее время. Для моего посещения мавзолея Гамильтона акустик Билл Мактаггарт приготовил необходимую измерительную аппаратуру. На треноге был установлен странного вида динамик, который излучал звук во всех направлениях (рис. 1.1). Он имел форму додекаэдра, а размером напоминал большой надувной мяч для игры на пляже. Микрофон на другой треноге располагался в нескольких метрах от динамика. Оба устройства были подключены к анализаторам, на экранах которых можно было наблюдать зигзагообразные линии, идущие из верхнего левого угла в нижний правый, – так отображалось затухание звука. Обычно инженеры-акустики используют подобное оборудование для проверки звукоизоляционных свойств стен, которые не должны пропускать звуки из соседних домов, а также для оценки реверберации в аудиториях (не мешает ли она вести занятия). Рис. 1.1. Динамик, использованный для эксперимента в мавзолее Гамильтона, и купол Билл подал сигнал, и я поспешил заткнуть уши пальцами, чтобы не оглохнуть. Динамик взревел так громко, что неприятные ощущения испытал даже я, несмотря на закрытые слуховые каналы. Через 10 секунд Билл выключил динамик и стал измерять затухание звука, а я освободил уши, чтобы насладиться реверберацией. Гладкие массивные стены отлично отражали звук, и прошло очень много времени, прежде чем наступила полная тишина. Оглушительный рев из динамиков превратился в урчание, которое кружилось у меня над головой и, затухая, исчезало под самым куполом. За секундой тишины последовала оживленная дискуссия присутствовавших акустиков. Какое же время реверберации у мавзолея Гамильтона? Это просторное помещение с каменными стенами, и поэтому время реверберации существенно отличается для низких и высоких частот. На низкой частоте – скажем, 125 Гц, что на октаву ниже среднего до (типичная частота для бас-гитары), – время реверберации равнялось 18,7 секунды. На средних частотах – чуть больше 9 секунд[40 - Для тех, кому нужна точность, – это среднее время 500-, 1000- и 2000-Гц октав. Вычисления основаны на результатах измерений Дамиана Мерфи из Йоркского университета (htp://www. openairlib.net/auralizationdb/content/hamilton-mausoleum, July 15, 2012), поскольку во время моего посещения мавзолея там было слишком много людей, что усиливало поглощение звука.]. Впечатляюще, но если это самая продолжительная реверберация в мире, то я очень удивлюсь. 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 - См.: Darlington P. Modern Loudspeaker Technology Mets the Medieval Church // Proceedings of the Institute of Acoustics. 2002; или статью со скромным названием: Lubman D., Kiser B. H. The History of Western Civilization Told through the Acoustics of Its Worship Spaces. (Доклад был представлен на 19-м Международном акустическом конгрессе, Мадрид, 2–7 сентября 2007 г.)] Конец ознакомительного фрагмента. Текст предоставлен ООО «ЛитРес». Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию (https://www.litres.ru/t-koks/kniga-zvuka-nauchnaya-odisseya-v-stranu-akusticheskih-chudes/?lfrom=688855901) на ЛитРес. Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом. notes Примечания 1 Spring M. Bexley Academy: Qualifed Success // Building. 2008. June 12. 2 Журнал New Yorker описывает книгу The Phantom Tollboothas как «наиболее близкую к «Алисе в Стране чудес» в американской литературе. См.: Gopnik A. Broken Kingdom: Fify Years of the ‘Phantom Tollbooth’ // New Yorker. 2011. October 17. htp://www. newyorker.com/reporting/2011/10/17/111017fa_fact_gopnik. 3 British Library Sounds. “Programme II: B – Part 1: Listening. Soundscapes of Canada”. htp://sounds.bl.uk/View.aspx?item=027MW1CDR0001255–0200V0.xml, accessed October 6, 2011. 4 Schafer R. M. Te Soundscape: Our Sonic Environment and the Tuning of the World. Rochester, VT: Destiny Books, 1994. 208. 5 Билл Дэвис, из личной беседы, сентябрь 2011 г. 6 Spence C., Santangelo V. Auditory Atention // Te Oxford Handbook of Auditory Science: Hearing, ed. C. J. Plack. Oxford: Oxford Universit Press, 2010. Кроме внимания, Чарльз Спенс исследует, как звук влияет на вкусовые ощущения. 7 Смена голосов работает только в том случае, когда они оба принадлежат людям одного пола. 8 Данные по Великобритании от MORI Social Research Institute: Neighbour Noie: Public Opinion Research to Assess Its Nature, Extent and Signi?cance (Department for Environment, Food and Rural Affairs, 2003). Данные по США взяты из переписи 2000 г., опубликованы в Goines L., Hagler L. Noise Pollution: A Modern Plague // Southern Medical Journal. 2007. 100. 287–294. Данные по ЕС взяты из Future Noise Policy, European Commission Green Paper, COM (96) 540 ?nal (Brussels: Commission of the European Communities, 1996). 9 Rideout V. J., Foehr U. G., Roberts D. F. Generation M2: Media in the Lives of 8-to 18-Year-Olds. Menlo Park, CA: Kaiser Family Foundation, 2010. 10 Слова Майка Кэвизела, ощущения которого полностью описаны ниже, из личной беседы, 13 мая 2011 г. 11 Campbell-Johnston R. Hockney Works Speak of Rapture // Times (London). 2012. January 21. 12 Tajadura-Jimеnez A., Larsson P., V?ljam?e A., V?stf?ll D., Kleiner M. When Room Size Maters: Acoustic In?uences on Emotional Responses to Sounds //Emotion 2010. 10. 416–422. 13 Encyclopedia Britannica. Wallace Clement Sabine. htp://www. britannica.com/EBchecked/topic/515073/Wallace-Clement-Sabine, accessed May 30, 2013. 14 Sabine W. C. Architectural Acoustics: Correction of Acoustical Dif?culties // Architectural Quarterly of Harvard University, 1912. March. 15 Beyer R. T. Sounds of Our Times: Two Hundred Years of Acoustics. N. Y.: Springer, 1998. Оригинал появился в Mathews H. Observations on Sound (publisher unknown, 1826). 16 Иногда требуется изменить и физический объем. При проектировании концертных залов используется эмпирическое правило – не менее 10 кубических метров на одно место. 17 Эта цитата датируется 1972 г., после чего была проведена дальнейшая реконструкция лекционного зала. Katz B. F.G., Wetherill E. A. Fogg Art Museum lecture room: A calibrated recreation of the birthplace of room acoustics. (Доклад был представлен на Акустическом форуме в Будапеште 29 августа – 2 сентября 2005 г.) В 1973 г. зал снесли, а на его месте построили студенческое общежитие. 18 Значение для заполненного зала и средних частот. 19 Цитата из Beranek L. L. Music, Acoustics & Architecture. Hunting, NY: Krieger, 1979, где в замечательной первой главе приведены некоторые мифы об акустике концертных залов. 20 Doyle P. Echo and Reverb: Fabricating Space in Popular Music, 1900–1960. Middletown, CT: Wesleyan University Press, 143. 21 Barron M. Auditorium Acoustics and Architectural Design, 2nd ed. L.: Spon Press/Taylor & Francis, 2010. 103. 22 Soulodre G. A. Can Reproduced Sound Be Evaluated Using Measures Designed for Concert Halls? (Доклад был представлен на Spatial Audio & Sensory Evaluation Techniques Workshop, Гилфорд, Великобритания, 6–7 апреля 2006 г.) 23 Мыльная опера «Все мои дети» транслируется на телеканале ABC более сорока лет. Цит. по: Jaffe C. The Acoustics of Performance Halls. N. Y.: W. W. Norton, 2010. 24 Были внесены и другие изменения, повлиявшие на акустику. См.: Beranek L. L. Seking Concert Hall Acoustics // IEEE Signal Processing Magazine. 2007. 24. 126–130. 25 Beranek L. L. Seking Concert Hall Acoustics // IEEE Signal Processing Magazine. 2007. 24. 126–130. 26 Для этого эффекта также важна громкость. Например, чем громче играет оркестр, тем сильнее иллюзия расширения и окружения. 27 Брайан Ино в программе BBC Radio 4, Acoustic Shadows, 14 сентября 2004 г. 28 Цитата прозвучала на Concert Hall Acoustics: Art and Science на выставке в лондонском South Bank Centre. Источник неизвестен. 29 Beranek L. Concert Halls and Opera Houses. 2nd ed. N. Y.: Springer, 2004. 7–8. 30 Barron. Auditorium Acoustics. 153. 31 Quinn S. Ratle Plea for Bankrupt Orchestras // Guardian (London). 1999. July 13. 32 Trevor-Jones D. Hope Bagenal and the Royal Festival Hall // Acoustics Bulletin 26. 2011. May. 18–21. 33 Именно недооценку поглощения звука называли главной причиной недостаточной реверберации в зале. См.: Shield B. M. The Acoustics of the Royal Festival Hall // Acoustics Bulletin 26. 2011. May. 12–17. 34 Laws R. A., Laws R. M. Assisted Resonance and Peter Parkin // Acoustics Bulletin 26. 2011. May 22–29. 35 Значение времени реверберации для Тадж-Махала я нашел в интернете (от 10 до 30 секунд), но надежность источников вызывает сомнение. То же самое относится к времени реверберации в Гол-Гумбаз (20 секунд) – проверить точность этого значения не представляется возможным. 36 Тор Халмраст, из личной беседы, 3 октября 2001 г. 37 Эта величина реверберации взята из: Buen A. How Dry Do the Recordings for Auralization Ned to Be? // Procedings of the Institute of Acoustics 30. 2008. 108; запись была сделана, когда в помещении находилось двадцать пять человек. Более точное значение в пустом помещении для средних частот – 11 секунд; оценка сделана при помощи импульсной реакции, измеренной программой Altiverb. 38 Нет смысла говорить о времени реверберации без учета громкости исходного звука. 39 Стихотворение из цикла нравоучительных сказок для детей впервые было опубликовано в 1907 г. У главной героини имелась неприятная привычка – хлопать дверью, а погибла она оттого, что после очередного хлопка на нее упал бюст. 40 Для тех, кому нужна точность, – это среднее время 500-, 1000- и 2000-Гц октав. Вычисления основаны на результатах измерений Дамиана Мерфи из Йоркского университета (htp://www. openairlib.net/auralizationdb/content/hamilton-mausoleum, July 15, 2012), поскольку во время моего посещения мавзолея там было слишком много людей, что усиливало поглощение звука. 41 См.: Darlington P. Modern Loudspeaker Technology Mets the Medieval Church // Proceedings of the Institute of Acoustics. 2002; или статью со скромным названием: Lubman D., Kiser B. H. The History of Western Civilization Told through the Acoustics of Its Worship Spaces. (Доклад был представлен на 19-м Международном акустическом конгрессе, Мадрид, 2–7 сентября 2007 г.)