Система звукоусиления

Система звукоусиления представляет собой комплекс из микрофонов, процессоров сигналов, усилителей и громкоговорителей в акустических системах, управляемый микшерным пультом. Система усиливает живой или предварительно записанный звук и может передавать этот звук на более широкую или удалённую аудиторию^[1][2]. Во многих ситуациях система усиления звука используется также для улучшения или изменения источников на сцене, как правило, с помощью электронных эффектов, таких как реверберация, а не просто для усиления исходного звука без изменений.

Система звукоусиления для рок-концертов на стадионе может быть крайне сложной. Она включает сотни микрофонов, сложные системы микширования живого звука и системы обработки сигналов, усилители мощности в десятки тысяч ватт и множество звуковых колонок, за работой которых следит команда звукорежиссёров и техников. С другой стороны, система звукоусиления может быть очень простой, например, система, состоящая из одного микрофона, подключённого к 100-ваттной акустической системе для исполнителя-гитариста, выступающего в небольшом кафе. В обоих случаях эти системы усиливают звук, делая его громче или распространяя его на более широкую аудиторию^[3].

Типичная система звукоусиления включает в себя

• входные преобразователи (например, микрофоны), которые преобразуют звуковую энергию, такую как пение, в электрические сигналы
• обработчики сигнала, которые меняют характеристики сигнала (например, эквалайзеры, регулирующие низкие и высокие частоты и компрессоры, снижающие пики сигнала)
• усилители, которые создают мощную версию результирующего сигнала, способную управлять громкоговорителем
• выходные преобразователи (например, громкоговорители в акустических колонках), которые преобразуют сигнал обратно в звуковую энергию (звук, слышимый аудитории и исполнителями).

Эти основные части включают в себя различное количество отдельных компонентов^[4] для достижения желаемой цели — усиления и уточнения звука для аудитории, исполнителей или других лиц.

В больших звуковых системах усиления звука путь сигнала обычно начинается с входных разъёмов, которыми могут быть звукосниматели инструментов (на электрогитарах или бас-гитарах) или микрофоны, используемые исполнителями, или микрофоны, установленные перед инструментом, или гитарным усилителем. Эти входные сигналы снимаются толстым многожильным кабелем, который иногда называют «змеёй» и который передаёт сигналы от всех источников на один или несколько микшерных пультов.

В кафе или небольших ночных клубах многожильный кабель может вести только к одному микшерному пульту, используемому звукорежиссёром для регулировки звука и громкости вокала и инструментов на сцене, которые зрители слышат через основные колонки, а также громкость сценических мониторов, направленных на исполнителей.

Концертные залы среднего и большого размера направляют обычно сигналы со сцены на две микшерные консоли — на основную, напротив сцены, и консоль на сцене, которая часто располагается сбоку от сцены. В этих случаях требуется по меньшей мере два звукорежиссёра.

Когда сигнал поступает на вход микшерного пульта, звукорежиссёр может изменять его различными способами. Сигнал можно корректировать (например, путём регулировки низких или высоких частот звука), сжимать динамический диапазон (во избежание нежелательных пиков сигнала), или паномировать (то есть, послать на левый или правый динамики). Сигнал может быть послан также на внешнее устройство эффектов, такое как эффект реверберации, который смешивает в различных пропорциях мокрую (обработанную) версию сигнала с сухим (исходным) сигналом. Многие электронные устройства эффектов используются в системах звукоусиления, включая линии задержки и реверберацию. На некоторых концертах применяются эффекты коррекции высоты тона (например, Auto-Tune), которые исправляют электронно фальшивое пение.

Микшерный пульт имеет также возможность отправки сигнала на дополнительные выходы aux sends (сокращение от «auxiliary send»)^[a] на каждом входе канала, так что можно создавать отдельное смешение входных сигналов и отправлять его для других целей. Одно из применений aux sends — создание микса вокальных и инструментальных сигналов для мониторного микса (то, что слышат певцы и музыканты на сцене из своих мониторных колонок или внутриканальных мониторов). Другое применение aux send — выбор различных уровней определённых каналов (с помощью ручек aux send на каждом канале) и последующая маршрутизация этих сигналов на устройство эффектов. Распространённым примером второго применения aux sends является отправка всех вокальных сигналов рок-группы через ревербератор^[7]. Хотя реверберация обычно добавляется к вокалу в основном миксе, она редко применяется к электробасу и другим инструментам ритм-секции.

Обработанные входные сигналы затем микшируются с мастер-ползунками на пульте. Следующий этап в тракте прохождения сигнала обычно зависит от размера установленной системы. В небольших системах основные выходы часто направляются на дополнительный эквалайзер или напрямую на усилитель мощности, к которому подключены один или несколько громкоговорителей (обычно два, по одному с каждой стороны сцены в небольших помещениях, или большое количество в крупных залах). В крупноформатных системах сигнал обычно сначала проходит через эквалайзер, а затем на аудиокроссовер^[8]. Кроссовер разделяет сигнал на несколько частотных диапазонов, причём каждый диапазон направляется на отдельные усилители и акустические системы для низких, средних и высоких частот. Низкочастотные сигналы подаются на усилители, а затем на сабвуферы, а средне- и высокочастотные звуки обычно направляются на усилители, которые питают полнодиапазонные акустические системы. Использование кроссовера для разделения звука на низкие, средние и высокие частоты может привести к более «чистому», ясному звучанию (см. двухполосное усиление) по сравнению с подачей всех частот через одну полнодиапазонную акустическую систему. Тем не менее, многие небольшие площадки по-прежнему используют одну полнодиапазонную акустическую систему, поскольку её проще настроить и она менее затратна^[9].

Много типов входных преобразователей можно найти в системе звукоусиления, причём микрофоны являются наиболее распространёнными входными устройствами. Микрофоны можно классифицировать по методу преобразования, диаграмме направленности или их функционального применения. Большинство микрофонов, используемых в усилении звука, являются либо динамическими, либо конденсаторными. Один тип направленных микрофонов, называемый кардиоидными широко используется в живом звуке, поскольку они уменьшают захват звука сбоку и сзади, помогая избежать нежелательной обратной связи от сценических мониторов.

Микрофоны, используемые для усиления звука, устанавливаются и крепятся различными способами, включая напольные стойки с утяжелённым основанием, на трибунах, на зажимах для одежды, на инструментах и на головных креплениях. Микрофоны на стойках также располагают перед инструментами для снятия звука. Микрофоны на головных креплениях и зажимах для одежды часто используют с беспроводной передачей, чтобы исполнители или выступающие могли свободно перемещаться. Среди первых, кто начал использовать микрофоны на головных креплениях, были кантри-певец Гарт Брукс^[10], Кейт Буш и Мадонна^[11].

Другие типы входных преобразователей включают магнитный звукосниматель, используемые в электрогитарах и бас-гитарах, контактные микрофоны для струнных инструментов, а также звукосниматели (картриджи) для пианино. Электронные инструменты, такие как синтезаторы, могут направлять свой собственный выходной сигнал напрямую на микшерный пульт. Для согласования некоторых из этих источников с входами консоли может потребоваться директ-бокс.

Беспроводные системы обычно применяются для электрогитар, бас-гитар, ручных микрофонов и систем внутриканального мониторинга. Это позволяет исполнителям свободно перемещаться по сцене во время выступления или даже выходить в зал, не опасаясь споткнуться о кабели или их отключить^[12][13].

Микшерные пульты являются сердцем системы звукоусиления. Именно здесь звукорежиссёр может регулировать громкость и тембр каждого входа, будь то микрофон вокалиста или сигнал от бас-гитары, а также сводить, корректировать (эквализировать) звук и добавлять эффекты к этому звуку. Смешивание сигналов для живого выступления требует сочетания технических и художественных навыков. Звукорежиссёр должен обладать экспертными знаниями в области настройки акустических систем и усилителей, уметь пользоваться устройствами создания эффектов и другими технологиями, а также иметь хороший слух для понимания, как должна звучать музыка, чтобы создавать хорошее смешение сигналов^[14][15][16].

В одной системе звукоусиления можно использовать несколько микшерных пультов для различных задач. Основной микшерный пульт, расположенный перед сценой, обычно устанавливается там, где оператор может видеть происходящее на сцене и слышать то, что слышит публика. Для трансляций и звукозаписи микшерный пульт может находиться в звукоизолированной кабине или снаружи в передвижной телевизионной станции. На крупных музыкальных постановках часто используется отдельный микшерный пульт для мониторинга сцены, который предназначен для создания смешения исполнителей на сцене. Эти пульты обычно располагаются по бокам сцены, чтобы оператор мог общаться с артистами^[17][b].

Сегодня небольшие звуковые системы для таких заведений, как бары и клубы, оснащаются функциями, которые ранее были доступны только профессиональному оборудованию. К ним относятся цифровые эффекты реверберации, графические эквалайзеры, а в некоторых моделях — схемы предотвращения обратной связи, которые которые электронно определяют и предотвращают акустическую обратную связь, когда она превращается в проблему. Цифровые процессоры эффектов могут предлагать множество предустановленных и настраиваемых эффектов реверберации, эха и других подобных эффектов. Цифровые системы управления акустическими системами предоставляют звукорежиссёрам в одной аппаратной стойке цифровые задержки (для синхронизации работы динамиков), функции ограничения и частотного разделения, фильтры эквалайзера, сжатие диапазона и другие функции. В предыдущие десятилетия звукорежиссёрам приходилось перевозить большое количество монтируемых в аппаратные стойки аналоговых устройств эффектов для выполнения этих задач^[19].

Эквалайзеры — это электронные устройства, которые позволяют звукорежиссёрам управлять тембром и частотами звука в отдельном канале, группе (например, во всех микрофонах ударной установки) или всей сцены. Регуляторы низких и высоких частот домашних аудиосистем являются простым видом эквалайзера. В профессиональных системах звукоусиления эквалайзеры представлены в трёх видах: полочные эквалайзеры (обычно для всего диапазона низких и высоких частот), графические эквалайзеры и параметрические эквалайзеры. Графические эквалайзеры имеют фейдеры (регуляторы ползункового типа), которые вместе напоминают кривую частотной характеристики, нанесённую на график. Фейдеры можно использовать для подъёма или срезания определённых частотных полос^[20].

С помощью эквалайзеров можно усилить слишком слабые частоты, например, у вокалиста с невыразительным нижним регистром. Слишком громкие частоты, такие как «бубнящий» большой барабан, или чрезмерно резонирующая гитара типа дредноут, можно ослабить. Системы звукоусиления обычно используют графические эквалайзеры с центрами частот в одну треть октавы. Они, как правило, применяются для корректировки выходных сигналов, идущих на основную акустическую систему или мониторные колонки на сцене. Параметрические эквалайзеры часто встроены в каждый канал микшерных пультов, обычно для средних частот. Они также доступны в виде монтируемых в аппаратной стойке отдельных устройств, которые можно подключить в микшерному пульту. Параметрические эквалайзеры обычно управляются ручками, а иногда и кнопками. Звукорежиссёр может выбрать, какую полосу частот ослабить или усилить, а затем с помощью дополнительных ручек отрегулировать, насколько нужно ослабить или усилить эту частоту. Параметрические эквалайзеры впервые стали популярны в 1970-х годах и с тех пор остаются предпочтительным инструментом для многих инженеров^[21][22].

На эквалайзерах или аудиоконсолях также могут использоваться фильтры верхних частот и/или фильтры нижних частот. Эти фильтры ограничивают крайние значения полосы пропускания заданного канала. Отсечение звуковых сигналов очень низкой частоты (инфразвуковых), которые не создают слышимого звука, снижает расход мощности усилителя и, более того, наличие инфразвука может быть вредно для динамиков сабвуфера. Фильтр нижних частот, отсекающий энергию ультразвука, полезен для предотвращения помех от радиочастот, систем управления освещением или цифровых схем в усилителях мощности. Такие фильтры часто сочетаются с графическими или параметрическими эквалайзерами, чтобы дать звукорежиссёру полный контроль над частотным диапазоном. Фильтры верхних и нижних частот, используемые вместе, функционируют как полосовой фильтр, устраняя нежелательные частоты как выше, так и ниже слышимого спектра. Фильтр-режектор, напротив, делает противоположное. Он пропускает все частоты, кроме одной полосы посередине. Подавитель обратной связи, использующий микропроцессор, автоматически обнаруживает начало обратной связи и применяет узкий фильтр-режектор (полосно-заграждающий фильтр) на определённой частоте или частотах, связанных с обратной связью^[23][24][25].

Компрессор аудиосигнала разработан для помощи звукорежиссёру управлять динамическим диапазоном аудиосигнала. До появления автоматических компрессоров звукорежиссёры достигали той же цели, вручную регулируя громкость — внимательно слушаем и снижаем уровень звука у любого певца или инструмента, который становится слишком громким. Компрессор делает это, уменьшая усиление сигнала, превышающего заданный уровень (порог), на величину, определяемую настройкой коэффициента сжатия. Большинство доступных компрессоров позволяют оператору выбирать коэффициент в диапазоне от 1:1 до 20:1, а некоторые допускают настройки до ∞:1. Компрессор с высоким коэффициентом сжатия обычно называют лимитерами (ограничителями). Скорость, с которой компрессор регулирует усиление сигнала (подъём и затухание) как правило, настраивается, как и итоговое выходное усиление устройства^[26].

Компрессоры находят широкое применение. Некоторые приложения используют лимитеры для защиты компонентов и управлением уровнем сигнала. Художественная обработка звука с помощью компрессора — это субъективный метод, которым инженеры сведения часто пользуются для улучшения чёткости или творческого изменения звучания в зависимости от материала. Примером художественного сжатия является типичное сильное сжатие, применяемое к различным частям современной рок-ударной установки. Барабаны обрабатываются так, чтобы они воспринимались как более мощные и полные.

Пороговый шумоподавитель приглушает сигналы, уровень которых ниже установленного порога. По сути, функция шумоподавителя противоположна функции компрессора. Шумоподавители полезны для микрофонов, которые улавливают посторонние шумы, не отностящиеся к основной программе, такие как гул усилителя электрогитары или шелест бумаг на кафедре проповедника. Шумоподавитель используется также для обработки микрофонов, расположенных рядом с барабанами в составе ударной установки во многих группах, играющих хард-рок или металл. Без шумоподавителя микрофон, предназначенный для конкретного инструмента, например, напольного тома^[c], будет также улавливать звуки от соседних барабанов или тарелок. С шумоподавителем порог чувствительности каждого микрофона на ударной установке можно настроить так, чтобы слышен был только прямой удар по барабану и последующий затухающий звук, а не посторонние шумы^[28].

Поскольку звуковой сигнал можно характеризовать амплитудой, частотой, начальной фазой и временем его возникновения, то и звуковые эффекты можно разделить на процессы, искажающие амплитуду, частоту, фазу, время или несколько этих характеристик одновременно^[29].

Эффекты реверберации и эха широко используются в системах звукоусиления для улучшения звучания смешанного сигнала и создания желаемого художественного эффекта. Реверберация и эхо добавляют придают звуку ощущение пространства. Реверберация может создать эффект присутствия голоса или инструмента в помещении любого размера, от небольшой комнаты до огромного зала, или даже в несуществующем в реальном мире пространстве. Зрители часто не замечают использования реверберации, поскольку она звучит естественнее, чем если бы сигнал оставался «сухим» (без эффектов)^[30]. Многие современные микшерные пульты, предназначенные для живого звука, оснащены встроенными эффектами реверберации^[31].

К другим эффектам относятся модуляционные эффекты, такие как фланжер, фазовый вибрато и хорус, а также спектральные манипуляции или гармонические эффекты, например, эксайтер и гармонизатор. Применение эффектов при воспроизведении поп-музыки образца 2010-х годов часто направлено на имитацию звучания студийной версии музыки исполнителя в условиях живого концерта. Например, звукорежиссёр может использовать эффект Auto-Tune для создания необычных вокальных звуковых эффектов, которые певец использовал в своих записях звукорежиссёром, артистами, руководителем группы, музыкальным продюссером, или музыкальным директором.

Подавитель обратной акустической связи обнаруживает нежелательную акустическую обратную связь и подавляет её, как правило, автоматически, вставляя полосно-заграждающий фильтр в тракт сигнала. Акустическая обратная связь может вызывать громкие, пронзительные звуки, мешающие выступлению и способные повредить акустические системы, слух исполнителей и зрителей. Обратная связь от микрофонов возникает, когда микрофон находится слишком близко к монитору или основной акустической системе, и система звукоусиления начинает усиливать саму себя. Обратная связь через микрофон почти повсеместно считается негативным явлением, хотя многие гитаристы используют гитарную обратную связь как часть своего выступления. Этот тип обратной связи является преднамеренным, поэтому звукорежиссёр не пытается его предотвратить^[32].

Усилитель мощности — это электронное устройство, которое использует электрическую энергию и схемы для усиления сигнала линейного уровня и обеспечивает достаточную мощность для работы громкоговорителя и воспроизведения звука. Все громкоговорители, включая наушники, требуют усиления мощности. Большинство профессиональных аудиоусилителей мощности обеспечивают также защиту от клиппинга, как правило, в виде некоторой формы ограничителя. Усилитель мощности, введённый в состояние клиппинга, может повредить громкоговоритель. Усилители обычно обеспечивают также защиту от коротких замыканий на выходе и от перегрева^[33].

Звукорежиссёры выбирают усилители, обеспечивающие достаточный запас мощности (хедрум, англ. headroom). Запас мощности означает величину, на которую возможности обработки сигнала аудиосистемы превышают установленный Номинальная мощность^[d][35]. Этот запас можно рассматривать как зону безопасности, позволяющую кратковременным пикам звука превышать номинальный уровень без повреждения системы или самого звукового сигнала, например, путём клиппинга. Различные стандарты предлагают разные рекомендации относительно номинального уровня и запаса по мощности. Выбор усилителей с достаточным запасом помогает гарантировать, что сигнал останется чистым и без искажений^[36].

Подобно большинству звукоусилительной аппаратуры профессиональные усилители мощности обычно проектируются для установки в стандартные телекоммуникационные стойки. Монтируемые в стойки усилители обычно перевозятся в специальных туровых кейсах (ящиках, англ. road cases) для защиты оборудования во время транспортировки^[37][38]. Активные акустические системы оснащены встроенными усилителями, подобранными производителем в соответствии с характеристиками самой акустической системы. Некоторые активные акустические системы также имеют встроенные схемы эквализации, кроссовера и микширования.

Поскольку усилители могут выделять существенное количество тепла, тепловое рассеяние является важным фактором при монтирования усилителей в стойку^[39]. Многие усилители мощности снабжены внутренними вентиляторами для обдува радиаторов. Радиаторы могут засоряться пылью, что негативно сказывается на охлаждающих способностях усилителя.

В 1970-х и 1980-х годах большинство усилителей мощности имели класс AB. К концу 1990-х годов усилители мощности для аудиосистем стали легче, меньше, мощнее и эффективнее благодаря широкому применению импульсных источников питания и усилителей класса D, Эти решения позволили значительно снизить вес и габариты, а также повысить КПД. Усилители класса D, часто устанавливаемые на железнодорожных станциях, стадионах и в аэропортах, могут работать с минимальным дополнительным охлаждением и обеспечивать более высокую плотность монтажа по сравнению с устаревшими усилителями^[40][41].

Цифровые системы управления громкоговорителями (ЦСУГ), объединяющие в одном устройстве функции цифрового кроссовера, компрессии, лимитирования и другие, используются для обработки смешанного сигнала из микшерного пульта и направления его на различные усилители. Системы могут включать несколько громкоговорителей, каждый со своим выходом, оптимизированным для определённого диапазона частот (например, низких, средних и высоких). Cистемы звукоусиления c раздельным усилением частот (используются названия би-ампинг и три-ампинг) с помощью ЦСУГ позволяют более эффективно использовать мощность усилителей, направляя на каждый усилитель только те частоты, которые соответствуют его громкоговорителю, и устраняя потери, связанные со схемами пассивного кроссовера^[42].

Простая и недорогая акустическая система громкоговорителей может состоять из одного широкополосного динамика, помещённого в подходящий корпус. Более сложные профессиональные акустические системы могут включать отдельные динамики для воспроизведения низких, средних и высоких частот. Разделительный фильр^[43] направляет различные частоты к соответствующим динамикам. В 1960-х годах рупорные театральные и концертные громкоговорители часто представляли собой колонны из нескольких динамиков, расположенных вертикально в высоком корпусе^[44].

Семидесятые и начало восьмидесятых годов прошлого века ознаменовались периодом новаторских разработок в области акустических систем. Многие компании, специализирующиеся на звукоусилении, начали создавать собственные акустические системы, используя доступные на рынке компоненты. Основные направления инноваций включали усовершенствование конструкции корпусов, повышение прочности, упрощение упаковки и транспортировки, а также облегчение монтажа. В этот же период впервые начали на крупных концертах подвешивать основные акустические системы. В восьмидесятые годы крупные производители акустики стали выпускать стандартные модели, основанные на разработках предыдущего десятилетия. Это были преимущественно компактные двухполосные системы с низкочастотными динамиками размером 12, 15 или два по 15 дюймов и высокочастотным излучателем^[45], подключённым к рупору. Восьмидесятые также стали временем появления компаний, ориентированных исключительно на рынок звукоусиления^[46][47].

В 1990-е годы появились линейные массивы – длинные вертикальные конструкции из громкоговорителей в компактных корпусах, которые повысили эффективность и обеспечили равномерное распределение звука и частотных характеристик. Корпуса трапецевидной формы стали популярны, поскольку такая форма позволяла легко соединять их вместе. В этот период также появились недорогие акустические системы из формованного пластика, устанавливаемые на штативах. Многие из них оснащены встроенными усилителями мощности, что сделало их удобными для самостоятельной установки и использования непрофессионалами. Качество звука таких простых активных акустических колонок может сильно варьироваться в зависимости от конкретной модели.

Многие акустические системы звукоусиления оснащены защитной схемой для предотвращения повреждений от чрезмерной мощности или ошибок оператора. Для снижения отказов динамиков использовались самовосстанавливающиеся предохранители, специальные лампы с ограничением тока и автоматические выключатели, как по отдельности, так и в комбинации. В тот же период индустрия профессионального звукоусиления сделала разъёмы Neutrik Speakon NL4 и NL8 стандартными для акустических систем, заменив ими 1/4" jack разъёмы, XLR соединения и многоконтактные разъёмы Cannon, которые имеют ограничение по току максимум 15 ампер. XLR-разъёмы по-прежнему являются стандартным входным разъёмом на активных акустических системах.

Чтобы пользователи не перегружали акустические системы, на них указывается мощность (в ваттах), которая обозначает их максимальную допустимую мощность. Благодаря усилиям Организации аудиоинженеров (англ. Audio Engineering Society, AES) и отраслевой группы производителей акустических систем ALMA, разработавших стандарт тестирования EIA-426, характеристики мощности стали более надёжными.

Лёгкие портативные акустические системы для небольших площадок направляют низкочастотные составляющие музыки (бас-гитара, бас-барабан и т.д.) на активный сабвуфер. Перенаправление низкочастотной энергии на отдельный усилитель и сабвуфер может значительно улучшить басовый отклик системы. Кроме того, может повыситься чистота звучания, поскольку низкочастотные звуки могут вызывать интермодуляционные и другие искажения в акустических системах^[48].

Профессиональные акустические системы звукоусиления часто включают специальное оборудование для безопасного подвешивания их над сценической площадкой, чтобы обеспечить более равномерное звуковое покрытие и максимально увеличить зоны видимости в концертных залах.

Сценические мониторы представляют собой акустические системы, устанавливаемые на сцене, чтобы помочь исполнителям слышать своё пение или игру на инструментах. Поэтому мониторные колонки направлены на исполнителя или на определённую зону сцены. Обычно на них подаётся иное смешение вокала или инструментов, чем то, что идёт на основную акустическую систему. Корпуса сценических мониторов часто имеют клиновидную форму, направляя звук вверх к исполнителю, когда они установлены на полу сцены. Распространены простые двухполосные конструкции с динамиком и рупорным громкоговорителем, поскольку эти мониторы должны быть меньше, чтобы экономить место на сцене. От этих акустических систем обычно требуется меньше мощности и громкости, чем от основных акустических систем, поскольку им нужно озвучивать лишь небольшое количество людей, находящихся относительно близко к колонке. Некоторые производители выпускают акустические системы, которые могут использоваться как часть небольшой звукоусилительной системы, так и в качестве сценических мониторов. Ряд производителей выпускает активные сценические мониторы, которые имеют встроенный усилитель.

Использование мониторных колонок вместо внутриканальных наушников обычно приводит к увеличению громкости на сцене, что может вызвать больше проблем с обратной связью и прогрессирующее повреждение слуха у исполнителей, находящихся перед ними^[49]. Чёткость микса для исполнителя на сцене также обычно страдает, поскольку он слышит больше посторонних шумов вокруг себя. Использование мониторных громкоговорителей, активных (со встроенным усилителем) или пассивных, требует больше кабелей и оборудования на сцене, что приводит к более загромождённой сцене. Эти факторы, среди прочих, способствовали растущей популярности внутриканальных наушников.

Внутриканальные мониторы — это наушники, разработанные для использования исполнителями на сцене в качестве средств контроля звука. Они бывают двух типов: универсальные и изготовленные на заказ. Универсальные внутриканальные мониторы оснащены резиновыми или пенными насадками, которые подходят практически любому уху. Мониторы, изготовленные на заказ, создаются по слепку уха пользователя, снятому аудиологом. Внутриканальные наушники почти всегда используются в комплекте с беспроводной передающей системой, что позволяет исполнителю свободно перемещаться по сцене, получая при этом свой мониторный микс.

Внутриканальные мониторы обеспечивают исполнителям значительную изоляцию: не слышно звуков со сцены, а звукорежиссёр может создать для исполнителя гораздо более точный и чистый микс. С внутриканальными мониторами каждому исполнителю может быть отправлен собственный индивидуальный микс, мониторы одного исполнителя не слышны другим музыкантам. Недостатком такой изоляции является то, что исполнитель не слышит толпу или комментарии других выступающих на сцене, у которых нет микрофонов (например, если басист хочет что-то сказать барабанщику). В более крупных постановках эту проблему решают, устанавливая микрофоны, направленные на публику, которые можно микшировать в сигналы внутриканальных мониторов^[49].

С момента своего появления в середине 1980-х годов внутриканальные мониторы стали самым популярным решением для мониторинга среди крупных гастролирующих коллективов. Отказ от использования акустических систем на сцене, за исключением усилителей инструментов, позволил добиться более чистого и менее проблематичного сведения как для звукорежиссёра зала, так и для мониторного инженера. Значительно снизился уровень акустической обратной связи, а отражения звука от задней стены сцены, попадающие в микрофоны вокалистов и к слушателям, уменьшились, что улучшило разборчивость звука в зале.

Системы звукоусиления используются в широком спектре различных мест, каждое из которых представляет свои уникальные задачи.

Системы аудиовизуальной аренды должны выдерживать интенсивное использование и даже небрежное обращение со стороны арендаторов. По этой причине прокатные компании обычно используют акустические системы с усиленной конструкцией и защитой стальными углами, а электронное оборудование, такое как усилители мощности или процессоры эффектов, часто монтируется в защитные кейсы для транспортировки. Кроме того, прокатные компании склонны выбирать оборудование с функциями электронной защиты, такими как схемы защиты динамиков и лимитеры усилителей.

Системы аренды для непрофессионалов должны быть просты в использовании и настройке, а также легко ремонтироваться и обслуживаться компанией-арендодателем. С этой точки зрения, акустические системы должны иметь легкодоступные рупоры, динамики и кроссоверную схему, чтобы можно было выполнять ремонт или замену.

Крупные гастролирующие коллективы и корпоративные мероприятия, проводимые на больших площадках, часто арендуют мощные звукоусилительные системы. Как правило, в штате компании, предоставляющей оборудование в аренду, имеются один или несколько звукоинженеров. В случае аренды систем для туров компания-арендодатель обычно направляет в состав группы нескольких звукоинженеров и техников, которые сопровождают коллектив для установки и настройки аппаратуры. Звукорежиссёр, отвечающий за сведение выступления, зачастую выбирается и предоставляется самой группой, поскольку музыканты хорошо знакомы с различными аспектами шоу и понимают, каким должно быть звучание их концерта.

Организация звукового сопровождения для клубов с живой музыкой и танцевальных мероприятий часто сопряжена с особыми трудностями. Это связано с огромным разнообразием помещений, которые используются в качестве клубов: от бывших складов или музыкальных театров до небольших ресторанов или подвальных пабов с бетонными стенами. Танцевальные мероприятия могут проходить в огромных складах, ангарах или на открытых площадках. В некоторых случаях клубы располагаются в многоэтажных помещениях с балконами или в Г-образных залах, что затрудняет достижение равномерного звучания для всех посетителей. Решением является использование дополнительных акустических систем для обеспечения хорошего покрытия, с применением задержки, чтобы гарантировать, что слушатели не будут воспринимать один и тот же усиленный звук в разное время.

Количество сабвуферных кабинетов и усилителей мощности, предназначенных для воспроизведения низкочастотных звуков в клубе, зависит от его типа, музыкальных жанров, которые там звучат, и размера помещения. В небольшом кафе, где выступают в основном фолк-, блюграсс- или джазовые коллективы, сабвуферы могут отсутствовать вовсе, а басовые звуки будут воспроизводиться основными широкополосными акустическими системами. В то же время, в клубе, где играют группы, исполняющие хард-рок или металл, или в ночном клубе, где диджеи играют танцевальную музыку, может быть установлено несколько больших сабвуферов, поскольку эти жанры и стили музыки обычно характеризуются мощным, глубоким басом.

При проектировании звуковых систем для клубов возникает сложность, связанная с тем, что одна и та же система может использоваться как для воспроизведения заранее записанной музыки диджеями, так и для живых выступлений. Клубная система, предназначенная для диджеев, требует диджейского микшера и места для проигрывателей. В отличие от этого, клуб для живой музыки нуждается в микшерном пульте, разработанном для живого звука, сценической мониторной системе и многоканальном кабеле, проложенном от сцены к пульту. Клубы, где проводятся оба типа мероприятий, могут столкнуться с трудностями в обеспечении необходимого оборудования и настройки для обоих вариантов использования. Клубы могут быть неблагоприятной средой для звукового оборудования, поскольку воздух там может быть горячим, влажным и прокуренным. В некоторых клубах поддержание прохлады усилителей мощности может представлять собой проблему.

При проектировании акустической системы церквей и аналогичных культовых сооружений часто возникают сложности. Акустические системы должны быть незаметными, чтобы гармонировать с антикварной резьбой по дереву и каменной кладкой. В некоторых случаях звукорежиссёры разрабатывают акустические системы с корпусами, окрашенными на заказ. Некоторые помещения, такие как санктории или часовни, которые имеют вытянутую форму с низкими потолками, требуют дополнительное распределение акустических систем по всей площади для обеспечения равномерного звучания. После установки церковные системы часто управляются непрофессиональными добровольцами из числа прихожан, поэтому они должны быть просты в эксплуатации и обслуживании. Для этого некоторые микшерные пульты, разработанные для культовых сооружений, оснащены автоматическими микшерами, которые приглушают неиспользуемые каналы для снижения шума, и автоматическими системами подавления обратной связи, которые обнаруживают и подавляют частоты, вызывающие свист. Эти функции также могут быть доступны в многофункциональных пультах, используемых в конференц-залах и многоцелевых помещениях.

Системы гастрольного звука доступны различных размеров и форм, поскольку они должны быть достаточно мощными и универсальными, чтобы озвучить множество различных залов и площадок. Гастрольные системы варьируются от среднеразмерных, предназначенных для групп, выступающих в ночных клубах и других залах среднего размера, до крупных систем для групп, играющих на стадионах, аренах и музыкальных фестивалях. Гастрольные звуковые системы часто проектируются с существенной избыточностью, так что в случае выхода из строя оборудования или перегрева усилителя система продолжала работать. Гастрольные системы для групп, выступающих перед аудиторией в несколько тысяч человек, как правило, устанавливаются и обслуживаются командой техников и инженеров, которые сопровождают артистов на каждом выступлении.

Группы мейнстрима, которые собираются выступать на сценах среднего и большого размера во время их гастролей, проводят одну или две недели технических репетиций со всей концертной системой и производственным персоналом, включая звукорежиссёров. Это позволяет звукорежиссёрам и осветителям ознакомиться с шоу и установить предварительные настройки на своём цифровом оборудовании (например, цифровых микшерах) для каждой части выступления, если это необходимо. Многие современные музыкальные группы работают в это время со своими инженерами, отвечающими за сведение звука в зале и на сцене, чтобы согласовать общее видение звучания шоу и микса как для самих музыкантов на сцене, так и для зрителей.

Часто это включает программирование различных эффектов и обработку сигналов для конкретных песен, чтобы они звучали похоже на студийные версии. Чтобы управлять шоу с частыми сменами эффектов, звукорежиссёры обычно выбирают цифровую микшерную консоль, так что они могут сохранить и автоматически вызвать множество настроек между песнями. Системные техники также используют это время, чтобы ознакомиться с конкретным оборудованием, которое будет использоваться в туре, и понять, как оно акустически реагирует во время выступления. Эти техники остаются занятыми и во время шоу, следя за исправной работой звуковой системы и её правильной настройкой, поскольку акустическая отдача помещения или площадки меняется в течение дня в зависимости от температуры, влажности и количества людей в зале.

Звуковое оформление для театров, оперных театров и других драматических постановок может вызвать проблемы, схожие с проблемами богослужебных помещений. Театры часто располагаются в исторических зданиях, где акустические системы и проводка должны гармонично вписываться в архитектуру. Требование к чистому обзору сцены может сделать недопустимым применение стандартных аудиосистем. Поэтому вместо них часто применяются узкие низкопрофильные громкоговорители.

В театральных постановках и драматических спектаклях актёры перемещаются по сцене, что обуславливает использование беспроводных микрофонов. Некоторые дорогостоящие театральные шоу и мюзиклы озвучиваются в формате объёмного звука в реальном времени, часто звукорежиссёр постановки запускает звуковые эффекты, которые смешиваются с музыкой и диалогами звукорежиссёром сведения. Такие системы, как правило, более сложны в проектировании и обычно включают отдельные комплекты громкоговорителей для различных зон театра.

Особый тип звукоусиления, называемый акустическое улучшение используется в некоторых концертных залах, где исполняется классическая музыка, такая как симфонии и опера. Системы акустического улучшения добавляют больше звука в зал и устраняют мёртвые зоны в зрительном зале «... дополняя естественные акустические свойства помещения.» Система использует «...набор микрофонов, соединённых с компьютером, который, в свою очередь, соединён с набором громкоговорителей.» Однако, по мере того как слушатели стали осведомлены об использовании этих систем, возникли споры, поскольку «...сторонники чистоты звука утверждают, что естественное акустическое звучание голосов или инструментов в данном зале не должно изменяться»^[50].

В своей статье Грязный маленький секрет оперы Кай Харада утверждает, что оперные театры начали использовать электронные системы акустического усиления «...для компенсации недостатков акустической архитектуры зала.» Несмотря на возмущение, возникшее среди любителей оперы, Харада отмечает, что ни один из оперных театров, использующих системы акустического усиления «...не прибегает к традиционному усилению звука в стиле Бродвея, когда большинство, если не все певцы оснащены радиомикрофонами, звучание которых смешивается через ряд неприглядных громкоговорителей, разбросанных по всему театру.» Вместо этого большинство оперных театров используют систему усиления звука для акустического улучшения и для незаметного усиления голосов за сценой, сценического диалога и звуковых эффектов (например, церковных колоколов в опере Тоска или грома в вагнеровских операх)^[51].

Эти системы используют микрофоны, компьютерную обработку «с изменением задержки, фазы и частотной характеристики», а затем передают сигнал «...на большое число громкоговорителей, расположенных по периметру концертного зала.» Другая система акустического улучшения, VRAS использует «...различные алгоритмы, основанные на микрофонах, размещённых по всему помещению.» Немецкая государственная опера в Берлине и центр «Колибри» в Торонто используют систему LARES. Театр Ахмасона в Лос-Анджелесе, Королевский национальный театр в Лондоне и Вивьен Бомонт театр в Нью-Йорке используют систему SIAP^[52].

В лекционных и конференц-залах возникает проблема четкого воспроизведения речи в большом помещении, которое может иметь отражающие поверхности, создающие эхо. Одна из сложностей при воспроизведении речи заключается в том, что микрофон, используемый для улавливания звука голоса человека, может также улавливать нежелательные звуки, например, шелест бумаг на трибуне. Более направленный микрофон может помочь уменьшить нежелательный фоновый шум.

При работе с выступающими на конференциях звукорежиссёры сталкиваются с тем, что приглашённые спикеры, в отличие от профессиональных певцов, могут быть не знакомы с принципами работы микрофонов. Некоторые из них могут случайно направить микрофон в сторону другого выступающего или мониторной колонки, что может вызвать акустическую обратную связь.

На некоторых конференциях звукорежиссёрам приходится обеспечивать микрофонами большое количество выступающих, например, на панельных дискуссиях или дебатах. В таких случаях для регулировки уровня микрофонов и отключения неиспользуемых каналов, чтобы уменьшить нежелательный фоновый шум и вероятность возникновения обратной связи, применяются автоматические микшеры.

Системы звукоусиления для спортивных сооружений часто сталкиваются с проблемой значительного эха, которое может затруднять разборчивость речи. Кроме того, акустические системы для спортивных и развлекательных мероприятий нередко подвергаются воздействию окружающей среды, что требует использования всепогодных уличных громкоговорителей на стадионах под открытым небом и влаго- и брызгозащищённых динамиков в бассейнах. Еще одной сложностью при построении звуковых систем для спортивных мероприятий является то, что на многих аренах и стадионах зрители располагаются со всех четырех сторон игрового поля. Это требует обеспечения звукового покрытия на 360 градусов. Такой подход кардинально отличается от стандартных решений для музыкальных фестивалей и концертных залов, где музыканты находятся на сцене, а публика сидит перед ней^[53][54][55].

Звукоусилительные системы большого масштаба разрабатываются, монтируются и эксплуатируются звукоинженерами и звукотехниками. На этапе проектирования новых площадок звукоинженеры сотрудничают с архитекторами и строителями, чтобы убедиться, что предложенный проект предусматривает размещение акустических систем и достаточное пространство для звукотехников и стоек с аудиооборудованием. Звукоинженеры также дают рекомендации по выбору аудиокомпонентов, наиболее подходящих для данного пространства и его назначения, а также по их правильному размещению и установке. На этапе монтажа звукоинженеры следят за безопасной установкой и подключением высоковольтных электрических компонентов, а также за надежным креплением (или «подвешиванием») потолочных или настенных акустических систем. После установки компонентов звукоусиления звукоинженеры тестируют и калибруют систему, чтобы обеспечить равномерное звучание во всем частотном диапазоне.

Система звукоусиления должна точно воспроизводить сигнал от входа до выхода, включая все этапы обработки, без искажений или изменения тембра. Однако из-за различий в размерах и формах помещений, используемых строительных материалов и даже плотности скопления людей, достичь этого без предварительной калибровки системы не всегда возможно. Это может быть выполнено одним из нескольких способов.

Самый старый способ калибровки системы включает в себя набор здоровых ушей, тестовый материал (например, музыку или речь), графический эквалайзер и знание желаемой частотной характеристики. Затем нужно прослушать тестовый материал через систему, отметить любые заметные отклонения частот или резонансы и скорректировать их с помощью эквалайзера. Инженеры обычно используют привычный плейлист для калибровки новой системы. Этот метод на слух до сих пор применяется многими инженерами, даже при использовании измерительного оборудования, как финальная проверка того, как система звучит с музыкой или речью. Другой метод ручной калибровки требует высококачественных наушников, подключённых к входному сигналу до какой-либо обработки^[e]. Затем этот прямой сигнал можно использовать в качестве эталона для выявления любых различий в частотной характеристике^[56].

С момента появления цифровой обработки сигналов (англ. digital signal processing, DSP) было разработано множество устройств и компьютерных программ, призванных переложить основную часть работы по калибровке систем с человеческого слухового восприятия на программные алгоритмы, работающие на микропроцессорах. Одним из инструментов для калибровки звуковой системы является анализатор реального времени (АРВ, англ. real-time analyzer, RTA). Этот инструмент обычно используется путём подачи розового шума на систему и измерения результата с помощью специального калиброванного микрофона, подключённого к АРВ. Используя эту информацию, систему можно настроить для достижения желаемой частотной характеристики.

В последнее время звукорежиссёры получили в свое распоряжение программное обеспечение для анализа звука на основе двойного быстрого преобразования Фурье (англ. fast-Fourier transform, FFT), такое как Smaart. Оно позволяет инженеру видеть не только информацию о частотной характеристике, которую предоставляет АРВ, но и данные во временной области. Это даёт инженеру гораздо более содержательную информацию, чем при использовании одного лишь АРВ. Анализ с помощью двойного FFT позволяет сравнивать исходный сигнал с выходным. Систему можно калибровать, используя обычный звуковой материал вместо розового шума или других специальных тестовых сигналов. Калибровку можно отслеживать во время выступления^[57].

Магазины профессионального аудиооборудования предлагают микрофоны, акустические системы, сценические мониторы, микшерные пульты, монтируемые в стойки устройства эффектов и связанное оборудование для использования звукорежиссёрами и техниками. Часто в названии или описании таких магазинов используется слово профессиональный или pro , чтобы отличить их от магазинов потребительской электроники, где продаются акустические системы для домашнего использования, оборудование для домашнего кинотеатра и усилители, рассчитанные на частное применение в домашних условиях.