Начнем, наверное, с самого звука. Каждый из вас еще со школы знает, что скорость звуковой волны составляет 330 метров в секунду. Звуковая волна имеет резонансную частоту, которая измеряется в герцах (Hz). Один герц равен одному удару в секунду. Попробуем привести пример того, где вы в жизни можете столкнуться с резонансной частотой. Поставьте на стол хрустальный бокал и ударьте по нему ложкой. Вы услышите характерный звон. Так вот, этот звон и называют резонансной частотой. А если в этот бокал налить воды, то он будет звенеть на более низких тонах - в нашем случае частотах. Из этих несложных экспериментов можно сделать еще один вывод: чем ниже частота резонанса, тем длиннее звуковая волна, излучаемая предметом.
Исходя из того, что звук имеет скорость и может отражаться от вещей, посчитаем длину звуковой волны, разделив скорость звука 330 метров в секунду на частоту, к примеру, 20 герц. Получаем длину волны 16,5 метра. Кстати говоря, 20 герц - это частота резонанса китайского барабана. Так что, я думаю, теперь вы уловили разницу между частотами и их длинами.
К чему все это было сказано, я сейчас объясню. Представим, что вы купили дом и решили сделать в одной из его комнат домашний кинотеатр. Вы походили по помещениям и нашли подходящую комнату размером, скажем, 4 метра на 7 метров и 3 метра - высота потолка. Исходя из того, что у звуковой волны есть частота резонанса и длина, мы можем посчитать проблемные резонансы в вашей комнате. Напомню, что они образуются в результате переотражения звуковой волны от стен и потолка, а слышим мы их как бубнение или гул.
Итак, считаем. Делим скорость звука 330 м/с на длину вашей комнаты 7 метров и получаем округленно 47 Hz. Число 47 - это и есть резонанс (в герцах, соответственно) в вашем помещении, который серьезно портит звучание вашей аудиосистемы. Но это еще не все - у нас же есть ширина и высота, а значит, и еще два резонанса. Таким же методом расчета мы получаем следующее: резонанс от потолка до пола у нас равен 110 герц, а от боковых стен - 82 герца. В итоге мы получаем три резонанса на частотах 47, 110 и 82 герц.
А теперь немного о том, как эти резонансы себя ведут. Как уже было сказано, переотражения создают резонанс, что, соответственно, повышает уровень звукового давления на этой частоте. Само звуковое давление измеряется в децибелах. Из этого следует, что чем мощнее ваша система, тем сильнее эти резонансы сказываются на звучании. Порой они достигают такой громкости, что их отчетливо слышно. Например, это можно заметить, хлопнув в ладоши в ванной комнате, облицованной плиткой. Если же переместиться в большую комнату с множеством мягкой мебели и ковров, этот хлопок будет звучать более глухо. Примерно таким образом и проявляют себя резонансные пики, которые можно изобразить графически.
Причем, здесь стоит отметить, что кроме резонансных пиков, существуют еще и провалы в АЧХ. На слух провалы проявляют себя снижением уровня звукового давления. То есть, когда мы в аудиозаписи на заднем плане слышим, к примеру, жужжание мухи, то при провале в АЧХ мы это жужжание тоже слышим, но уже тише.
Провалы образуются вовсе не из-за переотражений, а из-за участков в вашей комнате, где имеются звукопоглощающие предметы, такие как толстый ковер, мягкий диван или шторы, которые гасят звуковое давление на определенной частоте. На слух такие провалы менее заметны, чем резонансные пики, и серьёзным образом не влияют на звучание вашей аудиосистемы.
Напомню, что даже небольшой резонансный бугор в 3 децибела уже хорошо слышен. Так что тут говорить про резонансные пики около 12-18 децибел, которые придают пагубную окраску звуку. В то время как провал в АЧХ в 3 децибела вы наверняка не услышите.
На музыке, например, такие резонансы могут себя проявлять как неприятное эхо, во время звучания только вокала. Разумеется, изначально в записи никакого эха нет. А теперь представьте, что будет, если вместе с вокалом играют еще и инструменты. В общем, звучание системы меняется в худшую сторону, и от оригинальной музыки мало что остается.
Итак, со звуком и резонансами мы с вами немного разобрались. Теперь можно перейти к самому главному - к борьбе с этими самыми резонансными горбами и пиками.
Первое, о чем стоит сказать, - это о самом помещение. Чем меньше в нем параллельных стен, тем лучше. Вообще, идеальным было бы помещение сферической формы, в котором был бы всего один резонанс. Но в виду того, что наши с вами комнаты в большинстве случаев прямоугольные, об этом даже не будет речи. Хотя есть примеры, когда на этапе строительства частного дома хозяева заказывали помещения круглой формы со скошенной крышей с целью достижения наилучшего звучания. В случае если в вашем доме имеется на выбор квадратное и прямоугольное помещения, то смело отдавайте предпочтение последнему, так как в квадратном бубнение на одной частоте будет в два раза сильнее, из-за того что резонансы на одной частоте суммируются по звуковому давлению.
Если у вас есть финансовые возможности и желание создать помещение чисто под кинотеатр, то стоит задуматься над его размерами и формой, потому как именно от них зависит звучание вашей будущей системы. В связи с этим лучше обратится в компанию, которая специализируется на строительстве и звукоизоляции помещений под будущие кинотеатры или студии. Если же вы все-таки решили взяться за это сами, то вам предстоит довольно долгий процесс, разобраться в котором я вам сейчас помогу.
На сегодняшний день существуют два метода борьбы с этими явлениями. Первый из них - это гашение резонансов путем акустического демпфирования помещения, проще говоря, звукоизоляция, которая заключается в обшивке стен и потолка звукопоглощающими материалами. Второй способ более простой - приобретение комплекта оборудования для определения и калибровки АЧХ, в который входят измерительный микрофон и тестовый диск. Принцип работы следующий. В месте предполагаемого прослушивания на уровне глаз устанавливаете микрофон, подключенный к процессору, и запускаете на своей аудиосистеме приложенный диск, на котором записан весь частотный диапазон. На слух воспроизводимые звуки воспринимаются как обычные шумы, только разной тональности. После этого подключаете процессор между линейным выходом вашего проигрывателя и усилителем. И никаких ремонтно-отделочных работ не потребуется, потому как этот аппарат вносит электронную коррекцию сигнала, которая исправляет недостатки акустики помещения.
Существуют различные виды оборудования: самостоятельные измерительные приборы и подключаемые к компьютеру. В рамках данной статьи я не буду описывать весь принцип измерения, поскольку все аппараты разные, и к каждому из них прилагается инструкция, которую не сложно изучить.
Второй вариант вам наверняка понравился больше первого в силу того, что он не требует проведения никаких работ с помещением. На самом деле, в данной ситуации проще не значит лучше. Почему? Отвечаю. Практически любое электронное устройство, подключенное в разрез линейного выхода, влияет на звук и порой более серьезным образом чем акустика помещения. Такой аппарат вносит различного рода искажения сигнала, что в итоге становится причиной плохого звучания.
Вернемся к первому методу - звукоизоляции помещения. Предположим, что у вас есть комната без внутренней отделки и без полов. Первое, что вам будет необходимо сделать, - это обрешетку стен и потолка, для того чтобы в промежутки между рейками можно было закрепить специальные многослойные звукоизоляционные панели. Тут есть определенные правила, которых следует придерживаться. Количество и толщина закладываемого материала должна рассчитываться, исходя их размеров вашего помещения. Эти размеры и толщины определяются по схеме комнаты.
Специфика материалов следующая. Для гашения резонансов на самых низких частотах применяются материалы на тяжелых основах, в случае если низких резонансов нет - на основе минеральной ваты: пенополиэтилена или пенопласта. Вышеперечисленные материалы вы можете приобрести в компаниях, специализирующихся на строительстве и отделке помещений для студий звукозаписи или кинотеатров.
После проведенных звукоизоляционных работ необходимо занести мебель и проводить измерения. Замеры делаются с мебелью, так как она тоже влияет на звук. Также стоит сказать, что до измерений лучше не обклеивать стены обоями и не производить какую-либо отделку. Это связано с тем, что после измерений небольшие резонансы могут все же обнаружиться, и вам понадобится приобрести дополнительные звукоизоляционные панели, после прикрепления которых уже можно будет делать окончательную отделку стен. В качестве альтернативного средства борьбы с резонансами вы можете использовать декоративные стеновые или потолочные панели для гашения резонансов.
Декоративные панели не стоит сразу закреплять, поскольку еще не известны места, где находятся резонансы. Путем перестановки и акустических измерений находим их оптимальное положение и окончательно закрепляем. На дисплее измерительного аппарата можно будет увидеть, как эти резонансы будут пропадать после передвижения панелей.
В заключении стоит отметить, что проведенные звукоизоляционные работы себя полностью оправдывают, так как звучание аудиосистемы значительно улучшается, исчезают резонансные столбы и артефакты. Даже если у вас нет специального измерительного комплекта, настоятельно рекомендую провести хотя бы минимальную звукоизоляционную подготовку. Это можно сделать путем размещения по периметру помещения различных плотных тканей, например, синтепона или бархата. Также стоит помнить, что передемпфированное (сильно заглушенное) помещение всегда лучше не заглушенного, имеющего резонансы.
15.03.2007, 16:02
Имеется акустика (небольшие напольники), и имеется офигенный резонанс на 55 герц (ширина комнаты 3,25 м., длина 5,62 м., колонки стоят вдоль длинной стены, примерно в 60 см. от стены, место прослушивания - практически у стены - тут вариантов нет). Из мебели - диван, кресло, телевизор и небольшой стеллаж. Ковер на полу.
Придвигая - отодвигая акустику от стены, заглушая фазоинвертор особого улучшения достигнуть не получается.
Может поможет бас-клинер? Как его расчитывать - может есть какие то программы? Либо попробовать еще какие то способы?
Заранее благодарен всем откликнувшимся на мою просьбу. Думаю, эта проблема часто встречается в наших мелких комнатенках:-)
15.03.2007, 16:52
Подскажите, пожалуйста, относительно простые и малозатратные способы минимизации комнатных резонансов (если они есть)..Нет!
Впрочем можно сложить до потолка в углах комнаты пустые картонные каробки:)
Имеется акустика (небольшие напольники), и имеется офигенный резонанс на 55 герц (ширина комнаты 3,25 м., длина 5,62 м., колонки стоят вдоль длинной стены, примерно в 60 см. от стены, место прослушивания - практически у стены - тут вариантов нет). Из мебели - диван, кресло, телевизор и небольшой стеллаж. Ковер на полу. Колонки вдоль короткой стены - никак?
Может поможет бас-клинер? Как его расчитывать - может есть какие то программы? Либо попробовать еще какие то способы?Его размеры в четверть комнаты Вас огорчат.
Заранее благодарен всем откликнувшимся на мою просьбу. Думаю, эта проблема часто встречается в наших мелких комнатенках:-)Ничё - се 18м - маленькая, народ в 12-14 м пытается напольники ставить - получается.
Потусуйтесь: http://www.acoustic.ua/Article_225.html (http://www.acoustic.ua/Article_225.html)
15.03.2007, 17:23
Имеется акустика (небольшие напольники), и имеется офигенный резонанс на 55 герц... Скажите - а какие напольники?
Как они на полу размещены (шипы, плита и пр.)?
Какой пол в комнате (конструктивно)?
Как Вы определили, что на 55 Гц?
И что значит - офигенный?
16.03.2007, 17:06
Швейк, спасибо за ссылку. Обязательно посмотрю. Насчет размещения вдоль короткой стены - т.к. комната используется не только для аудио, такое размещение пока невозможно. Я бы и рад попробовать, но ограничен в возможностях...To Viktor - напольники Monitor Audio Silver RS 5. Размещены на 9-кг плитах (тротуарные 30х30) + шипы родные, пробовал ставить и без плит. Пол бетонный (обычная панельная 5-этажка) + линолеум толстый.Определил, что 55 герц по тестовому диску из "Салон AV" (там есть трек с нарезкой от 20 до 150 герц).Офигенный - это когда 40 гц и 60 гц - значительно тише, а на 55 на уши давит.
16.03.2007, 17:44
Офигенный - это когда 40 гц и 60 гц - значительно тише, а на 55 на уши давит.Странно это... .
Считается, что Monitor Audio Silver RS 5 снизу по нормальному начинают работать с ~70-80 Гц.
Но... ежели факт -
Из дешевых методов к пустым коробкам Швейка можно еще добавить ячеистые картонки для яиц, но... не эстетично:-).
Фирменные не дешевы.
Простых программ для расчета акустики помещений я не знаю.
При необходимости пользуемся программами CARA (http://www.cara.de/). Эта же компания, кстати, производит и аудиоабсорберы для разных частот (но в цене...).
Вам может помочь установка еще какой-нибудь мебели - кресел мягких, полок с книгами.
26.03.2007, 05:39
А ещё вам может помочь параметрический эквалайзер.Только хороший стоит дорого, но если вы не особенный эстет...вдруг.
Можно и графическим "подрезать низы".Возможно, там при убавлении на пару децибел проблема решится, а возможно и все 12 не помогут.По-разному бывает, здесь только экспериментировать.
26.03.2007, 11:28
Не там ищете решение проблемы, дорогие мои!
Все очень просто.
Не стоит стараться понять явление резонанса и тем более регулировать АЧХ.
Важнее в Вашем случае явление ЭХО (иногда называемое реверберацией). Оно минимизируется простой драпировкой стен тканью собранной в "гармошку". Юбки плиссе помните? Тогда нарисуйте на бумаге символ греческого алфавита "омега" и сплющите ее сверху вниз почти до плоского вида. Вот по такой форме и надо прикреплять ткань на всю высоту помещения. Канцелярским степлером по деревянной обрешетке из реек толщиной 30-50 мм. Между тканью и стеной должен быть зазор - воздух в замкнутом пространстве тоже демпфер. Ткань любая, не синтетик.
Многократное отражение звука (стена-то мягкая и не плоская) будет исключено, басы не будут гулкими, высшие гармоники будут подавлены. Звук будет чистым.
По эффективности подавления тканевая драпировка немного уступает ячейкам от яиц. Зато красивее.
Но надо ли так изощряться в собственной квартире?
Так поступают в репетиционных помещениях для оркестров, чтобы явнее слышались плохое интонирование и не грамотная аранжировка.
Может проще слушать на меньшем уровне громкости?
26.03.2007, 16:31
Подскажите, пожалуйста, относительно простые и малозатратные способы минимизации комнатных резонансов (если они есть).
:-)
Я вырезаю резонансы параметрическим эквалайзером.
18.04.2007, 02:09
Решение одно - выносите ваши напольники дальше от стены. Хотя бы на 1,5 м. И попробуйте закрыть фазоинверторы, если таковые имеются.
Я считаю, что в ОБЫЧНОЙ жилой комнате НЕ НАДО предпринимать специальные акустические меры. Благоразумно, конечно при возможности, для этого выделить отдельную комнату, как сделал я. Но тут уже отдельная тема.
18.04.2007, 02:14
Кстати, о напольниках.
Уж насколько я не люблю бюджетные напольники, но недавно был приятно удивлен звуком новой французской акустики highland. Классика, джаз - ШИКАРНО! Рок - ужасно.
Рекомендую, послушать. ;)
18.04.2007, 17:13
и имеется офигенный резонанс на 55 герц Извините простодушного дилетанта, а не могут быть те 55 герц просто влиянием сети электропитания?
25.04.2007, 22:45
Эффективно изменить акустическую обстановку в комнате для 50 герц малореально. Попробуйте затыкать отверстие фазоинвертора, сначала рыхлым синтепоном, постепенно увеличивая плотность затычки.
Мусатов Константин
28.04.2007, 21:01
Резонанс 55 Гц - основной резонанс и никакими ячейками или драпировками не лечится. Хотя общее демпфирование помещение нужно, но это другой вопрос. Лучший способ борьбы с основным резонансом - размещение АС. С большой вероятносью, надо пытаться поставить АС как можно ближе к стене. Если сзади есть порт фазика, то в него вставить легкий параллон. Далее надо подобрать расстояние между АС так, что бы пик 55Гц был бы минимален. По дискретным частотам с тестового диска судить о настройке тяжело, поскольку могут возбуждаться другие частоты. Лучше найти свип тон.
15.09.2007, 14:08
У мненя похожая проблема, только частота пониже - 41Гц.
Что я только не делал - "плавающий пол", акустический потолок, фальшстену из 2х слоев гипсокартона 12мм и минваты и брусков, в двух углах комнаты сделал полки для CD из гипсокартона минваты и брусков.
Аппаратуру менял, Колонки "Jamo C809" таскал по комнате в поиске наименьшего нч резонанса.
Устал......
Наберусь сил и еще что нибудь сделаю, может большой диван куплю.
Слышал про нч рассеиватели, но не знаю как их расчитать и из чего сделать.
Если кто-то знает подскажите пожалуйста.
Звук, слышимый нами в комнате прослушивания или в помещении для домашнего кинотеатра, формируется работой звуковоспроизводящего оборудования и акустическими свойствами окружающего нас пространства. Тональный баланс и тембр звука может значительно изменяться в зависимости от места расположения слушателя, громкоговорителей и геометрии комнаты. Более того, собственные акустические резонансы помещения (их еще называют стоячими волнами или комнатными модами) могут оказывать такое влияние, что даже будут преобладать над звуком исходной фонограммы.
Расположение громкоговорителей в комнате прослушивания
и комнатные моды
Звук, слышимый нами в комнате прослушивания или в помещении для домашнего кинотеатра, формируется работой звуковоспроизводящего оборудования и акустическими свойствами окружающего нас пространства. Тональный баланс и тембр звука может значительно изменяться в зависимости от места расположения слушателя, громкоговорителей и геометрии комнаты. Более того, собственные акустические резонансы помещения (их еще называют стоячими волнами или комнатными модами) могут оказывать такое влияние, что даже будут преобладать над звуком исходной фонограммы.
Стоячие волны создают в помещении серию «пиков» и «провалов», при этом в определенных зонах уровни громкости могут быть как выше, так и ниже воспроизводимых источником.
Звуковое давление, создаваемое модами, имеет более высокие уровни возле стен, еще более оно высоко в зонах двугранных угловых (стыки стена/потолок, стена/ пол, стена/стена), а самые высокие уровни наблюдаются в зонах трехгранных угловых (стыки стена/стена/потолок или стена/стена/пол).
Пропорции комнаты, т.е. соотношения длины, ширины и высоты, задают расположение комнатных мод в частотном спектре, а также плотность их распределения. Размеры, как таковые, определяют частоты, на которых имеют место резонансы, т.е. то, будут ли отдельные, имеющие огромное значение для воспроизводимой музыки частоты усиливаться, или же подавляться. В прямоугольных комнатах с ровными и отражающими поверхностями (стенами, полом и потолком) эти резонансы легко могут быть вычислены по следующей, хорошо известной формуле:
f = (c /2)·(√(n x / L x ) 2 +( n y / L y ) 2 +( n z / L z ) 2)
где n x , n y и n z - целые числа, а L x , L y и L z - это соответственно длина, ширина и высота помещения.
Для вычисления всех мод необходимо перебрать все возможные комбинации из трех целых чисел N x , Ny, N z . На практике же достаточно вычислить только низкочастотные моды, т.е. ограничиться максимальным значением N = 4.
Существует три типа резонансных мод - аксиальные, тангенциальные и наклонные (косые).
Аксиальные моды возникают между парой противоположных стен вдоль одного из размеров комнаты стен вдоль одного из размеров комнаты.
Наклонные (или косые) моды возникают при участии всех шести внутренних поверхностей комнаты.
Аксиальные моды, как правило, являются самыми интенсивными из всех и при определенном допущении для оценки распределения комнатных ре- зонансов можно пренебречь влиянием тангенциальных и косых мод. Рассчитать аксиальные комнатные моды можно вручную, а также с помощью несложного акустического online калькулятора (http://www.acoustic.ua/forms/calculator7_1.html).
В помещениях небольшого размера влияние комнатных мод продлевает время затухания звука и увеличивает неравномерность амплитудно-частотной характеристики. Основные проблемы возникают на НЧ из-за сравнительно низкой плотности резонансных мод в диапазоне 40-300 Гц.
Наличие резонансных мод в помещении приводит к нежелательному окрашиванию звука и появлению ярко выраженных дефектов тонального баланса. Фонограмма приобретает характерное «коробчатое» звучание.
Проектировщики студий звукозаписи и музыкальных комнат стараются решить эту проблему путем использования комнат с соответствующими пропорциями, располагая слушателей и громкоговорители в нужных местах, а также применяя специальные низкочастотные поглотители.
Выбор «правильных» комнатных пропорций позволяет значительно снизить влияние комнатных резонансов и ослабить слышимое воздействие мод.
За последние десятилетия было предложено большое количество подходов к поиску оптимальных соотношений размеров комнат. В большинстве своем в этих методиках стремятся избежать случаев, в которых повторяющиеся моды располагаются в узком диапазоне частот.
Тангенциальные моды образуются, когда звуковая волна многократно переотражается четырьмя поверхностями, пары которых параллельны друг другу.
Многие известные акустики занимались данной проблемой. В результате, в практике архитектурной акустики устоялось несколько наиболее удачных соотношений комнатных размеров.
В 1996 году после серии исследований, проведенных в инженерном департаменте ВВС (Research Department Engineering Division of ВВС), Роберт Волкер (Robert Walker ) разработал критерий качества музыкальной комнаты, основанный на вычислении среднеквадратичного расстояния между модальными частотами. Этот метод позволяет получить ряд практичных и почти оптимальных размеров комнаты. В 1998 году формула, предложенная Волкером, была принята в качестве стандарта Европейским Радиовещательным Союзом (European Broadcasting Union , TR R 22, 1998) и Международным Телекоммуникационным Союзом (International Telecommunication Union ITU - R BS .1116-1, 1998) и рекомендована к применению при строительстве студийных помещений и музыкальных комнат прослушивания.
Соотношение выглядит следующим образом:
1.1 w / h <= l / h <= 4.5 w / h - 4, l / h < 3, w / h < 3 где l - длина, w - ширина, h - высота помещения. Кроме того, должны быть исключены целочисленные отношения длины и ширины помещения к его высоте в пределах +/- 5%.
Интерактивный калькулятор для расчета оптимальных размеров комнаты прослушивания доступен по ссылке http :// www . acoustic . ua / forms / calculator 7_1. html .
Описанная формула позволяет рассчитать не идеальные, но вполне приемлемые соотношения линейных размеров студийных помещений, контрольных комнат и музыкальных комнат прослушивания с точки зрения уменьшения влияния низкочастотных резонансов.
Тем не менее, очень часто приходится иметь дело с комнатой, форму которой изменить уже невозможно. В этом случае важным инструментом для снижения влияния комнатных резонансов является правильное взаимное расположение акустических систем относительно друг друга, ограждающих конструкций и зоны прослушивания.
В практике критического прослушивания существует несколько подходов к расстановке акустических систем в помещении. Один из них был разработан Джорджем Кардасом (George Cardas) на основе реализации принципа «золотого сечения». Данная методика применима к любым корпусным акустическим системам, в случае их размещения в любом прямоугольном симметричном помещении с сопоставимыми размерами. В правильности такого подхода можно легко убедиться путем непосредственного прослушивания без использования специальной аппаратуры.
Установка акустических систем в замкнутом помещении приводит не только к возбуждению комнатных мод, но и к возникновению интерференционных искажений, обусловленных взаимодействием прямого звука громкоговорителей с отражениями звуковых волн от ограждающих конструкций (так называемый SBIR-эффект (Speaker Boundary Interference Response). При этом, из сигнала, доходящего до зрителя, исчезает полезная информация в целом наборе информационно- значимых частотных полос, что сильно искажает тональный баланс исходной фонограммы. Частоты, на которых возникает нежелательное акустическое взаимодействие, пропорциональны расстоянию от громкоговорителей до стен помещения и в основном находятся в диапазоне 50-250 Гц.
На звучание стереосистемы более всего влияют искажения, обусловленные взаимодействием (в порядке значимости):
Громкоговорителя с ближайшей боковой стеной;
Громкоговорителя с фронтальной стеной;
Громкоговорителя с дальней боковой стеной.
Рассмотрим варианты размещения акустических систем в комнатах различной формы и методы борьбы с нежелательными акустическими дефектами.
Комната прослушивания с продольной ориентацией
Использование принципа «золотого сечения», позволяет расположить громкоговорители в музыкальной комнате таким образом, чтобы рассогласовать частоты, на которых проявляются акустические дефекты, а также исключить или значительно уменьшить унисон вредных резонансов. Для того, чтобы расположить корпусные акустические системы в прямоугольном симметричном помещении в соответствии с принципом «золотого сечения» необходимо запомнить две простые формулы:
Расстояние от центра низкочастотного громкоговорителя до боковой стены:
Ширина помещения RW, (м) х 0,276
Расстояние от центра низкочастотного громкоговорителя до фронтальной стены:
Ширина помещения RW, (м) х 0,447
После того, как громкоговорители в помещении расставлены по принципу «золотого сечения», необходимо выбрать позицию слушателя в ближнем звуковом поле. Месторасположение слушателя определяется только расстоянием между центрами громкоговорителей и не связано с размерами самого помещения.
В общем случае оба громкоговорителя и голова слушателя должны быть расположены в вершинах равностороннего треугольника. Длина стороны треугольника должна быть равна расстоянию между громкоговорителями. Важность симметричного расположения акустических систем в маленькой комнате нельзя переоценить. Когда громкоговорители расположены согласно принципу «золотого сечения», необходимо их немного развернуть в сторону слушателя. Это можно сделать, полагаясь на слух. Обычно достаточно разворота громкоговорителей в пределах 5-6 градусов. Корпусные громкоговорители обычно требуют немного большего угла разворота, чем панельные.
Расположение слушателя в ближнем поле обеспечивает прекрасную стерео- панораму. Этот прием, как правило, используется в студиях звукозаписи. Тем не менее, это не является универсальным рецептом для музыкальных комнат прослушивания. Очень часто удаление точки прослушивания от плоскости размещения акустических систем бывает более предпочтительным для создания реалистичной звуковой сцены. Оптимальное расстояние «с» может иметь значение в пределах 0,88-1,33 относительно расстояния между фронтальными громкоговорителями.
Комната прослушивания в форме «золотого кубоида»
Комната прослушивания в форме «золотого кубоида» имеет размеры:
h х 1,62 h х 2,62 h , где h - это высота помещения. Соотношения между линейными размерами такой комнаты соответствуют принципу «золотого сечения» или иррациональной последовательности чисел Фибоначчи. С точки зрения акустики комната в форме «золотого кубоида» обладает одним замечательным свойством. Так как основные резонансные частоты помещения отличаются друг от друга в соотношении «золотого сечения» (пропорционально размерам комнаты), то взаимодействие стоячих волн (всех типов!!!) не увеличивает, а, наоборот, частично компенсирует неравномерность звукового поля. Это приводит к более естественному звуковосприятию в помещениях малого объема (менее 100 м3) на низких частотах.
Для вычисления месторасположения громкоговорителей в музыкальной комнате, выполненной в форме «золотого кубоида» можно воспользоваться методом отношений или числами Фибоначчи. Оба способа вычислений приводят к одинаковому результату.
Комната прослушивания с поперечной ориентацией
Если акустические системы в прямоугольной комнате прослушивания расположены вдоль длинной стены, во фронтальных углах помещения необходимо начертить прямоугольники в пропорции «золотого сечения».
Квадратная комната прослушивания
Если Вам не повезло и у вас квадратная комната прослушивания, так же, как и в предыдущем случае, во фронтальных углах комнаты нужно начертить «золотые» прямоугольники и провести через них диагональные линии. Громкоговорители необходимо располагать вдоль этих линий.
Выполнение этих несложных рекомендаций, основанных на применении гармонического принципа «золотого сечения», позволяет без каких бы то ни было затрат значительно улучшить звучание звуковоспроизводящей аппаратуры в любом симметричном помещении прямоугольной формы. Однако, необходимо отметить, что вышеизложенные рекомендации не являются панацеей от всех акустических несчастий, а касаются только коррекции дефектов, вызванных, прежде всего, влиянием нежелательных комнатных резонансов. Но это та база, основываясь на которой можно выстроить прекрасно звучащую стереосистему, дарящую радость и удовольствие своему владельцу.
Апартаменты для системы
Я часто думаю, что нам повезло родиться с двумя ушами - иначе, как бы мы смогли наслаждаться стереозвуком? Конечно, у каждого блага есть оборотная сторона - этот дар отравляет некоторым жизнь, заставляя тратить уйму времени на возню со всякими деталями и кабелями в постоянном поиске еще больших аудио не удовольствий.
Возможность услышать разницу в звучании компонентов, изменить топологию схем, применить новые стойки, наконец, -все это поддерживает пылающую страсть поклонников Hi-Fi. Некоторые ученые мужи считают, что мы должны внимательно относиться к техническим характеристикам компонентов, другие призывают нас к замене деталей в серийной аппаратуре, третьи пропагандируют системный подход...
При таком внимании к "железу" очень легко забыть о комнатах, в которых мы его слушаем. А между тем качество звучания зависит от акустики помещения ничуть не меньше, чем от качества аппаратуры. Чтобы убедиться в этом, выйдите с приятелем на улицу и поговорите с ним, стоя друг от друга на расстоянии двух-трех метров. Затем вернитесь в свою комнату, сделайте то же самое - вы поймете, что я имею в виду.
Верьте ушам своим
Хотя многие могут представить себе, как поток воды рождает электроэнергию, этого совсем недостаточно для того, чтобы разобраться в энергии акустических волн. Даже для специалистов акустика является сложной комплексной наукой, включающей в себя сложные расчеты наряду с некоторой долей интуитивных предположений.
В этой статье я постараюсь упростить предмет, рассказав о нем в терминах, понятных образованному дилетанту. Прежде всего вы должны верить собственным ушам и помнить, что в этой области все относительно. Просто внимательно вслушайтесь в свою систему. Как она звучит? Объемно? Плоско? Сухо? Откуда идет звук?
Акустические
проблемы в комнате прослушивания скорее
всего являются причиной целого сочетания
факторов, например, отражений, резонанса и,
самое главное, пропорций помещения. Давайте
рассмотрим все это по порядку.
Поющие стены
Всем известно, что звук отражается от стены. Но как это происходит? Когда звуковая волна ударяется о преграду, часть ее отражается, а часть или поглощается, или проходит сквозь препятствие. Чем тверже и плотнее стена, тем большую часть акустической энергии она будет отражать - те из вас, кто любит исполнять оперные арии в ванной комнате, облицованной плиткой, знают, что я имею в виду.
Звуковые
волны отражаются остронаправленно, и в
результате на стене, то есть в стороне от
самого громкоговорителя, появляются его
дополнительные "образы". Они могут
ухудшать отчетливость звуковой картины. А
теперь представьте себе, что происходит,
когда звук от двух громкоговорителей
отражается от шести поверхностей комнаты (не
забудьте о потолке и поле), и вы поймете, что
все не так просто.
Выход в рассеивании
Самым лучшим способом борьбы с отражениями является их рассеивание, когда звуковые волны беспорядочно рассредоточиваются неровными поверхностями. При хорошем результате у слушателей создается ощущение, будто звук идет с одинаковой силой со всех сторон.
Вероятно, проще всего создать дома такие поверхности с помощью книжных полок и других навесных деталей интерьера. А можно просто использовать "решетки" для яиц, закрепив их на стенах.
Правильное
расположение рассеивающих поверхностей
очень важно. В идеале они должны быть
симметричными. Не забудьте расположить их
позади места слушателя, чтобы снизить
главные отражения от задней стены.
Рассеивающие поверхности на боковых стенах
должны располагаться там, где с места
слушателя "виден" образ колонки.
Зеркало и приятель помогут вам в поисках,
хотя обычно я делаю это один, зная, что угол
отражения звуковой волны равен углу ее
падения.
Дома и сады
Не забывайте об отражениях, обставляя комнату мебелью. Средний громкоговоритель способен производить звуковые волны длиной как менее 2,5 см, так и более 10 м. Длинные волны (низкие частоты или басы) будут без труда проходить через предметы мебели. Но этого нельзя сказать о высоких частотах, они отражаются такими препятствиями. Ясно, поставить гардероб перед колонкой - не лучшая идея.
Помните также, что важно не путать рассеивание звука с поглощением, которое свойственно занавескам. Хотя знамена или портьеры часто используются специалистами-акустиками для подстройки времени реверберации в концертных залах, ваша гостиная вряд ли представляет собой столь масштабное помещение, поэтому и проблемы в ней будут другими. Занавески большой площади просто "высасывают" из звучания всю средне- и высокочастотную энергию, оставляя вам безжизненную музыку. Попробуйте вместо этого использовать жалюзи, которые дадут некоторый эффект рассеивания, но не поглощения звука.
То же относится и к коврам. Если пол в комнате целиком застлан толстым ковром, а окна завешены плотными портьерами, звучание будет еще более скучным и серым. Как и с жалюзи, поэкспериментируйте, если есть возможность, с тонкими небольшими ковриками или циновками, чтобы звук рассеивался, а не поглощался.
Хочу
отметить, что отражения могут быть
полезными и некоторые слушатели (например,
я) предпочитают, чтобы комната была немного
"живой". Несомненно, это дело личного
вкуса, поэтому, как обычно, вам придется
поэкспериментировать, чтобы добиться
желаемого результата.
Размеры комнаты в резонанс
Пропорции средней гостиной соизмеримы с длинами звуковых волн в нижней части слышимого спектра (между 70 и 140 Гц). Эти частоты находятся в наиболее проблемном диапазоне. Если воспроизводится музыка, в которой есть звуки, длина волны которых в два раза больше размеров комнаты или кратна этой величине, то формируются резонансы (моды) помещения - самая неприятная из всех акустических проблем, связанных с обычными комнатами.
Звуковые волны в воздухе распространяются со скоростью примерно 330 м в секунду, поэтому чистый тон (одна частота), скажем, в 31,5 Гц имеет длину волны в 330/31,5 - около 10 м. Если этот тон генерируется в комнате, длина которой в два раза меньше, т. е. 5 м, то такая звуковая волна отразится от задней стены (за исключением того, что будет поглощено) и достигнет другой стороны комнаты точно в тот момент, когда будет генерироваться второй тон, таким образом усилив его и создав резонанс.
Резонансы
(длина волны/размеры комнаты) также
возникают и на частотах, кратных этой
первой резонансной частоте. Тот же эффект
одновременно имеет место по двум другим "направлениям"
комнаты - ширине и высоте. Когда резонансы
совпадают в двух и более измерениях комнаты,
появляется неприятная гулкость звучания.
Проверьте вашу комнату
Вероятно, самым значительным фактором, влияющим на резонансы, являются относительные пропорции комнаты. Вычислить их можно с помощью простого калькулятора и рулетки. Не стоит и говорить, что настоящий аудиофил, подыскивающий себе новое жилье, обязательно сделает это!
Если комната имеет прямоугольную форму, измерьте все ее основные размеры -высоту, ширину и глубину. Затем постройте свою собственную таблицу, разделив 330 на удвоенные значения размеров вашей комнаты - вы получите значения первого резонанса (моды). Значения второго резонанса вы получите, умножив эти значения на два, третьего - на три и так далее. Нет смысла высчитывать резонансы выше четвертого, поскольку после него вы уже вне "опасной зоны".
В
качестве примера я взял типичную гостиную
длиной 4,5 м, шириной 3,5 и высотой 2,3 м. В
таблице 1 приведены результаты. Очевидно,
что, если резонансы совпадают в разных
направлениях в любом порядке, вы получите
неровную АЧХ в басах и неприятное "бубнение".
В нашем случае в районе 71 Гц и затем -141 Гц. Не
забудьте, что виновата в "бубнении"
комната, а не система. Не старайтесь
подстроить свою аппаратуру!
Таблица 1
Комната 4,8 м. х 3,6 м. х 2,4 м.
Размеры комнаты
1-я резон. частота
2-я резон. частота
106,5 HZ
3-я резон. частота
4-я резон. частота
Из этой таблицы можно сделать правильный вывод, что квадратная комната будет одновременно резонировать в двух направлениях и, соответственно, еще более ухудшать звучание. Превзойдет ее по плохой акустике только комната в форме куба. К счастью, кубических комнат не так уж много.
Таким
же образом могут создать проблемы
механические резонансы, производимые
подставкой для громкоговорителя, стоящей
на шипах на деревянном полу. Последний до
некоторой степени является резонирующей
панелью, усиливая корпусные резонансы
колонки. Владельцы таких полов и колонок
могут воспринимать слышимое усиление
басового выхода как улучшение, но на самом
деле звучание в этом случае ухудшается.
Гораздо меньше проблем с бетонным полом -
надеюсь, что у вас именно такой.
Как улучшить акустику комнаты.
На основании выводов, сделанных в предыдущей главе, самым простым способом улучшения акустики помещения будет правильный выбор места установки громкоговорителей. Это очень важно, поскольку резонансы (моды) возбуждаются сильнее, когда громкоговорители стоят близко от стен, и еще сильнее, когда они расположены в углу. В этом случае углы комнаты становятся неуправляемыми рупорами. Поскольку типичные колонки с узкими передними панелями звучат лучше при установке на максимальном расстоянии от углов, то размещение их у длинной стены комнаты может помочь в решении этой проблемы.
Хотя комната может выглядеть симметричной, она вряд ли такова с акустической точки зрения. Поэтому изменения звучания можно добиться, переставив громкоговорители к ее противоположной стене. Еще более кардинальное решение - перенести аудиосистему в другую комнату. Естественно, не забудьте перед этим проверить ее на резонансы!
Экспериментируя,
я обнаружил, что лучше всего устанавливать
колонки от задней стены на расстоянии,
равном приблизительно четверти длины
комнаты, а дистанция между каждой из них и
боковыми стенами должна составлять около
четверти ширины комнаты. Тогда слушателю
надо расположиться от передней стены на
расстоянии, равном четверти длины комнаты.
Полы и потолки.
Если ваши громкоговорители стоят на шипах на деревянном полу и вы страдаете от нежелательных резонансов, то можно улучшить звучание, положив на тонкий эластичный фетровый коврик, например, мраморную плиту, а уже затем установить "шипованную" колонку.
Высота
комнаты для прослушивания часто является
самым главным "преступником",
ухудшающим звучание, поскольку типичная
высота потолка, примерно 2,4 м, соответствует
половине длины волны частоты 71,5 Гц, что
может быть причиной раздражающего "бубнения".
Конечно, вряд ли вам удастся установить на
потолке книжные полки, но там можно
закрепить узкие деревянные рейки разной
толщины, которые будут выступать в роли
рассеивателей. Между прочим - довольно
оригинальное украшение интерьера.
Пустотелые красавицы.
В США среди аудиофилов стало модно устанавливать в комнатах прослушивания так называемые трубы-ловушки для борьбы с резонансами и реверберацией. Трубы-ловушки -это цилиндрические устройства из стеклопластиковых труб диаметром около 28 см, половина окружности которых покрыта перфорированной металлической пластиной, а изогнутая металлическая поверхность направлена наружу в комнату. Теоретически, такая ловушка работает частично как трубчатый, а частично как камерный резонатор.
По
утверждениям изготовителей, эти устройства
прозрачны для низкочастотного звука,
поэтому акустическая энергия ниже 440 Гц
поглощается, но ловушка умеренно отражает
более высокие частоты и тогда работает как
рассеивающая поверхность. Один из
производителей труб-ловушек в Штатах -
фирма ASC. Для всех, кто желает подробнее
разузнать об этих устройствах, сообщаем ее
адрес в Интернет -
Частота любит чистоту.
В студиях звукозаписи используются специальные резонаторы, которые работают по сходному с трубами-ловушками принципу, выборочно поглощая нежелательные частоты или регулируя их уровень. Обычно они представляют собой плоские панели, перфорированные или цельные, закрепленные с воздушным зазором на стене и иногда частично заполненные искусственным материалом типа стекловолокна.
Принцип работы этих устройств заключается в том, что воздух действует как пружина, поглощающая звуковую энергию, так, как когда вы дуете над горлышком бутылки и получаете ноту. В этом случае горлышко бутылки - это корпус, а воздух действует как пружина. Сделать такое резонирующее устройство сравнительно просто и дешево. Нужно закрепить деревянные рейки на стене, а на них навесить панели, тогда между ними и стеной будет воздушный зазор. А вот правильно разместить эти панели уже гораздо сложнее, поэтому, если вы решили избрать такой путь, лучше обратиться к специалисту-акустику, который проанализирует пропорции вашей комнаты и посоветует вам, как лучше разместить панели. Может быть, это обойдется вам всего в малую долю тех денег, которые вы иначе истратили бы на модернизацию своей системы.
Кстати,
хотите идею? Сам я, правда, не пробовал
оставить кучу пустых пивных бутылок в углу
своей комнаты, но настоящий аудиофил должен
испытать все, чтобы добиться лучшего звука!
Придерживайтесь Золотого Сечения.
Упоминание о пиве вызвало в моей памяти самый лучший вариант комнаты. Однако я должен предупредить, что этот способ не для слабонервных, поскольку вам, вероятно, придется перестроить или расширить свой дом! Как-то вечером, производя за большой кружкой вычисления, основанные на пропорциях моей комнаты, я подумал, а что бы получилось, если бы ее размеры соответствовали известному Золотому Сечению.
В основе Золотого Сечения лежит ряд Фибоначчи -1, 2, 3, 5, 8,13, 21, 34, 55 и т. д. В нем каждый последующий член равен сумме двух предыдущих. Если вы подниметесь выше по этому ряду, частное от деления любого числа на предыдущее будет очень близко к Золотому Сечению, значение которого равно 1,6180339887.
Я
обнаружил, что для комнаты с пропорциями,
основанными на Золотом сечении,
резонансные частоты для высоты, длины и
ширины не будут кратными и, таким образом,
погасят друг друга. В таблице 2 приведен
результат.
Таблица 2
Комната 6,3м x 3,9м x 2,4м
Размеры комнаты
1-я резон. частота
2-я резон. частота
3-я резон. частота
4-я резон. частота
Более того, поскольку я собирался сделать пристройку к своему дому, то решил воспользоваться случаем и построить комнату с такими пропорциями. И что вы думаете? Это сработало! Так что, вот вам мой совет. Прежде чем тратить деньги на "апгрейд" аппаратуры, возьмите в руки рулетку и проверьте свою комнату. Может быть, это будет пустой тратой времени, а может быть, сэкономит вам кучу денег и нервов.
Кстати, я все-таки заменил конденсаторы!
Дэвид Льюис 27 лет проработал архитектором, имеет опыт строительства художественных салонов, радиостудий и студий звукозаписи. В настоящее время участвует в проектировании репетиционного помещения для одного из ведущих лондонских оркестров.
Не смотря на то, что акустические отражения могут сделать проблемы в ясности микса, те решения, которые предложил Mike Senior, в экономическом плане эффективны, и , и их реально осуществить для того, что бы проблема «эффекта гребенчатого фильтра» не стояла у вас на пути при создании записи коммерческого уровня. Не удивительно, что владельцы ультрасовременных студий пошли тем же направлением. Однако есть еще один аспект акустического проектирования, которым практически часто и сознательно пренебрегают из-за сложности проблемы и дороговизны – это резонанс помещения.
Mike Senior:
«Что бы понять, как работает резонанс помещения – надо понять, как резонирует гитарная струна. При ее самой низкой резонансной частоте (первый уровень или, как еще говорят, «основной тон»), струна стационарна на концах и вибрирует, по большей части, в середине. Однако у струны есть вторая резонирующая тональность (второй уровень или обертон) – она вдвое больше первой частоты, так будто бы струну поделили на две равные вибрирующие части. Третья резонирующая тональность (третий уровень или второй обертон) имеет уже деление струны на три равные части, четвертая на четыре и т.д. верх по спектру.
Для чего нам нужен был пример со струной, а для того, что бы вы мысленно поняли, что воздушное пространство комнаты между ее параллельными границами (к примеру: между ее стенами напротив или пола и потолка) имеет такую же серию резонирующих частот. Простой, но не очень точный способ нахождения первой резонирующей частоты комнаты, является делением числа 172 на расстояние между двумя параллельными границами самого помещения (в метрах). Последующие значения обертонов будут кратны, как в примере со струной. К примеру, если потолок вашей студии 2.42 м от пола, то первая частота резонанса комнаты (в плоскости «пол-потолок») будет в пределах 71 Гц, вторая в 142 Гц, третья в 213 Гц, и т.д.
Каждый уровень резонирующих частот комнаты делит по-своему расстояние между ее границами, создавая свои равные интервалы. И если ваша точка прослушивания попадает между этими интервалами, то в звуковом спектре комнаты вы услышите понижение уровня на данной резонирующей частоте, а если же точка прослушивания попадет в середину интервала, то это приведет к ее увеличению. Поскольку каждая пара параллельных поверхностей внесет свою серию резонирующих частот (а большинство комнат имеют «прямоугольную» форму, а значит три пары), то студийное помещение щедро усыпано интервалами различных частот в трех плоскостях.
Рисунок: диаграмма демонстрирует влияние резонанса комнаты на АЧХ мониторной системы. На рисунке изображены уровни резонирующих частот комнаты длиною в 4,3 метра от передней до задней стенки. Резонанс будет происходить на 40 гц, 80гц, 120гц и 160гц. Буквой N отмечены границы интервалов, а буквой А середина интервала. Надо понимать, что они изображены на рисунке отдельно для ясности понимания, а в действительности они полностью наложены друг на друга. Два участка демонстрируют, насколько изменяется АЧХ при перемещении позиции прослушивания на расстояние равное 75 см.
Так что же все это значит на практике? А это значит, что даже первый уровень резонирующих частот помещения легко приподнимет спектр в области резонанса на 20 дб. Только летающая свинья, вероятно, сможет найти место в студии, которое дает верный спектральный баланс, если одновременных резонансов будет несколько. Плюс к этому, если вы перемещаетесь по студии, частотная характеристика мониторной системы будет «корчится» как «уж на сковороде». Я попытался проиллюстрировать изменения АЧХ на рисунке. Но что бы быть точным, скажу, что уровни резонирующих частот первым делом влияют на нижнюю часть спектра, так как высокочастотные резонансы более легко глушатся за счет правильной обстановки помещения, но оставшиеся зоны бедствия ниже 1кгц реально подпортят вам правильное микширование.
Так как каждая комната отличается своим строением, то проведите вот такой вот эксперимент, чтобы получить реальную картину влияния резонанса комнаты на вашу систему мониторинга: воспроизведите файл LFSineTones сидя в точке прослушивания перед мониторами и сравните относительную громкость чистых синусоидальных полутонов. Они буду проигрываться в порядке увеличения в диапазоне трех октав. Если ваша студия подобна тем маленьким, непрофессионально подготовленным контрольным комнатам, то вы заметите, что некоторые полутона практически не слышимы, в то время как другие будут явно громкими. Таблица 1 показывает, какие полутона, а так же их частоты, проигрываются во времени в файле LFSineTones. Поэтому прихватите карандаш и отметьте те своенравные частоты, которые выделяются уровнем. Теперь переместитесь от точки прослушивания на несколько десятков сантиметров в любую сторону, и вы заметите, что те частоты, которые были сверхактивны, теперь тихие, а те, что были тихими прежде – сверхактивны.
Теперь будет довольно разумно сказать, что синусоиды имеют мало общего с реальной музыкой, поэтому вам надо сосредоточиться на том насколько реально воздействует резонанс комнаты на бас-партию профессиональных коммерческих треков (как вы знаете, у них в данной тематике проблем нет). Я предлагаю как эталон песню “All Four Seasons”, она придумана и сведена Hugh Padgham (Хью Пэдгемом) для струнного альбома Mercury Falling. Диапазон баса на данном треке довольно таки широк, но при этом чрезвычайно непротиворечив, таким образом, басовые ноты при проигрывании на любой системе мониторинга в данной песни будут довольно-таки ровными. Если при прослушивании они оказались не ровными, то вам следует строго задуматься о том, как правильно микшировать в данной ситуации.»
