Акустика помещений

Акустика помещения, советы и тонкости настройки, статья. Портал

Акустика помещений
Акустические свойства помещения вносят определенный вклад в качество воспринимаемой слушателем звуковой панорамы.

Не у всех есть специальные помещения, предназначенные исключительно для установки в них аудио оборудования высокого класса.

Но и для тех, кто слушает музыку в обычной жилой комнате, есть много советов и замечаний, следуя которым вы сможете оптимизировать звучание имеющейся аудиотехники.

Сохранить и прочитать потом —       

Акустические свойства помещения вносят определенный вклад в качество воспринимаемой слушателем звуковой панорамы. Не у всех есть специальные помещения, предназначенные исключительно для установки в них аудио оборудования высокого класса.

Но и для тех, кто слушает музыку в обычной жилой комнате, есть много советов и замечаний, следуя которым вы сможете оптимизировать звучание имеющейся аудиотехники. Но об этом поговорим чуть позже. А сначала давайте обозначим исходные данные для решения нашей задачи.

Специально возводимые, акустически оптимизированные залы имеют, как правило, форму неправильного параллелепипеда, с непараллельными друг другу боковыми стенками, а потолки, как в театрах и концертных залах, выполнены в форме ската.

Стандартная комната имеет классическую прямоугольную форму, способствующую наложению друг на друга излучаемых и отражаемых волн звука. В зависимости от используемых в строительстве и отделке материалов акустические свойства одинаковых по объему и форме помещений могут сильно отличаться.

Если в вашей среде прослушивания используются твердые бетонные конструкции стен и перекрытий, они будут способствовать отражению излучаемого звука. Гипсокартонные панели или деревянная обшивка будут поглощать большую часть звуковой энергии. Учитывая это и используя следующие советы, вы сможете улучшить качество звука.

Прежде чем приступить к делу, настоятельно рекомендуется проштудировать какой-либо толковый справочник по акустике. Возможно, для новичков будет довольно трудно разобраться в теории распространения звуковых волн.

Но усвоенные знания окупятся сторицей и помогут вам более грамотно оборудовать помещение, получить из вашей комнаты оптимальное звуковое пространство для прослушивания, при этом лучше понять особенности распределения звукового поля.

Итак, если вы не дипломированный специалист по акустике, поищите хорошую книгу, доступную для вашего уровня понимания, чтобы расширить свои познания, получив для осмысления много полезной, увлекательной информации.

Одна из самых больших проблем, которую я вижу по общению со своими друзьями и знакомыми – излишнее внимание именно акустике помещения. Конечно, акустика помещения важна, но она должны быть последним звеном, которому вы должны уделить внимание уже после расстановки ваших аудиосистем и выбора оптимального места для прослушивания.

Правильное размещение громкоговорителей в пространстве помещения даст гораздо больший эффект, чем устранение акустических дефектов помещения. Уделите необходимое время расстановке аудиоколонок и найдите идеальное местечко для прослушивания.

После того как вы сделали все возможное для того, чтобы музыка звучала «правильно», считайте что выполнили 90% работы и теперь пришло время для создания благоприятных акустических условий. Считайте, что акустическая подготовка помещения – это как глазурь на торте. Опять же, в наших условиях это будет самая простая коррекция акустики помещения.

Тем, кто заинтересован в более глубоком понимании влияния особенностей помещения на звук, следует обратиться к серьезным источникам по акустической тематике.

По акустическим свойствам все помещения можно разделить на три основных типа: звонкое; глухое и нейтральное помещения. Как правило, нам желательно иметь комнату с нейтральными акустическими характеристиками, которая тяготеет немного к звонкому типу.

Звонкая комната отличается длительным временем реверберации. Реверберация — это процесс затухания интенсивности звука при его многократных отражениях. Каждый из нас когда-нибудь оказывался в звонком помещении. Представьте себе большую столовую или зал, где гуляет эхо, а звуки кажутся звенящими.

Из такого зала акустическая энергия никуда не уходит, а отражаясь от стен и потолка попадает в точку прослушивания, где часть ее улавливают наши уши.

Если у вас комната с отделкой из дерева лиственных пород, с плиточными полами, практически без мягких материалов в отделке, вы понимаете, что такое звонкая (гулкая) комната. Станьте посередине комнаты, хлопайте в ладоши и слушайте. Звук хлопка превращается в эхо и длится некоторое время после хлопка.

Это реверберация и эффект затухания акустической энергии. В такой комнате потребуются отделочные материалы для поглощения отражений на средних и высоких частотах с целью укрощения излишней акустической энергии.

Глухая комната полная противоположность звонкому помещению. Звуки, как правило, будут глушиться и если выполнить тот же самый тест с хлопаньем в ладоши, вы заметите, что звук затихает даже прежде, чем вы перестали хлопать.

Глухие помещения, как правило, застелены коврами, завешены тяжелыми драпировками и практически не имеют отражающих поверхностей. Комната для прослушивания музыки не должна быть ни глухой, ни звонкой.

Нам нужно что-то среднее, в целом нейтральное по акустическим параметрам помещение, и которое при этом все-таки ближе к звонкому типу.

Причина, по которой мы хотим иметь нейтральное акустическое помещение, заключается в том, что реальный мир представляет собой комбинацию поглощающих и резонансных, в акустическом отношении, поверхностей. Нужно добиться такой акустики в помещении, чтобы звук чрезмерно не поглощался элементами интерьера и в тоже время не отбрасывался нам полностью.

Если у вас слишком глухая комната, для того чтобы добиться более естественного звучания поищите возможности для замены на другую отделку части тканевых драпировок или ковровых покрытий, которые поглощают акустическую энергию. Если же помещение слишком звонкое, то, как правило, гораздо легче определить точки отражения для подавления эффекта реверберации.

Будем считать, что у вас стандартная по размерам комната в квартире или отдельном доме. Если есть возможность использовать ее специально под домашний театр, можете обратиться к специалистам по акустической отделке помещений, чтобы они помогли наилучшим образом откорректировать ее акустические характеристики.

Определение точек отражения

К счастью, коррекция акустических свойств помещения в области средних и высоких частот довольно проста и обойдется относительно недорого. В зависимости от ее размеров, за $200 — $500, вы сможете и сами откорректировать акустические характеристики вашей комнаты. Для начала придется определить точки отражения, прежде чем покупать отделочные материалы для обработки таких зон.

Все, что вам понадобится – это небольшое зеркало (по крайней мере, 30 х 30 см), помощь друга или родственника, а также самоклеющаяся лента, или карандаш (если вы не возражаете против маркировки стен). Опять же, делать это нужно только уже после оптимальной и окончательной расстановки аудиоколонок.

Попросите вашего помощника, удерживая зеркало на уровне ваших ушей, перемещать его по плоскости стены, пока вы сидите в точке прослушивания.

На боковых стенах комнаты слева и справа от вас будут расположены первичные и вторичные точки отражения относительно вашей позиции, по две с каждой стороны.

Вы должны сидеть и контролировать перемещаемое помощником зеркало вдоль левой стены, пока не увидите в зеркале ВЧ динамик (твитер) аудиоколонки левого канала. Это будет первая точка отражения. Попросите помощника отметить это место на стене карандашом или маркировочной лентой.

Теперь зеркало должно скользить дальше вдоль левой стены, пока не увидите твитер аудиоколонки правого канала, также отмечаете и это место. Аналогично, cделайте то же самое и для правой стены. Теперь у вас есть по две точки отражения на правой и левой стенах комнаты.

Такие же точки отражения находятся на потолке и полу. Сегодня у многих людей жесткие отражающие полы застелены ковровым покрытием или отдельным ковриком. В этом случае точками отражения на полу можно вообще пренебречь.

Если же у вас жесткий пол без ковра, для борьбы с отражениями от пола можно разместить коврик перед аудиоколонками. Не у всех в комнате подвесные или натяжные потолки. Кто-то может быть вообще предпочитает классическое помещение с каменным потолком.

В этом случае нужно будет отметить два места для акустической обработки сверху.

Попросите вашего помощника, стоя на стремянке или стуле, (пожалуйста, обязательно предусмотрите все меры безопасности!) удерживая зеркало перемещать его вдоль плоскости потолка, до тех пор, пока не увидите в нем твитер левого канала, отметьте это место, и cделайте то же самое для правого канала. Вам не стоит пока беспокоиться относительно задней или передней стенки помещения.

Теперь у вас есть отмеченные точки отражения, которые легко обработать звукопоглощающим (для средних и высоких частот) материалом. Помните, акустические панели не поглощают частоты ниже 300 Гц (обычно, хотя, есть и исключения), так что точки отражения позволяют контролировать чистоту, звонкость и реверберацию.

Применяйте напыляемое акустическое покрытие экономно, тем более, что и стоит оно достаточно дорого. Понемногу добавляйте слой за слоем, пока не достигнете желаемого акустического состояния комнаты. Вы же не хотите, переборщить и сделать глухое помещение, которое будет высасывать свежесть и энергию из вашей аудиосистемы.

Если же у вас изначально глухое помещение, придется удалять плотные шторы, ковры и другие элементы интерьера, пока вы не добьетесь прозрачного звучания. В качестве звукопоглощающих материалов используют также, как специальные панели, так и разнообразные подручные средства, вплоть до ячеистых упаковок от яиц.

Подходящие материалы всегда найдутся, все дело лишь в нарушении эстетики помещения.

Определение акустических резонансов помещения

Каждое помещение имеет акустические резонансы или, как еще говорят, комнатные моды (англ. Mode). Пропорции комнаты, т.е. соотношения длины, ширины и высоты, задают расположение резонансов в частотном спектре.

Таким образом, геометрические размеры помещения определяют частоты, на которых будут возникать резонансы при прослушивании музыки, т.е.

отдельные, имеющие огромное значение для воспроизводимой музыки частоты будут или чрезмерно усиливаться или же подавляться в отдельных точках помещения.

Лучшим способом определения акустических резонансов и стоячих волн (низкие частоты имеют тенденцию распространяться, отражаться и накладываться друг на друга) в помещении считается использование специального программного обеспечения.

Профессиональное программное обеспечение довольно дорого, требует установки микрофонов с последующим анализом акустических характеристик помещения. Если у вас есть такая программа для расчета акустических параметров, несомненно, следует ее использовать.

Но если вы просто хотите получить общее представление о том, как ваша комната взаимодействует с системой можно использовать и более простые программы, известные также как акустические калькуляторы. В оригинальной статье предлагается использовать http://amroc.andymel.eu.

Один из русскоязычных упрощенных вариантов (Калькулятор аксиальных мод) можно найти на http://www.acoustic.ua/forms/calculator8.html, он обеспечивает упрощенный анализ продольных акустических резонансов (аксиальных мод) в комнате.

Акустический калькулятор позволяет по размерам вашего помещения построить графики резонансов при распространении звуковых волн вдоль, поперек и по высоте комнаты. Если несколько резонансов помещения совпадают по частоте (интервал между ними равен нулю), то такие моды (резонансы) называются вырожденными.

В этом случае на амплитудно-частотной характеристике, как правило, наблюдается выраженный пик. Проблемные частоты в интерфейсе программы будут выделены красным цветом.

Если два резонанса (моды) разделены интервалом 20 Гц и более, то такие моды называются изолированными. В этом случае на АЧХ помещения, как правило, наблюдается выраженный «провал». Проблемные интервалы будут выделены оранжевым цветом.

Эти пики с провалами на АЧХ и придают нежелательную окраску звучанию вокала и музыки. В особенности они заметны в диапазоне частот 95-175 Гц.

Статические звуковые пики возникают в разных точках комнаты, в зависимости от положения акустических систем, размеров помещения и звуковой частоты. Вы можете определить такие пики, перемещаясь по комнате и слушая низкочастотный звук.

Как только вы входите в зону стоячей волны, баса становится очень много, а в других местах его почти нет, теряется локализация и четкость баса он превращается в простое «буханье».

На частотах выше 300 Гц уже можно пренебречь влиянием резонансов помещения на тональный баланс. Предполагается, что на основе графика в продольной плоскости и по высоте комнаты можно выбирать оптимальное место, как для размещения акустических излучателей, так и место для слушателя.

И, кроме того, основываясь на полученных данных по пикам и провалам, также проводится корректировка акустических характеристик помещения, которая уже гораздо сложнее установки звукопоглощающих покрытий в точках отражения для коррекции остальной части звукового диапазона.

В этот комплекс мер могут входить как простейшие мероприятия, типа закрепления подушек в углах комнаты, так и устройство специальных «ловушек для басов» (типа резонатора Гельмгольца) для выравнивания нижней части АЧХ помещения.

К сожалению, некоторые из этих методов требуют много места и в небольшой комнате не применимы по причине отсутствия для них пространства. В идеале, вы должны иметь комнату для прослушивания с объемом более 40 кубических метров, тогда будет гораздо легче настроить акустику помещения.

Есть много готовых великолепных решений, многие из которых на самом деле дешевле, чем создание собственных устройств. Но если вы хотите сами заняться акустическим обустройством помещения, досконально разобраться в его особенностях и возможностях, то это тема уже отдельной статьи и не одной.

Материал подготовлен по материалам проекта theabsolutesound.com (перевод с английского — hifiNews.RU)

Подготовлено по материалам портала «www.hifinews.ru», октябрь 2014 г. www.hifinews.ru

Эту статью прочитали 13 031 раз

Поделитесь статьёй:

Источник: https://www.audiomania.ru/content/art-3992.html

Звукоизоляция и акустическая обработка домашней студии

Акустика помещений

: 5 месяцев назад

Звукоизоляция — решает проблемы проникновения звука из комнаты с аудиосистемой в другие помещения и наоборот.

Акустическая обработка — решает проблему с недостаточным рассеиванием звуковых волн, которое приводит к искажению звука, производимого акустической системой.

Если домашняя студия занимает одну из комнат в многоквартирном доме, то работа на больших громкостях будет мешать соседям. В свою очередь, шаги соседей, скрипы, крики детей, уличный шум и другие неприятные звуки будут мешать работе на малых громкостях.

У каждого материала есть показатель поглощения звука (это вполне реальная физическая величина, называемая SRI — Sound Reduction Index), который зависит от толщины и самого материала. SRI кирпичной стены — примерно 45 дБ, а обычная дверь задерживает около 10 дБ.

Очевидное решение — увеличить толщину всего, что можно: стен, полов, потолков, дверей и окон. Большинство дорогих студий и вовсе строят еще одно помещение внутри уже имеющегося — «комнату в комнате».

Так полностью убираются каналы передачи звука и вибраций от внутреннего помещения к наружному: используется плавающий пол на резиновой подстилке, стены отделяются друг от друга воздушной прослойкой и минеральной ватой, окна нередко отсутствуют.

В случае с домашней студией можно обить стены слоем минеральной ваты толщиной примерно 10 см, а вату прикрыть гипсокартоном или ковролином. Разумеется, не каждый решится на такой глобальный ремонт.

Тогда нужно выявить, какая стена хуже всего изолирует от посторонних звуков и приставить к ней длинный шкаф с одеждой или стеллаж. На пол можно постелить ковер с толстым ворсом.

Потолок сделать навесным, пространство между ним и бетонной плитой заполнить минеральной ватой. Окна завесить толстыми занавесками в два слоя, установить хороший стеклопакет вместо старых рам.

Наконец, устранить щели между дверью и дверной коробкой, а на саму дверь также прикрепить звукоизоляционный материал.

Все это поможет избавиться от внешних звуков и раздраженных соседей, но не избавит саму комнату от стоячих волн и резонансов. Эта задача решается акустической обработкой помещения.

Смысл акустической обработки комнаты в том, чтобы избавиться от искажений неподготовленной комнаты, которые на слух определяются как неприятный гул или скрежет на определенных частотах, отсутствие детализации и общая мутность звучания.

В комнате с параллельными стенами неизбежно образуется акустический резонанс. Звуковая волна сотни раз в секунду отражается от одной стены к другой и появляется «стоячая волна».

Как же быть? Есть два основных подхода к акустической обработке помещения: поглощение и рассеивание.

Для первого используются звукопоглощающие материалы — акустический поролон, минеральная вата, басовые ловушки и т.п. Для рассеивания — различного вида диффузоры, которые делают поверхность стен комнаты неоднородной.

А профессиональные студии намеренно проектируют «неправильно»: с непараллельными стенами и угловатыми потолками.

Высокие и средние частоты

Проблемы с высокими частотами можно легко определить, встав в центр аппаратной комнаты и хлопнув в ладоши — в неподготовленном помещении будет четко различимо короткое эхо с неприятным металлическим окрасом.

Очень часто эту проблему решают акустическим поролоном. Но обклеивать поролоном все вокруг не стоит — переглушенное «по верхам» помещение будет звучать неестественно, спад высоких приведет к выпячиванию средних и низких частот.

В итоге комната перестанет звенеть, но начнет гудеть и бубнить.

Для борьбы как с высокими, так и со средними частотами нередко используют акустические панели. Такая панель представляет собой кусок звукопоглощающего материала определенной толщины, обернутый в рамку и затянутый декоративной тканью.

Толщина материала для поглощения определенной частоты вычисляется делением скорости звука (331 м/с) на частоту в Герцах. Например, длина звуковой волны на частоте 10 Кгц — 3,31 см. Значит, такую волну может полностью поглотить материал толщиной всего 3,5 см. Чем толще панель, тем ниже частота звука, которую панель может поглотить.

Акустическую панель можно приобрести в готовом виде или собрать самостоятельно — в сети достаточно инструкций. Несколько панелей в критических точках комнаты — позади, спереди и по бокам от мониторов — сделают работу со средними частотами намного комфортнее.

Низкие частоты

Труднее всего справится с низкими частотами. Если посчитать, длина волны частотой 100 Гц — 3,35 метра, акустическая панель такой толщины займет всю комнату. В то же время, именно басовая составляющая заставляет комнату гудеть, окна дрожать, а соседей — стучать по трубам.

Выявить проблемы с басом в комнате довольно просто: нужно запустить в DAW какой-нибудь синтезатор и сыграть гамму от самой нижней октавы. Ноты с проблемными частотами будут ощущаться громче или тише остальных.

Как бороться с басом? Больше всего он любит накапливаться в углах помещения. Поэтому по углам стоит разместить басовые ловушки — чаще всего это акустическая панель треугольной формы или конструкции типа диффузора Шредера.

Также басовые частоты отлично распространяются по твердым материалам. Если студийные мониторы размещены на стойках — бас легко перейдет по ним в пол и далее заставит гудеть всю комнату.

Помогут специальные изоляционные подкладки под мониторы или — более радикальный вариант — подиум с резиновыми изоляционными ножками, на которые нужно поставить стойки или рабочий стол целиком, развязав тем самым источник звука с комнатой.

Запись вокала

Диапазон мужского тенора — примерно 130–13000 Гц, женского — чуть выше. Даже самый глубокий бас редко содержит полезные частоты ниже 90 Гц. Поэтому для записи вокала понадобится самая минимальная акустическая обработка помещения, хотя можно обойтись и вовсе без нее.

Как правило, достаточно развесить пресловутый поролон «с пирамидками», чтобы избавиться от нежелательной реверберации. Можно также построить небольшую кабинку для записи вокала и обклеить ее поролоном.

Самый примитивный вариант — установить микрофон в большом шкафу с одеждой.

Нередко в продаже можно встретить акустические экраны для микрофонов, которые глушат вокал еще до того, как он распространится по всей комнате.

Запись акустических инструментов

Для этих целей понадобится минимальная обработка помещения, если только не планируется запись контрабасов, туб, валторн и других оркестровых инструментов с насыщенным басом.

Нескольких акустических панелей, размещенных в критических местах комнаты, будет достаточно, чтобы избавиться от ненужной реверберации и среднечастотных резонансов.

Внимание также стоит уделить звукоизоляции — особенно, если планируется запись медных духовых инструментов.

Прослушивание музыки

Одна из самых частых проблем с бытовыми аудиосистемами — это «раздутый бас». Нередко производители намеренно выпячивают низкие частоты в своих изделиях, чтобы больше «качало».

Для того, чтобы соседи не стучали по трубе отопления во время работы такой аудиосистемы, нужно максимально изолировать помещение.

Также необходимо развязать акустическую систему с комнатой — сделать специальную подставку или стойку на резиновых ножках.

Справится с избытком низких частот поможет мягкая мебель, а также полки и стеллажи, играющие роль диффузоров Шредера. Если этого недостаточно — можно поставить несколько басовых ловушек по углам.

Пара акустических панелей на стенах улучшат детализацию средних и высоких частот.

Для прослушивания музыки не нужно добиваться от помещения идеально ровной АЧХ — здесь лучше ориентироваться на собственный вкус.

Сведение музыки

Именно для сведения музыки требуется наиболее тщательная акустическая подготовка помещения. Нужно выровнять АЧХ комнаты и избавиться от резонансов. Пригодятся все советы, изложенные выше. Чтобы измерить получившийся результат, понадобится специальный микрофон с линейной АЧХ (например, Behringer ECM 8000) и бесплатная программа Room EQ Wizard.

Микрофон необходимо установить в том месте, где находится точка прослушивания при работе со звуком. По результатам измерений программа построит графики АЧХ и реверберации.

Источник: https://club.dns-shop.ru/blog/t-169-drugaya-audiotehnika/21851-zvukoizolyatsiya-i-akusticheskaya-obrabotka-domashnei-studii/

Основы акустики помещений. Проблемы акустики домашних студий

Акустика помещений

Любое помещение обладает своими акустическими свойствами. Распространяемые в нем звуковые волны встречают на своем пути различные преграды. В зависимости от структуры, формы, материала поверхности звуковые волны могут отражаться, поглощаться и рассеиваться.

Большая часть преград отражает звук, создавая эффект реверберации — многократного отражения звуковых волн в помещении с их последующим затуханием.

Свойства поглощения и рассеивания используются при коррекции акустики, однако в данной статье мы коснемся лишь теории акустики помещений и ее основных понятий.

Ввиду того, что большинство проблем акустики профессиональных студий звукозаписи, контрольных комнат и мастеринг-студий решается на этапе проектировки и строительства, в данной статье мы также коснемся проблем, связанных с акустикой обычных жилых помещений, переоборудованных под домашние студии.

Ранние отражения и реверберационный хвост. Время реверберации

Прослушивая музыку в помещении несложно заметить, что звук в одной точке пространства может резко отличаться от звука в другой точке. О том, как акустика помещения влияет на прослушивание, речь пойдет далее, а пока давайте немного поговорим о положении источника звука и точке прослушивания, а также о явлениях, связанных с ними.

Взгляните на иллюстрацию ниже:

 

На картинке изображен источник звука и слушатель в точке прослушивания. Громкоговоритель излучает звук одновременно во всех направлениях, подобно кругам на воде. Зеленая стрелка — это прямой сигнал, то есть такой, который идет до точки прослушивания по кратчайшему пути.

Серые стрелки — траектории движения так называемых первых отражений до точки прослушивания.

Первые отражения приходят в точку прослушивания не только от боковых стен, но и от других ближайших поверхностей — фронтальной и задней стены, пола, потолка и находящихся поблизости предметов.

Звук, отразившийся от двух поверхностей, называется вторыми отражениями, от трех — третьими и так далее. Колебания, отраженные 1-4 раза называются ранними отражениями, остальные быстро затухают и формируют реверберационный хвост.

 

Ранние отражения сохраняют значительную долю звуковой энергии и этот факт очень важно учитывать при коррекции акустики помещения, так как взаимодействие прямого сигнала и ранних отражений в значительной мере изменяет АЧХ сигнала. Речь об этом пойдет чуть позже.

Также важной характеристикой акустики помещения, которой мы будем далее апеллировать, является время реверберации, обозначаемое как RT60 (RT — Reverberation Time). Это время, за которое реверберация затухает на 60 Дб.

 

Как известно, для описания звуковых волн используются частота (обратный ей параметр — период) и длинна волны (зависит от частоты и скорости распространения звука).

Если половина длинны звуковой волны будет равна любому из измерений помещения прямоугольной формы (длине, ширине или высоте), возникает ее многократное усиление — резонанс, проявляющийся также и на кратных частотах.

Эти резонансные частоты называют модами и нумеруют в порядке возрастания множителя — первый мод, второй мод, третий мод и т.д.

Для того, чтобы лучше понять суть явления резонанса, предлагаю взглянуть на иллюстрацию ниже.

 

L — это длинна помещения. Цветные линии — резонансные частоты. Для удобства отрицательная полуволна синусоиды инвертирована. Синим цветом обозначен первый мод (резонанс) с длинной волны 2L. Зеленый цвет — II мод (L), красный — III мод (L/3), фиолетовый — IV мод (L/4) и т.д.

Обратите внимание, что звуковые волны имеют области, где амплитуда сигнала равна нулю. При выборе оптимальной точки прослушивания этот факт следует обязательно учитывать. Об этом мы расскажем в публикации, посвященной правильному расположению мониторов и выборе точки прослушивания.

Теперь давайте рассмотрим следующий пример. Предположим, что длинна комнаты L = 5 м. Длинна волны первого комнатного мода (резонанса) будет равна длине комнаты умноженной на 2: l = 10 м. Вычислим по формуле частоту первого мода:

f = 344/10 = 34.4 Гц

344 м/сек — скорость звука, а 10 м — двойная длинна комнаты.

Таким образом мы узнали, что всякий раз, когда в комнате воспроизводится звук с частотой 34.4 Гц (f) или кратных ей — 69 Гц (2f), 103 Гц (3f), 138 Гц (4f) — помещение будет откликаться на них — резонировать.

Наличие акустических резонансов в помещении безусловно увеличивает общее время реверберации, хотя величина этого параметра отличается на разных частотах. Дольше всего в комнате «звучат» резонансные частоты. Это прекрасно видно на WaterFall графике:

 

Ребристые выступы на графике и есть резонансы комнаты в области низких частот — моды. Как видите, время реверберации на резонансных частотах в разы может отличаться от времени реверберации на других частотах.

Рассмотренные нами типы резонансов, возникающие между двух противоположных поверхностей (между двумя стенами, полом и потолком), называются аксиальными. Существуют и другие типы модов, однако именно аксиальные имеют наибольшее влияние на акустику и АЧХ в точках воспроизведения и прослушивания.

«Гребенчатая фильтрация» и SBIR-эффект

Вот мы и подошли к вопросу проблем акустики.

Одно из ключевых акустических явлений, с которым усиленно борются при проектировке студий — эффект «гребенчатой фильтрации» или SBIR — Speaker Boundary Interference Response (интерференционный отклик громкоговорителя). Следует заметить, что понятие «гребенчатая фильтрация» применяется в акустике и других отраслях физики, а SBIR — только применительно к акустике студийных контрольных комнат.

Итак, из школьного курса физики Вам должно быть известно о так называемой интерференции, проявляющейся при сложении различных колебаний — механических, звуковых, световых и т.п.

Преподаватели рассказывали о кругах на воде, «горбах» и «впадинах», возникающий при взаимодействии двух и более таких кругов.

В точках пересечения «горбов» возникает усиление амплитуды, а там, где пересекутся «впадины», они станут еще глубже.

 

Подобным образом ведут себя и звуковые волны.

 Отражаясь от ближайших поверхностей — боковых стен, фронтальной и задней стены, пола и потолка, — они с задержкой возвращаются в точку прослушивания, вызывая серию пиков и провалов в частотном спектре, подобно гребенке.

Если фаза колебаний совпадает, возникает пик. Если фазы имеют разницу 180°, — происходит их взаимное исключение и возникает «провал». В этом суть эффекта «гребенчатой фильтрации».

Данный эффект сильно изменяет АЧХ в области прослушивания. Чтобы это было понятнее, мы взяли два идентичных файла с записью белого шума, сместили один из них во времени на 2 мс и сделали скриншот спектра на выходе звуковой карты.

 

Без задержки белый шум имеет ровный график по всему спектру. Как видите, теперь он содержит серию глубоких «впадин» в результате взаимодействия прямого и задержанного сигнала.

Чем отличается SBIR от эффекта «гребенчатой фильтрации»? Когда мы говорим о SBIR, то подразумеваем, что звук излучается из контрольных мониторов или АС (акустической системы), направленных в сторону слушателя. SBIR наблюдается только в области нижних частот.

На частотах выше 300-400 Гц звук распространяется практически по прямой линии. Однако ниже этой частотной границы звук излучается во все направления одновременно.

Отраженный от ближайших стен и поверхностей низкочастотные колебания возвращаются в точку прослушивания и интерферируют с прямым сигналом, создавая пики и провалы в НЧ диапазоне.

 

Частота, на которой будет наблюдаться «завал» вычисляется по такой формуле:

f = 344 * (2 *( l2 — l1))

344 м/сек — скорость звука. l2 — l1 — это разность длинны пути прямого и отраженного сигнала до точки прослушивания. К примеру, если расстояние до точки прослушивания равно 1 м, а путь, пройденный отраженной от боковой стены волной — 1,4 м, то взаимно исключаемой частотой будет

344 * (2 * (1,4-1)) = 275 Гц.

Благодаря суммированию в точке прослушивания ранних отражений в от разных поверхностей таких «завалов» в спектре может быть несколько. Вот, например, частотный отклик одной из комнат, на котором отчетливо видно 4 проблемные области:

 

SBIR-эффект усугубляется наличием в комнате НЧ-резонансов, о чем писалось выше. Если точка прослушивания находится вдоль «нулевых» зон, в спектре будут наблюдаться еще больше «завалов» на определенных частотах.

Проблемы акустики домашних студий

Как мы уже писали вначале публикации, большинство описанных акустических проблем решается инженерами-акустиками уже на этапе проектировки музыкальной студии.

Домашние студии, в свою очередь, создаются на базе помещений, не предназначенных для записи, сведения звука и (не дай Бог) мастеринга! Ниже мы укажем на основные конструктивные особенности домашних студий и проблемы, вызываемые ими.

 Домашние студии — это жилые или подсобные помещения прямоугольной формы. Малая площадь и, соответственно, объем обуславливает ряд неблагоприятных акустических явлений.

Во-первых, комнатные моды — резонансы помещения.

Не поймите неправильно — в профессиональных студийных помещениях тоже есть резонансы, однако вследствие больших линейных размеров контрольных комнат и помещений для записи большинство резонансов находятся за пределом слышимости человеческого уха — в области инфразвука. Эта область частот не содержит полезного музыкального материала, а поэтому никак не будет влиять на звук в точке записи или прослушивания. Типичные для домашней студии резонансы крайне сложно убрать. Требуется применение массивных волокнистых поглотителей, съедающих полезное пространство комнаты. Моды в разы увеличивают время реверберации RT60, тем самым ограничивая звукорежиссеру контроль над мельчайшими деталями музыкального произведения.

Во-вторых, небольшие линейные размеры домашних студий обуславливают более выраженный SBIR-эффект в точке прослушивания.

Так как стены находятся близко к точке воспроизведения и прослушивания, звуковые колебания проходят небольшие расстояние и практически не теряют свою энергию при первых отражениях.

Достаточно мощные ранние отражения вызывают еще большие искажения АЧХ.

В-третьих, наличие параллельных отражающих поверхностей — стен, пола и потолка, обуславливает наличие «порхающего эха» — череды быстрых повторений звукового сигнала. Вы можете отчетливо услышать данный эффект, хлопнув в ладоши в маленьком пустом помещении.

В профессиональных студиях стараются избегать подобных ошибок. Помещения имеют гораздо большую площадь, более высокие потолки, избегаются параллельности стен, пола и потолка. Однако, не отчаивайтесь.

В данной статье мы коснулись основ акустики для того, чтобы Вы лучше могли понять суть действий, направленных на ее коррекцию, правильному размещению контрольных мониторов и выбору оптимальной точки прослушивания в домашних студиях.

Именно этому совсем скоро будут посвящены наши следующие публикации. Так что следите за обновлениями!

Источник: http://musiconnect.ru/publ/acoustic/osnovy-akustiki-pomeshhenij-problemy-akustiki-domashnih-studij/

Акустика помещений

Акустика помещений

Абсолютно любое помещение обладает собственными акустическими свойствами. Распределяющиеся в нем звуковые волны встречают различные преграды на своем пути. В зависимости от формы, структуры, материала поверхности звук может отражаться, рассеиваться и поглощаться.

Определение 1

Акустика помещений — это раздел акустики, который изучает распространение звуковых волн в помещении, а также отражение и поглощения звука.

Значимая часть преград отражает звуковой шум, создавая явление реверберации — многократного и равномерного отражения волн звука в помещении с их постепенным затуханием. Характеристики и особенности поглощения и рассеивания часто используются при коррекции акустики.

Истоки архитектурной или строительной акустики восходят к глубокой древности. Акустические задачи и принципы в те времена ставились, а также решались в связи с возведением гигантских культовых и других общественных сооружений в виде залов для зрелищ и собраний.

История возникновения

Зодчие Вавилона, Ассирии, Древнего Египта в V-II тысячелетиях до н. э. строили невероятные храмы, которые поражали выразительной архитектурой и шикарным художественным убранством.

И масштабные строительные конструкции, и живопись, и скульптура — все было направлено на то, чтобы подавить психику молящихся, сформировать у них ощущение собственного ничтожества, мистической боязни божественных сил.

Древним архитекторам, по-видимому, уже были известны закономерности распространения и отражения звуковых волн. Пользуясь своими знаниями, они достигали акустических эффектов, поражающих воображение верующих.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Искусство Древней Греции считается одной из основных вершин мировой цивилизации. Древнегреческие архитекторы демонстрировали свое представление о силе и красоте человека, его постоянной связи с окружающей средой. Наряду с храмовыми сооружениями акцент делался на строительство зданий общественного назначения. Традиции греческих строителей были вскоре продолжены римскими последователями.

В наше время в обязательном порядке необходима установка мощных систем звукоусиления даже в залах вместимостью не более 200-300 человек. Поэтому свидетельства историков о вместимости древних римских и греческих театров кажутся просто фантастическими.

Применение акустических явлений в помещениях находило подчас самое универсальное применение. До наших дней дожили так называемые «шепчущие музеи» Китая и Древнего Рима.

В них, благодаря грамотно расставленным отражающим поверхностям стен, тихие звуковой волны распространяются на огромные расстояния, и удаленные друг от друга на десятки метров люди могут спокойно общаться, не напрягая голоса.

Античные навыки и знания об акустике помещений нашли практическое применение при сооружении культовых зданий позднего средневековья. В католических церквях создавалось впечатление еле уловимой музыки, льющейся с небес.

В начале прошлого века внимание стали уделять возведению театральных и концертных залов. Стремительно развивалось музыкальное синтетическое искусство — опера. Правильным выбором размеров, геометрической формы, продуманным до деталей размещением звукопоглощающих элементов в этих залах создавали благоприятные условия для исполнителей и слушателей.

Замечание 1

На сегодняшний день не существует единой, комплексной теории, объясняющей все акустические явления в помещениях и позволяющей быстро решать конкретные задачи оптимизации в зданиях различного назначения.

Статистическая теория акустики помещений

Рисунок 1. Распрострпнение шума в помещении. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В статистической гипотезе все акустические процессы в помещении рассматриваются как постепенное уменьшение энергии волн, которые отражались многократно преградами помещения. Метод, предложенный ученым У.

Сэбином, базируется на модели идеального строения, в котором все элементы звукового поле после прекращения действия сигнала можно изучать посредством принципов статистического рассмотрения процесса затухания звука.

Такой спад наблюдается сразу после прекращения действия главного источника звука. Идеализируя, многие исследователи считают это явление в первом приближении непрерывным. Прежде, чем анализировать процесс звуковой стагнации в помещении, необходимо понять, почему в архитектурной акустике особое внимание уделяется не стационарным эффектам.

Замечание 2

Реверберация имеет весомое значение в качестве музыкального и речевого звучания.

Чрезмерная длительность этого процесса приводит к тому, что новые слоги начинают звучать значительно громче по сравнению с предыдущими затухающими слогами. Разборчивость речи при этом автоматически ухудшается.

В акустики больших помещений огромную роль имеет процесс отзвука при слушании музыки. Каждая музыкальная мелодия представляет собой определенную последовательность звуковых импульсов.

Затянутая звуковая волна нарушает эстетичность восприятия нот, которые начинают «набегать» друг на друга.

При очень коротком отзвуке или его частичном отсутствии (при исполнении на открытом воздухе) музыкальные звуки слышаться сухо, в итоге утрачивается слитность звучания.

Резонансы помещения (комнатные моды)

Как известно, для определения звуковых волн применяются частота (обратный ей показатель — период) и длина волны (зависит от самой частоты и скорости распределения звука).

Если хотя бы половина длины звуковой волны будет равна любому из измерений помещения прямоугольной формы (ширине, длине или высоте), появляется ее многократное усиление — резонанс, наблюдаемый также и на кратных частотах.

Определение 2

Эти резонансные частоты называют в акустике модами и нумеруют в порядке возрастания основного множителя — первый мод, второй мод, третий мод и т.д.

Все звуковые волны имеют среды, где амплитуда сигнала всегда равна нулю.

Существует ряд неблагоприятных акустических явлений, которые обусловливаются такими внешними факторами:

  • малая площадь;
  • объем комнат;
  • наличие параллельных отражающих поверхностей.

При выборе наиболее оптимальной точки прослушивания указанные критерии следует обязательно учитывать. Наличие акустических резонансов в любом помещении, безусловно, увеличивает общее время реверберации, хотя данный показатель может кардинально отличаться на разных частотах. Дольше всего в комнате «звучат» именно резонансные частоты.

По акустическим характеристикам все помещения можно условно разделить на три основных типа:

  • звонкое — отличается длительным временем реверберации, в итоге чего возникает затухания интенсивности звука при его многократных отражениях;
  • глухое – полная противоположность звонкому помещению;
  • нейтральное – помогает акустическим эффектам приспособиться сразу к двум другим типам.

Акустика помещений и знания ее основ вносят весомый вклад в качество воспринимаемой слушателем звуковой панорамы.

Не у всех есть специальные навыки и устройства, предназначенные исключительно для качественного прослушивания аудио материала.

Но и для тех, кто слушает музыку в обычной жилой комнате, есть много замечаний и рекомендаций, следуя которым, можно самостоятельно оптимизировать звучание имеющейся аудиотехники.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/mehanika_sploshnyh_sred/akustika_pomescheniy/

Booksm
Добавить комментарий