Планировка помещения по низким частотам
Важнейшее место в борьбе за качественный звук занимает проблема баса, которая проявляется в резкой неравномерности уровня низких частот в комнате прослушивания. Неравномерность басового диапазона слышна выпиранием отдельных частот, неистовым «гудежом» сабвуфера, либо провалами, когда явно ощущается «глотание» отдельных нот и НЧ звуков.
Стандартные методы коррекции недостатков акустики помещения эквалайзерами, входящими в состав современных ресиверов домашнего кинотеатра, настраиваемых автоматически – помогают мало. Убирать выпячивание и провалы определенных частот эквалайзером сродни лечению симптомов таблетками, вместо поиска причин заболевания в медицине.
Второй традиционный способ НЧ коррекции – таскать сабвуфер по помещению в поисках лучшего места и наиболее ровной результирующей АЧХ системы сабвуфер/комната, тоже – полумера. Тут скорее всего придется искать место не только сабвуферу, а и двум фронтальным колонкам и соответственно - дивану и экрану…
Можно применять резонаторы Гельмгольца, имеющие от природы – низкую добротность и как следствие – недостаточную эффективность при высокой цене.
Резюмируя можно сказать, что методов коррекции НЧ в комнате прослушивания существует масса, но подходить к ним желательно не в конце ремонта, когда «шторы», а при строительстве, чтобы получить заведомо прогнозируемый, качественный и недорогой результат. Планировка помещения прослушивания обычно преследует цели:
Ступенчатый потолок
Если у помещения есть достаточный запас по высоте, можно создать ступенчатый потолок со специально просчитанным перепадом высот и площадью «ступеней». Ступени на потолке можно строить с таким шагом, чтобы резонансная частота между каждой ступенью и полом отличалась от соседней на 5-8 Гц. Таким образом получаем «гребенку» резонансных пучностей, разбивая одну резонансную частоту большой амплитуды (в случае единого потолка) на 8-14 равномерно распределенных по диапазону. В результате выравниваем АЧХ комнаты и обогащаем звучание низких частот равномерным рядом локальных резонансов.
Метод - действенный, но требует правильного расчета и приличных архитектурных работ. Кстати, ступени можно скрыть акустически прозрачным натяжным потолком, и примерно такой же эффект получается при устройстве ступеней не на потолке, а на стенах. «Высший пилотаж» это откорректировать параллельные плоскости в соответствии с кривыми равной громкости. Тогда в помещении без применения звукопоглощающих материалов можно получить ровный по отдаче и мощнейший бас.
Басклинер
Не так давно практикующий инженер акустик А. Гнутик разработал «хитрую» и недорогую конструкцию, позволяющую улучшить акустику комнаты прослушивания на низких частотах без сложных в расчете, дорогостоящих ступенчатых потолков и перестройки стен в непараллельные форматы.
Свой инструмент он назвал «Басклинером», а работает он на хорошо известном резонансном методе (как у щитов бекеши) поглощения звуковых волн определенной частоты.
Басклинер представляет собой отрезок трубы большого диаметра и длины с гладкими стенками. Работает он так: в помещении в какой-нибудь точке есть «подъем» звучания на определенной частоте, именуемый «стояком». Для этой частоты экспериментально подбирается длина трубы Басклинера и угол открытия диафрагм. При установке Басклинера в месте, где наблюдается «стояк» и есть максимум колебательной скорости воздуха, наблюдается резкое поглощение энергии звуковых волн и выравнивание звукового поля по амплитуде. Причем, чем более высокая добротность «стояка», тем эффективнее применение Басаклинера.
Настройка Басклинера начинается с поиска максимальной неоднородности низкочастотного поля, это сильный подъем или провал слышимости на одной частоте. Поиск можно производить на слух или с помощью измерительного микрофона, включив генератор низких частот. После нахождения такой «пучности» подбирается высота Басклинера в соответствии с графиком на рисунке. Басклинер устанавливается в области пучности и небольшими перемещениями находится его оптимальное расположение как по азимуту, так и по высоте по максимальному поглощению звуковой энергии. Путем изменения открытия сначала нижней, а затем и верхней диафрагмы добиваемся максимума поглощения.
После фиксации положения Басклинера и диафрагм место фронтальной акустики и сабвуфера менять нельзя.
К сожалению, Басклинер не панацея, а один из инструментов коррекции низких частот в комнате прослушивания. Бывают ситуации, когда в помещении наблюдаются множественные неоднородности НЧ поля, требующие применения несуразно большого количества Басклинеров. Тут нужно думать о решении проблемы не «в лоб» десятком Басклинеров, а про другие методы.
СЧ/ВЧ составляющая
Путь звуковых волн по помещению начинается на выходе из излучателей, после чего они многократно отражаются от стен, пола, потолка и различных предметов обстановки. Именно эти препятствия на их пути и создают наибольшее количество проблем. На звук влияет всё, начиная от мебели, напольного покрытия, типа потолка, вплоть до материала, из которого создано здание и межкомнатные перегородки. В некоторых помещениях существенной проблемой становится не только отражение, но и резонанс материалов и конструкций. Стремление к получению качественного звука начинается со снижения количества отражений, устранения резонансных поверхностей, и получения максимально возможного рассеивания звука в помещении.
При подготовке помещения необходимо чтобы акустические свойства поверхностей минимально влияли на частотные параметры сигнала, не вносили существенных искажений, не порождали негативно влияющих отражений и отзвуков. Для этого при подготовке такого помещения настоятельно рекомендуется свести к минимуму количество плоских поверхностей, деревянных, металлических и стеклянных предметов интерьера. Совсем идеальный вариант – оставить в комнате только мягкую мебель, а также предметы интерьера с рельефной поверхностью. Кроме того, важно понимать, что чем больше помещение, тем более существенные изменения придётся вносить в отделку. Подавляющее количество акустических проблем вызывается т.н. «стоячими волнами» и отражением звуковых волн. Используя ряд доработок в отделке можно свести к минимуму влияние этих факторов на звук. Наиболее простыми, доступными и эффективными способами изменения акустических свойств помещения является применения звукопоглощающих и звукорассеивающих материалов.
Поглощение
Для отделки стен домашних кинотеатров сегодня широко используются звукопоглощающие панели. При этом следует понимать, что различные частоты поглощаются материалами неодинаково. Большинство современных панелей, созданных на основе стекловолокна, с толщиной 2,5 см способны эффективно поглощать звуковые волны с частотой до нижней границы 850 -1000 Гц.
При этом добиться эффективного поглощения более низких частот можно используя увеличение толщины слоя. Закономерно, что при подобном подходе, неизбежно придётся жертвовать объёмом помещения. Учитывая линейность зависимости, при использовании стекловолоконных и аналогичных им панелей, для эффективного поглощения звуковых волн всего слышимого спектра необходимо использовать слой толщиной около 15 см. При более эффективном звукопоглощении материала толщина подобного слоя может быть меньше.
Для оценки звукопоглощения используется специальный коэффициент.
Коэффициент звукопоглощения – отношение величины, не отраженной от поверхности звуковой энергии, к величине падающей энергии.
При этом, следует помнить, что при расчетах коэффициента для материалов оценивается не весь слышимый спектр частот, а лишь диапазон в пределах от 125 до 4500 Гц.
Сравнительная таблица с коэффициентами некоторых материалов:
Коэффициент звукопоглощения 1000гц
Наиболее существенная роль поглощающих панелей – это устранение так называемого «первого отражения". Как известно, звук из АС достигает наших ушей как непосредственно, так и за счет отражений от нескольких поверхностей, и, естественно, отраженная волна делает это через несколько миллисекунд после прямой. Негативное влияние первого отражения неизбежно искажает сцену (расположение кажущихся источников звука), может способствовать формированию нежелательных пространственных звуковых иллюзий при использовании систем объемного звука (4.0, 5.1, 7.2 и др).
Соответственно, в первую очередь необходимо оборудовать звукопоглощающими панелями поверхности, на которых будут находиться проекции точек «первого отражения». Количество таких точек будет зависеть от количества колонок в использованной акустической системе.
Ниже приведены упрощённые схемы дающая представление о точках первого отражения:
Ориентировочное расположение точек первого отражения легко определить при помощи зеркала. Суть метода: один человек находится на месте просмотра, другой двигается вдоль стен с зеркалом. Как только первый видит в зеркале отражение динамика – точка первого отражения определена. Большинство специалистов считают, что для эффективного звукопоглощения нет необходимости покрывать материалами все поверхности, достаточно закрыть точки отражения панелями с шириной 900 X 2000 мм (или более) в зависимости от высоты стен. Также, для того, чтобы снизить негативное влияние низких средних, имеет смысл установить панели на потолке.
После правильной установки панелей остаётся только одна проблема с поглощением – волны с частотой ниже 140 Гц. Обеспечение оптимального звучания низких частот требует особого подхода – использования специальных низкочастотных поглотителей. Существует несколько конструкций таких поглотителей, но их эффективность зависит от объема и формы уже существующего помещения. Наиболее эффективны мембранные поглотители, они поглощают частоты до 150Гц и совсем не гасят остальной спектр, но они значительно сокращают объем помещения и их реализация достаточно дорогое удовольствие.
Рассеивание
Поглощение должно быть оптимальным, чрезмерное звукопоглощение сделает звук менее реалистичным, исчезнет иллюзия объёма. Для обеспечения баланса отражения и поглощения используется рассеивание звука. Рассеивание позволяет увеличить количество векторов каждого отражения. За счет неровностей поверхности возникают дополнительные звуковые поля, образующиеся в результате дифракции звука. Таким образом звук «заполняет» помещение более равномерно.
Существуют разнообразные рассеивающие панели, которые могут создаваться из различных материалов, например, твёрдых сортов древесины, камня, синтетических материалов. В некоторых случаях рассеивающие панели покрывают тканью или войлоком. Характерной особенностью рассеивающих панелей является неровная фактура поверхности, не редко используется коническая форма элементов. Но поглощение и рассеивание нужно использовать только в комплексе, чтобы добиться нужного результата.
Акустика помещений, устранение НЧ
Одна из основных акустических проблем при создании залов домашнего кинотеатра или комнат прослушивания – резонансы низких частот, не устраняемые никакими звукопоглощающими материалами. Помещения для музыки и просмотра фильмов в большинстве своём имеют прямоугольную форму с тремя парами параллельных поверхностей (4 стены, пол и потолок). В итоге в большинстве прямоугольных помещений имеются три явно выраженные резонанса как раз на низких частотах. Их частоты связаны с расстоянием между стенами, и они тем ниже, чем больше размеры помещения. К основным резонансам добавляются кратные их частотам - высшие гармоники. Вот такой низкочастотный «компот» получается в комнате прямоугольной формы, гордо именуемой «залом для прослушивания». Выражается этот «компот» в резком усилении отдельных частот при ходьбе по залу, наличие в определённых местах гула и провалов на НЧ, не выправляемые даже мощным сабвуфером. Избавиться от этих явлений можно несколькими способами, и это не традиционно практикуемая шумоизоляция стен:
Такой экран имеет явно выраженные резонансные свойства. Частота его резонанса зависит от физического размера, толщины мембраны, примененного для мембраны материала и силы натяжения. Частота резонанса колебательной системы также зависит от веса мембраны (отношением массы к единице площади) и упругостью объема воздуха между мембраной и стеной. Если частота падающего на мембрану звуковой волны близка (или кратна ей) к резонансной частоте мембраны в ней возбуждаются колебания. Энергия звуковых волн преобразуется в механические колебания мембраны, которые в свою очередь переводятся в тепло слоем звукопоглощающего материала. Резонансная частота, на которой поглощение энергии звуковых волн максимально, может быть сделана достаточно низкой. Щиты бекеши хорошо работают как раз на низких частотах.
Значительное поглощение энергии колебаний низких частот, наблюдаемое в больших залах, отделанных деревянными панелями, объясняется именно их резонансными свойствами. Роль активного сопротивления здесь играет не слой звукопоглощающего материала между стеной и панелями, а внутреннее трение, возникающее при деформации панелей. Лицевая поверхность резонатора закрывается натянутой PVC мембраной плотностью 270-450 г/м.кв. Мембрана имеет собственную резонансную частоту, зависящую от ее физических размеров, толщины материала и силы натяжения. Обычно частота собственного резонанса мембраны (при габаритах конструкции 1100х2700 мм) находится в районе 25-51 Гц и имеет среднюю добротность. На резонансной частоте и кратных ей частотах, у мембраны имеется ярко выраженный пик поглощения звуковой энергии. В дополнение к низким, также неплохо гасятся средние частоты расположенным под мембраной слоем звукопоглощающего материала. Коэффициент ослабления средних частот задаётся глубиной щита, и плотностью звукопоглощающего материала. Для поглощения высоких частот на мембрану можно наклеить мягкий наружный слой, например из ковролина. Применяя разные покрытия мембраны можно влиять на коэффициент поглощения высоких частот.
Таким образом из мембранного поглотителя можно создать комбинированный акустический элемент для поглощения первых отражений в довольно широком диапазоне частот, а по сути эта конструкция является трех-диапазонным звукопоглотителем. Кроме преимущественного поглощения низких частот, мембранный резонатор влияет на уровень реверберации в помещении и скорость затухания «порхающего эха». В меньшей степени он устраняет подгуживание помещения на низких частотах, с этим хорошо справляются угловые ловушки.
Борьба с низкими частотами намного сложнее, чем с остальным спектром звука и представляет из себя достаточно сложную и комплексную задачу. Если при строительстве помещения можно заложить нужный конструктив, то в комнате реализовать полноценный поглотитель частот от 15 до 150Гц, очень сложно, поскольку полноценно поглотить низкие частоты возможно только мембранными экранами в сочетании с угловыми ловушками, а это отнимает много пространства, представьте, что комната станет на 50см уже и на столько же короче. Закладывая при строительстве, стены делают полыми, а одна стенка выполняет роль мембраны. В подавляющем большинстве случаев, требуется устранить негативное влияние НЧ составляющей именно в комнате, уже построенного дома (в квартире).
Итак, существуют различные способы решения этой проблемы:
Конечно, для того, чтобы «вытянуть» из комнаты максимум результата, нужно тщательно рассчитывать и закладывать в рассчеты все, включая тип АС, их мощность, частотный диапазон, материалы стен, форму помещения, точки отражения и еще ряд параметров.
Выводы
Оптимальное использование рассеивающих и поглощающих материалов позволят избавиться от негативных эффектов в акустике помещения, а соблюдение простых принципов, использование технически не сложных приёмов может существенно улучшить ваши ощущения от просмотра кино и прослушивания музыки, но для достижения наивысших результатов, необходим полный ремонт в помещении и комплексный подход к решению проблемы. Так же стоит упомянуть, что сколько эта проблема существует, столько существует и мнений по способам ее решения, поэтому самый лучший вариант - доверить работу специалистам, КПД каждого вложенного рубля, будет значительно выше.
Важнейшее место в борьбе за качественный звук занимает проблема баса, которая проявляется в резкой неравномерности уровня низких частот в комнате прослушивания. Неравномерность басового диапазона слышна выпиранием отдельных частот, неистовым «гудежом» сабвуфера, либо провалами, когда явно ощущается «глотание» отдельных нот и НЧ звуков.
Стандартные методы коррекции недостатков акустики помещения эквалайзерами, входящими в состав современных ресиверов домашнего кинотеатра, настраиваемых автоматически – помогают мало. Убирать выпячивание и провалы определенных частот эквалайзером сродни лечению симптомов таблетками, вместо поиска причин заболевания в медицине.
Второй традиционный способ НЧ коррекции – таскать сабвуфер по помещению в поисках лучшего места и наиболее ровной результирующей АЧХ системы сабвуфер/комната, тоже – полумера. Тут скорее всего придется искать место не только сабвуферу, а и двум фронтальным колонкам и соответственно - дивану и экрану…
Можно применять резонаторы Гельмгольца, имеющие от природы – низкую добротность и как следствие – недостаточную эффективность при высокой цене.
Резюмируя можно сказать, что методов коррекции НЧ в комнате прослушивания существует масса, но подходить к ним желательно не в конце ремонта, когда «шторы», а при строительстве, чтобы получить заведомо прогнозируемый, качественный и недорогой результат. Планировка помещения прослушивания обычно преследует цели:
- Избавиться от влияния на неравномерность низких частот элементов «коробки» стен и потолков, которые изготовляются из не предназначенных для акустических целей гипсокартона и натяжных поверхностей. Замена гипсокартоных стен на массивный кирпич, а гипсокартонного потолка на акустический с перфорацией, ситуацию по НЧ и СЧ меняет кардинально;
- Создать условия для формирования максимально равномерного поля в низкочастотном диапазоне, для чего уходить от параллельных стен и ровных потолков;
- Для устранения «звона» на высоких частотах и «порхающего эха» применять мягкие материалы для шумоизоляции стен, пола и потолка.
Ступенчатый потолок
Если у помещения есть достаточный запас по высоте, можно создать ступенчатый потолок со специально просчитанным перепадом высот и площадью «ступеней». Ступени на потолке можно строить с таким шагом, чтобы резонансная частота между каждой ступенью и полом отличалась от соседней на 5-8 Гц. Таким образом получаем «гребенку» резонансных пучностей, разбивая одну резонансную частоту большой амплитуды (в случае единого потолка) на 8-14 равномерно распределенных по диапазону. В результате выравниваем АЧХ комнаты и обогащаем звучание низких частот равномерным рядом локальных резонансов.
Метод - действенный, но требует правильного расчета и приличных архитектурных работ. Кстати, ступени можно скрыть акустически прозрачным натяжным потолком, и примерно такой же эффект получается при устройстве ступеней не на потолке, а на стенах. «Высший пилотаж» это откорректировать параллельные плоскости в соответствии с кривыми равной громкости. Тогда в помещении без применения звукопоглощающих материалов можно получить ровный по отдаче и мощнейший бас.
Басклинер
Не так давно практикующий инженер акустик А. Гнутик разработал «хитрую» и недорогую конструкцию, позволяющую улучшить акустику комнаты прослушивания на низких частотах без сложных в расчете, дорогостоящих ступенчатых потолков и перестройки стен в непараллельные форматы.
Свой инструмент он назвал «Басклинером», а работает он на хорошо известном резонансном методе (как у щитов бекеши) поглощения звуковых волн определенной частоты.
Басклинер представляет собой отрезок трубы большого диаметра и длины с гладкими стенками. Работает он так: в помещении в какой-нибудь точке есть «подъем» звучания на определенной частоте, именуемый «стояком». Для этой частоты экспериментально подбирается длина трубы Басклинера и угол открытия диафрагм. При установке Басклинера в месте, где наблюдается «стояк» и есть максимум колебательной скорости воздуха, наблюдается резкое поглощение энергии звуковых волн и выравнивание звукового поля по амплитуде. Причем, чем более высокая добротность «стояка», тем эффективнее применение Басаклинера.
Настройка Басклинера начинается с поиска максимальной неоднородности низкочастотного поля, это сильный подъем или провал слышимости на одной частоте. Поиск можно производить на слух или с помощью измерительного микрофона, включив генератор низких частот. После нахождения такой «пучности» подбирается высота Басклинера в соответствии с графиком на рисунке. Басклинер устанавливается в области пучности и небольшими перемещениями находится его оптимальное расположение как по азимуту, так и по высоте по максимальному поглощению звуковой энергии. Путем изменения открытия сначала нижней, а затем и верхней диафрагмы добиваемся максимума поглощения.
После фиксации положения Басклинера и диафрагм место фронтальной акустики и сабвуфера менять нельзя.
К сожалению, Басклинер не панацея, а один из инструментов коррекции низких частот в комнате прослушивания. Бывают ситуации, когда в помещении наблюдаются множественные неоднородности НЧ поля, требующие применения несуразно большого количества Басклинеров. Тут нужно думать о решении проблемы не «в лоб» десятком Басклинеров, а про другие методы.
СЧ/ВЧ составляющая
Путь звуковых волн по помещению начинается на выходе из излучателей, после чего они многократно отражаются от стен, пола, потолка и различных предметов обстановки. Именно эти препятствия на их пути и создают наибольшее количество проблем. На звук влияет всё, начиная от мебели, напольного покрытия, типа потолка, вплоть до материала, из которого создано здание и межкомнатные перегородки. В некоторых помещениях существенной проблемой становится не только отражение, но и резонанс материалов и конструкций. Стремление к получению качественного звука начинается со снижения количества отражений, устранения резонансных поверхностей, и получения максимально возможного рассеивания звука в помещении.
При подготовке помещения необходимо чтобы акустические свойства поверхностей минимально влияли на частотные параметры сигнала, не вносили существенных искажений, не порождали негативно влияющих отражений и отзвуков. Для этого при подготовке такого помещения настоятельно рекомендуется свести к минимуму количество плоских поверхностей, деревянных, металлических и стеклянных предметов интерьера. Совсем идеальный вариант – оставить в комнате только мягкую мебель, а также предметы интерьера с рельефной поверхностью. Кроме того, важно понимать, что чем больше помещение, тем более существенные изменения придётся вносить в отделку. Подавляющее количество акустических проблем вызывается т.н. «стоячими волнами» и отражением звуковых волн. Используя ряд доработок в отделке можно свести к минимуму влияние этих факторов на звук. Наиболее простыми, доступными и эффективными способами изменения акустических свойств помещения является применения звукопоглощающих и звукорассеивающих материалов.
Поглощение
Для отделки стен домашних кинотеатров сегодня широко используются звукопоглощающие панели. При этом следует понимать, что различные частоты поглощаются материалами неодинаково. Большинство современных панелей, созданных на основе стекловолокна, с толщиной 2,5 см способны эффективно поглощать звуковые волны с частотой до нижней границы 850 -1000 Гц.
При этом добиться эффективного поглощения более низких частот можно используя увеличение толщины слоя. Закономерно, что при подобном подходе, неизбежно придётся жертвовать объёмом помещения. Учитывая линейность зависимости, при использовании стекловолоконных и аналогичных им панелей, для эффективного поглощения звуковых волн всего слышимого спектра необходимо использовать слой толщиной около 15 см. При более эффективном звукопоглощении материала толщина подобного слоя может быть меньше.
Для оценки звукопоглощения используется специальный коэффициент.
Коэффициент звукопоглощения – отношение величины, не отраженной от поверхности звуковой энергии, к величине падающей энергии.
При этом, следует помнить, что при расчетах коэффициента для материалов оценивается не весь слышимый спектр частот, а лишь диапазон в пределах от 125 до 4500 Гц.
Сравнительная таблица с коэффициентами некоторых материалов:
Коэффициент звукопоглощения 1000гц
- Открытое окно: 1
- Ковролин (ворс 10-15мм): 0.9 - 0.95
- Акустические плиты: 0.7 - 0.9
- Акустический фибролит: 0.45 - 0.5
- Акустические плиты ДВП: 0.4 - 0.7
- Акустические перфорированные листы: 0.4 - 0.9
- Теплоизоляционные материалы (пенопропилен): 0.3
- Минеральные плиты: 0.4 - 0.5
- Пеностекло: 0.3 - 0.5
- Пеноасбест: 0.6 - 0.7
- Дерево: 0.06 - 0.1
- Кирпич: 0.035
- Бетон: 0.015
- Металл: 0.002
Наиболее существенная роль поглощающих панелей – это устранение так называемого «первого отражения". Как известно, звук из АС достигает наших ушей как непосредственно, так и за счет отражений от нескольких поверхностей, и, естественно, отраженная волна делает это через несколько миллисекунд после прямой. Негативное влияние первого отражения неизбежно искажает сцену (расположение кажущихся источников звука), может способствовать формированию нежелательных пространственных звуковых иллюзий при использовании систем объемного звука (4.0, 5.1, 7.2 и др).
Соответственно, в первую очередь необходимо оборудовать звукопоглощающими панелями поверхности, на которых будут находиться проекции точек «первого отражения». Количество таких точек будет зависеть от количества колонок в использованной акустической системе.
Ниже приведены упрощённые схемы дающая представление о точках первого отражения:
Ориентировочное расположение точек первого отражения легко определить при помощи зеркала. Суть метода: один человек находится на месте просмотра, другой двигается вдоль стен с зеркалом. Как только первый видит в зеркале отражение динамика – точка первого отражения определена. Большинство специалистов считают, что для эффективного звукопоглощения нет необходимости покрывать материалами все поверхности, достаточно закрыть точки отражения панелями с шириной 900 X 2000 мм (или более) в зависимости от высоты стен. Также, для того, чтобы снизить негативное влияние низких средних, имеет смысл установить панели на потолке.
После правильной установки панелей остаётся только одна проблема с поглощением – волны с частотой ниже 140 Гц. Обеспечение оптимального звучания низких частот требует особого подхода – использования специальных низкочастотных поглотителей. Существует несколько конструкций таких поглотителей, но их эффективность зависит от объема и формы уже существующего помещения. Наиболее эффективны мембранные поглотители, они поглощают частоты до 150Гц и совсем не гасят остальной спектр, но они значительно сокращают объем помещения и их реализация достаточно дорогое удовольствие.
Рассеивание
Поглощение должно быть оптимальным, чрезмерное звукопоглощение сделает звук менее реалистичным, исчезнет иллюзия объёма. Для обеспечения баланса отражения и поглощения используется рассеивание звука. Рассеивание позволяет увеличить количество векторов каждого отражения. За счет неровностей поверхности возникают дополнительные звуковые поля, образующиеся в результате дифракции звука. Таким образом звук «заполняет» помещение более равномерно.
Существуют разнообразные рассеивающие панели, которые могут создаваться из различных материалов, например, твёрдых сортов древесины, камня, синтетических материалов. В некоторых случаях рассеивающие панели покрывают тканью или войлоком. Характерной особенностью рассеивающих панелей является неровная фактура поверхности, не редко используется коническая форма элементов. Но поглощение и рассеивание нужно использовать только в комплексе, чтобы добиться нужного результата.
Акустика помещений, устранение НЧ
Одна из основных акустических проблем при создании залов домашнего кинотеатра или комнат прослушивания – резонансы низких частот, не устраняемые никакими звукопоглощающими материалами. Помещения для музыки и просмотра фильмов в большинстве своём имеют прямоугольную форму с тремя парами параллельных поверхностей (4 стены, пол и потолок). В итоге в большинстве прямоугольных помещений имеются три явно выраженные резонанса как раз на низких частотах. Их частоты связаны с расстоянием между стенами, и они тем ниже, чем больше размеры помещения. К основным резонансам добавляются кратные их частотам - высшие гармоники. Вот такой низкочастотный «компот» получается в комнате прямоугольной формы, гордо именуемой «залом для прослушивания». Выражается этот «компот» в резком усилении отдельных частот при ходьбе по залу, наличие в определённых местах гула и провалов на НЧ, не выправляемые даже мощным сабвуфером. Избавиться от этих явлений можно несколькими способами, и это не традиционно практикуемая шумоизоляция стен:
- Способ кардинальный – уход от прямоугольной формы помещения и плоского потолка, по примеру комнат прослушивания студии звукозаписи. Редко реализуем т.к. залы домашних кинотеатров строятся в квартирах и коттеджах, где большинство помещений имеют плоский пол, потолок и расположенные под 90 град. стены. Если под зал домашнего кинотеатра выделяется мансарда с двускатной или односкатной крышей, для акустики - уже лучше, так же необходимы станы-резонаторы;
- Способ «4 сабвуфера» основанный на том, что у задней стены устанавливаются 2 дополнительных сабвуфера, включенные в противофазе к двум основным, стоящим около экрана. В результате низкие частоты, достигающие этих двух сабвуферов - поглощаются и возникает эффект отсутствия задней стены (эффект дырки) - этот способ не подходит для прослушивания музыки;
- Способ компромиссный по стоимости в сравнении с двумя предыдущими – применение звукопоглощающих материалов и конструкций именно для низких частот. Известно несколько таких способов, применяемых в критичных местах комнат прослушивания и залов, где гладкая АЧХ на низких частотах особенно важна. Эти способы основаны на резонансе. Про резонансные способы поглощения и поговорим. Про непрямоугольную форму помещения и «4 сабвуфера» говорить не будем, этот способ годится только для просмотра кино.
Такой экран имеет явно выраженные резонансные свойства. Частота его резонанса зависит от физического размера, толщины мембраны, примененного для мембраны материала и силы натяжения. Частота резонанса колебательной системы также зависит от веса мембраны (отношением массы к единице площади) и упругостью объема воздуха между мембраной и стеной. Если частота падающего на мембрану звуковой волны близка (или кратна ей) к резонансной частоте мембраны в ней возбуждаются колебания. Энергия звуковых волн преобразуется в механические колебания мембраны, которые в свою очередь переводятся в тепло слоем звукопоглощающего материала. Резонансная частота, на которой поглощение энергии звуковых волн максимально, может быть сделана достаточно низкой. Щиты бекеши хорошо работают как раз на низких частотах.
Значительное поглощение энергии колебаний низких частот, наблюдаемое в больших залах, отделанных деревянными панелями, объясняется именно их резонансными свойствами. Роль активного сопротивления здесь играет не слой звукопоглощающего материала между стеной и панелями, а внутреннее трение, возникающее при деформации панелей. Лицевая поверхность резонатора закрывается натянутой PVC мембраной плотностью 270-450 г/м.кв. Мембрана имеет собственную резонансную частоту, зависящую от ее физических размеров, толщины материала и силы натяжения. Обычно частота собственного резонанса мембраны (при габаритах конструкции 1100х2700 мм) находится в районе 25-51 Гц и имеет среднюю добротность. На резонансной частоте и кратных ей частотах, у мембраны имеется ярко выраженный пик поглощения звуковой энергии. В дополнение к низким, также неплохо гасятся средние частоты расположенным под мембраной слоем звукопоглощающего материала. Коэффициент ослабления средних частот задаётся глубиной щита, и плотностью звукопоглощающего материала. Для поглощения высоких частот на мембрану можно наклеить мягкий наружный слой, например из ковролина. Применяя разные покрытия мембраны можно влиять на коэффициент поглощения высоких частот.
Таким образом из мембранного поглотителя можно создать комбинированный акустический элемент для поглощения первых отражений в довольно широком диапазоне частот, а по сути эта конструкция является трех-диапазонным звукопоглотителем. Кроме преимущественного поглощения низких частот, мембранный резонатор влияет на уровень реверберации в помещении и скорость затухания «порхающего эха». В меньшей степени он устраняет подгуживание помещения на низких частотах, с этим хорошо справляются угловые ловушки.
Борьба с низкими частотами намного сложнее, чем с остальным спектром звука и представляет из себя достаточно сложную и комплексную задачу. Если при строительстве помещения можно заложить нужный конструктив, то в комнате реализовать полноценный поглотитель частот от 15 до 150Гц, очень сложно, поскольку полноценно поглотить низкие частоты возможно только мембранными экранами в сочетании с угловыми ловушками, а это отнимает много пространства, представьте, что комната станет на 50см уже и на столько же короче. Закладывая при строительстве, стены делают полыми, а одна стенка выполняет роль мембраны. В подавляющем большинстве случаев, требуется устранить негативное влияние НЧ составляющей именно в комнате, уже построенного дома (в квартире).
Итак, существуют различные способы решения этой проблемы:
- Закладывание требуемых свойств при строительстве
- Мембранные экраны (резонаторы)
- Угловые ловушки
- Различные ловушки разных типов
- Устранение из помещения деревянной мебели, замена её на мягкую
- Комплексный подход, включающий сочетание нескольких способов
Конечно, для того, чтобы «вытянуть» из комнаты максимум результата, нужно тщательно рассчитывать и закладывать в рассчеты все, включая тип АС, их мощность, частотный диапазон, материалы стен, форму помещения, точки отражения и еще ряд параметров.
Выводы
Оптимальное использование рассеивающих и поглощающих материалов позволят избавиться от негативных эффектов в акустике помещения, а соблюдение простых принципов, использование технически не сложных приёмов может существенно улучшить ваши ощущения от просмотра кино и прослушивания музыки, но для достижения наивысших результатов, необходим полный ремонт в помещении и комплексный подход к решению проблемы. Так же стоит упомянуть, что сколько эта проблема существует, столько существует и мнений по способам ее решения, поэтому самый лучший вариант - доверить работу специалистам, КПД каждого вложенного рубля, будет значительно выше.