Комната прослушивания, рекомендации по проектированию часть 2

Комната прослушивания, рекомендации по проектированию часть 2

Анатолий Лихницкий

Настаивать на самой высокой строгости во многих более трудных случаях означало бы вовсе исключить их из рассмотрения ввиду чрезмерности требующегося для этого объема. Лорд Рэлей. Теория звука.

Интермеццо

Сооружение хорошей комнаты прослушивания обойдется вам не дороже, чем постройка звукозаглушенной камеры, но и не дешевле, чем домашней пирамиды. Это не означает, что можно отмахнуться от проблемы, сосредоточив свое внимание на подставках для аппаратуры, межблочных и сетевых кабелях и тому подобном. Для многих аудиофилов поводом не заниматься реконструкцией своей комнаты, возможно, служит то, что они ощущают себя пожизненно прикованными к какой-нибудь «хрущевке» и даже не помышляют о том, чтобы изменить эту ситуацию. Тем не менее, часто бывает, что стоимость их аудиоаппаратуры намного превышает возможные затраты на приобретение приемлемого для прослушивания музыки жилья. Экономящих одновременно и на жилье, и на аудиоаппаратуре я в расчет не беру.

Невнимание к акустическим условиям прослушивания я объясняю глубоко засевшими в нас социалистическими традициями и тем, что большинство аудиофилов просто недооценивает значимость этих условий. В связи с этим мне очень понравилось объявление в «АМ» № 1 (36) 2000, с. 190: «Меняю аудиоаппаратуру на квартиру…». Оно, как я думаю, содержит правильную рекомендацию для решения вставшей перед аудиофилом жилищной проблемы.

Однако чтобы сделать подобный шаг, вы должны твердо осознавать, что теряете в звучании именно из-за плохих с акустической точки зрения условий прослушивания.
Требования к параметрам и характеристикам комнаты прослушивания я уже подробно рассмотрел в «АМ» № 5 (34) 2000, с. 147-150 [1].

В том, что многие из этих требований в реальных условиях трудновыполнимы, Вы убедитесь, прочитав мою статью. В заключение интермеццо я только замечу, что комната прослушивания оказывает влияние практически на все субъективные показатели качества звучания, даже на те, которые приписывают исключительно аудиоаппаратуре; причем диапазон этого влияния намного шире, чем те возможности, которые нам предоставляет эта аппаратура.

Механические колебания в комнате прослушивания

После обсуждения в первой части статьи отвлеченных от практики основ архитектурной акустики, перейдем к реалиям. Важнейшая из них: стены, потолок, и пол любого помещения в акустическом смысле не являются идеально жесткими. Более того, их следует рассматривать как очень большие закрепленные по краям мембраны, которые под действием звуковых волн или вибраций от источника (им может стать стоящий на полу пылесос или громкоговоритель) совершают изгибные колебания. Причем из-за большой площади, несмотря на очень небольшую амплитуду колебаний, эти мембраны эффективно переизлучают звуки обратно в комнату.

Положение усугубляется тем, что стены, потолок и пол колеблются с наибольшей амплитудой на частоте присущего им основного резонанса. К тому же в них распространяются изгибные волны, которые отражаются от стыков стен помещения, что вызывает много других, менее выраженных резонансов. Как следствие, АЧХ переизлучения имеет ужасающий вид.
Архитектурная акустика пока еще не научилась принимать во внимание одновременно акустические и механические резонансы в помещении, поэтому в расчетах звукового поля в помещении его стены, потолок и пол рассматривают как идеально жесткие. Причиной такого упрощения являются не только математические трудности. Оказывается, в отличие от акустических резонансов, переизлучение звука резонирующими стенами, потолком и полом крайне неприятно окрашивает звучание. Именно поэтому акустики старой школы всегда старались сделать границы помещения в акустическом смысле предельно жесткими. Обычно ставилась задача добиться, чтобы переизлучаемая ими звуковая энергия была как минимум на 40 дБ слабее, чем падающая на них.

Есть простой способ оценить (в децибелах) относительный уровень переизлучения для монолитных стен [2]. Такая стена переизлучает в комнату столько же звуковой энергии, сколько и наружу, это позволяет судить об относительном уровне переизлучения различных строительных материалов и конструкций на основе данных об их звукоизолирующей способности [I]. Не будем углубляться в эту обширную тему, а остановимся на установленных эмпирическим путем основных закономерностях звукоизоляции. Важнейшая из них состоит в том, что звукоизоляция (а, следовательно, и переизлучение) определяются массой стены (пола или потолка) на единицу поверхности. На рис. 1 показана зависимость средней звукоизолирующей способности стены в децибелах от ее массы на 1 м2 поверхности. Из нее, например, следует, что гипрок с массой 10 кг/м2 совершенно непригоден для возведения стен комнаты прослушивания.

Рис. 1 Зависимость средней звукоизолирующей способности N (в дБ) перегородок от их массы на единицу поверхности

Заштрихованная зона характеризует разброс большого количества данных, полученных в результате измерений звукоизолирующих свойств стен и перегородок, выполненных из различных материалов. Этот разброс свидетельствует о том, что масса является не единственным фактором, определяющим звукоизолирующую способность. Важную роль играют также жесткость на изгиб и внутреннее затухание строительного материала. Такие параметры, как масса на единицу поверхности и жесткость на изгиб, объясняют существование основного резонанса стены. Его частоту в первом приближении можно определить по графику на рисунке 2. Важно иметь в виду, что на резонансной частоте звукоизоляция минимальна, а переизлучение, наоборот, максимально. Уровень и длительность переизлучения на резонансной частоте могут быть ограничены внутренним затуханием в материале стены. По этой причине материалы с небольшим внутренним затуханием считают звукопроводными [2].

При прочих равных условиях кирпичная кладка менее звукопроводна, чем однородный бетон; пористый кирпич и ячеистый бетон также плохо проводят звук; известковый раствор делает кирпичную кладку менее звукопроводной, чем цементный. Деревянные стены обладают очень низкой звукопроводностью. Непомерно большая звукопроводность стен, пола и потолка в домах блочной конструкции объясняется почти полным отсутствием в использованных строительных материалах внутреннего затухания. Многие знают, что удары по трубе в одном крыле блочного дома могут быть прекрасно слышны в другом.

Рис. 2. Зависимость резонансной частоты f0 перегородки от ее толщины d

Чтобы переизлучение в комнате прослушивания оказалось на приемлемом уровне, стены, пол и потолок должны иметь большую массу на единицу поверхности, обладать существенным внутренним затуханием и большой изгибной жесткостью.

В этом смысле наилучшим решением являются стены из деревянных брусков с деревянной обрешеткой, покрытой штукатуркой: приемлемый вариант — кирпичные стены с металлической обрешеткой и штукатуркой; наихудшими следует считать стены и перекрытия из однородного бетона.
Те, кто пережил капитальный ремонт в старом доме, наверняка обратили внимание на то, что после замены деревянных несущих (межэтажных) перекрытий на бетонные качество звучания их аудиоаппаратуры заметно ухудшилось.
Конструкция пола

Пол гораздо в большей степени, чем стены и потолок, подвержен механическим вибрациям. В первую очередь из-за того, что кроме звуковых волн он улавливает механические вибрации громкоговорителей [3].
В жилых помещениях встречаются полы разной конструкции. В домах старой постройки пол и несущее перекрытие разделяет промежуток, частично заполненный шифером или другим, чаще всего теплоизолирующим материалом. Этот промежуток образуется, когда дощатый пол, покрытый паркетом, через виброизолирующие прокладки настилается на деревянные брусья (лаги), закрепленные на несущем перекрытии.
Такой пол защищает жильцов нижнего этажа от проникающего через межэтажное перекрытие шума шагов. Однако он не защищает аудиофила, слушающего свою аудиосистему, от шума, который возникает в результате распространения по полу вибраций, создаваемых громкоговорителями.

Рис. 3. Правильная конструкция пола в комнате прослушивания.

В современных, в первую очередь блочных домах дощатый или паркетный пол часто настилают непосредственно на несущее бетонное перекрытие, и хотя жильцы страдают от шума шагов верхних соседей, любители аудиоаппаратуры считают такой пол хорошим. Хотя хорош он только на первый взгляд.
Дело в том, что паркет передает перекрытию вибрации с затуханием не более 2 дБ, а бетонное перекрытие из-за отсутствия в нем механических потерь накапливает энергию вибраций и переизлучает ее обратно в комнату, ну и, естественно, к соседям внизу.

Не дай вам Бог жить в таком доме, особенно если сосед сверху — любитель heavy metal. Независимо от ваших музыкальных пристрастий, вы будете замучены периодическим уханьем баса (продуктом переизлучения низкочастотных вибраций), причем из-за деградации исходных звуков вы никогда не сможете угадать, какое музыкальное произведение слушает ваш сосед.
Напомню, что такое же по характеру переизлучение НЧ-составляющих от пола вы воспринимаете, прослушивая музыку через свою аудиосистему.
Теперь, когда мы осознали, что обычный пол не годится для комнаты прослушивания, попробуем разобраться в том, каким он должен быть. Начнем с основных требований, которые, кстати, очень просты: с одной стороны, пол должен быть «мертвым», то есть не должен отбирать у громкоговорителей механическую энергию колебаний и накапливать ее; с другой — проникшую в него механическую энергию он не должен передавать перекрытию. Этим требованиям отвечает конструкция пола, показанная на рисунке рис. 3: на несущем перекрытии, на расстоянии 0,7-1 м друг от друга должны быть положены деревянные лаги сечением примерно 1212 см. Они крепятся торцами к стенам или бетонной стяжкой к перекрытию. Промежутки между лагами заполняют битым (измельченным) стеклом, которое тщательно утрамбовывают. Стекла должно быть столько, чтобы его уровень был чуть выше верхней кромки лаг. Дощатый пол (лучше из дубовых досок) привинчивают шурупами к лагам так, чтобы доски были плотно прижаты к стеклу, без воздушных промежутков.

Почему приходится рекомендовать такой малоприятный в обращении материал, как битое стекло? По своим механическим свойствам это уникальный материал. Он обладает исключительной жесткостью, точнее «мертвостью», при этом демпфирует механические вибрации и не является их проводником. Стекло не «слеживается» под нагрузкой, а его объем не зависит от влажности воздуха. Другого строительного материала с такими достоинствами я просто не знаю.

Объем комнаты прослушивания

Рекомендации по выбору объема комнаты прослушивания для российских аудиофилов — самый больной вопрос, поэтому не стану вывешивать в «АудиоМагазине» экстремистские лозунги вроде того, что в комнате с объемом V = 60 м3 (площадью 20 м2) слушать high-end-аппаратуру невозможно. Я лишь приведу формулу, с помощью которой каждый, исходя из объема своей комнаты, сможет определить для нее нижнюю граничную частоту fн, ниже которой звучание будет неудовлетворительным:
fн = 1770/[Гц]        где V — объем помещения, м3.                 (1)
Эта формула не упала с неба, ее может вывести любой школьник, если включит условие Морза (один резонанс на один герц) во взятую у него же [3] формулу, приведенную мной под номером (10) в первой части статьи.
К сожалению, она выдает нам голую правду, на которую никакие заклинания повлиять не могут. Воспользуюсь ею и поставлю диагноз комнатам с наиболее часто встречающимися размерами (см. таблицу).

Объем помещения, м3
Примерная площадь, м2
Радиус гулкости, м
Нижняя граничная частота, Гц
Прирост SPL, дБ
30
10
0,46
323,4
6,7
45
15
0,56
264
5
60
20
0,65
228
3,7
80
27
0,75
198
2,5
90
30
0,8
186
2
135
45
0,99
152
0,1

В этой таблице приведены основные параметры комнат прослушивания, где достигнуто оптимальное стандартное время реверберации T60 = 0,45с. Важнейшими из них, естественно, являются нижняя граничная частота, значения которой просто удручают, и прирост создаваемого громкоговорителем в зоне слушания уровня звукового давления (SPL – Sound Pressure Level) по сравнению с измеренным в звукозаглушенной камере на расстоянии 1 м. Этот прирост, который возникает благодаря реверберации в помещении, естественно, на руку фирмам-изготовителям аудиоаппаратуры и особенно аудиофилам, поскольку они могут в 2-4 раза уменьшить выходную мощность аудиоаппаратуры. Подробно об этом я напишу в третьем тысячелетии, в третьей части статьи «Мощность».
Остается вопрос, что же делать с нижней граничной частотой помещения? Думаю, что найдутся и такие аудиофилы, которые скажут: «Нет проблем. Можно соорудить комнату с нижней граничной частотой fн = 50 Гц». Конечно, можно! Такая комната должна иметь объем V= 1200 м3 и площадь примерно 300 м2. Я даже допускаю, что в недалеком будущем такую комнату смогут построить многие, однако проблемы есть.
Первая из них — отрицательный прирост SPL. Например, по сравнению с комнатой прослушивания объемом 80 м3 он составляет -12 дБ. То есть выходная электрическая и акустическая мощности аудиоаппаратуры должны быть примерно в 16 раз больше, чем необходимые в обычных условиях. Домашняя аппаратура high end к такому радикальному повышению мощности, особенно громкоговорителей, плохо подготовлена, кроме нескольких очень дорогих моделей, например выпущенных фирмами «Living Voice», «Zingali» и «Tannoy». Правда, для этих целей годится и профессиональная аппаратура, предназначенная для озвучивания больших концертных площадок, но, к сожалению, она чаще всего не относится к категории high end.

Другая проблема — в какой-то степени неожиданная — заключается в необходимости использовать в такой комнате несметное количество звукопоглощающих материалов. Воспользовавшись формулой (11), приведенной в первой части статьи, можно подсчитать, что для оптимального демпфирования объема V = 1200 м3 потребуется примерно 440 м2 стопроцентного звукопоглощения. О том, почему обеспечение такого звукопоглощения действительно представляет проблему, причем в каком-то смысле даже духовную, я расскажу ниже. Подобных сложностей не возникает в комнате объемом 30 м3 (площадью 10 м2), так как оптимальное время стандартной реверберации достигается при помощи одной тахты и трех полок с книгами.
Общество аудиоинженеров (AES), с учетом всех за и против, предложило в качестве разумного компромисса тестировать аудиоаппаратуру в комнатах объемом от 50 до 120 м3 [4]. До этого Международная Электротехническая Комиссия (IЕС) рекомендовала использовать для аудиоэкспертизы громкоговорителей комнаты с объемом V = 80 м3 (со следующими линейными размерами: высота — 2,8 м, длина — 6,7 м, ширина — 4,2 м) [5]. Нижняя граничная частота этой комнаты fн = 198 Гц (см. таблицу).

К сожалению, несмотря на высший уровень акустических компромиссов, мы так и не получили ответа на вопрос, что делать с нижней граничной частотой fн, или точнее с резонансами помещения, которые находятся ниже этой частоты.

Одно из решений предложил В. Зуев (см. «АМ» № 1 (6) 96, с. 7). По его мнению, нижняя граничная частота аудиосистемы не должна быть ниже нижней граничной частоты комнаты прослушивания. Обидно, правда, что среди огромного парка выпущенной за сто лет аудиоаппаратуры только фонографы Эдисона и ранние граммофоны отвечают этому требованию.
С моей точки зрения, есть только один путь для решения этой проблемы: до возможного предела уменьшать амплитуду и добротность резонансов, возникающих в комнате прослушивания, на частотах ниже fн. А уж после этого надежда остается только на бинауральное освобождение от маскировки (см. статью «Стерео или моно?»). К вопросу подавления низкочастотных резонансов я вернусь в разделе «Звукопоглощение в комнате».

Линейные размеры комнаты

Мы живем и слушаем аудиоаппаратуру в комнатах преимущественно прямоугольной формы. Хорошо, если у вас комната дореволюционной постройки с соотношением размеров, соответствующим золотому сечению [4].

Рис. 4. Правильные угловые соотношения в непрямоугольной комнате прослушивания.

Если комната имеет неоптимальные размеры, есть опасность, что резонансы в ней будут распределены неравномерно по частоте или, что еще хуже, некоторые из них, относимые к разным типам волн, совпадут по частоте и сольются.

В неудовлетворительных по форме помещениях количество «слитий» [6] по частоте резонансов разных типов волн может достигать шести. Склонностью к слитию собственных частот обладают комнаты с кратным соотношением линейных размеров. Хуже всего в этом смысле ведут себя помещения кубической формы. Чуть получше — те, у которых пара стен или пол и потолок имеют квадратную форму. Похожие неприятности могут ждать вас и в комнатах вытянутой формы или с низкими потолками (меньше 2,1 м).

Неравномерное распределение собственных частот, в особенности их слитие, эквивалентно повышению нижней граничной частоты помещения даже в разы. Понятно, почему выбор оптимальных размеров помещения — одна из главных и, к сожалению, дорогостоящих уловок, позволяющих нам полноценно в акустическом смысле использовать объем помещения. Кстати, в этом смысле и золотое сечение не всегда дает желаемый результат. В такой комнате, так же, как во всех прямоугольных помещениях, наблюдаются акустические аномалии, обязанные своим появлением резонансам коаксиальных и касательных волн [7].

Именно из-за этих аномалий акустики-экстремисты, и я в том числе, предлагают строить комнаты непрямоугольной формы, в которых стены, пол и потолок непараллельны. Наша правда в том, что помещения с непараллельными границами не имеют резонансов коаксиальных и касательных волн, в них наблюдаются только резонансы косых волн [8]. План комнаты прослушивания с непараллельными границами показан на рис. 4. Осевая симметрия (относительно пунктирной линии) необходима для правильного воспроизведения стерео. Кроме того, передняя зона, то есть та, где расположены громкоговорители, должна иметь наибольшее сходство с прямоугольным помещением, затем комната расширяется в сторону слушателя. Потолок или пол делаются ступенчатыми либо наклонными. Непривычной для многих может быть призмовидная форма задней стены комнаты. Призма сзади слушателя в любом случае принесет пользу, так как сведет на нет продольные аксиальные стоячие волны.
Несмотря на явные акустические достоинства комнаты с непараллельными стенами, их сооружение в многоэтажных домах, особенно новой постройки, вряд ли возможно.

Рис. 5. Зависимость частотных пределов рассеянного отражения звука в комнате от размеров членения ее поверхности

Более простым с инженерной точки зрения решением является монтаж на стенах и потолке элементов рассеяния звука, так называемых рельефов [9].
Рельефы могут иметь форму полуцилиндра, полусферы, уплощенной призмы или уплощенной волны. Их изготавливают из легких жестких материалов (например, дерева или гипса), а полость внутри заполняют звукопоглощающим пористым материалом.
Благодаря кривизне поверхностей даже облегченные рельефы оказываются достаточно жесткими с точки зрения рассеивания звука. В первую очередь они ослабляют аксиальные и касательные волны и увеличивают диффузность звукового поля.

Их недостатком является неэффективное рассеивание низких звуковых частот, что объясняется усилением на этих частотах дифракции звуковых волн [10].
Частотный диапазон рассеивания звука рельефами определенных размеров можно оценить по номограмме (см. рис. 5).
Для заданного диапазона частот наилучший эффект достигается, когда высота рельефа составляет 1/6, а ширина — 1/3 длины звуковой волны.
Искусно комбинируя рассеивающие элементы и звукопоглощающие материалы, можно существенно улучшить рассеяние звука в помещении и ослабить действие вредных стоячих волн.

Звукопоглощение в комнате

Поглощающие материалы и конструкции в комнате прослушивания используют для достижения времени стандартной реверберации T60 = 0,450,15 с, которое к тому же должно оставаться постоянным в диапазоне частот от 250 до 4000 Гц. За пределами этого диапазона требования к его постоянству несколько мягче. По существу это означает, что средневзвешенный по площади коэффициент звукопоглощения в заданных частотных пределах также должен быть постоянным, то есть.

Поглощающих материалов, отвечающих этому требованию, в природе не существует. Все используемые в строительстве акустические материалы обычно имеют нечетко выраженный максимум поглощения на определенной частоте, на низких же частотах способность к поглощению пропадает. Основная задача проектировщика — подобрать комбинацию из трех или четырех типов поглотителей таким образом, чтобы выполнить условие . По аналогии с терминологией, применяемой в электроакустике, такой способ поглощения будем называть трех- или четырехполосным соответственно.
Для поглощения высоких частот применяют пористые поглотители: хлопчатобумажные занавеси или портьеры, ковры и тому подобное. Для поглощения средних частот я настоятельно рекомендую дешевый и одновременно высококачественный звукопоглощающий материал — книги доперестроечного периода, размещенные на открытых стеллажах. Один квадратный метр стены, заставленной книгами, независимо от их содержания, обеспечивает примерно 0,4 м2 стопроцентного звукопоглощения. В комнате прослушивания с объемом V = 80 м3 в соответствии с формулой Айринга (см. (12) в первой части статьи) необходимо распределить по стенам около 7500 книг. Для советского интеллигента периода 1960-х библиотека с таким количеством книг считалась нормой.
Сложнее воспользоваться моим рецептом, если вы решили построить комнату прослушивания с объемом V = 1200 м3. В этом случае вам потребуется около 100000 книг. Тут-то вас и подстерегает духовная проблема.

Низкие частоты (но не ниже 100 Гц) прекрасно поглощаются диванами и мягкими креслами, а также посетителями [5]. Если на этих частотах требуется обеспечить звукопоглощение в большом объеме, а названных мной предметов мебели не хватает, можно прибегнуть к щитам Бекеши, которые по акустической сути — те же диваны, только поставленные на попа (см. фото в начале статьи).

Рис. 6. Зависимость резонансной частоты f0 резонансной панели от ее массы на единицу поверхности G и толщины воздушного промежутка от стены d

И все же наибольшие трудности связаны со звукопоглощением частот ниже 200 Гц. Это та область, где господствуют чрезвычайно разреженные и потому вредные резонансы. Некогда я даже счел их действие проявлением нечистой силы и назвал «барабашками» (см. «АМ» № 4 (15) 97, с. 108-109). Справиться с ними, как показывает опыт, можно только путем тщательного акустического демпфирования с помощью панелей резонансного типа, которые я советую настраивать на частоту наиболее назойливых из этих резонансов. Расчет частоты эффективного звукопоглощения вы просто и быстро выполните, воспользовавшись номограммой (см. рис. 6).

Количество звукопоглощающего материала каждого типа, требуемое для многополосного звукопоглощения, вы можете определить, обратившись к формуле Айринга. Однако из нее не следует, где именно должны быть размещены звукопоглощающие материалы. Здесь нет противоречия.
Выбор мест расположения поглотителей оказывает влияние, в первую очередь, на качество затухания реверберации и на диффузность звукового поля в помещении, но это уже следующий вопрос.

Качество затухания реверберации в помещении

Затухание считается идеальным, если его огибающая в линейных координатах имеет форму экспоненты, а в логарифмическом масштабе амплитуд идеальное затухание выражается прямой линией с наклоном относительно оси времени, который измеряется в дБ/с.
В комнатах прослушивания чаще всего наблюдается два дефекта затухания реверберации.
1. Изломы затухания — наклон затухания, начиная с какого-то момента времени, изменяется, например, становится меньше. Этот неприятный для слуха дефект возникает из-за различия скорости затухания стоячих волн разного типа. Быстрее всего затухают косые волны, поскольку в течение каждого полного цикла отражения они шесть раз встречаются с покрывающими стены поглотителями. Примерно в два раза медленнее затухают аксиальные и касательные волны, так как они меньше взаимодействуют с поглощающими материалами. Другой причиной различий скорости затухания может стать зависимость коэффициента звукопоглощения использованных материалов от угла падения звуковых волн [11].
Полностью устранить этот дефект нельзя, но можно сделать его почти незаметным, если сместить точку излома затухания на -30 дБ (или более) относительно его начального уровня.
Задача эта, как я уже писал, радикально может быть решена путем исключения (или ослабления) мод колебаний, обязанных своим появлением аксиальным и касательным волнам. Напомню, что волны эти исчезают в помещениях с непараллельными стенами или со стенами, отделанными большим количеством рассеивающих звуки элементов. Другое, правда, менее эффективное, решение — это неравномерное распределение по стенам звукопоглощающих материалов [12], например, в виде «пятен», чередующихся с элементами рассеяния звука. К сожалению, этот путь требует от исполнителя высочайшей квалификации.

2. Флуктуации затухания. Периодические и непериодические флуктуации затухания возникают, когда собственные частоты помещения сильно разрежены или когда между частотами доминирующих в этом помещении резонансов отчетливо просматриваются большие промежутки . Флуктуации наносят заметный ущерб звучанию, когда 1 Гц < 16 Гц. Поясню физику образования флуктуации на простом примере. Представим себе, что звуковой сигнал от громкоговорителя возбуждает сразу три резонанса помещения, частоты которых удалены друг от друга на один и тот же интервал частот. Естественно, что в спектре отклика помещения, наблюдаемом нами после прекращения звука будут доминировать те же три частоты. Из учебников по основам радиотехники известно, что спектру, в котором доминируют три отстоящих друг от друга на равный интервал частоты, обязательно соответствуют амплитудно- и/или частотно-модулированные колебания с частотой модуляции равной.

Рис. 7. Правильное распределение поглощающих материалов в комнате прослушивания

В более общем случае, когда число возбуждаемых сигналом собственных частот помещения две или более трех, а также когда интервалы между этими частотами не равны друг другу, флуктуации затухания реверберации также возникают, но это уже более сложные случаи.

Получается, что ниже частоты fн (когда > 1 Гц) неприятных для слушателя флуктуаций затухания реверберации в принципе не избежать, и мы должны с этим смириться. Непростительно, когда флуктуации возникают на средних частотах. Происходит это из-за доминирования в этом диапазоне некоторых слабо затухающих собственных частот.

Такое доминирование наблюдается, когда имеют место «слития» этих частот, а также если возникают стоячие волны между параллельными участками незаглушенных стен, выполненных из «идеально» отражающих строительных материалов, например, кафеля, мрамора, стекла или монолитного бетона. Наличие таких элементов, помимо появления флуктуации затухания, приводит к нарушению диффузности звукового поля. Отсюда — важное правило. Все первичные (в том числе покрываемые затем поглотителем) поверхности комнаты должны быть частично поглощающими, например, отделаны деревом или штукатуркой, скажем известковой песочной на металлической обрешетке [6].
Последний уже давно назревший вопрос: как наилучшим образом неравномерно распределять в комнате поглощающие материалы?
Столетнее развитие архитектурной акустики как точной науки выводит нас на следующее, полученное чисто эмпирическим путем, распределение поглощающих материалов в комнате прослушивания — см. рис. 7.

Как показывает опыт, такое распределение обеспечивает монотонность затухания реверберации и хорошую диффузность звукового поля, правда с некоторым доминированием поперечных по отношению к оси симметрии комнаты мод колебаний. Это доминирование следует рассматривать как достоинство, так как оно увеличивает пространственный эффект, то есть приводит к ощутимому расширению стереосцены, а также способствует улучшению бинаурального освобождения прослушиваемой музыки от помех, вызванных отражениями в комнате прослушивания.

Литература
1. Кнудсен Верн О. Архитектурная акустика. Киев, 1936 , с. 185-198.
2. Контюрн Л. Акустика в строительстве, Госстройиздат, М., 1960, с. 204.
3. Морз Ф. Колебания и звук. М.- Л., 1949, с. 437.
4. AES recommended practice for professional audio, — Subjective evaluation of loudspeaker. – J. Audio Eng. Soc. Vol. 44, # 5,1996, р. 388.
5. IEC recommendation 268-13, Listening Tests on Loudspeakers, International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland, 1985, р. 9.
6. Морз Ф. Ук. Соч., с. 433.
7. Контюрн Л. Ук. Соч. с. 124-126.
8. Морз Ф. Ук. Соч., с. 433-435.
9. Контюрн Л. Ук. Соч., с. 134-137.
10. Морз Ф. Ук. Соч., с. 381-383.
11. Скучик Е. Основы акустики, т. 2. М„ 1958, с. 208-210.
12. Морз Ф. Ук. Соч., с. 441.

1. Там не уделено внимания только пространственным характеристикам помещения, в частности диффузности звукового поля, так как к рандомизации фаз они прямого отношения не имеют.
2. Для оценки переизлучения многослойных стен этот способ неприменим. Такие стены, так же как потолок, пол, двери и окна, особенно при наличии между слоями воздушного промежутка, обеспечивают хорошую звукоизоляцию, однако оказываются обычно источниками повышенного переизлучения.
3. Вибраций динамического громкоговорителя обусловлены действием третьего закона Ньютона. В результате протекания в звуковой катушке громкоговорителя переменного тока между диффузором (вместе со звуковой катушкой) и магнитной системой возникают внутренние встречные переменные силы. Переменная сила, действующая на магнитную систему, вызывает вибрацию громкоговорителя. Такая вибрация называется моторной.
4. Золотое сечение (или иначе божественная пропорция) — эстетически значимая геометрическая пропорция, в которой целое относится к большей своей части, как его большая часть к меньшей. Понятие золотого сечения ввел Леонардо Да Винчи.
5. Площадь стопроцентного поглощения одним посетителем равна примерно 0,4 м2 .
6. Многие современные архитекторы считают рецепт этой штукатурки окончательно утерянным.

 

inthouse

Блог о винтажной акустике
Закрыть меню