Апартаменти для системи. Розрахунки акустичних властивостей приміщень.
Апартаменти для системи
Я часто думаю, що нам пощастило народитися з двома вухами - інакше, як би ми змогли насолоджуватися стереозвуком? Звичайно, у кожного блага є зворотний бік - цей дар отруює деяким життя, змушуючи витрачати силу-силенну часу на метушню з усякими деталями і кабелями в постійному пошуку ще більших аудіо не задоволення.
Можливість почути різницю в звучанні компонентів, змінити топологію схем, застосувати нові стійки, нарешті, все це підтримує палаючу пристрасть шанувальників Hi-Fi. Деякі вчені мужі вважають, що ми повинні уважно ставитися до технічних характеристик компонентів, інші закликають нас до заміни деталей в серійної апаратури, треті пропагують системний підхід.
При такій увазі до "заліза" дуже легко забути про кімнатах, в яких ми його слухаємо. А тим часом якість звучання залежить від акустики приміщення нітрохи не менше, ніж від якості апаратури. Щоб переконатися в цьому, вийдіть з приятелем на вулицю і поговоріть з ним, стоячи один від одного на відстані двох-трьох метрів. Потім поверніться в свою кімнату, зробіть те ж саме - ви зрозумієте, що я маю на увазі.
Вірте вухам своїм
Хоча багато хто може уявити собі, як потік води народжує електроенергію, цього зовсім недостатньо для того, щоб розібратися в енергії акустичних хвиль. Навіть для фахівців акустика є складною комплексною наукою, що включає в себе складні розрахунки поряд з деякою часткою інтуїтивних припущень.
У цій статті я постараюся спростити предмет, розповівши про нього в термінах, зрозумілих освіченій дилетанту. Перш за все ви повинні вірити власним вухам і пам'ятати, що в цій області все відносно. Просто уважно вслухайтеся в свою систему. Як вона звучить? Об'ємно? Пласке? Сухо? Звідки йде звук?
Акустичні проблеми в кімнаті прослуховування швидше за все є причиною цілого поєднання чинників, наприклад, відображень, резонансу і, найголовніше, пропорцій приміщення. Давайте розглянемо все це по порядку.
Всім відомо, що звук відбивається від стіни. Але як це відбувається? Коли звукова хвиля вдаряється об перешкоду, частина її відбивається, а частина або поглинається, або проходить крізь перешкоду. Чим твердіше і щільніше стіна, тим більшу частину акустичної енергії вона буде відображати - ті з вас, хто любить виконувати оперні арії у ванній кімнаті, облицьованої плиткою, знають, що я маю на увазі.
Звукові хвилі відбиваються остронаправленной, і в результаті на стіні, тобто в стороні від самого гучномовця, з'являються його додаткові "образи". Вони можуть погіршувати виразність звукової картини. А тепер уявіть собі, що відбувається, коли звук від двох гучномовців відбивається від шести поверхонь кімнати (не забудьте про стелю і поле), і ви зрозумієте, що все не так просто.
Вихід в розсіюванні
Найкращим способом боротьби з відбитками є їх розсіювання, коли звукові хвилі безладно розосереджуються нерівними поверхнями. При хорошому результаті у слухачів створюється відчуття, ніби звук йде з однаковою силою з усіх боків.
Ймовірно, простіше за все створити вдома такі поверхні за допомогою книжкових полиць і інших навісних деталей інтер'єру. А можна просто використовувати "грати" для яєць, закріпивши їх на стінах.
Правильне розташування розсіюють поверхонь дуже важливо. В ідеалі вони повинні бути симетричними. Не забудьте розташувати їх позаду місця слухача, щоб знизити головні відображення від задньої стіни. Розсіюють поверхні на бічних стінах повинні розташовуватися там, де з місця слухача "видно" образ колонки. Дзеркало і приятель допоможуть вам в пошуках, хоча зазвичай я роблю це один, знаючи, що кут відображення звукової хвилі дорівнює куту її падіння.
Не забувайте про відображеннях, обставляючи кімнату меблями. Середній гучномовець здатний виробляти звукові хвилі довжиною як менш 2,5 см, так і більш 10 м. Довгі хвилі (низькі частоти або баси) будуть без праці проходити через предмети меблів. Але цього не можна сказати про високих частотах, вони відображаються такими перешкодами. Ясно, поставити гардероб перед колонкою - не найкраща ідея.
Пам'ятайте також, що важливо не плутати розсіювання звуку з поглинанням, яке властиво фіранкам. Хоча прапори або портьєри часто використовуються фахівцями-акустиками для підстроювання часу реверберації в концертних залах, ваша вітальня навряд чи є настільки масштабне приміщення, тому і проблеми в ній будуть іншими. Фіранки великої площі просто "висмоктують" з звучання всю середньо- і високочастотну енергію, залишаючи вам мляву музику. Спробуйте замість цього використовувати жалюзі, які дадуть певний ефект розсіювання, але не поглинання звуку.
Те саме можна сказати і до килимів. Якщо підлога в кімнаті цілком застелений товстим килимом, а вікна завішені щільними портьєрами, звучання буде ще більш нудним і сірим. Як і з жалюзі, поекспериментуйте, якщо є можливість, з тонкими невеликими килимками або циновками, щоб звук розсіювався, а не поглинався.
Хочу зазначити, що відображення можуть бути корисними і деякі слухачі (наприклад, я) вважають за краще, щоб кімната була трохи "живий". Безсумнівно, це справа особистого смаку, тому, як правило, вам доведеться поекспериментувати, щоб домогтися бажаного результату.
Розміри кімнати в резонанс
Пропорції середньої вітальні порівнянні з довжинами звукових хвиль в нижній частині чутного спектру (між 70 і 140 Гц). Ці частоти знаходяться в найбільш проблемному діапазоні. Під час відтворення музика, в якій є звуки, довжина хвилі яких в два рази більше розмірів кімнати або кратна цієї величини, то формуються резонанси (моди) приміщення - найнеприємніша з усіх акустичних проблем, пов'язаних зі звичайними кімнатами.
Звукові хвилі в повітрі поширюються зі швидкістю приблизно 330 м в секунду, тому чистий тон (одна частота), скажімо, в 31,5 Гц має довжину хвилі в 330 / 31,5 - близько 10 м. Якщо цей тон генерується в кімнаті, довжина якої в два рази менше, т. е. 5 м, то така звукова хвиля відіб'ється від задньої стіни (за винятком того, що буде поглинена) і досягне іншого боку кімнати точно в той момент, коли буде генеруватися другий тон, таким чином посиливши його і створивши резонанс.
Резонанси (довжина хвилі / розміри кімнати) також виникають і на частотах, кратних цієї першої резонансної частоті. Той же ефект одночасно має місце за двома іншими "напрямками" кімнати - ширині і висоті. Коли резонанси збігаються в двох і більше вимірах кімнати, з'являється неприємна гулкость звучання.
Перевірте вашу кімнату
Ймовірно, найбільш значним фактором, що впливає на резонанси, є відносні пропорції кімнати. Обчислити їх можна за допомогою простого калькулятора і рулетки. Не варто й говорити, що справжній аудіофіла, підшукує собі нове житло, обов'язково зробить це!
Якщо кімната має прямокутну форму, виміряйте всі її основні розміри-висота, ширину і глибину. Потім побудуйте свою власну таблицю, розділивши 330 на подвоєні значення розмірів вашої кімнати - ви отримаєте значення першого резонансу (моди). Значення другого резонансу ви отримаєте, помноживши ці значення на два, третього - на три і так далі. Немає сенсу вираховувати резонанси вище четвертого, оскільки після нього ви вже поза "небезпечної зони".
Як приклад я взяв типову вітальню довжиною 4,5 м, шириною 3,5 і висотою 2,3 м. У таблиці 1 наведені результати. Очевидно, що, якщо резонанси збігаються в різних напрямках в будь-якому порядку, ви отримаєте нерівну АЧХ в басах і неприємне "бурмотіння". У нашому випадку в районі 71 Гц і потім -141 Гц. Не забудьте, що винна в "бурмотіння" кімната, а не система. Чи не намагайтеся підлаштувати свою апаратуру!
Кімната 4,8 м. Х 3,6 м. Х 2,4 м.
4-я резон. частота
З цієї таблиці можна зробити правильний висновок, що квадратна кімната буде одночасно резонувати в двох напрямках і, відповідно, ще більш погіршувати звучання. Перевершить її по поганій акустиці тільки кімната в формі куба. На щастя, кубічних кімнат не так вже й багато.
Таким же чином можуть створити проблеми механічні резонанси, вироблені підставкою для гучномовця, що стоїть на шипах на дерев'яній підлозі. Останній до деякої міри є резонуючій панеллю, посилюючи корпусні резонанси колонки. Власники таких підлог і колонок можуть сприймати чутне посилення басового виходу як поліпшення, але насправді звучання в цьому випадку погіршується. Набагато менше проблем з бетонною підлогою - сподіваюся, що у вас саме такий.
Як поліпшити акустику кімнати.
На підставі висновків, зроблених в попередньому розділі, найпростішим способом поліпшення акустики приміщення буде правильний вибір місця установки гучномовців. Це дуже важливо, оскільки резонанси (моди) збуджуються сильніше, коли гучномовці стоять близько від стін, і ще сильніше, коли вони розташовані в кутку. В цьому випадку кути кімнати стають некерованими рупорами. Оскільки типові колонки з вузькими передніми панелями звучать краще при установці на максимальній відстані від кутів, то розміщення їх у довгої стіни кімнати може допомогти у вирішенні цієї проблеми.
Хоча кімната може виглядати симетричною, вона навряд чи така з акустичної точки зору. Тому зміни звучання можна досягти, переставивши гучномовці до її протилежної стіни. Ще більш кардинальне рішення - перенести аудіосистему в іншу кімнату. Природно, не забудьте перед цим перевірити її на резонанси!
Експериментуючи, я виявив, що найкраще встановлювати колонки від задньої стіни на відстані, рівному приблизно чверті довжини кімнати, а дистанція між кожною з них і бічними стінами повинна складати близько чверті ширини кімнати. Тоді слухачеві треба розташуватися від передньої стіни на відстані, рівному чверті довжини кімнати.
Якщо ваші гучномовці стоять на шипах на дерев'яній підлозі і ви страждаєте від небажаних резонансів, то можна поліпшити звучання, поклавши на тонкий еластичний фетровий килимок, наприклад, мармурову плиту, а вже потім встановити "шиповану" колонку.
Висота кімнати для прослуховування часто є найголовнішим "злочинцем", що погіршує звучання, оскільки типова висота стелі, приблизно 2,4 м, відповідає половині довжини хвилі частоти 71,5 Гц, що може бути причиною дратівної "бурмотіння". Звичайно, навряд чи вам вдасться встановити на стелі книжкові полиці, але там можна закріпити вузькі дерев'яні рейки різної товщини, які будуть виступати в ролі розсіювачів. Між іншим - досить оригінальна прикраса інтер'єру.
У США серед аудиофилов стало модно встановлювати в кімнатах прослуховування так звані труби-пастки для боротьби з резонансами та реверберацией. Труби-пастки це циліндричні пристрої з склопластикових труб діаметром близько 28 см, половина окружності яких покрита перфорованої металевою пластиною, а вигнута металева поверхня спрямована назовні в кімнату. Теоретично, така пастка працює частково як трубчастий, а частково як камерний резонатор.
Частота любить чистоту.
У студіях звукозапису використовуються спеціальні резонатори, які працюють за схожим з трубами-пастками принципом, вибірково поглинаючи небажані частоти або регулюючи їх рівень. Зазвичай вони представляють собою плоскі панелі, перфоровані або цільні, закріплені з повітряним зазором на стіні і іноді частково заповнені штучним матеріалом типу скловолокна.
Принцип роботи цих пристроїв полягає в тому, що повітря діє як пружина, що поглинає звукову енергію, так, як коли ви дуеті над шийкою пляшки і отримуєте ноту. В цьому випадку горлечко пляшки - це корпус, а повітря діє як пружина. Зробити таке резонує пристрій порівняно просто і дешево. Потрібно закріпити дерев'яні рейки на стіні, а на них навісити панелі, тоді між ними і стіною буде повітряний зазор. А ось правильно розмістити ці панелі вже набагато складніше, тому, якщо ви вирішили обрати такий шлях, краще звернутися до фахівця-акустику, який проаналізує пропорції вашої кімнати і порадить вам, як краще розмістити панелі. Може бути, це обійдеться вам всього в малу частку тих грошей, які ви інакше витратили б на модернізацію своєї системи.
До речі, хочете ідею? Сам я, правда, не пробував залишити купу порожніх пивних пляшок в кутку своєї кімнати, але справжній аудіофіла повинен випробувати все, щоб добитися кращого звуку!
Дотримуйтеся Золотого Перетини.
Згадка про пиво викликало в моїй пам'яті найкращий варіант кімнати. Однак я повинен попередити, що цей спосіб не для людей зі слабкими нервами, оскільки вам, ймовірно, доведеться перебудувати або розширити свій будинок! Якось увечері, виробляючи за великим кухлем обчислення, засновані на пропорціях моєї кімнати, я подумав, а що б вийшло, якби її розміри відповідали відомому золотий перетин.
В основі Золотого Перетини лежить ряд Фібоначчі -1, 2, 3, 5, 8,13, 21, 34, 55 і т. Д. У ньому кожний наступний член дорівнює сумі двох попередніх. Якщо ви підніметеся вище за цим ряду, частка від ділення будь-якого числа на попереднє буде дуже близько до золотого перетину, значення якого дорівнює +1,6180339887.
Я виявив, що для кімнати з пропорціями, заснованими на Золотому перетині, резонансні частоти для висоти, довжини і ширини не будуть кратними і, таким чином, погасять один одного. У таблиці 2 наведено результат.
Кімната 6,3м x 3,9м x 2,4 м