В этом материале мы рассмотрим акустическую подготовку помещений для домашнего кинотеатра. Следует также отметить, что принципы, описанные в этой статье, во многом будут полезны при создании комнат для прослушивания музыки, домашних музыкальных студий и репетиционных баз.
Сегодня многие приобретают достаточно дорогую аудиоаппаратуру для домашнего кинотеатра, и, нередко случается, что в связи с проблемами помещения, где она установлена, звук оставляет желать лучшего. Акустика помещения играет одну из ключевых ролей при формировании сцены, характера звучания, передачи различных тембральных и частотных особенностей. Во многом именно благодаря акустике помещения удается добиться т.н. эффекта присутствия при просмотре фильмов и использовании систем объёмного звука.
Общие принципы
Путешествие звуковых волн по помещению начинается на выходе из излучателей, после чего они многократно отражаются от стен, пола и потолка. 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 отделки или мебели.
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 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 придется 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 домашнего кинотеатра. Наиболее простыми и доступными способами изменения акустических свойств помещения является применения звукопоглощающих и звукорассеивающих материалов. Для наглядности на схеме ниже отражено влияние поглощающих и рассеивающих поверхностей на звуковые волны:
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. Она рассчитывается по формуле:
А(зв)=Е(погл)/Е(пад)
где А(зв) — коэффициент звукопоглощения; Е(погл) — поглощённая звуковая волна; Е(пад) — падающая звуковая волна; E(отр) — отраженная звуковая волна; Е(рас) — звуковая волна, рассеянная в материале; Е(прош) — звуковая волна, прошедшая через материал.
При этом, следует помнить, что при расчетах коэффициента для материалов оценивается не весь слышимый спектр частот, а лишь диапазон в пределах от 125 до 4000 Гц.
Ниже привожу сравнительную таблицу с коэффициентами некоторых материалов:
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, 7.1 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 (кабинетов) 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 70-90 X 200-250 см (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, и я не берусь утверждать какие из них лучше (многие хвалят трубы). Важно понимать, что их количество и коэффициент поглощения будут зависеть от уровня звукового давления сабвуфера или низкочастотных динамиков АС. Также, в качестве альтернативы поглотителям, можно использовать мягкую мебель, что не всегда эффективно, но в ряде случаев может помочь справиться с низкими.
Рассеивание
Поглощение должно быть оптимальным, чрезмерное звукопоглощение сделает звук менее реалистичным, исчезнет иллюзия объёма. Для обеспечения баланса отражения и поглощения используется рассеивание звука. Как мы видели на таблице во второй части статьи, 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. Известно, что в нашем недалёком советском прошлом, при остром дефиците акустических отделочных материалов, в качестве рассеивающих панелей, некоторые музыканты и меломаны использовали яичные лотки.
Расчет комнатных резонансов
Для более точного определения параметров звукопоглощения низких частот будет полезен расчет комнатных мод (комнатных резонансов). В любом помещении возникают так называемые комнатные моды или комнатные резонансы. На их формирование влияют соотношения длины, ширины и высоты комнаты. Эти параметры задают расположение комнатных резонансов в частотном спектре и плотность их распределения.
Таким образом, используя известные размеры помещения, можно заранее рассчитать частоты, на которых возникнут резонансы, а, следовательно, знать о том будут ли усиливаться или же подавляться те или иные частоты.
Для идеального прямоугольного помещения с ровными поверхностями стен пола и потолка, резонансы вычисляются по формуле:
где nx, ny и nz – целые числа, а Lx, Ly и Lz – это соответственно длина, ширина и высота комнаты.
Для вычисляя все резонансы необходимо поочередно подбирать все комбинации из трех целых чисел Nx, Ny, Nz. Специалисты отмечают, что на практике имеет значение вычисление только низкочастотных мод, т.е. максимальным N=4.
Отдельные резонансы описываются различными комбинациями из целых чисел Nx, Ny, Nz. Так, например, комбинация (1, 0, 0) будет описывать моду первого порядка вдоль стороны, принятой за «x», а (0, 2, 0) описывает моду второго порядка вдоль стороны, принятой за «y», и т.п…
Когда 2 из 3-х целых чисел равны нулю, расчет существенно упрощается и позволяет легко вычислить частоты «стоячих волн», которые возникают между парой противоположных стен вдоль одного из размеров помещения. f (1,0,0) = c/2/L
Эти моды называются осевыми или аксиальными и являются самыми интенсивными из всех. Именно их расчет представляет наиболее существенную важность.
Итог
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. В следующем материале на эту тему специалисты нашей компании поделятся опытом, который они получили при создании наших демонстрационных комнат.
Комментарии (51)
inno
16.12.2016 21:47Речь идет о более менее редком случае «выделенной» звуковой комнаты. А что можно сделать для комнаты типа «гостиная», чтобы звук был приятен большинству неаудиофилов? (Краска на стенах, обои, тип/конструкция потолка, etc. Понятно, что ковры рулят, но думаю советское «почитание» их еще не скоро вернется.)
PULT
16.12.2016 22:04Ну, я собственно не для аудиофилов писал, а в принципе для всех. Вместо специализированных акустических материалов можно обойтись общестроительными аналогами (поглощение — минвата, рассеивание рельефные панели), за чем и были приведены сравнительные характеристики. Кроме того я сделал акцент на том, что вместо дорогих, и не редко громоздких, поглотителей низких частот можно использовать большое количество мягкой мебели, я, например я докупил пару кресел мешков.
REPISOT
16.12.2016 22:11минвата внутри жилого помещения? Ну нафиг!
PULT
16.12.2016 22:14мин вата внутри жилого помещения закрывается гипсокартоном, стыки по возможности герметизируются, и все счастливы, все довольны.
Psychosynthesis
18.12.2016 03:02+1Если она закрыта гипсокартоном, у неё и коэффициент поглощения иной получается. А уж если на гипсокартон потом ещё, как это обычно делается, слой штукатурки нанесён с краской, вообще эта самая минвата тупо утеплителем выступает, ну ещё немного НЧ фильтрует.
Upd. Прошу прощения, прочитал комменты ниже… речь про дырявый гипс, тогда понятно. Хотя пробочные панели лично мне с эстетической точки зрения как-то больше нравятся.
PULT
16.12.2016 22:07Ковры — это конечно да, но лучше все же без них. Это я с чисто гигиенической точки зрения. Минвата+гипсокартон+пробка. Случается в продаже не очень дорогой акустический паралон. Эффективно использование тяжелых штор, но тоже — пылесбоники.
unwrecker
16.12.2016 22:47Про «Минвата+гипсокартон+пробка» можно подробней? В какой последовательности? По своему опыту знаю, что гипсокартон замечательно отражает звуки, а чтоб минвата поглощала звуки надо её прикрывать чем-то аккустически прозрачным.
PULT
17.12.2016 00:35Про «отражает», оно-то да, но смотря какой.
Гипсокартон надо с дырами. Вот такой например:
PULT
17.12.2016 00:40Или ещё вариант:
V-23
17.12.2016 17:18В таком случае желательно использовать эко-минвату и/или между минватой и дырявым гипскартоном проложить акустически прозрачную ткань, дабы не вдыхать мелкие частицы ваты.
PULT
17.12.2016 17:20+2Как вариант, мы уже начали сбор рекомендаций по бюджетной отделке для интересующихся. Сделаем материал на эту тему. Если есть опыт можете сбросить рекомендации в л/с потом оформим в качестве отдельного материала.
unwrecker
17.12.2016 17:24А как это называется? И чем его можно покрыть потом сверху для эстетики, но без потери проницаемости?
PULT
17.12.2016 20:59Это называется акустический гипсокартон, а покрывать рекомендуют радиотканью, также эксперты от кнауф рекомендуют специальное напыляемое целлюлозное покрытие и пробковые панели.
Denkenmacht
21.12.2016 00:22Есть, например, производитель Ecophon, они в России много чего продают по этой теме.
scream_r
21.12.2016 12:00Ещё тонкую ДВП в качестве покрытия можно. ДВП плита и сама немного поглощает и прозрачнее для звука чем гипсокартон. Типа изоплата, имеется в виду. Не оргалит ))
REPISOT
16.12.2016 22:13+1Ожидал увидеть безэховую камеру. Не судьба.
Refridgerator
17.12.2016 12:51Чрезмерное поглощение звука тоже не есть есть хорошо для прослушивания. На профильных форумах можно найти печальные истории о переглушенных помещениях и тягостных ощущений от прослушивания музыки в подобных условиях.
LynXzp
17.12.2016 17:22А на совсем профильных форумах пишут про печальные истории о акустике с полностью равномерной АЧХ.
С одной стороны могу согласиться — некоторый уровень шумов отражений уже привычный абсолютно всем. Но с другой стороны существуют наушники — они конечно не безэховые камеры но уровень отражений (и взаимопроникновений каналов) стремится к нулю.
Sun-ami
17.12.2016 19:15Наверное, рассеянные отражения нужны для того чтобы замаскировать факт, что громкоговорители — точечные источники звука? При этом первое отражение — это тоже виртуальный точечный источник звука, который может по громкости спорить с громкоговорителем этого направления в случае, если первичные источники звука в сцене находятся в другом направлении. Обнаружить что источник звука — точечный человек может вертя головой и совмещая максимум диаграммы направленности уха с громкоговорителем. Если это так, то это значит, что если громкоговорителей будет несколько десятков, то стены в этом случае лучше сделать по максимуму поглощающими.
REPISOT
19.12.2016 06:02Я и не говорю, что хорошо. Просто основной тезис статьи выглядит как «надо, чтобы звук не отражался от стен»
А предельный случай — безэховая камера. Но в статье ее почему-то нет.scream_r
21.12.2016 12:09Есть понятие оптимального времени реверберации. Оно зависит от назначения и объёма помещения. Соответственно глушить помещение надо с тем расчётом чтобы попасть в это время. И слишком низкое и слишком высокое время некомфортно. Слишком заглушите (слишком малое время реверберации) — звук не заполнит комнату, будет только возле колонок. Недоглушите — звук будет тонуть в эхе.
aram_pakhchanian
16.12.2016 23:18Очень помогают звукопоглотители по углам комнаты. Существенно улучшается субъективное восприятие баса. Насчёт физики этого процесса я читал разные обоснования, но в любом случае это как-то связано с уменьшением добротности резонанса на НЧ, тех самых комнатных мод.
PULT
17.12.2016 00:38Ну обоснование там Гельмгольцевское)
Конструкций много разных, а принцип он открыл.aram_pakhchanian
17.12.2016 08:23Видите ли, вся комната в некотором роде является резонатором Гельмгольца. Но почему эти штуки надо ставить по углам? Этого Гельмгольц не открывал.
Refridgerator
22.12.2016 06:27Оптимальное расположение звукопоглотителей зависит от интерференционной картины помещения. Его можно замерить, можно рассчитать, можно определить методом тыка.
sabox
17.12.2016 02:01Спасибо, весьма практично. Есть ли какие-нибудь рекомендации по расположению и площади рассеивающих панелей? Получается, как минимум их лучше располагать там же, где и поглощающие (например, по первому отражению).
romxx
17.12.2016 03:13Удивительно, что в посте от Pult.ru я не вижу цитат профессионалов в области ремонта и отделки, которые доказывают, что необходимость специальной отделки помещений для улучшения качества звука — миф, потому что отделанные ими помещения уже и так нормально звучат, и двойной слепой метод не выявил никаких улучшений в звуке [.sarcazm off]
PULT
17.12.2016 17:22Неудивительно — статья ведь не о прогреве наушников.
romxx
18.12.2016 00:38А суть-то та же, ну разве что в улучшение через переоборудование вы верите, а в прогрев — нет, а есть те, кто наоборот, а есть те, кто не верят ни в первое, ни во второе.
Беда статьи в том, что уровень аргументации и в той, и в этой примерно равен.PULT
18.12.2016 15:57Убедительно прошу не нести бреда в комментариях, долго же у вас бомбит. По крайней мере не мешало бы аргументы подкреплять. Мои статьи основаны на конкретных фактах, а ваши доводы подкрепляются лишь умозаключениями и личными представлениями. Причем тут вообще вера, по поводу предмета этой статьи есть факты, они научно доказаны и описаны, есть математический аппарат, есть конкретные практические рекомендации специалистов, есть свойства материалов, а по поводу «прогрева» нет ни фактов, ни научного доказательства, ни известных свойств материалов которые могли бы сколько-нибудь значительно, ощутимо повлиять на звук.
gen4eg
17.12.2016 21:49Вопрос не совсем по теме: чем заделать стены/потолки в обычной панельке, чтобы ограничить звуки от соседей?
PULT
17.12.2016 21:52Полагаю, что нужно глушить, т.е. использовать звукопоглощающие материалы, мягкую мебель и т.п. в идеале специальные поглотители для низких, думаю, что сработает, но толщина поглощающего слоя должна быть значительно больше чем при обычной акустической обработке.
scream_r
21.12.2016 12:26Нужно изолировать. от 60 до 120мм звукоизоляции на стены/потолки. Если глушить только средние частоты (разговоры, обычный телек и т.д) то хватит и ~60мм. Если низкие — придётся делать толще. Обычная конструкция изоляции это мембрана из ГКЛ или ГВЛ на виброизолированном каркасе и заполнение каркаса акустической минватой. Бывают и готовые бескаркасные системы, их проще монтировать. Суть одна — виброизолированная максимально утяжелённая мембрана на расстоянии от стены и заполнение этого расстояния поглощающим материалом. Чем больше расстояние и тяжелее мембрана, тем лучше поглощение.
Если надо глушить топот ног, то дешевле подняться к соседям, узнать не собираются ли они менять покрытие пола, и дать денег им на нормальную подложку.
cyberly
Погодите… так получается весьма неплохим «кинотеатром» должна оказаться, например, беседка в саду?
Prome_T
За вычетом постоянного фонового шума — пожалуй да, неплохой кинотеатр )
PULT
Поясните, а то ваш сарказмометр зашкаливает, не совсем понимаю ваш пассаж про беседку.
cyberly
Никакого сарказма. Просто подумалось, что полянка, окруженная деревьями, автоматически обеспечивает отсутствие всех тех эффектов, про борьбу с которыми вы писали. Аналогично, «неупорядоченно» расположенные ветви и листья могут дать эффект рассеивания звука, про который вы также писали.
Ну и если повспоминать, условный магнитофон на пикнике вроде неплохо так играет… Раньше я бы решил, что это просто приятные воспоминания в голове смешиваются (вкусняшки, речка, солнышко), а тут задумался…
PULT
Приношу свои извинения, обжигаясь на молоке, начинаешь дуть на воду. В вашей идее что-то безусловно есть, хотя полагаю воспоминания тоже играют роль.)
Sun-ami
Некоторые музыканты даже вместо студии звукозаписи по бедности «микрофон в чистом поле» используют. Например так, по словам Гребенщикова, был записан альбом Аквариума «Все братья — сёстры» — но результат, по крайней мере в этом случае, хорошим качеством звука не отличается.