Ещё одна цитата из Ньюэлла...
10.3 Контроль помещений
10.3 Контроль помещений
На рисунке 35 показаны различные частотные области, на
которые влияют различные акустические особенности помещений. При контакте звуковой
волны с объектом происходят три вещи: часть её проходит дальше, часть отражается
и часть поглощается. То же происходит со светом, падающим на окно. Свет, который
проходит в окно, передаётся через стекло. Если встать за окном, мы увидим себя на
стекле; это, конечно же, отражение – свет отсылается назад туда, откуда он пришёл.
Если мы откроем окно, то увидим, что в комнату попадает немного больше света, чем
через стекло. Эта разница в освещённости минус количество света, отражённого
назад к своему источнику, это свет, поглощаемый самим стеклом, который превращается
в тепло.
Звук также подвержен диффузии и дифракции. Для диффузии
у нас есть ещё одна аналогия со светом. Если мы в окнах установим замёрзшее стекло,
то свет будет поступать, но не будет видно его источника, а в комнату будут отбрасываться
лишь смутные тени. Диффузия перемешивает дискретные источники энергии и хорошо их
рассеивает. Дифракция – это искривление звуковых волн, огибающих объекты, особенно
с острыми углами. Дифракция происходит и со светом, который отклоняется (дифрагирует)
вокруг граней непрозрачного тела. Дифракция световых волн, как и звуковых, зависит
от частоты и создаёт эффект радуги, когда свет проходит сквозь узкую щель или обходит
острый угол. В существовании параллелей между звуком и светом нет ничего странного,
потому что оба примера связаны с распространением волн, ибо одни и те же законы
распространения волн применимы и к электромагнитным световым и радиоволнам, и к
акустическим звуковым волнам, и к волнам океана. Движение волн есть движение волн.
Но возвращаемся к рисунку 35. В помещении
на высоких частотах звук является комбинацией прямого звука, зеркально отражённого
от твёрдых поверхностей, рассеиваемого в результате диффузии и искривлённого в результате
дифракции. Зеркальными называются отражения, которые возвращаются назад в комнату
дискретными и нетронутыми. Зеркальное отражение даёт луч света, направленный на
зеркало, но если его направить на лист бумаги, отражение будет рассеянным (этим
приёмом пользуются фотографы для равномерного освещения объекта съёмки). То же и
в акустике – в диапазоне, обозначенном на рисунке 35 буквой «С». В нём также проявляются
эффекты дифракции (искривление волны вокруг объектов). Чуть раньше, в диапазоне
«В», характеристика помещения, как правило, подчиняется гармоническим резонансам;
при этом резонансная энергия может накладываться на прямую энергию, порождая неприятные
резонансные «всплески». Их ещё называют «стоячими волнами», хотя термин «гармонические
резонансы» здесь более уместен, так как существуют и совершенно безобидные стоячие
волны. Во всех вышеописанных участках к прямому звуку добавляются различные эффекты:
дифракционная, диффузная и отражённая энергия. В области, находящейся под влиянием
гармонических резонансов, воспринимаемая частотная характеристика, как правило,
имеет пики и провалы, образуя неровности в звучании определённых басовых нот. Об
этом говорилось чуть раньше на примере разного поведения помещений на частоте
100 Hz.
Самая низкочастотная область на рисунке 35 – это зона давления.
Она находится ниже частоты, длина полуволны которой больше самого протяжённого участка
помещения. Вычисляется эта область очень просто:
где:
f - верхний предел
зоны давления
c - скорость звука в метрах за секунду
Lr - самый протяжённый
участок комнаты, в метрах.
Итак, для нашей обычной комнаты размерами 5м x 4м x 3м
верхний предел зоны давления составит:
Ниже этого значения частотная характеристика будет очень
гладкой, а характеристика комната/громкоговоритель будет представлять собой характеристику
громкоговорителя, скорректированную нагрузкой и ограничениями, накладываемыми на
неё помещением. Помните, что помещения являются сосудами под давлением точно так
же, как и корпуса мониторов. И точно так же, как корпус создаёт нагрузку на громкоговоритель
сзади, так и помещение создаёт нагрузку на него спереди. Итак, в зоне давления отсутствует
всякое "вмешательство" со стороны помещения, поэтому частоты в зоне давления
будут ниже по уровню, чем частоты в следующей зоне, где действует отражённая энергия.
10.3.1 Большие помещения
Первые гармонические резонансы помещений, как правило,
чётко разделены по частотам, поэтому неотделанное помещение обладает характеристикой,
более похожей на волнистую линию на рисунке 35, чем на более «правильную» характеристику
в виде линии «усреднённой характеристики
помещения» на том же графике. Если помещение
больше, то начальная частота возникновения гармонических резонансов опустится ниже
– где-то до 17 Hz для 10-метровой комнаты; при этом опустится по частоте и верхний
предел зоны давления. Гашение гармонических резонансов путём их поглощения позволяет
снизить эффект «американских горок», накладываемый на частотную характеристику.
Демпфирование в той или ной степени необходимо для любой контрольной комнаты, иначе
изменение давления будет частотно- и позиционно-зависимым, а на резонансных частотах
в комнате будет «зависать» энергия. В таких условиях, например, трудно понять, действительно
ли во время прослушивания звук бас-бочки затухал так медленно, или же медленное
затухание было следствием действия комнатных резонансов на этой частоте.
Позиционный эффект демонстрируется на рисунке 36, на котором
показано распределение давления в помещении при распространении сигнала с частотой
70 Hz.
Более тёмные участки – это области превышения давления
звука сверх нормы. Громкоговоритель и/или слушатель, находясь в более тёмных областях,
генерирует или получает звуки гораздо более сильные в отличие от более светлых областей,
где эти звуки содержат частоты, близкие к резонансу, в нашем случае - 70 Hz. Если
в помещении проявляется только одна паразитная резонансная частота, то выравнивание
частотной характеристики возможно путём переноса либо позиции прослушивания, либо
позиции мониторов, либо и того и другого. Однако, из-за разных длин волн на разных
частотах (если в помещении есть две или более паразитных резонансных частоты), данные
схемы изменения давления в сторону повышения и в сторону понижения не будут совпадать
позиционно. Выйдя из проблемной зоны на одной частоте, можно запросто попасть в
проблемную зону на другой частоте.
Резонансный характер контролируемой области распространяется
от верхнего предела зоны давления до частоты, обозначенной как fL на
рисунке 35, более известной как «частота большой комнаты». Её также можно рассчитать
простым уравнением:
где:
K - константа
SI (здесь: 2000)
V - объём помещения
в кубометрах
RT60 - время затухания в помещении на 60 dB, в секундах.
Для комнаты с размерами 5м x 4м x 3м, с RT60 равным
1 секунде, верхний предел резонансной области будет составлять:
Таким образом, в нашей комнате с размерами
5м x 4м x 3м мы имеем склонный к гармоническим резонансам диапазон между 34 Hz и
258 Hz, или около этого. Это те частоты, обеспечить поглощение которых нужно прежде
всего, если мы хотим более ровной частотной характеристики. В помещениях большего
размера, где вдоволь места для обустройства поглощающих систем, решение этих вопросов
значительно облегчается. Кроме того, в больших по размеру помещениях энергия
отражений вынуждена проходить большие расстояния от источника до слушателя,
она более разнесена во времени и затухает гораздо сильнее. Большие помещения
также имеют большую по площади поверхность, которая может использоваться
для поглощения частот, что тоже говорит в их пользу.
К слову, помещение с размерами l0м x 8м x 5м будет иметь
объём 400 м3,
а верхнюю границу зоны давления - на частоте 33 Hz. И если время реверберации RT60 равно,
скажем, 1,2 миллисекунды, то верхний предел резонансной области (fL) составляет:
Как видите, в малых комнатах диапазон проявления гармонических
резонансов гораздо шире, а их проявления – более неблагоприятные.
При определённых типах дизайна больших контрольных комнат
временное и пространственное разделение сочетается с рассеивающей
и поглощающей отделкой. Это создаёт очень приятную и совершенно равномерную акустику.
Но коль длины волн и время первых отражений определяются постоянной скоростью звука,
то такие концепции, которые основаны на некоторых психо-акустических принципах,
часто "не вписываются" в помещения меньшего размера. Об этом упоминалось
в первом абзаце в разделе 10.1.
10.4 Итоги
Хотя рассказанное в этой главе - мизер по сравнению с объёмом
и сложностью данного вопроса, тем не менее, мы должны усвоить, что громкоговорители
излучают звук очень неравномерно (к сожалению, совсем не так, как акустические инструменты),
а помещения реагируют на их звучание тоже по-разному. В следующей главе попытаемся
найти весьма эффективный способ решения этих проблем, чтобы добиться весьма высокой
равномерности и чёткости мониторинга даже в малых помещениях площадью 14м2 и объёмом
36 м3.
Для справок:
Для справок:
