#8/2007 • ПОЛЕЗНО ЗНАТЬ

www.kramer.ru, e-mail: academy@kramer.ru

Часть 2

В ПРОШЛЫЙ РАЗ МЫ УЗНАЛИ, КАКИМИ АКУСТИЧЕСКИМИ ПАРАМЕТРАМИ ХАРАКТЕРИЗУЮТСЯ  ПОМЕЩЕНИЯ, В КОТОРЫХ МЫ СМОТРИМ КИНО И СЛУШАЕМ МУЗЫКУ. ПОЗНАКОМИЛИСЬ С ТАКИМИ ВРЕДНЫМИ ЯВЛЕНИЯМИ, КАК СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ, ФАНТОМЫ И ПОРХАЮЩЕЕ ЭХО. СЕГОДНЯ ЖЕ РЕЧЬ ПОЙДЕТ О КОНКРЕТНЫХ МЕТОДАХ БОРЬБЫ С НИМИ И О ТОМ, КАК ПРАВИЛЬНО РАССТАВИТЬ КОЛОНКИ.

ЗВУКОВАЯ АРХИТЕКТУРА

КОМНАТА КАК ПОЛНОПРАВНЫЙ КОМПОНЕНТ СИСТЕМЫ

Этот факт не должен вызывать никаких сомнений. Если наиболее важным компонентом любой системы, будь то стерео или многоканальная инсталляция, считаются акустические системы, то комната — это не что иное, как их продолжение, «внешняя» часть, не менее ответственная за качество звука, чем внутренняя: динамики, кроссоверы, элементы корпуса. И если нагрузкой усилителя являются именно колонки, то последние, в свою очередь, оказываются нагруженными на внутренний объем помещения, в котором они работают. Поэтому самые качественные АС с самыми лучшими и тщательно подобранными к ним усилителями, как и прочими компонентами электрического тракта, пусть дорогими и престижными, смогут звучать настолько хорошо, насколько им позволит комната. Если она откровенно плоха, траты на аппаратуру попросту уйдут в песок, и слушатель, кроме раздражения от бухающих басов и разваленной звуковой сцены, ничего не получит, что особенно прискорбно на фоне солидных средств, потраченных на аппаратуру, и несбывшихся ожиданий акустического рая, который, казалось бы, просто неизбежен «за такие-то деньги»!

Однако очень часто владелец системы сталкивается с данностью: он не может изменить пропорции и объем комнаты в квартире без перепланировки, которая также не всегда возможна или целесообразна. Значит, если комната квадратная или ее стороны кратны (кубическая комната — к счастью, редкость), его ожидают большие проблемы, с которыми предстоит бороться без всякой гарантии победы. Если подойти к проблеме по максимуму, то ценой значительных затрат и иногда потери части полезной площади можно рассчитывать на успех. Но на капремонт не всегда можно решиться, к тому же акустические решения совершенно не обязаны соответствовать дизайнерским, а чаще всего они категорически им противоречат. Поэтому-то и важно, чтобы к проектированию помещения был привлечен не только дизайнер, но и акустик, тогда они смогут заранее согласовать свои решения и найти приемлемый компромисс. Конечно, самые лучшие результаты можно получить в частном доме, особенно если в нем специально проектируется отдельная комната прослушивания или домашний кинотеатр. Но и тут грамотный акустический проект просто необходим. Если же взять другую крайность — комнату в обычной квартире, уже с обстановкой, то здесь спектр возможностей намного уже, хотя и в этом случае можно и нужно использовать все доступные средства, пускай и скромные, для достижения максимально возможного результата.

ВОПРОС МЕСТА

Вне зависимости от того, строится ли специальное помещение прослушивания или система инсталлируется в обычную гостиную со сложившимся интерьером, вопрос расстановки колонок и определения оптимального места слушателя имеет первостепенную важность. К сожалению, самые лучшие решения противоречат здравому смыслу и оказываются неприемлемыми по практическим соображениям, но компромисс, тем не менее, возможен. В первую очередь следует принимать во внимание то, что в углах комнаты, где сходятся три плоскости, наблюдается наибольшая концентрация мощности басов. Если колонки также установить строго в углах, моды комнаты проявятся наиболее ярко, что скорее всего приведет к невыносимому гулу и дребезжащим стеклам окон и шкафов. В отдельных случаях, когда баса катастрофически не хватает (например, с маленькими полочными колонками на подставках), такое решение отчасти приемлемо. И еще оно подходит для АС, специально спроектированых для расстановки по углам (впрочем, на память приходит всего одна модель таких колонок — Klipschorn).

Во всех остальных случаях в первую очередь следует ознакомиться с рекомендациями производителя колонок, если таковые имеются. Например, известен т.н. метод четных сечений (а также нечетных). При этом длина и ширина комнаты делится на нечетные и четные числа и на полу намечаются соответствующие линии (например, с помощью скотча). В местах их пересечения и устанавливаются колонки, место же слушателя выбирается строго по центру одного из поперечных сечений (если колонки стоят вдоль короткой стены) или продольных (если вдоль длинной). При этом самыми многообещающими обычно являются первые сечения, получаемые делением на 2 и 3, хотя опять же с точки зрения удобства и обстановки они не всегда приемлемы (колонки оказываются почти на середине комнаты, в то время как наивный хозяин (а чаще хозяйка) надеялся задвинуть их в углы или хотя бы вплотную к стене). Но, если не получается с 2 (3), можно попробовать 4 (5) или 6 (7). Дальше идти обычно бессмысленно, поскольку вы практически упретесь в стену (исключение составляют комнаты очень больших размеров).

Считается, что при установке в пересечениях четных секущих линий можно уменьшить отдачу баса, а нечетных — поднять. Так или иначе, нужно экспериментировать с различными комбинациями, включая четные с нечетными. При этом нередок случай, когда результат по басам и по глубине звуковой сцены получается при разном положении колонок. Тут опять следует попробовать найти компромисс либо решиться на сабвуфер (или даже несколько).

Настройку всегда следует начинать с баса как наиболее капризной и проблематичной части спектра. Затем, получив наилучший результат в намеченных точках пересечений, можно перейти к более тонкой настройке, сдвигая колонки на несколько сантиметров в разные стороны и каждый раз контролируя результат. То же самое верно и в отношении места слушателя, если, конечно, оно не определено жестко с самого начала.

Далее — эксперименты с расстоянием между колонками, от которого зависит как уровень баса, так и стероэффект, потом установка «пищалками наружу» или «внутрь» (если расположение динамиков не строго вертикальное и одинаковое в обеих колонках). Затем — «развал-схождение». Впрочем, почти всегда схождение — нет смысла разворачивать колонки динамиками врозь, поскольку это усилит ранние отражения, в то время как разворот внутрь, напротив, их ослабит и поможет получить более сконцентрированную, глубокую звуковую сцену и к тому же уменьшит степень окрашивания, если СЧ и ВЧ-излучатели будут направлены на слушателя. Еще один прием — поиграть наклоном вперед-назад (чаще назад). Это особенно удобно для колонок на шипах. Так можно несколько уменьшить избыточный бас и получить более равномерное диффузное поле, заставив звуковые волны отражаться от поверхности стен под более пологим углом. Если речь идет не о напольных, а о полочных колонках, высота их установки также имеет громадное значение: чем ближе к полу (или потолку), тем мощнее нижний регистр. По поводу высоты чаще всего стремятся сделать так, чтобы твитер (или средняя между твитером и СЧ-динамиком точка) были на уровне ушей сидящего слушателя.

К сожалению, оптимальные положения колонок по басам и по локализации, а также глубине сцены, в общем случае не совпадают. Поэтому снова встает вопрос поисков приемлемого компромисса.

Многое в расстановке колонок зависит от их типа. Для одних требуется большее расстояние до слушателя, другие предпочитают иметь хороший запас расстояния до задней стены. Третьи очень критичны к дистанции от боковых стен и т.д. Например, рупорные колонки («акустика дальнего броска», как их иногда называют) обладают выраженной направленностью и поэтому предпочтительны на большем расстоянии. Обычные «ящичные» колонки, как правило, не дружат с боковыми стенами и задней стеной. Диполи и биполи менее разборчивы к боковым стенам, но не любят близкого соседства с задней. Омниполярные АС, у которых диаграмма направленности одинакова в пределах 360°, а вертикальное излучение отсутствует, и вовсе неприхотливы, хотя о ранних отражениях все же забывать не следует.

Если устанавливается многоканальная система, основное внимание так или иначе необходимо уделить фронтальной паре, а сателлиты «подгонять по месту». К тому же обычно в отношении тылов свобода маневра еще более ограничена, особенно если место слушателя располагается вблизи задней стены. В этом случае предпочтительны классические тыловые колонки (диполи и биполи), создающие изначально скорее диффузное поле, нежели направленное. Центральный же канал стремятся расположить в одной плоскости с фронтальными АС и по возможности ближе к нижнему (либо верхнему) срезу экрана. Исключение составляет случай установки АС центрального канала за экраном из акустически прозрачного материала.

Сабвуфер, как правило, имеющий регулировки частоты верхнего среза и фазы, сначала устанавливается в месте, где экспериментально обнаруживается наилучшая отдача по басу, выражающаяся не в максимальной его громкости, а в равномерности, а затем уже настраивается, желательно с помощью специальных компьютерных программ, но если их нет — хотя бы шумомера и тестового диска.

АКУСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА КОМНАТЫ

Такая обработка ставит своей целью оптимизировать акустику комнаты в первую очередь по времени реверберации T60, которое по возможности стараются сделать равномерным в широкой полосе частот. В случае максимального подхода к акустическому оформлению, т.е. в ходе строительства или капитального ремонта, когда делается ставка на акустику, основополагающими методами достижения цели являются архитектурные решения, производятся акустические расчеты, составляется проект, который согласовывается с архитектурным и дизайн-проектом. Затем, по окончании строительства и отделки помещений, производятся замеры, и акустика доводится и корректируется с помощью специальных материалов и устройств. Например, время реверберации может быть скорректировано количеством звукопоглощающего материала, которым наполняют специально заложенные в стенах ниши, декорированные акустически прозрачной тканью.

Вообще акустическая обработка так или иначе сводится к поглощению и рассеянию энергии звуковых волн. Любая поверхность, будь то бетон, кирпич или мягкий ворсистый ковер, характеризуется коэффициентом поглощения звука, который показывает долю этой энергии, поглощенную материалом и конвертированную в тепло, по отношению к доле отраженной энергии. При падении волны на поверхность одна ее часть отражается, вторая часть поглощается и третья проходит сквозь толщу материала. Гладкие плотные поверхности, такие как тот же бетон или оштукатуренная стена, большую часть энергии отражают, их коэффициент поглощения мал, порядка 0,1 — 0,3. Волокнистые и пористые субстанции, напротив, вбирают в себя большую часть энергии звука, а отражают незначительное ее количество (0,5 — 0,9). Необходимо отметить, что коэффициент поглощения зависит от частоты, и у разных материалов в разной степени.

Рассеяние — это то же отражение, только в разных направлениях. Хорошо рассеивают звук сложные, «пересеченные» поверхности, а также криволинейные с относительно малым радиусом закруглений. Подчас присутствующие в обычном интерьере в готовом виде (например, открытые полки с книгами разного размера, жалюзи, сложные элементы мебельных конструкций). Существуют и серийно изготовляемые решетчатые и иные рассеиватели, которые можно вешать на стены. Многие предметы одновременно и поглощают, и рассеивают звук. Рассеяние создает то самое диффузное поле, которое необходимо для качественного восприятия звука в комнате наряду с известной долей прямого излучения.

Звукопоглотители бывают двух типов: резистивные и мембранные. Первые работают на продув мелкопористого или волокнистого материала, создавая сопротивление движущимся массам воздуха. Поэтому они эффективны не на поверхности стен или пола, а на некотором удалении, поскольку, как известно, на твердых поверхностях скорость колебаний равна нулю. Либо, если все же подобный материал крепится вплотную к стене, следует обеспечить значительную толщину слоя. Материал будет поглощать звук начиная с частоты, на которой в толщине слоя материала  укладывается половина волны, на более низких же частотах он не даст ничего. Впрочем, при борьбе с ранними отражениями, тем не менее, эффективны и относительно тонкие слои, поскольку волна приходит под острым углом к стене и фактически ее пробег в толще материала от его поверхности до стены оказывается ощутимо больше, чем собственно толщина. Причем отраженная волна проходит точно такой же путь и так же частично поглощается материалом, как и падающая на него.

В отличие от резистивных, мембранные поглотители, напротив, имеют воздухонепроницаемую поверхность и работают на прогиб упругой мембраны (скажем, натянутая кожа, пленка, фанера и пр.). Они как раз наиболее эффективны в точках, где скорость нулевая, а давление максимально. Причем усилием натяжения мембраны можно регулировать степень поглощения на определенной частоте, т.е. подстраивать резонанс собственных колебаний мембраны.

Широко популярны комбинированные звукопоглощающие конструкции, включающие в себя как резистивные, так и мембранные компоненты. Например, панели Бекеши, в которых область за мембраной заполняется звукопоглотителем. Такие средства могут эффективно работать в достаточно широкой полосе частот.

Широко распространены также акустические обои с упругими выпуклостями, которые неплохо работают в качестве мембранного поглотителя.

Но есть и другие средства воздействия на акустику помещения, в которых используется объемный резонанс — воздух ведь также обладает и массой, и упругостью. Это резонаторы Гельмгольца в различных модификациях. Еще в старые времена строителям церквей удавалось добиться замечательной акустики с помощью вмурованных в стену сосудов с открытым горлышком, которые называли голосниками. Определенное соотношение внутреннего объема и объема суженной части дает резонанс на определенной частоте. Причем такой резонатор может как усиливать колебания данной частоты с определенной добротностью резонанса, так и ослаблять. Резонансные поглотители заполняются мелковолокнистым материалом для лучшего поглощения. Простейшей конструкцией резонатора Гельмгольца является жесткая перегородка, отделенная от стены на некое расстояние (обычно равное четверти длины волны на нижней рабочей частоте резонатора) и имеющая массу небольших перфораций по всей поверхности. Суммарный диаметр всех отверстий эквивалентен одному большому, размеры которого подбираются исходя из нижней частоты поглощения и толщины листа (толщина и диаметр обеспечивают нужный объем «горлышка»).

Удобным вариантом такого устройства является подвесной потолок с перфорированными плитами, серийно выпускаемыми промышленностью. Хотя не обязательно выбирать дырчатые материалы, которые не отличаются элегантным внешним видом. В принципе, обычные деревянные панели, отнесенные от стен или потолка на некоторое (расчетное) расстояние и смонтированные с так же рассчитанными промежутками, тоже сыграют роль подобного резонатора, особенно если пространство за ними заполнить звукопоглотителем (стекловатой или базальтовым волокном, звукопоглощающей пеной и пр.).

Прекрасным решением, обеспечивающим не только некоторое поглощение, но и рассеяние звука, являются кессонные потолки, поделенные на квадраты или прямоугольники с помощью специальных балок. Такая конструкция дает большой простор и для дизайнера, здесь появляется возможность использовать такие материалы для облицовки, как плиты из ценных пород древесины и пр.

Надо сказать, что наиболее проблематичной частью звукового спектра является низкий бас (частоты до 100 — 120 Гц). Резкая неравномерность отдачи в этом диапазоне, как уже говорилось, возникает из-за комнатных мод, которые неизбежны и не могут быть уничтожены. Даже если все стены, пол и потолок обить тройным слоем толстых ватных одеял, комната практически превратится в заглушенную камеру, но только не на басах: последние как грохотали, так и будут грохотать, и этот неприятный эффект станет даже заметнее на фоне увядшей середины и высоких. Все, что тут можно сделать, это либо пойти на встраивание громадного резонатора Гельмгольца, пожертвовав некоторой частью комнаты, либо просто маневрировать с расстановкой колонок и нахождением оптимального места слушателя, стараясь избежать узлов стоячих волн, в которых наблюдается резкий подъем звукового давления. По возможности желательно не попадать и в пучности, где бас на определенной частоте практически пропадает. Но это может оказаться сложно, и особенно с учетом обстановки и наличия мебели. И это именно тот случай, когда лучше что-то потерять (в басах), чем приобрести.

Так или иначе, моды никуда не денутся даже при наличии радикальных мер борьбы с ними, как то резонатор Гельмгольца, но все же энергия стоячих волн может быть значительно ослаблена. Кроме этого существуют и другие средства, возможно, не столь радикальные, но часто позволяющие «довести» басовую часть до приемлемой равномерности. Например, ловушки баса Tube Traps производства американской компании Acoustic Science Corporation (ASC). Это габаритные цилиндрические тумбы, устанавливаемые в углы. Их боковая поверхность наполовину отражающая, а наполовину поглощающая, так что путем разворота на определенный угол можно даже варьировать полосу и степень поглощения. ASC выпускает также трубы меньшего диаметра, работающие по тому же принципу, но уже на средних и высоких частотах, которые весьма эффективны при акустической настройке комнаты на предмет глубины сцены, точной локализации образов (для этого их устанавливают в местах, где возникают ранние отражения от стен).

Кстати, найти точки (точнее, области) ранних отражений очень просто: достаточно закрепить на боковых стенах (а также при необходимости на полу и потолке) светоотражающую лавсановую (или иную) пленку, а на колонки поставить зажженные свечки. Световые пятна, которые просматриваются с места слушателя, и будут теми местами, которые следует обработать звукопоглотителем. Делать это нужно с некоторым запасом, поскольку слушатель не может сидеть абсолютно неподвижно, и его движения не должны приводить к резкому изменению локализации сцены и окрашиванию звука.

То же самое желательно проделать с потолком. Если потолок не подвесной, не кессонный и не натяжной и если его не планируют обклеивать сплошным слоем звукопоглощающих панелей (такие, например, выпускает шведская компания Ecophon наряду с теми, что предназначены для подвесных потолков, причем не только с плоской, но и с криволинейной поверхностью), то хотя бы в области ранних отражений очень желательно задекорировать небольшую площадь потолка или подвесить плитку-другую (специальные подвесные панели, т.н. «облака», выпускает та же ASC). Что же касается пола, то тут пригодится коврик, циновка или толстый половичок, если, конечно, весь пол не покрыт ковролином. Кстати, надо заметить, что природные материалы, такие как шерсть, в акустическом плане гораздо выигрышнее синтетики (как и в экологическом, впрочем, если удастся победить моль). Ввиду разной толщины их волокон они работают более эффективно и в более широком диапазоне частот, чем синтетические покрытия, ворс которых образован волокнами стандартной длины и толщины и, следовательно, жесткости.

Возвращаясь же к наиболее проблемной вещи — басам, следует добавить по этому поводу еще кое-что. Иногда жилые комнаты, как студии, оформляют по принципу «коробка в коробке», возводя при этом внутренний периметр стен из гипсокартонных плит (или других подобных). При правильном монтаже, сохраняющем их упругость, и заполнении пространства между ними и стеной (которое по понятным причинам чем больше, тем лучше — для звука, но не для жильцов, теряющих при этом часть полезной площади), можно заметно снизить гул баса в комнате. При этом листы гипсокартона под воздействием басов будут колебаться, выполняя роль мембранных поглотителей и отбирать избыточную энергию баса, превращая ее в тепло. Однако этот метод, как и резонатор Гельмгольца, не всегда приемлем ввиду громоздкости, трудоемкости и значительных затрат.

Есть на рынке также специальные акустические агрегаты, позволяющие слегка «подвинуть» нежелательные узлы мод, очистив от них место слушателя. Это — т.н. басклинеры (очистители баса), разработанные отечественной компанией «Архитектура и акустика». Они, как и басовые ловушки ACS, довольно внушительных размеров и также трубчатой формы. Работают они лучше всего в местах с наибольшей скоростью движения воздуха (в пучностях), поэтому эффективнее их использовать в качестве фальшколонн, при этом они могут даже поддержать декор помещения. Приборы эти настраиваемые, и настройка обеспечивается варьированием положения заслонок на концах трубы. l

(Окончание следует)

Поглощение звука панелью и резонатором Гельмгольца (справа)