Акустика. Выбор.

[WALLAWALLA]

Сообщение от Dethelm

Laureus, послушайте умных людей, они помогут подобрать вам комнату.

Совместная жизнь АС и помещений

Системы стереофонического и многоканального "обступающего" (или, как у нас порой говорят, сурраундного [от англ. surround]) звука являются процессами кодирования/декодирования, в которых АС и КдП являются доминирующими факторами. Вместе они оказывают влияние на тембр, динамический диапазон, а также на эффекты направленности и пространственности  иными словами, практически на все, что имеет большое значение для требовательного слушателя. Звуки, приходящие к ушам, представляют собой единственную информацию, с которой приходится работать слуховой системе. Если эти звуки в различных условиях различны, то и ощущения будут различны.

Единственным реальным решением является установление контроля над этими вариациями и, в конечном счете, стандартизация важнейших факторов. Проблема заключается в том, что ни для АС, ни для КдП промышленного стандарта не существует. В этой статье мы попытаемся извлечь самое лучшее из этой несовершенной системы путем выявления важнейших переменных в системе "АС-КдП" и обсуждения методов их измерений и контроля над ними.

1.

Как правило, все мы стремимся к созданию некого подобия "реалистичности", что бы под этим ни понималось. Связь между качеством звука, ощущаемым в записи, и оным в концертном выступлении хоть и тесна, но несовершенна. В обычной комнате соображения практического характера делают создание реально впечатляющего ощущения нахождения в, скажем, концертном зале, практически нереальным.

Определенная часть трудностей связана с ограничениями, накладываемыми традиционными двухканальными стереосистемами. Все преимущества стереозвука могут слышать только те слушатели, которые находятся на оси симметрии АС, причем с увеличением расстояния от последних эффект имеет тенденцию пропадать. Обычные технологии стереозаписи являют собой результат проб и ошибок в стремлении извлечь максимум из системы, которая не в состоянии воссоздать все впечатления направленности, которые, возможно, являлись частью оригинального концерта. Разнообразие направленностей звуков, доходящих до ушей слушателя, значительно снижается по сравнению с любым живым выступлением.

В результате строгий реализм становится недостижимой целью, а потому мы пытаемся хотя бы приблизиться к нему настолько близко, насколько это позволяют нам ограничения, накладываемые нашей аппаратурой. Однако для основной массы записанной музыки реализм как цель  попросту неуместное понятие. В популярной музыке, например, оригинальное "исполнение" происходит в звукостудии во время окончательного сведения (микширования). Поскольку студии звукозаписи не стандартизованы, то понять, что же действительно было в оригинале невозможно, если конечно, Вы не присутствовали при записи...

В попытке привнести в процесс воспроизведения оттенок "пространственности" АС делаются с различной направленностью  начиная от обычных с фронтальным излучением, проходя через биполи (двунаправленные синфазные), диполи (двунаправленные противофазные), преимущественно отражающие и заканчивая всенаправленными. Такие АС обеспечивают слушателей сильно различающимися сочетаниями прямых и отраженных звуков, главенствующая роль в которых отводится КдП. Таким образом, стерео  это фактически совсем даже не система, а скорее основа для индивидуального экспериментирования.

Многоканальные системы предлагают частичное решение, заключающееся в том, что каналов попросту больше и, как следствие, больше направлений, из которых звуки могут казаться приходящими. В какой-то мере такое решение дает независимость от комнатной акустики, поскольку имеется больше "реальных", а не "отраженных" источников звука. И все же мультидирекциональные АС, включая дипольные, опираются на отражения, поэтому есть примеры, в детали которых
следует вникнуть каждому.

Стандартизация кинопромышленностью пусть даже небольшого числа из множества наиболее очевидных переменных невероятно помогла в достижении некоторого постоянства в создании многоканальных саундтреков к фильмам. Следовательно, то, что мы слышим в кино  это то же самое, что было слышно на этапе дубляжа, когда компоновался саундтрек. Хорошая инженерная практика и программа Home THX пытаются продолжить эту линию и в наши дома.

Интересно посмотреть, как будет развиваться многоканальная музыка...

Р.Санчес
hi-fi.ru

[WALLAWALLA]

Причина и следствие в комбинациях "АС-КдП".

Точность воспроизведения звука АС зависит преимущественно от величины линейных (частотных и фазовых) и нелинейных (гармонических и интермодуляционных) искажений, а также от степени направленности во всём частотном диапазоне. В условиях полного отсутствия отражений, направленность АС никакой роли играть не будет, поскольку слышно будет только звук, излучаемый вдоль одной единственной оси  предпочтительно, лучшей. В реальных же помещениях к слушателю, в конечном счете, приходят почти все звуки, излученные АС во всех направлениях.

Направленность АС, их местоположение и акустические свойства КдП определяют спектр, амплитуду, направленность и временную задержку всего того сонма звуков, которые достигают ушей слушателя. Все эти звуки сливаются и взаимодействуют физически на входе в ушную раковину, а на уровне восприятия  в слуховых системах и мозгах слушателей. В результате "под удар" может попасть (и в большинстве случаев попадает) почти каждый перцепционный аспект стереофонического воспроизведения звука.

Изменения в ощущаемом пространственном представлении или, иначе, формировании звукового образа (так называемая глубина сцены):
Отраженные звуки изменяют "размеры" отдельных голосов или инструментов, особенно тех, что находятся в горизонтальной плоскости.
Отраженные звуки изменяют местоположение (по ширине или по глубине сцены) отдельных звуковых образов и, наконец,
Отраженные звуки влияют на ощущение пространственности или охвата (опять же в основном на те, что имеют место в горизонтальной плоскости)

Изменения качества звучания или, иначе, тембральная окраска, вызванные:
Акустическим сопряжением звука с системой стоячих волн (резонансами КдП или модами, напрямую связанными с отношением длин сторон помещения).
Нахождением слушателей на различных осях прямого звука АС, получающих в результате различные начальные звуки.
Акустической интерференцией (гребенчатой фильтрацией), имеющей место, когда прямой звук и один или несколько наиболее интенсивных раннеотраженных накладываются возле ушей слушателя.
Частотно-зависимыми изменениями звукопоглощающей способности границ КдП и мебели, изменяющими спектры отраженных звуков и, следовательно, суммарное звуковое поле возле ушей слушателя.
Интенсивными отражениями низкокачественных внеосевых звуков АС, которые искажают спектр суммарного звукового поля (собственно, вариация на предыдущую тему)
Перцепционным "усилением" незадержанных резонансов при отражениях и реверберации (т.е. когда некоторые звуки лучше слышны в сложном звуковом поле) и
Перцепционное "подавление" задержанных звуков при отражениях и реверберации (т.е. когда некоторые звуки хуже слышны в сложном звуковом поле)

Короче говоря, физические характеристики АС и КдП могут изменять ВСЕ воспринимаемые качества звука, считающиеся фундаментальными для удовлетворительного воспроизведения звука.

Р.Санчес
hi-fi.ru

[WALLAWALLA]

2. Физические переменные

Хотя значительные зоны перекрытия аспектов и существуют, как станет ясно в дальнейшем, для разъяснительных целей будет проще разделить все переменные КдП на 3 категории:

Размеры и пропорции
Положение АС и слушателя
Поглощение и отражение звука

Размеры и пропорции КдП

У комнат есть акустические резонансы или, как еще говорят, моды. Соотношения, в которых находятся длина, ширина и высота комнаты, определяют распределение мод по частоте, т.е. иными словами задают местоположение пучностей и провалов в этом распределении. Размеры как таковые определяют частоты, на которых имеют место резонансы, т.е. то, будут ли отдельные, имеющие огромное значение для воспроизводимой музыки, частоты усиливаться или же подавляться. В идеально прямоугольных комнатах с идеально ровными и отражающими поверхностями (стенами, полом и потолком) эти резонансы легко могут быть вычислены по следующей, хорошо известной формуле:



де

f  частота N-ной моды
Nx, Ny, Nz  целые числа от 0 до, скажем, 4, выбираемые независимо
Lx, Ly, Lz  размеры помещения в метрах (длина, ширина, высота) в метрах
с  скорость звука в воздухе при комнатной температуре (~345 м/с)

Для вычисления всех мод необходимо перебрать все возможные комбинации из трех целых чисел Nx, Ny, Nz. На практике же достаточно вычислить только низкочастотные моды, т.е. ограничиться максимальным N=4.

Отдельные моды описываются различными комбинациями из целочисленных Nx, Ny, Nz. Например (1, 0, 0) описывает моду первого порядка вдоль стороны, принятой за "x". (0, 2, 0) описывает моду второго порядка вдоль стороны, принятой за "y", и так далее. В случае, когда два из трех целых чисел равны 0, формула значительно упрощается и позволяет чуть ли не в уме вычислять частоты стоячих волн, возникающих между заданной парой противостоящих стен вдоль одного из размеров комнаты.

f (1,0,0) = c/2/L

Эти моды называются осевыми или аксиальными и, как правило, являются самыми интенсивными из всех (а также самыми быстро вычисляемыми). Если у Вас нет более важных дел, возьмите и просчитайте аксиальные моды для каждой пары противолежащих поверхностей, т.е. по длине, ширине и высоте Вашей комнаты.



Тангенциальные моды возникают вследствие отражения звука от четырех поверхностей, и мечущегося по комнате параллельно двум оставшимся. Эти моды вычисляются путем приравнивания 0 только одного из целых чисел. Например (1, 1, 0) описывает моду первого порядка в плоскости "x-y". Эти стоячие волны порождаются 4-мя стенами и возникают параллельно потолку и полу.

Косые моды взаимодействуют со всеми сторонами помещения. В каждом "контуре" (сечении) комнаты происходит большое число отражений и, поскольку при каждом отражении энергия звука теряется, эти моды являются наименее интенсивными из всех. Вычисляются они путем всевозможных комбинаций трех целых чисел, ни одно из которых не равно 0.

Р.Санчес
hi-fi.ru

[WALLAWALLA]

"Идеальная" комната

Долгое время считалось, что равномерное распределение комнатных мод по частоте  вещь хорошая. Концентрации (скопления) мод могут служить причиной искусственного подчеркивания определенных частот, а провалы в модальном распределении могут делать отдельные частоты совершенно неслышимыми.

На протяжении многих лет выдвигались предложения самых различных соотношений сторон, обеспечивающих якобы превосходное модальное распределение. Все эти исследования далеко не всегда учитывали три проблемы, возникающие в реальных КдП, которые делали предсказания ненадежными.
Первая. Расчеты предполагали, что комната идеально прямоугольная и построена из идеально ровных, идеально отражающих поверхностей. В реальной жизни все далеко не так просто, поскольку в большинстве комнат присутствуют неоднородности, большие поверхности, поглощающие звук (они вибрируют), меблирование и т.д. Эти отклонения от теоретического идеала приводят к ошибкам в расчетах частот.
Вторая. Не все моды одинаково важны. В общем случае аксиальные моды являются доминирующим фактором. Оценка комнат должна поэтому включать в себя взвешивание, при котором аксиальные, тангенциальные и косые моды рассматриваются именно таком порядке значимости.
Третья. Расположение источников звука и слушателей в практической (реальной) обстановке не дает однородного акустического сопряжения с комнатными модами. В результате АС не поставляют энергию однородно всем существующим модам, а слушатели не сидят в местах, где они могли бы услышать эффекты даже от тех мод, что возбуждены.

Эти осложнения означают, что в практических ситуациях предсказательные схемы могут быть полезны, но вряд ли будут полностью удовлетворительны. Измерения "на месте" могут оказаться единственным способом определения, что же происходит на самом деле.

Можно услышать мнения, что непрямоугольные комнаты имеют бОльшие преимущества перед прямоугольными. При этом рассуждают так: если звуки будут отражаться в направлениях иных, чем прямо навстречу параллельной стене, создание стоячих волн вроде как будет подавляться, а диффузия возрастет. В действительности же скашивание поверхностей комнаты имеет, конечно, огромное влияние на модальную структуру, но сами моды не исчезают. Все сводится к тому, что степень вариаций в звуковом давлении по всей комнате остается примерно такой же, но вот частоты различных мод меняются самым бессистемным образом, а узловые линии репозиционируются совершенно неочевидным образом. В результате предсказания, обсуждавшиеся выше, становятся невозможны, так что для того, чтобы спрогнозировать происходящее на практике, приходится прибегать к конечно-элементному анализу или моделям. Одним словом, в ряде случаев это является серьезным недостатком, как мы увидим в части 2.2.

В других случаях, таких как, например, реверберационных камерах, предназначенных для проведения акустических измерений, преимущества перевешивают недостатки. Если модальное смешение, сгенерированное непараллельными поверхностями, оказывается желанным, то интересно отметить отсутствие необходимости в этом случае гнуть все поверхности. В большинстве случаев оказывается более чем достаточно скосить лишь одну из стен.


Положение АС и слушателя

На НЧ только два фактора являются основополагающими в определении места положения АС и слушателя:
Взаимодействие с близлежащими границами комнаты и
Взаимодействие с комнатными модами

Хотя о первом факторе частенько вспоминают в дискуссиях о размещении АС, о месте слушателя почему-то частенько забывают. А ведь его местоположение столь же важно, как и положение АС.

Хотя обсуждение данной темы и разбито на две части, надо заметить, что независимыми они никак не являются. Возможно, простейшим способом концептуально разделить две части является представление проблемы "близлежащей границы" как проблемы рассмотрения только лишь прямого звука и первых отражений от ближайших поверхностей комнаты. Комнатные моды появляются в результате множественных отражений, к которым относятся отражения и от этих поверхностей, и также все прочие.

Р.Санчес
hi-fi.ru

[WALLAWALLA]

Взаимодействие с близлежащими границами комнаты

Этот вопрос был тщательно изучен Элисоном, Уотерхаузом и Уотерхаузом и Куком. Определяющим фактором в работе АС в КдП на НЧ является именно взаимодействие с прилежащими границами комнаты. Работы Элисона наглядно, если не сказать, драматическим образом демонстрируют значимость этих эффектов.

Нежелательным побочным эффектом является внесение некоторой неоднородности в верхний бас и нижнюю середину. Если кто-то использует отдельный сабвуфер, то он, скорее всего, с этой проблемой не столкнется. Однако для свободностоящих полнополосных (минимум 3) АС задача нахождения приемлемого компромисса между хорошей "глубиной сцены" и хорошим басом может превратиться в досаждающую и подчас нерешаемую. Другого решения кроме как экспериментировать с расположением АС просто не существует. По-видимому, это единственный наиболее убедительный довод в пользу применения сабвуферов.

Для уменьшения числа переменных некоторые производители АС интегрировали "пол" и/или "стену сзади" в дизайн АС. Это накладывает ограничения на выбор места установки АС в комнате, но зато снижает вероятность серьезного ухудшения качества звучания вследствие неудачного расположения.

В работе над этой задачей в качестве "мерного стаканчика" использовались преимущественно измерители уровня либо звуковой мощности, либо звукового давления. Конечно, пользоваться можно и теми, и другими, просто в разных ситуациях их полезность также разная. Хорошее объяснение для соотношения между звуковой мощностью и звуковым давлением (а также интенсивностью звука) дано в части 1.4.3 ссылки 13. При оценке слышимости эффектов, определяемых этими величинами, наиболее правильно использовать SPL-метры (измерители уровня звукового давления), поскольку и слух реагирует на звуковое давление, и психоакустические связи выражаются в тех же понятиях.

Уменьшение пространственного угла, в который излучает АС, в два раза может привести к увеличению звукового давления в то же число раз, т.е. на 6 дБ, если мерить в одной и той же точке. Это полностью согласуется с тем, что звуковая мощность, излучаемая АС в уменьшенный вдвое пространственный угол, также увеличивается в два раза, т.е. на 3 дБ.



Рис. 6
Иллюстрация к "волновым эффектам" - тем явлениям, которые существуют благоодаря тому, что звук распространяется как волна давления. На этом упрощенном наброске верхняя картинка показывает прямой и раннеотраженные звуки, достигающие ушей слушателя. Картинка внизу показывает стилизованные стоячие волны звукового давления между передней и задней стенами комнаты. Мода 1, 0, 0 имеет один минимум давления прямо по центру комнаты (в направлении длины), а мода 2, 0, 0  два минимума.

В предшествующем рассказе о пространственных углах было показано, что при больших длинах волн (т.е. на НЧ) звуки, отраженные от близлежащих границ, складываются с усилением потому, что они приходят к точке измерения/прослушивания по существу в синхронизме друг с другом. На более высоких частотах так будет происходить не всегда и в результате найдутся частоты, на которых звуки складываются (усиливающая интерференция) и частоты, на которых звуки вычитаются (ослабляющая интерференция), в зависимости от пути следования. Конечно, для того чтобы это имело место, должны одновременно присутствовать как прямой, так и отраженный звуки. В таких ситуациях мы можем наблюдать при измерениях знаменитый эффект, из-за своей зубовидной формы повторяющихся гашений, возникающих в результате ослабляющей интерференции, известный как гребенчатая фильтрация.

Стоячие волны, показанные на Рис. 6, демонстрируют распределение давления по длине комнаты на тех частотах, для которых длина комнаты составляет в точности полуволну (мода (1, 0, 0)) и целую волну (мода (2, 0, 0)). Обратите внимание на то, что первый минимум всегда отстоит от каждой стены (отражающей поверхности) на расстояние, равное четверти длины волны. Заметьте также, что мгновенное давление по обе стороны от минимума давления (провала) имеет противоположную полярность. Это означает, что если с одной стороны давление растет, с другой оно падает. Помните об этом, это Вам пригодится.

[WALLAWALLA]

Взаимодействие с комнатными модами


Комнаты в домах, как правило, прямоугольные. Однако в большинстве случаев на этом их сходство и заканчивается. Никаких стандартов на жилые помещения нет, а различия в точных размерах, формах, расположении дверей, арок, окон, крупногабаритной мебели и т.д. гарантируют нам, что в каждом отдельном случае у нас будут свои особые проблемы, с которыми нам придется бороться.

Проведение анализа "поведения" комнаты на НЧ, соответствующего действительности, зачастую оказывается вполне возможным, но структура стоячих волн на более высоких частотах обычно покрыта мраком. Попробуем приподнять завесу мрака простенькими примерами.



Рис.8
Изображение КдП, показывающее распределение звукового давления и скорости частиц для моды первого порядка (1, 0, 0) по длине комнаты.

Заметьте, что давление достигает максимума возле отражающих поверхностей  в точке, где происходит смена направления распространения звуковой волны. А скорость частиц возле отражающих поверхностей имеет минимум, поскольку в этом месте молекулы воздуха буквально "лезут на стену". Показанная на рисунке АС представляет собой обычную закрытую систему или систему с фазоинвертером, т.е. источник давления. Такая система, будучи расположена в зоне высокого давления структуры стоячей волны, будет акустически сопрягаться с модой. На приведенном рисунке АС будет сопрягаться с модой практически с максимальной эффективностью. Уши слушателя также расположены весьма удачно для того, чтобы эту моду слышать, однако они находятся в точке не самого высокого давления, что, видимо, достаточно хорошо с учетом акустического усиления, производимого резонансом. Если подвинуть слушателя в самый минимум давления (в провал), то сопряжение будет минимальным, и слушатель этой частоты просто не услышит, несмотря на то, что АС работают как надо, а энергии на частоте 16Гц в
комнате более, чем достаточно.

Если интереса ради предположить, что АС  дипольного типа, то такие АС были бы источником скорости, а не давления и, как следствие, сопрягались бы с модой наиболее эффективно, если бы были расположены в максимуме скорости, т.е. по центру комнаты. Это означает, что всякая компоновка КдП, которая обеспечивает чудесное звучание для АС этого типа, скорее всего, окажется совершенно непригодной для обычных АС  по крайней мере на НЧ.



Рис. 9
Изображение КдП, показывающее распределение звукового давления и скорости частиц для моды второго порядка (2, 0, 0) по длине комнаты.


На этой частоте слушатель сидит в минимуме давления и, следовательно, 32 Гц не услышит никогда. Очевидно, что если он ожидает услышать раскатистую ноту педального органа в начале "2001" (Рихард Штраусс: Also Sprach Zarathustra) его ждет жестокое разочарование.

К счастью, если чуть-чуть подумать, то становится ясно, что если передвинуть кресло немного вперед или назад, проблему можно решить. На самом деле лучше всего заранее вычислить первые 2-3 моды, изобразить рисунке соответствующие им распределения давления, и уж потом разместить кресло так, чтобы избежать "провалов".




Рис. 10
Изображение КдП, показывающее распределение звукового давления и скорости частиц для моды первого порядка (0, 1, 0) по ширине (поперек) комнаты.

На этом эскизе мы видим одновременно и проблему, и решение. Проблема заключается в том, что слушатель оказывается сидящим в провале на каждой модальной частоте нечетного порядка вдоль этой оси комнаты (т.е. 28 Гц, 84 Гц, 140 Гц и т.д.) Решение состоит в том, что два басовика АС расположены в различных половинках структуры стоячей волны.

Далее, обычно все сигналы на НЧ по сути есть моно-сигналы (т.е. в обоих каналах сигнал один и то же). Это абсолютно верно для виниловых пластинок, где неудачная попытка объединить бас привела бы к выбросу иголки из канавки вертикально вверх. Вообще, из-за проблем с моно-совместимостью это хорошая практика. В домашнем же театре имеется отдельный канал на сабвуфер, а потому никаких вариантов нет. В таком случае до тех пор, пока в каждой половинке имеется по басовику, эта конкретная мода возбуждаться не будет. Причина тому такова, что басовики работают в фазе, а половинки стоячей волны из-за их противоположной полярности "должны" раскачиваться в противофазе.

Р.Санчес
hi-fi.ru

[WALLAWALLA]

Рис. 11
Изображение КдП, показывающее распределение звукового давления и скорости частиц для моды второго порядка (0, 2, 0) по ширине (поперек) комнаты.

Не успели мы расслабиться, как тут же оказались в неприятном положении. На частоте моды второго порядка слушатель сидит зоне высокого давления, а оба басовика находятся в долях с одинаковой полярностью. Поэтому эта мода будет раскачиваться очень эффективно и, как следствие, будет хорошо слышна. В качестве решения можно предложить малость придвинуть басовики поближе друг к другу, в места провалов. Эта мера, разумеется, сузит стереобазу, что может оказаться неприемлемым. Это еще один пример, когда использование отдельного сабвуфера (-ов) было бы более выгодным  их можно разместить так, чтобы добиться наилучшего баса, а сателлитами обеспечить наилучшую "глубину сцены".



Рис. 12
Изображение КдП, показывающее распределение звукового давления и скорости частиц для моды первого порядка (0, 0, 1) по высоте комнаты.

В двухканальной стереосистеме есть "стерео-точка", "идеальное место", в которой стереоэффект достигает максимума. Многоканальные же системы могут услаждать слух одновременно нескольких слушателей, что надо понимать так, что по крайней мере на НЧ каждый будет слышать по-разному из-за разного характера спряжения частот с горизонтальными модами КдП. Однако "по вертикали" все оказываются равны. Если у Вас есть возможность выбора, то в качестве КдП лучше не выбирать комнаты с низкими потолками, которые "поместят" Ваши уши прямо на половине высоты.



Рис. 13
Иллюстрация к теме, как границы комнаты, которые имеют некоторую поглощающую способность, т.е. кривизну (прогиб), могут улучшить однородность распределения звука на модальных частотах. Это бывает особенно полезно при установке домашнего театра, где схожие слуховые ощущения необходимо обеспечить сразу нескольким слушателям.

Акустическое поглощение на границах комнаты отнимает НЧ-энергию у звукового поля. Как уже говорилось при обсуждении пространственных углов, эта потеря энергии на структуру комнаты и, как следствие, на соседние комнаты, снижает звуковую мощность, содержащуюся в КдП. Хотя кому-то это может показаться недостатком, заставляющим басовики работать с большей нагрузкой, на самом деле это весьма благоприятный акустический фактор. Такое поглощение снижает добротность комнатных мод, что приводит к понижению максимальных и повышению минимальных тонов, как показано на примере стилизованных кривых, приведенных на Рис. 13. В комнатах провалы неидеальны. Поглощение регулирует также реверберацию на НЧ, обеспечивая демпфирование комнатного "бубнения". Диафрагменное или мембранное поглощение на границах комнаты является одним из немногих практических механизмов акустического поглощения на самых-самых НЧ. Наиболее распространенные добавочные акустические приспособления, имеющиеся в продаже, оказываются в этом диапазоне, т.е. как раз там, где проблем с комнатными резонансами больше всего, просто бессильны.

Что делать?

Очевидно, что на количество баса, производимого АС, можно повлиять не только выбором места их установки, но также и выбором места слушателя в одной и той же КдП. Сильные тембральные вариации на тему являются также последствиями этих различий. КдП может даже доминировать в общем впечатлении. Поскольку основные физические механизмы могут, во многих случаях, восходить к комбинациям комнатных резонансов и взаимодействиям на стыке поверхностей, некоторый контроль над ними все же возможен.

Возможности выбора таковы:
Изменить акустическое сопряжение АС с границами комнаты и/или комнатными модами, т.е. передвинуть АС.
Изменить акустическое сопряжение места слушателя с границами комнаты и/или комнатными модами, т.е. передвинуть слушателя.
Передвинуть и АС, и слушателя.
Изменить сигнал на пути к АС, в самих АС, т.е. отэквализовать.
Акустически изменить комнату, т.е. устранить пики и провалы.

Каждый из этих вариантов имеет свои ограничения и отрицательные побочные эффекты  визуальные, акустические и экономические.

[WALLAWALLA]

Поглощение и отражение звука

Говорить на эту тему без привлечения некоторых важных сведений об АС как таковых невозможно. Особенно это касается их направленности и самой природы системы, в особенности того, стерео ли это система или многоканальная, или и та и другая. Если Вы  действительно требовательный человек, то при решении задач, связанных с акустикой помещения, можно еще принять во внимание и музыкальные пристрастия того, для кого Вы эти задачи решаете  классику он слушает или поп-музыку.

К этой теме мы еще вернемся ниже, а сейчас важно уяснить ряд фундаментальных понятий из области материалов и устройств, используемых в нашем деле. Очень хорошей книжкой по основам предмета является "Справочник по акустике для профессионалов", 3-е издание, Олтона Эвереста.



Рис. 21
Отраженные звуки в комнате можно подразделить на три основных класса. Это разбиение основывается на количестве времени, которое им требуется для достижения ушей слушателя после одного-единственного отражения (ранние и поздние отражения), а также на пространственной и временной структуре прибытия после многочисленных отражений (реверберации). Дрожащее эхо представляет собой особый случай, когда звуки отражаются туда-сюда между двумя параллельными противолежащими поверхностями. В случае нестационарных звуков это приводит к "дрожанию" звука.

Резистивное поглощение

Резистивные поглотители отнимают у звука энергию за счет того, что они заставляют его производить работу по перемещению молекул воздуха туда-сюда либо "между" и "среди" тесно расположенных волокон ткани и стекловолокна, либо через отверстия в акустической пене с открытыми ячейками. Ткани, не продуваемые воздухом (например, качественная хлопковая простыня)  бесполезны, равно как и ткани, которые настолько прозрачны, что через них можно видеть (например, полиэстер двойной вязки, часто используемый в качестве сетчатой накидки). Жесткая пластина из стекловолокна является превосходным поглотителем до тех пор, пока ее поверхность не покрыта какой-нибудь росписью или покрытием из непригодной для акустических целей тканью. Так мы приходим к фундаментальному понятию "сопротивления давлению": достижение максимального акустического поглощения осуществляется путем выбора оптимального сопротивления потоку воздуха.

Материал, оказывающий сопротивление, также должен быть правильно расположен. Поскольку механизмом является сопротивление давлению, эти материалы, очевидно, окажут наиболее эффективное воздействие, если их расположить в тех местах, где молекулярное движение максимально. Рисунки в разделе 2.2.2 изображают распределение звукового давления и скорости частиц для стоячих волн, возникающих в комнате. Предположим, мы хотим попытаться задемпфировать чрезмерно энергичную аксиальную моду путем использования резистивного поглотителя. Если воспользоваться примером, показанным на Рис. 8, куда следует поместить пятисантиметровую (по толщине, разумеется) стекловолоконную панель так, чтобы добиться наилучшего результата?

Приставление ее к стене не даст ровным счетом ничего, поскольку скорость частиц, т.е. движение молекул, там минимально. Нет движения  ничего и не происходит. Удаление панели от стены вносит некоторое улучшение, которое достигает максимума в центре комнаты, где происходит серьезное демпфирование. Изучение прочих НЧ-мод (т.е. мод нижних порядков) на этих рисунках приводит нас к похожим заключениям. Однако использование резистивных поглотителей на НЧ оказывается попросту непрактичным. По мере уменьшения длины волны области максимальной скорости частиц приближаются достаточно близко к отражающим поверхностям, так что и материалы практичной толщины, например, портьеры, повешенные на нормальном расстоянии от стены, окажутся вполне эффективны. Так мы приходим к правилу, которое гласит, что резистивные поглотители должны применяться для поглощения СЧ- и ВЧ-звуков.

Диафрагменное или мембранное поглощение

Самыми распространенными мембранными поглотителями, с которыми мы сталкиваемся, являются стены, полы и потолки комнат. Доказательством того, что они являются поглотителями, является тот факт, что они вибрируют под воздействием баса  акустическая энергия превращается в механическую. К счастью, обычные гипсокартонные листы на 5-сантиметровых направляющих, являются весьма эффективным НЧ-поглотителем  заведите в отделанном гипсокартоном помещении какую-нибудь музыку погромче и потрогайте стены. По своим поглощающим свойствам окна с двойным остеклением (не обязательно вакуумные) весьма похожи на гипсокартон, а это уже неплохое начало! Самые плохие из всех возможных комнат  это те, что находятся в подвалах, с бетонными полами и стенами. В таких комнатах просто необходимо воздвижение фальшстен. Чтобы добиться явного улучшения нужно положить, скажем, двойной слой гипсокартона хотя бы на некоторые стены (не обязательно на все). По возможности хорошо бы проложить листы гипсокартона "акустическими листами" (скажем, той же пробкой) сантиметра 2-3 толщиной (все три слоя хорошо бы склеить, а не просто стянуть винтами).

Бетонные полы представляют собой проблему по двум причинам. Во-первых, они не поглощают звук. Во-вторых, раз они не поглощают звук, они не вибрируют, а передают тактильные ощущения от баса через подошвы ног. В таких случаях уместно построить фальшпол. Ах, да, кожаная мебель  тоже мембранный поглотитель и она тоже передает ощущения вибрации, возбуждающие слушателя. Нда...

Очевидно, возможно сконструировать поглотители для адресации проблем на специфических частотах на заказ. В ссылке [16] содержится расчетное пособие по диафрагменным поглотителям (стр. 172). Не забудьте расположить их в точках высокого давления моды, которую планируется задавить.

Рассеиватели, рассеяние и рассеянность

Под рассеянием понимается степень случайности в направлениях прихода звуков в заданную точку пространства. Рассеяние в звуковом поле, окружающем слушателя в концертном зале, является строго необходимым требованием. Определенный толк от рассеяния есть и в комнатах с домашним театром. В комнатах же с обычной стереосистемой толку он него мало.

В концертном зале рассеяние помогает передать все звуки от всех инструментов, находящихся на сцене, всем слушателям в аудитории. Если бы рассеяние было полным, слушатели бы не знали, откуда приходят звуки, поэтому между прямыми, отраженными и рассеянными звуками должно быть определенное равновесие.

В системах сурраундного звука Dolby ProLogic требует низкой корреляции между звуками, достигающими ушей от спикеров сурраундных каналов, для того, чтобы сгенерировать чувство неопределенной пространственности. В системах THX электронная декорреляция между сигналами, посылаемыми в правый и левый сурраунд-спикеры, неплохо помогает, а если оные еще и двунаправленные противофазные "дипольные", то тогда совсем хорошо. Второй вариант является попыткой увеличить диффузию в звуковом поле. Акустически "мертвые" комнаты работают против этого стремления, а неоднородные отражающие поверхности и предметы в комнате  на него. К сожалению, фронтальным каналам действительно нужно "видеть" относительно "мертвую" комнату, что порождает дилемму, удовлетворительное решение которой пока не найдено. Dolby Digital/AC3 и многоканальная музыка DTS призывают к введению пяти идентичных каналов и АС, по-видимому, "призывая" таким образом к относительно мертвой комнате. С другой стороны, многоканальная музыка могла бы звучать гораздо лучше в умеренно живой комнате. Далее есть системы вроде Logic-7 (встречаются в продукции Lexicon, JBL Synthesis и Harman Kardon) и Citations 6 axis, которые нацелены прямо в самый корень проблемы  пяти каналов мало. Они добавляют каналы в задней части комнаты. Ну и так далее. А проблема пока так и остается нерешенной.

Обычные двухканальные стереосистемы представляют собой еще одну "конкретную" дилемму. Здесь АС варьируются от в высшей степени унидирекциональных, проходя через мультидирекциональные, и заканчивая всенаправленными. Каждая категория требует разного подхода к КдП и размещению. Предпочтениями слушателя пренебречь нельзя. Кому-то нравится иллюзия огромного пространства (относительно живая комната), кому-то  точнейшая "глубина сцены" (сравнительно мертвая комната).

Распространенным компромиссом является не принятие решения "поглощать или отражать", а выбор в пользу рассеяния звука с помощью любого из имеющихся неоднородных устройств. Рассеиватель  это тщательно продуманный отражатель в том смысле, что он отсылает всякий поступающий сигнал во многих различных направлениях. Это хорошая идея, а рассеиватели занимают важное место в ассортименте акустических инструментов. Просто помните о том, что они все равно остаются отражателями, а энергия звука попросту перенаправляется. Стерео  это такая система, в которой хрупкие призрачные образы составляют значительную часть иллюзии. Я бывал в комнатах, где тысячи долларов были потрачены на рассеиватели, которые всего-навсего разрушали стереообраз, который все остальные устройства в сигнальном пути так старались сохранить. Хорошего понемножку...

Простейшим тестом является воспроизведение монофонического розового шума при одном и том же уровне через левую и правую АС. Для слушателя на оси симметрии результатом должен быть компактный слуховой образ прямо посередине между АС. Перемещение головы слегка влево или вправо должно приводить к симметричному повышению "яркости" звучания по мере того, как меняется акустическая переходная интерференция, а стереоось должна фиксироваться с большой точностью.

[WALLAWALLA]

3. Сабвуферы и кроссоверы

Обычные басовики, как правило, исполнены либо в закрытом корпусе, либо в корпусе с фазоинвертером (бас-рифлекс или сдвоенные полости) и на частотах ниже 100 Гц их вполне можно считать всенаправленными. Это значит, что их можно повернуть в любом направлении, а звук все равно будет доходить до слушателей также хорошо, но это не значит, что их местоположение слушатели не смогут локализовать. Ситуация, когда басовые частоты приходят из места, которое никак не ассоциируется с остальным звуком  ощущение не из приятных.

К счастью, этого нетрудно избежать. Проще всего расположить сабвуфер(ы) в той же самой плоскости что и фронтальные АС. Если же сабвуферы должны располагаться вдали от фронтальных АС, то будет просто необходимо добиться того, чтобы звуковая мощность на частотах выше 70-80Гц ослаблялась очень быстро. В противном случае наш острый слух будет "наводиться" на положение вуфера. Для этого потребуется электронный кроссовер с регулировкой крутизны (от 18 до 24 дБ на октаву).

Первое требование  обеспечение достаточного количества баса. Это определит количество и размер сабвуферов. Второе требование  обеспечение того, чтобы все главные слушатели слышали бас одинаково хорошо. Для этого достаточно включить повтор различных инструментовок баса и розового шума и походить по зоне прослушивания, прислушиваясь к местам "перегрева" и провалам в зоне действия. Раз работа системы так тесно связана с комнатной акустикой, такая ситуация требует значительного экспериментирования.

Всегда начинайте с того, что помещайте сабвуферы настолько близко в углы, насколько это возможно  это позволит использовать преимущества "дармового" усиления пространственных углов. Если баса слишком много и в распоряжении имеется эквалайзер, то для решения проблемы достаточно провести необходимые измерения и внести правильное ослабление. В результате будет меньше искажений и больше надежности. Если избыточный бас присутствует на одной или нескольких дискретных частотах, тогда не исключена возможность, что все дело в комнатных модах. Вот тут-то и начинается самое интересное...

Р.Санчес
hi-fi.ru

[Dethelm]

Ффууухх...
Кажись миновало.

Полагаю этот ушат п*м*ев уважаемый Laureus мог бы хлебнуть и на самом ХайФае, достаточно было бы оставить ссылочку.
В целом же Рауль Санчес довольно спорный персонаж.
Особенно его ранние экзерсисы.

По поводу Klipsch'а могу сказать одно, мне не нравятся американцы.
Сходите послушайте его и сравните с достойными англичанами, французами.

Места для сравнения могу посоветовать такие:
http://zenit-hi-fi.ru/ очень достойное место, никто ни чего не навязывает.

http://pult.ru/ место чуточку попроще и любят там английский звук.

P.S. Информация годовалой давности.
Запись в оба места рекомендуется.