Отражение звука от стен помещения когда стены "голые"
Отражение звука от стен помещения когда стены "голые"
Уменьшение отражений звука от стен путем применения "ломаных поверхностей" в виде зубьев или полуокружностей
Уменьшение отражений звука от стен путем применения "ломаных поверхностей" в виде зубьев или полуокружностей
Размещение на стенах комнаты звукопоглощающих панелей для уменьшения отражения звука
Размещение на стенах комнаты звукопоглощающих панелей для уменьшения отражения звука
Эффект порхающее эхо возникает в помещениях с жесткими параллельными стенами
Эффект "порхающее эхо" возникает в помещениях с жесткими параллельными стенами

Высокие частоты

 

Любой звук, будь то голос, аудио трек фильма или музыка находится в частотном диапазоне от 16 Гц и до 20 кГц. У людей старшего поколения (40-60 лет) чувствительность слуха на высоких частотах ослаблена, и они перестают слышать звуки частотой выше 14-16 кГц. Рекламные трюки о расширении частотного диапазона колонок и усилителей до 40-100 кГц относятся (ИМХО) больше к магии цифр, чем к реально значимому для качества звучания параметру.

Расширение частотного диапазона девайсов (цифры в технических характеристиках и их рекламные восхваления) сродни по воздействию на покупателей, с лошадиными силами автомобилями и временем набора скорости до 100 км.ч. Эти параметр - красивые и подталкивающие потенциальных клиентов к покупке нового автомобиля. Хотя в реальности, автомобиль с мотором не 300, а 340 лошадиных сил, стоящий в полтора раза дороже базового варианта, на наших дорогах и в практической жизни особого смысла не имеет.

С высокими частотами в 40-100 кГц та-же картина, что бы Вам рекламные статьи об этом не рассказывали. «Складно было на бумаги, да забыли про овраги» пословица, вполне соответствующая нужности расширения диапазона частот источников, усилителей и колонок. К реальному звуку и его воздействию на слух расширенный диапазон частот имеет весьма отдаленное отношение. Есть «музыкальные» прекрасно звучащие колонки и усилители с формальным диапазоном воспроизводимых частот от 40 Гц до 16 кГц и есть ужасно звучащие и супердорогие экземпляры с заявленными границами: 16 Гц – 50 кГц.  

Аналогичная история воздействия «магии цифр» на решение о покупке встречается в описаниях ЦАП-ов с их частотой выборки 96 и 192 кГц и разрешением 24 бит и более. ЦАП это не компьютер с его высокой скоростью процессора и объемом памяти, жизненно необходимыми для удобства в работе. ЦАП это комбинированное устройство, превращающее цифровой сигнал в аналоговый и в нем качество полученного сигнала от битрейта и разрешения НЕ зависит.

Высокие частоты делятся на два участка: ВВЧ (верхние высокие частоты 16 -18 кГц), и НВЧ (нижние высокие частоты 7 – 9 кГц). ВВЧ обычно слышны как «сип», в отличие от «шипения» НВЧ.

Если в музыке есть избыток высоких частот, он проявляется в навязчивых и резких звуках хета и тарелок, раздражающем звуке щеточек тон-барабана, металлическом призвуке скрипки и т.д. Повышенный уровень реверберации в помещении, где играет оркестр или джаз-банд, приводит к тому, что слушать музыкантов становится почти невозможно. Вместо ясного прозрачного звучания тарелок на ВЧ слышится шипение, звуки «Ц» и «С» выпячиваются до невозможности и становятся для ушей очень «противными» и не естественными.

Недостаток высоких частот, тоже - неприятное явление. Без достаточного уровня высоких, звук теряет глубину пространства, а в ушах появляется ощущение «ваты». Недостаток высоких частот, или как о нем говорят «воздуха» придает музыке искусственный «синтетический» оттенок. Концертные записи лишаются объема зала, джазовые композиции теряют интимность и «ламповую» теплоту, вокальные партии холодеют и звучат глухо.

 

Средние частоты

 

Для качества звучания музыки и речи средние частоты имеют наиважнейшее значение. По аналогии с делением высоких частот на ВВЧ и НВЧ они подразделяются на участки: нижние – средние НСЧ, средне – средние ССЧ, высоко – средние ВСЧ, и имеют границы 200 – 8000 Гц.

На средних частотах сосредоточена основная имеющаяся в музыке и речи, и чрезвычайно важная для качества звучания информация. Большинство натуральных и электронных музыкальных инструментов имеют основной спектр и плотность именно на средних частотах. Здесь сосредоточено основное тональное звучание голоса солистов, звуков живой природы и натуральных музыкальных инструментов.

Чувствительность человеческого слуха максимальная как раз на средних частотах, и как итог - к качеству передачи звука каналом средних частот предъявляют максимально жесткие требования. У канала средних частот артикуляция речи и ее разборчивость должны быть такими, чтобы на минимальной громкости можно было отчетливо различать и без напряжения понимать шепот.

С одной стороны, атака звука (скорость нарастания), в области средних частот не должна быть черезмерно медленной. При быстром повторе звуки не должны «наезжать» друг на друга, конец первого звука не должен сливаться с началом следующего. С другой стороны, она не должна быть слишком быстрой, что так щедро рекламируется в характеристиках усилителей и описано как «скорость нарастания фронта сигнала». Если скорость нарастания, а значит и атака мгновенна и имеет идеальную форму «ступеньки» звучание становится излишне агрессивным и резким. Средние частоты теряют объемность, пространство и «ламповую» теплоту, так ценимые любителями качественного звучания. Атака на средних частотах должна быть средней и максимально комфортной для ушей, ее оптимум находится между двумя крайностями.

Среднечастотный диапазон является самым сложным для изучения и воспроизведения усилителями и колонками и максимально значимым для достоверной передачи музыки и речи. Границы среднечастотного диапазона отличаются друг от друга в сорок раз, в отличие от границы ВЧ диапазона с ее изменением в 2-3 раза (с 8 до 16-20 кгц) и НЧ диапазона с изменением в 10 раз (с 20 до 200 Гц). ВЧ и НЧ диапазоны поддаются улучшению намного проще чем СЧ.

 

Низкие частоты

 

С диапазоном низких частот (20 – 200 гц) работать конечно тяжелее, чем с ВЧ, но все же неизмеримо легче, чем со средними частотами.

Своей любовью к музыке люди обязаны в первую очередь басу и ритму, в который этот бас «заворачивается». Бас, воспроизводимый усилителями и колонками, обычно имеет явно выраженный ритмичный рисунок, а ритм психологически связан с ударами сердца, дыханием и «сексизмом».

Популярная музыка, попса и рок получили столь широкое признание в большой степени благодаря ритмичному рисунку, который находится в некотором родстве с естественными ритмами живого организма. Уши и тело воспринимают ритм барабанов и бас гитар, как некое подобие «живого» звука и «считают» его своим.

В современной музыке ритм и бас преобладают над другими частотами спектра и являются по сути – ведущими (в старой попсе и роке недостаток баса ощущается почти всегда, раньше басом не заморачивались). Старые записи «улучшают» стандартным и почти одинаковым способом, в них заново прописывают басовые партии. После добавление обновленных басовых партий, восприятие высококлассных с точки зрения вокала (средних частот) произведений - изменяется кардинально.

Бас обладает уникальной способностью заполнять собою все окружающее пространство. Он практически не локализуется и кроме воздействия на барабанные перепонки ощущается всем телом, как инфра-низкие вибрации.

Музыка находится в «бульоне» основного низкочастотного «фона», что придает, например, рок-музыке некое магическое воздействие. Низкие частоты распространяются совсем не так, как средние и высокие, у них другая природа. НЧ не замечают небольших препятствий на своем пути и одинаково хорошо слышны как прямо перед колонками, так и если между ними и слушателем установлен, например – диван. Зато низкие частоты очень чувствительны к геометрическим размерам помещения, соотношения его длины, ширины и высоты и расположению низкочастотных динамиков относительно стен.

Длина волны на низких частотах соразмерна с физическими параметрами помещений. В результате стены помещения, пол и потолок в определенных зонах начинают усиливать бас, а в других – ослаблять, и по-разному, на разных частотах. Низкочастотные волны накладываются на отражения от стен и потолков. На низких частотах возникает интерференция, зависящая от взаимного положения низкочастотных динамиков, потолков и стен.

Получить равномерное звуковое поле в строго прямоугольном или квадратном помещении на низких частотах, оказывается чрезвычайно сложной задачей.

 

Порхающее эхо

 

Есть такое очень неприятное явление, особенно заметное в пустых или полупустых помещениях большой кубатуры. Максимально оно выражено в складах, ангарах и больших (двухсветных) гостиных частных домов. Явление называется «порхающее эхо».

Если хлопнуть в ладоши в большом помещении с высоким потолком и жесткими поверхностями, вы услышите затухающую реверберацию-флаттер или «порхающее эхо». Оно будет тем заметнее, чем больше линейные размеры помещения и чем жестче в нем полы, стены и потолки. По аналогии с хлопком в ладоши, любой резкий и отрывистый звук (падение предмета, щелчок, возглас) приобретает короткий, но заметный «дрожащий» хвост с оттенком металла.

Эффект «порхающее эхо» представляет собой набор плотно упакованных волн со спадающей амплитудой и одной частотой, зависящей от расстояния между параллельными поверхностями противоположных стен, или пола и потолка. Чем помещение больше, тем частота порхающего эха ниже. Порхающее эхо мечется между твердыми параллельными поверхностями и считается паразитным «акустическим фантомом», мешающим основному сигналу.

Название эффекта «флаттер» или «порхающее эхо» довольно условно, но отражает ощущение его воздействия на слух. В самолетах «флаттер» означает вибрацию несущих плоскостей на одной частоте, грозящую разрушением воздушного судна.

Для возникновения эффекта «порхающее эхо» в помещении должна быть хотя бы пара параллельных стен с приличным расстоянием между ними. Флаттеру в наибольшей степени подвержены гостиные с высокими потолками, спортзалы и крытые бассейны. В санузлах флаттер почти не заметен именно благодаря малому расстоянию между стенами. Хотя для его возникновения там есть условие в виде жестких, покрытых керамической плиткой поверхностей.

Материал стен, полов и потолков так же вносит свою лепту в возникновение паразитного «порхающего эха». Чем они жестче, тем флаттер заметнее и медленнее затухает. Худший вариант – жесткий бетонный потолок, мрамор или венецианская штукатурка на стенах и керамическая плитка или натуральный камень на полу.

Вопросы уменьшения паразитного эффекта «порхающее эхо» будут рассмотрены в следующей статье.

 

Резонансы

 

Отдельная обширная тема, возникающие при работе акустических систем - резонансы и методы их устранения. Резонанс, это когда небольшое воздействие вызывает непропорционально больший ответ. Резонансы в комнатах бывают первичными и вторичными. Первичные, связаны с геометрическими размерами помещения и появляются на 3-х разных частотах и их высших гармониках. Их частоты зависят от расстояния между параллельными стенами. Так как в комнате прямоугольной формы (коих большинство) три пары параллельных поверхностей (пол + потолок, длинная стена 1 + длинная стена 2, короткая стена 1 + короткая стена 2).

Как следствие, на 3-х частотах возникают резонансы, обогащаемых резонансами, кратными основным частотам. Получаем вот такой букет низкочастотных резонансов, возникающих в комнате прямоугольной формы.

Резонансы в акустике приносят как благо, так и проблемы. Пример применение резонансов во благо можно видеть в натуральных музыкальных инструментах. Скрипки, виолончели, контрабасы и т.д. построены по принципу резонансного извлечения и усиления звука. В стены церквей вмуровывались пустые керамические кувшины «голосники», которые усиливали отдельные частоты человеческого голоса и придавали масштаб хоровому пению. Господин Гельмгольц провел первые исследования этого явления, в результате которого появились «резонаторы гельмгольца» широко применяемые для коррекции акустики помещений.

Вторичные резонансы возникают у не очень хорошо закрепленных предметов плоской формы. Часто встречающийся «противный» резонанс можно наблюдать в комнате с работающими колонками от потолка «Армстронг». При приличной громкости отдельные плитки потолка «Армсторнг» и установленные в них светильники начинают неистово «звенеть». Та же история возникает в помещениях с гипсокартонными потолками и стенами. Они начинают заметно «подзванивать» и «подгуживать» на отдельных частотах. Устранить резонансы «Армстронга» достаточно просто, чего не скажешь про гипсокартонные стены и потолки.

К сожалению собственные резонансы помещения и гипсокартона обнаруживаются уже потом, после финишной отделки помещений и заселения. Сделать с ними, как правило, уже ничего невозможно, и владельцы вынуждены мириться с этим явлением. И это при том, что резонансы помещения - одни из наиболее «мешающих» качественному звучанию музыки явлений.

Варианты уменьшения резонансов помещения после окончания строительства и во время него рассмотрены в отдельной статье.

 

Отражения

 

Отражения звука от стен, потолка и пола складываются с прямым звуком от колонок и «размазывают» звуковую картинку. Они несколько увеличивают «объем» и делают звук более масштабным, но реально являются паразитными и ничего хорошего качеству звучания не добавляют. Для устранения вторичных отражений, стены студий звукозаписи отделываются поглощающими звук материалами, а колонки встраиваются в фронтальную стену «заподлицо». Лучше всего акустика звучит на улице, в свободном пространстве без стен и потолков, но достичь подобного эффекта в реальных комнатах очень сложно. Но ничего не возможного нет. Методы уменьшения влияния или перевода отражений в комнате прослушивания из стана «врагов» в стан «друзей» описаны в отдельной статье.

 

Ссылки по теме

 

 

Опубликовано:
aovox
Звук в помещении улучшение звучания и порхающее эхо - Часть 2
Звук в помещении улучшение звучания и порхающее эхо - Часть 2

Создано:

Автор

Разработка сайта webtraktor