Шумоизоляционные материалы в виде плит из дробленого керамзита связанного быстрым цементом
Шумоизоляционные материалы в виде плит из дробленого керамзита связанного быстрым цементом
Плита из шумоизоляционного материала закрывается листом с большим числом малых по диаметру отверстий
Плита из шумоизоляционного материала закрывается листом с большим числом малых по диаметру отверстий
Шумоизоляционный материал из отходов бумажного производства пропитанный для огнеупорности солями аммония
Шумоизоляционный материал из отходов бумажного производства пропитанный для огнеупорности солями аммония
Пористый поролон шумоизоляционный материал с невысокими поглощающими свойствами
Пористый поролон шумоизоляционный материал с невысокими поглощающими свойствами

Отражение и поглощение

 

Структура звукового сигнала, достигающего ушей складывается из «прямой» части, приходящей из динамиков колонок и отраженных от стен и потолка вторичных сигналов т.н. «хвоста», затухающего во времени. Прямой сигнал приходит с некоторой задержкой, зависящей от скорости распространения звуковых волн в воздухе и расстояния между колонками и ушами.

Для оценки искажений первичного сигнала и паразитных «послезвучий», отсутствующих в «прямом» сигнале наибольший интерес представляют, как раз сигналы, отраженные от стен или шумоизоляционных материалов. Они содержат в себе информацию об искажениях оригинального сигнала, вызванных взаимодействием с полом, потолком, стенами, предметами мебели и фурнитурой акустически не обработанного помещения.

Затухание отраженных сигналов происходит по экспоненциальному закону. При этом «первое» отражение содержит в себе не менее 50 % первоначальной энергии, и соответственно дает столько же процентов вклада в общие искажения.

Соответственно – эффективное подавление первых отражений шумоизоляционными материалами акустически обработанного помещения дает наибольший эффект в деле очистки прямого сигнала от звуковых «артефактов». Чувствительность уха на средних частотах максимальна, и поглощение паразитных отражений шумоизоляционными материалами в этом диапазоне оказывается наиболее значимым. Эффективное поглощение вторичных отражений диапазона средних частот в акустически обработанном помещении по идее должно приводить к улучшению разборчивости голоса в точке прослушивания.

Теоретически все верно, а на практике оказывается, что излишнее подавление первых отражений в диапазоне ВЧ, СЧ качество звука улучшает далеко не всегда. «Обеднение» этих диапазонов и соответственно «выпячивание» низких частот отрицательно влияет на восприятие симфонической музыки в записи и особенно при живом исполнении произведений. В реальности полезнее не подавлять отражения СЧ и ВЧ, а «уводить» их из зоны прослушивания акустически обработанного помещения в сторону, не меняя соотношение прямого и отраженного сигнала. Если акустически обработанное помещение «не звонкое» изначально, иногда полезно добавить отраженных высоких частот.

На эффекте «добавление ВЧ отражений» строится большинство колонок с «круговой» диаграммой направленности. Такая акустика несколько размывает кажущиеся источники звука и ухудшает их локализацию, но «не направленностью» и добавлением отражений значительно улучшает пространственный эффект. Звук с добавленными отражениями на ВЧ и СЧ даже в основательно акустически обработанной комнате становится масштабнее и объемнее, хотя и теряет в точности позиционирования отдельных музыкальных инструментов.

Так что однозначно говорить о полезности максимального подавления отражений «полномасштабной» акустической обработкой комнаты прослушивания или зала домашнего кинотеатра я бы не стал. Тут многое зависит от жанровых предпочтений к музыке и саундтрекам фильмов у владельца и первоначальных акустических параметров помещения. В любом случае, акустическую обработку помещения нельзя делать как крайне «заглушенной», так и излишне «звонкой».

 

Звукопоглощающие конструкции и шумоизоляционные материалы

 

Полного подавления отражений и «абсолютного» поглощения всех излучений, кроме прямых волн из колонок, в зале домашнего кинотеатра быть не должно. Это в полной мере относится и к тотальному отсутствию реверберации, когда звук в комнате становится полностью «ватным». С другой стороны, недостаточная акустическая обработка зала, когда явно слышна его «звонкость» - тоже вредна. Недостаточное применения шумоизоляционных материалов может помешать созданию оптимально комфортной для слуха реверберации.

Для получения комфортного звука в зале домашнего кинотеатра рекомендуется всегда применять специальные шумоизоляционные материалы.

Для обеспечения качественного звучания речи, музыки и саундтреков при 80 % заполнении зрителями залов средней вместимости (400 - 1000 чел), необходимо применение шумоизоляционных (звукопоглощающих) материалов и конструкций площадью 100 - 300 м2. Для залов домашних кинотеатров небольшой вместимости (3 - 8 чел) требуется 8 – 20 м2 площади шумоизоляционного материала с линейным коэффициентом поглощения в диапазоне частот 125 - 2400 Гц.

Отечественная промышленность не производит специальных строительных материалов для акустической обработки, потребность в которых давно назрела. Импортные шумоизоляционные материалы, особенно декоративные, в пересчете на необходимую площадь – весьма дороги и ограничены в дизайне. В связи с этим, при акустической обработке залов домашних кинотеатров приходится прибегать к драпировке стен тканями. Чаще приходится конструировать индивидуальные акустические элементы из шумоизоляционных материалов применительно к каждому конкретному объекту.

 

Пористые звукопоглощающе материалы

 

Звукопоглощающие шумоизоляционные материалы, пригодные для применения в залах домашних кинотеатров и музыкальных комнатах, можно разделить на две группы:

 

 

Акустические штукатурки состоят из легких зерен пемзы, дробленого керамзита и других легких наполнителей, связанных «быстрым» цементом. Пропорция цемента и воды выбирается такой, чтобы раствор не затекал в промежутки между фрагментами наполнителя. После покрытия акустической штукатуркой и ее отвердения поверхность стены получается заметно пористой.

Твердые звукопоглощающие шумоизоляционные материалы имеют форму волокнисто-пористых плит, изготовляемых путем прессовки или формования. Доступные шумоизоляционные материалы этого типа:

 

 

Пористые плиты и штукатурки эффективно поглощают энергию звуковых волн, проникших в микроотверстия, из-за превращения ее в тепло благодаря трению колеблющегося воздуха о стенки пор. Способность поглощения энергии такими шумоизоляционными материалами растет с увеличением пористости и зависит от сопротивления, оказываемого порами колебаниям воздуха.

Частотная характеристика и коэффициент поглощения пористых материалов определяются акустическими свойствами, толщиной и способом крепления плит к стенам.  

Если шумоизоляционный материал крепится вплотную к стене и поры замкнуты жесткими поверхностями, наибольший коэффициент поглощения будет на частоте, при которой глубина пор становится равной четверти длины звуковой волны. Тогда в порах (каналах) возникает резонанс и стоячая волна с пучностью у поверхности поглощающего слоя и узлом у стены. Система каналов, возбуждаемая на резонансной частоте, гасит энергию звуковых волн максимально эффективно. B обе стороны от частоты резонанса коэффициент поглощения пористого шумоизоляционного материала падает.

Как вывод, для получения хорошего поглощения на низких частотах слой шумоизоляционного материала должен быть толстым. Естественно, что пористая акустическая штукатурка не может быть толще 2-3 см и именно низкие частоты поглощает плохо.

Пористые поглотители в виде плит имеют толщину 70-150 мм, что лучше, чем у штукатурок с их 2-3 см, но все равно не могут обеспечить заметное поглощение частот 100-200 Гц. Для поглощения энергии звуковых волн с этой частотой требуемая толщина пористого шумоизоляционного материала: 300-500 мм, что на практике трудно выполнимо.

Как итог: Изначально неэффективное поглощение энергии низких частот всеми пористыми шумоизоляционными материалами.

 

Крепление поглощающих плит «с зазором»

 

Улучшение поглощения на низких частотах достигается расположением плиты из шумоизоляционного материала на расстоянии 5-10 см. от стены, при этом нужно, чтобы поры открывались в пространство между плитой и стеной. Благодаря отсутствию замыкающей поры стены уменьшается количество звуковой энергии, возвращаемой в помещение отраженной волной, и коэффициент поглощения увеличивается. Частотные характеристики поглощения плиты из шумоизоляционного материала при креплении с промежутком в 5-10 см, ровнее, чем у висящей вплотную к стене, но все же - спадающие на НЧ. Звукопоглощение, вносимое зрителями, также уменьшается при снижении частоты, здесь роль играет пористость тканей одежды.

 

Перфорированные звукопоглощающие конструкции

 

Другой способ хорошего поглощения низких частот основан на использовании дифракционных явлений при прохождении звуковых волн через малые отверстия шумоизоляционных материалов.

B звукопоглощающих конструкциях, работающих на эффекте дифракции, слой поглощающего шумоизоляционного материала закрывается листом с большим числом малых по диаметру отверстий. Энергия звуковых волн низких частот проникает через малые отверстия в гораздо большем количестве, чем высоких.

Этим, например, объясняется тот факт, что достаточно приоткрыть дверь, чтобы разговор из соседней комнаты стал хорошо слышен, несмотря на то, что площадь щели намного меньше площади дверного проема. Тембр речи, прошедшей через щель становится «глуховатым» из-за того, что малая длина ВЧ волн проносит малую часть энергии, тогда как энергия звуковых волн НЧ проходит через щель намного лучше.

Все знают насколько ухудшается звукоизоляция одного помещения от другого при наличии дефектов подгонки дверей и окон. Похожий эффект наблюдается при попадании звуковых волн на перфорированный лист, который играет роль фильтра, пропускающего внутрь низкие частоты и отражающего энергию ВЧ.

 

Рассеивающие панели

 

Нередко при попытках достигнуть некоего акустического баланса требуется не только отражать и поглощать, но и рассеивать энергию звуковых волн.

В древности архитекторы решали задачи рассеяния звука «акустическими волнорезами» различной геометрии, плотности и размеров. В средневековых церквях и залах эту задачу решали портики, колонны, анфилады и проемы в смежные помещения. Древнерусское изобретение – изба, построенная из круглых бревен, представляет собой естественный акустический рассеиватель. В деревянной избе и коттедже из оцилиндрованного бруса «порхающее эхо» не возникает именно из-за бревен круглой формы. По характеру рассеяния на средних частотах звуковое поле бревенчатого дома приближается к идеальному – диффузному. По этой причине залы домашних кинотеатров и комнаты прослушивания в домах из оцилиндрованного бруса получаются «комфортными» по звуку и серьезной акустической обработки не требуют.

Классическая задача теоретической акустики – вычисление рассеяния звуковых волн телом цилиндрической или полу цилиндрической формы. Для эффективного рассеяния средних частот важно правильно подобрать радиус шумоизоляционного материала (около ¼ длины волны речевого диапазона, это 80-160 мм). Шумоизоляционный материал для полуцилиндрического рассеивателя нужно выбирать в соответствии с жанрами музыки. Хорошие результаты дают навивные трубы из картона с заполнением минеральной ватой или базальтом. Картонная полутруба снаружи покрывается отражающим либо рассеивающим декоративным покрытием, а плотность наполнителя в ней подбирается экспериментально. Хорошие результаты дала акустическая обработка зала (на фото) полуцилиндрами из фирменного шумоизоляционного материала «Macrophon».

 

Ссылки по теме

 

 

Опубликовано:
aovox
Акустическая обработка и шумоизоляционные материалы - Часть 10
Акустическая обработка и шумоизоляционные материалы - Часть 10

Создано:

Автор

Разработка сайта webtraktor