1. Введение
(для чего нужна акустическая подготовка помещения).
Представим себе ситуацию – Вы купили замечательную звуковую систему, предварительно отслушав её в салоне, где Вам всё понравилось – и детальность, и тональный баланс, и реалистичность звукового пространства, словом, это - Ваша система.
Вы привезли систему домой, дождались инсталлятора, установили, словом всё готово, чтобы включить запись своего любимого произведения и получать удовольствие…
Включили… но что-то как будто не так.. "Ну, ничего" – утешаете Вы себя – "просто надо привыкнуть". Проходит какое то время, наступает любимый Вами момент произведения и… Что происходит? Вы замечаете, что партия контрабасов "провалилась" – их почти не слышно, а литавры – напротив "выстреливают" так громко, что хочется уйти…
Что же произошло? Вы звоните продавцу, не находите себе места – ведь потрачена немалая сумма, а система почему-то звучит совсем не так, как в салоне, где была куплена..
Как правило, проблема не в системе, а в помещении, куда её (систему) установили. Дело в том, что любое помещение имеет конкретные размеры (высота, ширина, длина). Каждый из размеров взаимодействует со звуковыми волнами, т.к. звуковая волна на каждой частоте имеет физическую длину. И если длина волны кратна какому либо из линейных размеров комнаты, то в этой комнате возникают стоячие волны, порождающие резонансы. Именно эти резонансы и стали причиной "провала" контрабасов и "выпячивания" литавр.
Так что же делать?.. – читать вторую часть.
2. Как бороться с резонансами в помещении.
Подавление нежелательных звуковых резонансов в помещении – задача, которая может решаться по-разному. Первое, что приходит на ум – повесить по всем стенам плотные ковры. Да, такая обработка, на первый взгляд (точнее, при первом прослушивании), действительно решает какую-то часть проблем, но не во всём звуковом диапазоне. Ковёр, повешенный на гладкую стену, в первую очередь, поглощает самые высокие частоты. После такой "обработки" Вы можете заметить, что система стала звучать более приглушённо, может даже показаться, что низкие частоты стали звучать более мощно. Но неравномерность звучания осталась, другими словами, те же контрабасы так и остались "проваленными" а литавры – "торчащими".
Для устранения неравномерности звучания системы во всём диапазоне, нужно позаботиться о поглощении всех частот, где возникают проблемы. Как же можно решить проблему поглощения нежелательных резонансов в самом нижнем частотном диапазоне?
Рассмотрим для начала классическую систему звукопоглощения, построенную с использованием однородных поглощающих материалов, таких, например, как минеральная вата, с успехом применяемая в строительстве как утеплитель и звукопоглотитель. В такой системе эффективно поглощаются частоты, длина волны которых равна удвоенной толщине звукопоглотителя, т.е. для частоты 40 Гц (нижняя нота контрабаса), имеющей длину волны 8,6 м, толщина звукопоглощающего слоя должна составить 4,3м – величина явно неприемлемая для обработки жилых помещений, т.к. даже если такую "подушку" установить вдоль только одной из стен, от комнаты почти ничего не останется (мы не рассматриваем залы дворцов).
Как же поступить - спросите Вы – неужели проблема неразрешима?
Решение есть! Это специальным образом построенные мембранные звукопоглотители, состоящие из материалов разной плотности. Как это делается – об этом в третьей части.
3. Устройство и принцип действия мембранного поглотителя
1. плотный материал на основе гипса
2. материал на основе целлюлозы, пропитанный смолой
3. минеральный материал низкой плотности
4. воздушная прослойка
5. деревянный каркас
6. стяжка пола
7. минеральный материал низкой плотности
8. перекрытие
9. стена
На эскизе схематично показана трёхслойная мембрана, состоящая из двух слоев материала 1 и расположенного между ними слоя материала 2. Под воздействием звуковой волны мембрана начинает изгибаться, вследствие этого, между слоями возникают силы трения. Вязкий слой материала 2 многократно увеличивает силы трения. В результате энергия звуковой волны, заставляя изгибаться мембрану, переходит в тепловую энергию трения между слоями мембраны. Кроме того, материал 2 обладает достаточно высоким удельным весом, и поэтому работает как дополнительный демпфер для слоев материала 1, снижая добротность и резонансную частоту мембраны.
Далее, между мембраной и стеной помещения, располагаются слой материала 3 и воздушная прослойка. Таким образом, мы получили многослойный "сэндвич", состоящий из материалов разной плотности и обладающий свойствами превращения энергии звуковой волны в тепловую энергию трения, тем самым поглощая звуковые волны.
Звуковая волна сначала проходит через трёхслойную мембрану, теряя значительную часть своей мощности. Затем, оставшаяся энергия попадает в рыхлый слой материала 3, а далее в воздушную прослойку. На этом пути звук преодолевает несколько слоёв материалов с различной плотностью, а как известно из курса физики, каждый переход волны из среды с одной плотностью в среду с другой плотностью, снижает интенсивность звуковой волны.
Что же дальше? Изрядно ослабленная, но всё ещё существующая звуковая волна встречается со стеной. Здесь снова переход из менее плотной среды (воздух) в более плотную (кирпич) – опять потеря энергии. Оставшаяся часть энергии волны отражается от стены и начинает движение в обратном направлении, ещё раз проходя многослойный сэндвич (воздушная прослойка, материал 3, трёхслойная мембрана)
Толщина подобной системы не превышает 15 сантиметров, что вполне приемлемо даже для небольших комнат.
4. Практическое решение акустической обработки.
До этого момента мы говорили о мембранном поглотителе, установленном параллельно стенам. А как же быть с полом и потолком спросите Вы.
С потолком всё просто - там монтируется точно такая же система, как и на стенах.
А пол становится "плавающим". Только не надо пугаться слова "плавающий" – никаких жидкостей мы использовать не предлагаем.
Плавающий пол – это довольно известная система звукопоглощения. Смысл такой системы в том, что напольное покрытие укладывается не на перекрытие, а на специальную поверхность – стяжку, не имеющую жёсткой механической связи с перекрытием пола. Стяжка укладывается на специальный звукопоглощающий слой из минеральной ваты особой плотности, обеспечивающий акустическую развязку пола и перекрытия.
Каркас, на который крепится мембранный звукопоглотитель, так же не имеет механической связи с конструкциями здания, что значительно уменьшает проникновение механических колебаний каркаса, обусловленных воздействием звуковых волн, на стены и потолок комнаты.
Как несложно заметить, наша система акустической подготовки помещения обладает ещё одним замечательным свойством – звукоизоляцией.
Т.е. теперь Вы можете прослушивать музыкальные произведения на громкости, сопоставимой с громкостью реального симфонического оркестра, не создавая дискомфорта Вашим соседям. Кстати, звуки, приходящие от соседей, так же будут практически не слышны в Вашей комнате.