Проблемы акустической отделки небольших помещений

Исторически сложилось так, что в студиях звукозаписи «первого эшелона» принято было создавать контрольные комнаты больших размеров. Это было обусловлено прежде всего самим ходом развития индустрии звукозаписи, так как с постоянным увеличением размеров микшерных пультов и применением всё большего количества аппаратуры возрастали требования и к размерам контрольных комнат. Но это не всё. Где-то со средины 70-х годов в контрольные комнаты всё настойчивее начали «вторгаться» и сами музыканты. А последующее развитие MIDI-синхронизации привело к тому, что отпала необходимость в записи звука синтезаторов на ленту, и вместо этого их начали просто программировать, чтобы при сведении подключать их прямо в микшерный пульт, экономя, таким образом, дорожки на ленте. Число каналов в микшерных пультах начало расти до 100 и более. Появились штабеля клавишных инструментов и процессоров эффектов. Всё вышеперечисленное в какой-то мере объясняет «любовь» к большим контрольным комнатам.

Большие или маленькие?

Большие контрольные комнаты предоставляют не только больше площади для размещения оборудования, но и позволяют сохранить «дыхание» акустики. Однако у них есть и другие преимущества. В больших контрольных комнатах, например, намного проще добиться акустического контроля. Во-первых, гармонические резонансы помещения (или «стоячие волны», как их некоторые называют) в больших контрольных комнатах не разделяются друг с другом вплоть до самих низких частот – более низких, чем в комнатах небольших размеров. Во-вторых, отражения от поверхностей помещения (особенно стен) возвращаются с большим запаздыванием, а значит – более слабыми. Увеличенное время задержки позволяет нашему уху распознавать их в виде именно отражений, а не как окраску звука прямого сигнала.

Но если кто-то думает, что большие помещения легче проектировать, то это совсем не так. Тем не менее, у них всё-таки изначально гораздо меньше проблем и акустических ограничений, чем у небольших комнат. Кроме того, под строительство больших помещений обычно выделяется такой бюджет, который позволяет сделать серьёзный проект. В малых же комнатах всё происходит гораздо сложнее: поверхности стен расположены намного ближе к ушам слушателя, а горы аппаратуры создают больше акустических помех для мониторинга. Да и физический объём оборудования в малых комнатах оставляет акустике комнаты меньше простора для «дыхания». Большой микшерный пульт в малых комнатах (в отличие от больших) оказывает более сильное влияние на равномерность звучания мониторов даже в хорошо спроектированных комнатах, которые до этого обладали отличными характеристиками.

Как бы там ни было, но небольшие контрольные комнаты существовали уже с самых первых дней появления электрической звукозаписи. А сегодня они, пожалуй, являются нормой в самом быстроразвивающемся секторе индустрии звукозаписи – в т.н. project-студиях (более подробно об этом Вы сможете узнать из книги Филиппа Ньюэлла “Project Studios: A More Professional Approach”, которая издана на русском языке издательством “Шоу-Мастер” – А.К.) Влияние экономических факторов и дефицит подходящих под студии больших помещений (особенно в удобных для клиентов районах) являются основными факторами, практически гарантирующими рост потребности в таких контрольных комнатах. А значит, такие студии будут строиться и дальше. Нельзя не отметить также и то, что постоянно увеличивается объём работы для мультимедийных заведений, в которых контрольные комнаты, как правило, являются очень маленькими. Условия мониторинга в них часто далеки от оптимальных; складывается впечатление, что большинство людей уже смирились с этим.

Но, несмотря на то, что в среде мультимедийных приложений звук всё ещё рассматривается в качестве «бедного родственника», всё же начинают появляться признаки более внимательного отношения к нему и в этой сфере. Всё вышеперечисленное требует радикальной переоценки всего того, что нужно сделать для обеспечения более хороших, более достоверных и более постоянных условий мониторинга в небольших контрольных комнатах.

Если уже сегодня не взяться за решение этих проблем в небольших помещениях, то неуважительное отношение к мониторингу может превратиться в сложную проблему.

Размеры помещений и поведение в них гармонических резонансов

Давайте сначала определимся, помещения каких размеров мы определяем как «небольшие»? Под «небольшими» я подразумеваю помещения объёмом менее чем 100 м3, что приблизительно соответствует где-то помещениям с размерами 6м х 5м х 3м. Следует помнить о том, что в акустическом смысле «размеры» помещения зависят от желаемой частоты раздела гармонических резонансов, т.е. той частоты, ниже и выше которой резонансы проявляют себя по-разному. По этой причине даже большая комната, в которой равномерное распределение резонансов проявляется книзу только до частоты в 50 Hz, является «небольшой» в акустическом смысле, если только не предпринять мер для расширения зоны равномерного распределения резонансов до ещё более низкой частоты, например, 20 Hz. Таким образом, чем выше частота, на которой энергетические всплески гармонических резонансов, рождаемые формой и размерами комнаты, перестают перекрывать друг друга и распределяться равномерно, тем «меньше» в акустическом смысле будет и помещение.

Для тех, кто незнаком с таким понятием как «гармонические резонансы», можно представить их в виде пути, который проходит звуковая волна между двумя отражающими поверхностями. На определённых частотах звуковая волна направляется вперёд и, отражаясь, возвращается назад в исходную точку в той же фазе, что порождает всплеск звуковой энергии и формирование резонансной «стоячей волны». Для появления резонанса расстояние между любыми поверхностями должно быть кратным полным длинам волн.

В частотном диапазоне, который находится ниже частоты раздела резонансов, различные частотные составляющие воспроизводимого музыкального материала звучат с разным уровнем громкости, ибо какие-то частоты могут совпадать с частотами гармонических резонансов (и усиливаться!), а какие-то – нет; т.е. звучание начинает подчиняться форме отдельных резонансов.

-

В частотном диапазоне, который находится выше частоты раздела резонансов, гармонические резонансы перекрывают друг друга и в целом способствуют довольно равномерному звучанию, не оказывая такого негативного влияния на звучание. Так как в небольших помещениях частота раздела гармонических резонансов является более высокой, то из этого следует, что чем больше помещение, тем до более низкой частоты оно будет способствовать равномерному звучанию (при условии, конечно, что все остальные характеристики помещений одинаковы). Пример распределения гармонических резонансов наглядно показан на рис.1.

Ещё один большой недостаток, порождаемый гармоническими резонансами помещений, заключается в том, что звучание в помещении становится позиционно зависимым как в отношении источника звука (например, монитора), так и в отношении объекта, воспринимающего звук (например, слушателя или микрофона). От углов направленности источника звука будет зависеть, какие гармонические резонансы и в какой точке помещения будут возбуждаться, а какие нет. Если источник звука или слушатель находятся в зоне падения любого данного резонанса, то на частоте этого резонанса никаких изменений в воспринимаемом звучании замечено не будет. Именно по этой причине добиться неизменности звучания громкоговорителя можно только в безэховой камере. Кроме того, в безэховой камере низкие частоты будут восприниматься слушателем «в балансе» на любом расстоянии от громкоговорителя.

-

Вышеперечисленные проблемы усугубляются ещё и тем, что каждое помещение поглощает звуковую энергию по-своему, что зависит как от размеров помещения, так и от характера его акустической отделки. Дело в том, что разные материалы в большей или меньшей степени поглощают разные частоты. Кроме того, звукопоглощение и акустическое демпфирование определяют не только силу энергии отражённого звука, но также оказывают влияние и на Q (добротность) распространения энергии гармонических резонансов. Это продемонстрировано на рис.2. В этом смысле величина Q чем-то напоминает Q эквалайзера, при «накручивании» которого «холм» может быть или довольно широким (низкое Q), либо достаточно узким (высокое Q). Q, между прочим, означает «добротность» (дословно переводится как «фактор качества»). В случае с гармоническими резонансами лучше предпочесть резонансы с низким Q. В этом случае резонанс выражен менее ярко и не так назойливо действует на уши (в отличие от резонанса с высоким Q).

Помещения с хорошим акустическим демпфированием и звукопоглощением одновременно расширяют частотное содержимое резонансной энергии и уменьшают уровни резонансных всплесков. Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что в помещении с соответствующими звукопоглощающими системами и с низким Q звучание будет более равномерным, чем в помещении с более твёрдыми (отражающими) стенами, гармонические резонансы в котором обладают высоким Q. Следует отметить, что во втором случае звучание в помещении окажется более громким, так как такое помещение намного медленнее рассеивает энергию от звукового источника.

Практической крайностью сильно демпфированных и звукопоглощающих помещений являются безэховые камеры. Поэтому достигаемая в них равномерность звучания позволяет использовать их для проведения разного рода измерений.

К сожалению, звукопоглощение низких частот является камнем преткновения при проектировании небольших помещений, ибо звукопоглощающие конструкции на этих частотах должны быть большими как по размерам, так и в глубину, а ограниченный объём небольших помещений не позволяет их применить. Действительно, эффективные поглотители низких частот традиционно имеют большие размеры, а главное – им требуется пространство в глубину. Чем больше глубина звукопоглощающей системы, тем более низкие частоты она способна поглощать. Например, если для частоты в 40 Hz длина волны составляет около восьми метров, то для поглощения звука на этой частоте (и выше) потребуется система звукопоглощения глубиной около двух метров.

Из этого следует, что если в контрольной комнате не обеспечить надлежащего поглощения «низов», то восприятие различных частот в этом частотном диапазоне будет зависимым от расположения слушателя и источника звука. Если при этом ещё и сохранится избыток низких частот в виде полуреверберационной (отражённой) звуковой энергии, то комната вдобавок будет ещё и сильно «басить» («бубнить»). Если бы в данном случае речь шла просто о помещении для записи, то в зависимости от обстановки это могло бы быть как хорошо, так и плохо, что зависит в каждом конкретном случае от требований к звучанию и выразительности музыкальных инструментов. Но если же «бубнит» контрольная комната, то следует ожидать, что выполненные в ней работы будут иметь, как правило, «облегчённые» низкие частоты. Такие миксы не будут звучать полновесно в любых других условиях. Даже при прослушивании этих миксов в других басово-перенасыщенных комнатах одни ноты в низкочастотном диапазоне будут восприниматься громче, а другие – тише, так как структура гармонических резонансов в разных помещениях в любом случае будет разной, а значит одни и те же ноты в разных помещениях будут усиливаться разными резонансами по-разному.

Думаю, что не стоит говорить о том, что контрольным комнатам, для которых равномерность звучания является первостатейной необходимостью, такое явление абсолютно нежелательно.

Современные концепции и вредное влияние слухов и заблуждений

Задача совместимости помещений – дело совсем непростое. Существует прямая зависимость: чем меньше помещение, тем труднее эта задача решается. Если вся звуковая энергия (в том числе и энергия звуковых отражений) воспринимается слушателем только в задней части помещения (а именно так часто и происходит в небольших контрольных комнатах), то разница в достижении ушей слушателя прямого и отражённого сигналов является очень незначительной и составляет всего лишь несколько миллисекунд. Такая небольшая разница между временем прибытия прямого и отражённого сигналов на самом деле проявляется в виде нежелательной звуковой окраски прямого сигнала. В этом случае психо-акустическое воздействие, на которое в некоторых концепциях проектирования контрольных комнат возлагают большие надежды, не приносит желаемого эффекта.

Кстати, некоторые из подобных концепций дизайна контрольных комнат (например, концепция LEDE) являются довольно сложными по своему характеру и могут «работать» только в том случае, если их проект изначально очень тщательно продуман. К сожалению, в большинстве случаев люди просто слепо копируют эти концепции и «масштабируют» их до размеров своих помещений, не вполне понимая при этом заложенные в них принципы. По этой причине такие помещения зачастую действительно «звучат» поистине мерзко!

Существенным фактором, влияющим на проектирование контрольных комнат, является также недостаток понимания того, какой же по определению должна быть контрольная комната, что в свою очередь привело к широкому разнообразию условий мониторинга. К звуку для кино, для телевидения и для радио предъявляются разные требования, а люди, работающие в этих сферах, имеют разные приоритеты. И если бы нам даже удалось каким-то образом стандартизировать требования к контрольным комнатам, это всё равно не устранило бы разношёрстности мнений и взглядов по этому вопросу.

Некоторые из этих точек зрения имеют под собой основание и смысл. Гораздо хуже, когда в основании таких мнений и взглядов заложено воинствующее невежество, степень которого меня иногда даже пугает. Мне приходилось проектировать много студий в самых разных странах, поэтому я сам являюсь свидетелем того, сколько неправильных представлений на эту тему получили распространение и сколько из них владеют умами людей. Одно из последствий такого неправильного понимания заключается в том, что даже в том секторе музыкальной индустрии, который мы называем «профессиональным», существует много контрольных комнат с поистине ужасными условиями мониторинга.

Казалось бы, что максимальная ширина и равномерность частотного диапазона должны быть желанными для всех контрольных комнат. Однако выясняется, что эта достойная и логичная цель так и не получила всеобщего признания. Причём наибольшие проблемы возникают в студиях, занимающих «золотую середину» между истинно профессиональными и домашними студиями. И это немудрено, ведь, выпуская огромное количество записей по всему миру, такие студии вынуждены работать в секторе рынка с очень высокой конкуренцией. Где уж тут до разрешения акустических проблем! Кроме того, умы владельцев таких студий часто заняты не стремлением к идеалу, а желанием просто быть похожим на других. Мне приходилось бывать в студиях, в которых люди хотели улучшить условия мониторинга; но когда эти улучшения давали звук, отличный от звука большинства наиболее коммерчески успешных студий в регионе, их владельцы сталкивались с растущим недоверием к ним клиентов. Похоже, что другие студии пользовались успехом, невзирая на качество своего мониторинга, благодаря чему-то другому: дружелюбно настроенному и внимательному персоналу, хорошим студийным помещениям, доступной парковке и т.п.

К счастью, в индустрии звукозаписи полно одержимых людей (как и должно быть!), которые работают с творческим запалом и огоньком особенно там, где успех или неудача могут целиком основываться на субъективных оценках и предположениях. Конечно, всегда будут люди, которые будут стараться соорудить свой «островок безопасности» в виде студии с неизменно повторяемыми и постоянными условиями мониторинга. Но очень уж часто люди верят совсем в другую «безопасность»: в стремление повторить чей-то кажущийся успех, который достигнут неизвестно как или по стечению неизвестных обстоятельств, и который вполне может быть очень скоротечным.

Существует ещё одна нарастающая тенденция. Всё больше людей верят в избавление от трудностей и в решение своих проблем с помощью электронного оборудования. В этом случае, к примеру, плохое звучание записи часто воспринимается не как следствие ошибок при записи или неверных технологических решений (принятых, кстати, как правило в результате недостаточно хорошего мониторинга), а как следствие отсутствия в студии последней модной модели лампового преампа или новейшего электронного ревербератора.

Владельцы крупных профессиональных студий, как правило, хорошо знают все эти проблемы, поэтому именно они вкладывают свои деньги в акустический дизайн. А вот многие владельцы небольших студий, которым приходится работать в условиях жёсткой конкуренции, по-видимому, надеются на то, что успех в будущем позволит приобрести им более обширные помещения, в которых они тогда лишь обязательно позаботятся о каком-то там акустическом контроле. Но пока что им, мол, не с руки тратить деньги на акустическое оформление своих небольших студий. Тот факт, что это могло бы принести большее удовольствие клиентам, поднять бизнес в целом и способствовать приближению того дня, когда новые помещения станут им доступными, часто перекрывается страхом, что нельзя будет вернуть деньги, потраченные за работу и материалы. Жертвой такого отношения становится качество.

Несмотря на всё это, действительность такова, что добиться хорошего, воспроизводимого, «точного», чёткого в отношении нюансов мониторинга в плохих помещениях нельзя. И если где-то и существует, по счастливой случайности, хороший мониторинг в плохом помещении, то он почти наверняка был бы лучше, если бы и помещение было лучше.

Что же является действительно «достаточно хорошим»?

В последнее мнение в умах многих людей засела мысль, смысл которой недавно вынесен на обложки международных музыкальных журналов Мартином Полоном: «Является ли действительно хорошим то, что сделано довольно-таки неплохо, и должны ли мы стремиться к этому?» Перефразируя это высказывание можно сказать так: «Имеем ли мы право довольствоваться сравнительно неплохой посредственностью?» Действительно, много людей в индустрии звукозаписи руководствуются всем чем угодно, только не соображением достижения наилучшего качества записей, будь-то в техническом или музыкальном аспектах. Те из них, которые имеют бизнесовую ориентацию и нацелены, прежде всего, на получение прибылей, стремятся в первую очередь к приобретению себе шикарных автомобилей, загородных коттеджей и росту своего влияния, чем к достижению наивысшего качества производимой продукции.

Всё это является проявлением человеческой природы и результатом действия философии рыночных сил.

Тем не менее, несмотря на всё это, есть много людей, которые стремятся к усовершенствованиям и прогрессу в звукозаписи. Многие из них находятся в поиске наиболее рентабельных решений, отчаянно сопротивляясь засилью рекламы и порождаемой ею неуверенности. К сожалению, большинство этих людей по-своему понимают, что такое «движение вперёд», а многие свои решения они принимают на основании слухов. Во многих странах дилеры по продажам звукового оборудования имеют огромное влияние. Под воздействием этого влияния владельцы студий тратят все свои деньги не на акустическую отделку студий, а на оборудование. Этот перекос в комплектации студий, навязанный дилерами, иногда бывает просто ужасающим. Но реалии ведь от этого не меняются! И добиться хорошего, повторяемого, точного и правильного мониторного контроля невозможно в акустически неправильных помещениях. И даже если где-то по счастливой случайности этого всё-таки удалось добиться, то наверняка мониторинг был бы лучше, если бы это помещение было подвергнуто акустической отделке.

Иной взгляд на действительность

Итак, как же нам сделать так, чтобы не только условия мониторинга были гораздо более точными и правильными, но и чтобы избежать несоразмерной дороговизны студии и высокой почасовой платы за неё? Что ж, первое, что нам нужно сделать, так это обратить внимание на следующие три переменные фактора: расположение источника звука, позицию слушателя и характер самой комнаты. Если известно, что любое без исключения расположение источника звука в любом помещении, кроме безэховой камеры, возбуждает в этом помещении гармонические резонансы по-разному, то наилучшее, что можно придумать – это попытаться отыскать позиции для мониторов в местах помещения с наименьшей вариабельностью. Даже большая безэховая камера, но без трёхметровых звукопоглощающих клинообразных пуансонов, не будет такой уж безэховой на нижних октавах частотного диапазона, поэтому даже здесь при установке мониторов в разных точках помещения звучание низких частот будет восприниматься по-разному. Поэтому лучше всего устанавливать источники звука у самого края комнаты, и лучший вариант – это вмонтированные заподлицо в стену мониторы. В пределах поля возникновения стоячих волн, передние стены комнаты являются поверхностями максимального давления, поэтому установленный в такую стену монитор будет возбуждать резонансы на практически одинаковом уровне, не давая превосходства одним над другими. Установка мониторов заподлицо также позволяет стене работать как продолжение их диффузоров, что способствует более равномерному распространению расширяющихся звуковых волн. Причина, по которой стены комнат являются поверхностями с максимальным давлением, состоит в том, что для отражения от них звук должен изменить направление. При этом он на мгновение останавливается, а когда скорость его равна нулю, давление достигает своего максимума, иначе нарушатся законы физики о сохранении энергии.

С понижением частоты громкоговорители расширяют свою направленность и становятся всенаправленными, поэтому если громкоговорители находятся в корпусах и стоят на расстоянии от стен (произвольно), то более низкие частоты будут излучаться во всех направлениях вокруг корпусов громкоговорителей и будут, в том числе, распространяться и в сторону стены, находящейся сзади корпусов громкоговорителей. Затем они будут отражаться обратно в помещение и направляться к позиции слушателя. Различные частоты будут иметь разную длину волн, поэтому, если длина пути от громкоговорителя до стены и назад к слушателю у них одинакова, они возвратятся с несовпадением по фазе. Поэтому они будут либо усиливать звучание прямого сигнала, либо погашать его, что приведёт к неровности восприятия звучания в позиции слушателя. Безусловно, стену позади громкоговорителей можно сделать звукопоглощающей. Но из-за необходимости погашения низких частот она займёт много места и снизит уровень звука от громкоговорителей. Кроме этого, если все поверхности комнаты сделать звукопоглощающими, то мы получим безэховую камеру, находиться в которой долго не пожелаешь никому. Многие люди в таких условиях испытывают необъяснимую тревогу и даже панику.

Если же мониторы установить в твёрдой и нерезонирующей передней стене заподлицо, то это будет способствовать равномерному распределению давления в комнате и повысит уровень звучания низких частот, так как вся их энергия направится вперёд. Это может быть полезным для расширения низкочастотного звучания, особенно если у мониторной системы ограниченный запас по мощности. А если эту стену сделать отражающей звук, то облегчится и общение людей в этом помещении. Вместе с тем это не приведёт к появлению нежелательных для мониторинга отражений, поскольку весь излучаемый звук будет идти от стены. Усиление низкочастотного звучания легко исправить электронными регулировками, что не приводит к смещению фазы. В самом деле, коррекция амплитуды не приведет к переворачиванию фазы, наоборот, она лишь скорректирует фазу.

Разница между давлением в осевом направлении и давлением, вызванным прибытием более или менее синфазных отражений, происходит от запаздывания отражений, т.к. им приходится «путешествовать» дольше; кроме того, давление, создаваемое звуковыми отражениями, неравномерно по частотному балансу. Поэтому эти эффекты нельзя исправить электронной эквализацией. Именно невежественные попытки такой коррекции как раз и породили дурную славу в отношении эквализации мониторов. Электронная эквализация, за исключением эквализации цифрового адаптивного типа, не может снять проблемы гармонических резонансов в помещениях: кажущееся исправление звучания в одной точке помещения усугубляет ситуацию в двух других. Проблемы отражений – это проблемы акустические, и требуют они акустических решений. Посему непременным условием достижения «точного» мониторинга является установка мониторов заподлицо в передней стене любой контрольной комнаты.

Если же мониторы нельзя установить в несущей стене, что в любом случае плохо с точки зрения звукоизоляции, то нужно сделать плотную и прочную фальш-стену. Конечно, даже будучи непрочной такая стена будет поглощать звук, но из-за непрочности она будет резонировать и создавать вторичные излучения на определённых частотах, что лишь привнесёт дополнительные помехи в общее звучание. Равномерное излучение и распространение звука – это первый шаг на пути к хорошему мониторингу. Но нельзя добиться лишь этим поставленной цели, если нет равномерного распределения энергии в отражательном или полуреверберационном звуковых полях. В больших по размерам помещениях различные дизайнеры пользуются различными методами (и исповедуют разные принципы) при обеспечении равномерного восприятия звука человеком, находящимся за микшерным пультом. Но в малых помещениях более сильные по уровню отражения с различным тональным балансом из разных точек помещения возвращаются в пределах психоакустически-интегрирующего времени мозга, т.е. того времени, когда наш мозг эти отражения уже воспринимает не как отражения, а как окраску звука. Ситуация отягощается неравномерностью вне-осевого звучания, что ещё более ухудшает частотный баланс отражённого звука.

-

Если же сделать звукопоглощающими все поверхности комнаты кроме передней стены и пола, то слушатели будут воспринимать лишь прямой сигнал от мониторов. К счастью, самая лёгкая из задач, стоящих перед конструкторами таких мониторов, – это добиться равномерного осевого (±30°) звучания. Поэтому такие мониторы будут менее дорогостоящими, чем акустические системы, претендующие на универсальное применение в любых помещениях.

Довольно большая часть времени и средств, идущих на разработку мониторов, тратится на попытки сделать такие системы, которые бы давали относительно плоские частотные характеристики в помещениях с плохой акустикой. На самом же деле такие «всеядные» мониторы являются не чем иным, как эрзац-мониторами. Опубликованные характеристики таких акустических систем (мониторов) наверняка измерялись в безэховых условиях. Это само по себе уже говорит о том, что даже производителями признаётся ухудшение их характеристик в других условиях. Задача этой главы – рассказать, как создать в позиции прослушивания условия сходные с условиями прослушивания в безэховой камере. Базовая концепция таких комнат показана на рисунке 3 (a и b).

Возникновение акустических помех при установке оборудования

Любое оборудование в комнате создаёт звуковые отражения. Не так уж много нужно ума, чтобы поместить оборудование так, чтобы оно не отражало звук прямо на позицию слушателя. Однако следует чуточку больше сказать о таких отражениях, потому что их «поведение» зависит от частоты. Объекты, которые имеют малые размеры по сравнению с данной длиной волны, как правило, «поглощаются» звуком: он обходит их, словно «заглатывая». Но когда поверхности объектов сопоставимы с длиной волны, они действуют, как зеркала. Звук распространяется со скоростью примерно 340 метров в секунду при температуре около 20 °C. Поэтому звуковая волна с частотой 340 Hz имеет длину около 1 метра. Звуковая волна с частотой 100 Hz будет соответственно иметь длину более 3 метров, и такая частота без труда «проглотит» небольшой настольный монитор с максимальным размером 40 см. В случае же со звуковой волной на частоте 10 kHz, длина которой составляет всего около 3 см, поверхности корпусов мониторов будут во много раз шире, чем длина волны, поэтому они будут «работать» на отражение, как зеркало.

Изложим эту же мысль по-другому. Если большой мяч бросить в стену, оштукатуренную отсевом, то поверхность мяча «поглотит» эти неровности, а мяч отскочит назад в противоположном направлении, словно от ровной стены. Если затем в ту же стену бросить теннисный шарик, и если неровности стены равны или превышают его размеры, то он отскочит под углом, который зависит от угла граней тех неровностей, о которые он ударился. Это не совсем точное сравнение, но оно даёт какое-то представление зависимости отражений от длины волны. Низкие частоты «охватывают» и микшерные пульты, но если микшеры имеют большие плоские задние панели, следует обратить внимание на их взаимодействие с «нижней серединой»; следует исключить любые колебания между передней стеной помещения и задней панелью микшерного пульта с помощью поглощающего материала, который накладывается перед задней панелью микшера.

Возникновение различных концепций

Описываемая здесь концепция является развитием концепции «бессредных» комнат Тома Хидли, по которой он начал строить студии в середине 80-х годов и продолжает строить по сей день. Многие из его контрольных комнат огромны, но это связано с тем, что он хочет расширить диапазон равномерного распределения резонансов книзу до 10 Hz, а добиться этого в малых помещениях невозможно. Том и я выступали спонсорами аспирантского научно-исследовательского проекта по поглощению низких частот в 1990 г. в Институте Исследования Звука и Вибрации Саутгемптонского университета. Эти исследования значительно обогатили нас опытом и привели к выработке возможностей поглощения «нормальных» частот в небольших помещениях. Основополагающие концепции таких комнат были изложены в докладе, представленном на конференции в Институте Акустики Великобритании в 1994 г. (смотрите ссылки в конце статьи).

Основной принцип, заложенный в концепции таких комнат – обеспечение максимально достоверного мониторинга записываемого на ленту сигнала. Если вкратце, то вопрос стоит так: если диапазон возможных условий прослушивания настолько широк – от наушников до дискотек и автомобилей, – то на что должна равняться акустика контрольной комнаты? Интернациональный характер музыкального рынка свёл практически на «нет» понятие «среднестатистической комнаты прослушивания», поскольку акустика в типичных домах в разных странах отличается невероятно. Единственное, на что ещё можно ориентироваться и что можно контролировать – это записанный сигнал. Более того, разные условия прослушивания лучше подходят для разных видов музыки, но ни одна контрольная комната не может удовлетворять всем потребностям. «Бессредный» подход переносит субъекта акустики прослушивания в конечную среду прослушивания (помещение, автомобиль, наушники и проч.), в то время как компромиссы между этими средами обычно приводят к «халтуре». Хорошо спроектированные большие комнаты могут обеспечивать хорошо подобранные компромиссные эксплуатационные параметры. Но небольшие комнаты – это совсем другое дело. Я убеждён, что сведение записей мы должны выполнять в соответствии с каким-то стандартом.

«Данные комнаты – это просто «коробки», доверху набитые минералватой «Rockwool», не являющиеся венцом совершенства в смысле акустического дизайна, – так один из критиков назвал их в международной прессе в статье, посвящённой вопросам звукозаписи, в 1996 г., – но они способствуют принятию правильных решений некоторых сложных акустических проблем». Но это далеко от правды. Поглощающие стены и потолки в бессредных комнатах являются многослойными, поглощающими удар звуковых волн постепенно, чтобы не создавать отражений при их переходе из воздушной среды в поглощающий материал. Точно так же, как электрические отражения возникают при несовпадении оконечных сопротивлений, акустические поглощающие материалы отражают энергию при возникновении резкого изменения акустического сопротивления. Поэтому в безэховых камерах используются клинообразные пуансоны, чем обеспечивается плавный переход из воздушной среды в пенополиуретан, стекловолокно или всё что угодно, из чего они сделаны. Это также похоже на современную концепцию бронежилета. Пятидесятисантиметровая броня уступила место лёгким, многослойным и более эффективным защитным материалам, которые не прерывают полёт входящей пули резко.

Технологические принципы

-

На фото 4 показан первый слой системы звукопоглощения на задней стене небольшой контрольной комнаты студии AFS в Виннице. В окончательном виде он покрывается акустически прозрачной тканью. Но первый слой (если смотреть по ходу волны) представляет собой подвешенные панели из ДСП, покрытые с одной стороны слоем акустически-демпфирующего материала (например, гидробита), и с обеих сторон – 5-сантиметровым слоем волокнистого поглощающего материала (например, минералватой). Между панелями имеются воздушные «просветы». Эта конструкция обладает определённым сопротивлением и обеспечивает звуковое поглощение различными способами. Позади ряда этих панелей обычно подвешивается ещё большая панель схожей конструкции, но закрепляется она так, чтобы она висела практически параллельно каркасу задней акустической стены.

-

Сама акустическая стена (или, если хотите, – акустическая оболочка) представляет собой каркас из деревянных брусков, ячейки которого заполнены волокнистым материалом (минералватой) толщиной 5–10 см. Со стороны комнаты (мониторов) каркас покрывается слоем гидробита и ещё одним слоем минералваты. Со стороны несущих стен помещения каркас покрывается «сэндвичем», состоящим из гипсокартона и гидробита. Гидробит между слоями гипсокартона образует «ограничительный слой», который очень усиливает акустическое демпфирование. Всё это приводит к потере акустической энергии и широкому рассеиванию частотного компонента тех гармонических резонансов, которые ещё остались в данной контрольной комнате. Наконец, просвет между акустической оболочкой и несущей стеной частично заполняется поглощающим волоконным материалом, таким как «Rockwool», «Paroc», или «Noisetec Al» от компании «Acoustica Integral SA». Хотя может подойти любой другой волокнистый материал с удельной плотностью 30–40 кг/м3. В случае, показанном на фото 4, общая глубина этой звукопоглощающей конструкции составляет примерно 60 см. Полная её схема показана на рисунке 5. Компоновка потолочной звукопоглощающей системы показана на рисунке 6.

-

Принцип работы такой системы заключается в том, чтобы дать возможность звуковым волнам относительно легко войти в «ловушки», а затем «оттяпать» у них энергию с помощью различных технологических приёмов. Ловушки действуют частично как лабиринт, частично как поглотители панельного типа и частично как поглотители мембранного типа. Механизмов поглощения энергии много. Большие панели действуют как обычные панели-поглотители и, сделанные из различных композитных материалов, обеспечивают фрикционные потери звука из-за трения, создаваемого этими материалами. Есть также потери от т.н «эффекта муара» или «эффекта лабиринта» как на макро, так и на микро уровне. На макро уровне эффект лабиринта, который образуют изменяющиеся углы передних панелей, «бросает» звуковые волны на большую по площади поверхность поглощающего материала, чем площадь поверхности при прямом столкновении. Это вынуждает волны ударяться о поглощающий материал под углом, заставляет их проникать на большую глубину в волокнистый материал, что практически при любых обстоятельствах усиливает поглощение. Гидробит, покрывая гипсокартон, увеличивает его демпфирующие свойства, а также препятствует вторичным отражениям (ре-эмиссии), которые имели бы место, если бы гипсокартонные панели продолжали вибрировать после столкновения с приходящим звуком. Остатки отражённого звука на обратном пути в комнату снова проходят сквозь лабиринт панелей по зигзагообразному пути, что приводит к ещё большей его потере.

На микро уровне потери в волокнистом материале происходят частично из-за «лабиринтных» потерь, поскольку акустическая волна вынуждена проходить через поглощающий материал по более сложной и менее прямой траектории, чем в воздухе. Существуют также адиабатические потери, вызванные «эффектом теплоотвода», при котором в воздух выделяется энергия в виде тепла при его сжатии и холода при разрежении, что в целом зависит от скорости распространения звуковых волн в воздухе. «Вязкостные потери» возникают из-за «залипания» воздуха при его попытке резко изменить направление как внутри волоконного материала, так и в пространствах между панелями, которые представляют собой что-то наподобие демпфированного воздуховода. Сами по себе панели находятся в подвешенном состоянии для того, чтобы энергия входящего в них звука оставалась и рассеивалась внутри их, а не передавалась на другие части оболочки, от которых могли бы происходить её вторичные отражения. Это позволяет избежать завязки со структурными резонансами.

Большие панели-поглотители работают главным образом на низких частотах, и эти панели еще более демпфируются близостью своего заднего волокнистого покрытия к слою гидробита, которым облицована внутренняя оболочка акустического каркаса. Если эти панели подтолкнуть вперёд и оставить стоять их в незакреплённом положении, то можно будет легко увидеть, как за счёт демпфирования воздуха панели удерживаются почти «мертво» сами по себе, особенно когда их положение близко к вертикальному, и для того, чтобы они упали, необходимо какое-то время на то, чтобы выпустить последний воздух между них. Облицовка стен гидробитом образует «мягкий мешок», который поглощает низкочастотные толчки. Далее демпфирование ещё более усиливается за счёт поглощения звука в полости акустического каркаса.

Внешний сэндвич из гипсокартона и гидробита образует ещё один слой поглощения низких частот, который позволяет делать эффективное звукопоглощение. Остатки звука, умудрившиеся пройти весь этот путь, должны пройти ещё через полость, находящуюся между акустическим каркасом и несущей стеной. Волокнистая облицовка этой полости снижает возможность образования в этом пространстве каких-либо гармонических резонансов, особенно если поверхности акустического каркаса и несущих стен – параллельны. Остатки звука (точнее сказать – их часть) отражаются от несущей стены в противоположном направлении и снова вынуждены пройти через всю систему ловушек в обратной последовательности. Этим удваивается эффект работы системы ловушек (при том, что её «рабочая» глубина остается прежней) и сильно «гасится» активность гармонических резонансов в помещении.

Поведение несущей стены здания всецело зависит от её конструкции. В любом случае часть звука проходит сквозь неё, часть поглощается в ней и часть отражается от неё. Всё, что поглощается в несущей стене, – это «плюс» как в плане звукоизоляции, так и в плане внутреннего акустического контроля. С другой стороны, передача звука сквозь стену – это «плюс» в плане внутреннего контроля, но «минус» с точки зрения звукоизоляции. С третьей, отражение звука от несущей стены – это «плюс» в плане наружной звукоизоляции, но «минус» с точки зрения внутреннего акустического контроля. Это одна из причин, по которой «серийные» проекты студий не могут соперничать с индивидуальными, поскольку воздействие самого строения играет значительную роль при принятии проектных решений. У каждой студии свои шумные или не терпящие шум соседи!

Глупости, порождаемые невежеством

-

Как видите, эти помещения не являются ни коробками, забитыми минералватой «Rockwool», ни венцом акустической конструкции. Тем не менее, они способны к обеспечению очень эффективных решений некоторых трудных акустических проблем. А работа по отысканию новых способов звукопоглощения широкого спектра частот во всё меньшем пространстве продолжается. Коль в этой главе мы говорим о небольших помещениях, то любая их отделка не должна «съедать» много площади. Странным представляется другое: многие владельцы студий, похоже, вообще не хотят терять сколько-нибудь пространства в обмен на улучшение качества звучания.

Многие из них хотят увидеть в законченном варианте максимально возможное количество квадратных метров из числа тех, которые они арендуют или покупают. Для меня остаётся загадкой: как они не могут понять, что преимущества всего этого пространства нужно слышать! То, что речь идёт именно о звуковых контрольных комнатах, мало что для них значит. Пугает то, как много владельцев студий, имеющих «на старте» одинаковое помещение 6м x 5м, предпочитают пользоваться относительно неотделанной комнатой 6м x 5м, которая звучит просто мерзко, вместо того, чтобы иметь после отделки комнату 5м x 4м, звук в которой находится под исключительно хорошим контролем. Откуда взялся подобный менталитет, и почему эти люди ухитряются называться профессионалами? Не знаю. Но в данной отрасли им несть числа.

-

Всё это – последствия философии «аппаратура может всё!». Владельцам таких студий внушают (с помощью многочисленных глянцевых рекламных буклетов), что ни одна студия не может обойтись без такой-то и такой-то аппаратуры. Отсюда эта «гонка вооружений». Увы, познания в акустике у клиентов, музыкантов и продюсеров часто оказываются минимальными, где-то «со срединки на половинку», поэтому им часто невдомёк, чего же им не хватает? Да, клиенты часто жалуются на мониторинг во многих студиях, но в 99,9% случаев они хотят других мониторов, а не лучших помещений.

Как обычно бывает в таких случаях: они либо слышали какие-то понравившиеся им мониторы в совершенно другом помещении; или у них есть компакт-диск, который они обожествляют, на обложке которого изображена студия с теми самыми мониторами! Может это звучит немного цинично, но я не хотел этого. К сожалению, всё это основывается на самой что ни на есть обыденной реальности.

Заключение

Вообще, проблема полного соответствия мониторных условий в небольших контрольных комнатах в плане традиционного акустического контроля неразрешима. Акустику можно только «убрать» настолько, насколько это возможно. Громкоговорителю с подвижной системой вот уже более 70 лет, и то, что проблема согласования его с распределением гармонических резонансов в помещениях всё ещё занимает умы стольких великих акустиков, лишний раз подтверждает сложность этой проблемы.

Студия "Добролет", Санкт-Петербург, Россия

Однако описываемые здесь принципы могут эффективно использоваться для создания небольших контрольных комнат, обладающих настолько равномерно распределённым звучанием, что оно приближается к звучанию в срединной точке в осевом направлении, что уже похвально. Этот метод обеспечивает отличную переносимость музыкального материала из одной контрольной комнаты в другую, а также из контрольной комнаты во «внешний мир». Я понимаю, что среда, в которой делаются записи, может быть нетрадиционно-творческой. Но на этапах сведения и особенно мастеринга нужен более последовательный подход.

Если не добиться этого, то вряд ли стоит ожидать, что покупателям пластинок предложат действительно совместимую продукцию. Внедрение мультимедийных форматов ещё больше осложняет ситуацию. К счастью, методы акустической отделки контрольных комнат, описанные здесь, достаточно хорошо подходят и для комнат, несколько перегруженных аппаратурой. В мультимедийных студиях, где благодаря «горам» оборудования уже есть избыток отражающих поверхностей, твёрдую переднюю стену можно заменить поверхностью из материала, обладающего более высокой поглощающей способностью. Это позволит контролировать «нестабильные вибрации» между стеной и любыми твёрдыми поверхностями на «чувственном уровне», что более типично для мультимедийных комнат, чем для сугубо звуковых контрольных комнат.

«Бессредный» дизайн комнат функционально приемлем для помещений от 40 м3 до 2000 м3, и вместе с тем обеспечивает удивительно совместимый мониторинг. Для этих помещений необходим хороший акустический дизайн, обеспечивающий наиболее эффективную работу систем-поглотителей для каждого данного помещения, а также конкретную конструкцию самих систем-поглотителей. Такой дизайн непривередлив в отношении размеров, форм и углов, которые приходится тщательно просчитывать в том случае, когда применяются многие другие концепции. Факт остаётся фактом: такие комнаты «работают»! Они «работают» как музыкальные контрольные комнаты, как студии дубляжа фильмов, как телевизионные контрольные комнаты, как мастеринг-комнаты, а также в большинстве других прикладных случаев, где необходим контроль качества. У них всё больше последователей по всему миру. И понятно почему!

Перевод и общая редакция Александра Кравченко

Ссылки

1 Newell, P. R., ‘Monitor Equalisation and Measurement’, Studio Sound, Vol. 34, No. 9, pp. 41-51 (September 1992)

2 Newell, P. R., Studio Monitoring Design, Focal Press, Oxford (1995)

3 Newell, P. R., Holland, K.R. and Hidley, T., ‘Контрольная комната Reverberation is Unwanted Noise’, Proceedings of the Institute of Acoustics, Reproduced Sound 10 Conference, Vol. 16, Part 4, pp. 365-373 (1994)

Popularity: 32% [?]

Рассказать другим:
Digg Google Bookmarks reddit Mixx StumbleUpon Technorati Yahoo! Buzz DesignFloat Delicious BlinkList Furl

Один отзыв к “Проблемы акустической отделки небольших помещений”

Трекбеки отключены.

  • Макс:

    Спасибо!

  • Ваш отзыв:

    Имя (обязательно):
    Почта (обязательно, не публикуется):
    Сайт:
    Сообщение (обязательно):
    XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

    Spam Protection by WP-SpamFree