Проблеми акустичної обробки невеликих приміщень

ВИРІШЕННЯ ДИЛЕМИ КОНТРОЛЬНИХ КІМНАТ

Історично склалося так, що в студіях звукозапису «першого ешелону» прийнято було створювати контрольні кімнати великих розмірів. Це було обумовлено насамперед самим ходом розвитку індустрії звукозапису, тому що з постійним збільшенням розмірів мікшерних пультів і застосуванням все більшої кількості апаратури зростали вимоги й до розмірів контрольних кімнат. Але це ще не все. Десь з середини 70-х років у контрольні кімнати все наполегливіше почали «вторгатися» і самі музиканти. А наступний розвиток MIDI-синхронізації призвів до того, що відпала необхідність у записі звуку синтезаторів на стрічку і замість цього їх почали просто програмувати, щоб при зведенні підключати їх прямо в мікшерний пульт, заощаджуючи, таким чином, доріжки на стрічці. Число каналів у мікшерних пультах почало рости до 100 та більше. З’явилися штабелі клавішних інструментів і процесорів ефектів. Все перераховане вище якоюсь мірою пояснює «любов» до великих контрольних кімнат.

Великі чи маленькі?

Великі контрольні кімнати надають не тільки більше площі для розміщення обладнання, але й дозволяють зберегти «подих» акустики. Однак у них є ще й інші переваги. У великих контрольних кімнатах, наприклад, набагато простіше домогтися акустичного контролю. По-перше, гармонійні резонанси приміщення (або “стоячі хвилі”, як їх дехто називає) у великих контрольних кімнатах не розділяються один з одним аж до самих низьких частот − більш низьких, чим у кімнатах невеликих розмірів. По-друге, відбиття від поверхонь приміщення (особливо стін) повертаються з більшим запізненням, а значить − більш слабкими. Збільшений час затримки дозволяє нашому вуху розпізнавати їх у вигляді саме відбиттів, а не як фарбування звуку прямого сигналу.

Але якщо хтось думає, що великі приміщення легше проектувати, то це зовсім не так. Проте, в них все-таки з самого початку набагато менше проблем і акустичних обмежень, чим в невеликих кімнатах. Крім того, під будівництво великих приміщень звичайно виділяється такий бюджет, що дозволяє зробити серйозний проект. В малих же кімнатах все відбувається набагато складніше: поверхні стін розташовані набагато ближче до вух слухача, а гори апаратури створюють більше акустичних перешкод для моніторингу. Та й фізичний об’єм обладнання в малих кімнатах залишає акустиці кімнати менше простору для “подиху”. Великий мікшерний пульт в малих кімнатах (на відміну від великих) створює більш сильний вплив на рівномірність звучання моніторів навіть у добре спроектованих кімнатах, які до цього мали відмінні характеристики.

Як би там не було, але невеликі контрольні кімнати існували вже з перших днів появи електричного звукозапису. А сьогодні вони, мабуть, є нормою в самому швидко прогресуючому секторі індустрії звукозапису – в так званих project-студіях (більш докладно про це Ви зможете довідатися із книги Філіпа Ньюелла “Project Studios: A More Professional Approach”, що видана російською мовою видавництвом “Шоу-Майстер” – О.К.) Вплив економічних факторів і дефіцит придатних під студії великих приміщень (особливо в зручних для клієнтів районах) є основними факторами, практично гарантуючими ріст потреби в таких контрольних кімнатах. Тож виходить, такі студії будуть будуватися й надалі. Не можна не відзначити також і те, що постійно збільшується обсяг роботи для мультимедійних закладів, у яких контрольні кімнати, як правило, є дуже маленькими. Умови моніторингу в них часто далекі від оптимальних; складається враження, що більшість людей вже погодились з цим.

Але, незважаючи на те, що в мультимедійному середовищі звук досі розглядається в якості «бідного родича», все-таки починають з’являтися ознаки більш уважного ставлення до нього і в цій сфері. Все перераховане вище вимагає радикальної переоцінки всього того, що потрібно зробити для забезпечення більш гарних, більш достовірних і більш сталих умов моніторингу в невеликих контрольних кімнатах.

Якщо вже сьогодні не взятися за вирішення цих проблем у невеликих приміщеннях, то неповажне відношення до моніторингу може перетворитися в складну проблему.

Розміри приміщень та поводження в них гармонійних резонансів

Давайте спочатку визначимося, приміщення яких розмірів ми визначаємо як «невеликі»? Під «невеликими» я маю на увазі приміщення обсягом менш ніж 100 м3, що приблизно відповідає приміщенням з розмірами 6м х 5м х 3м. Варто пам’ятати про те, що в акустичному сенсі «розміри» приміщення залежать від бажаної частоти поділу гармонійних резонансів, тобто тієї частоти, нижче та вище якої резонанси проявляють себе по-різному. З цієї причини навіть велика кімната, в якій рівномірний поділ резонансів проявляється донизу тільки до частоти в 50 Hz, є «невеликою» в акустичному сенсі, якщо тільки не застосувати заходи для розширення зони рівномірного поділу резонансів до ще більш низької частоти, наприклад, 20 Hz. Таким чином, чим вище частота, на якій енергетичні сплески гармонійних резонансів, викликані формою та розмірами кімнати, перестають перекривати один одного і розподілятися рівномірно, тим «менше» в акустичному сенсі буде й приміщення.

Для тих, хто незнайомий з таким поняттям як «гармонійні резонанси», можна представити їх у вигляді шляху, що проходить звукова хвиля між двома поверхнями, що відбивають. На певних частотах звукова хвиля направляється вперед і, відбиваючись, вертається назад у вихідну точку в тій же фазі, що породжує сплеск звукової енергії та формування резонансної «стоячої хвилі». Для появи резонансу відстань між будь-якими поверхнями повинна бути кратною повним довжинам хвиль.

В частотному діапазоні, що перебуває нижче частоти поділу резонансів, різні частотні складові відтвореного музичного матеріалу звучать із різним рівнем гучності, тому що якісь частоти можуть збігатися із частотами гармонійних резонансів (і підсилюватися!), а якісь − ні; тобто звучання починає підкорятися формі окремих резонансів.

В частотному діапазоні, що перебуває вище частоти поділу резонансів, гармонійні резонанси перекривають один одного і в цілому сприяють досить рівномірному звучанню, не створюючи такого негативного впливу на звучання. В невеликих приміщеннях частота поділу гармонійних резонансів є більш високою − з цього маємо висновок, що чим більше приміщення, тим до більш низької частоти воно буде сприяти рівномірному звучанню (за умови, звичайно, що всі інші характеристики приміщень однакові). Приклад поділу гармонійних резонансів наочно показаний на рисунку 1.

Ще один великий недолік, викликаний гармонійними резонансами приміщень, міститься в тому, що звучання в приміщенні стає позиційно залежним як відносно джерела звуку (наприклад, монітора), так і відносно об’єкта, що сприймає звук (наприклад, слухача або мікрофона). Від кутів спрямованості джерела звуку буде залежати, які гармонійні резонанси та в якій точці приміщення будуть збуджуватися, а які ні. Якщо джерело звуку або слухач перебувають у зоні падіння будь-якого даного резонансу, то на частоті цього резонансу ніяких змін в сприйнятому звучанні замічено не буде. Саме з цієї причини домогтися незмінності звучання гучномовця можна тільки в безлунній камері. Крім того, в безлунній камері низькі частоти будуть сприйматися слухачем «у балансі» на будь-якій відстані від гучномовця.

Перераховані вище проблеми збільшуються ще й тим, що кожне приміщення поглинає звукову енергію по-своєму, що залежить як від розмірів приміщення, так і від характеру його акустичної обробки. Справа в тому, що різні матеріали в більшому або меншому ступені поглинають різні частоти. Крім того, звукопоглинання та акустичне демпфірування визначають не тільки силу енергії відбитого звуку, але також впливають і на Q (добротність) поширення енергії гармонійних резонансів. Це продемонстровано на рисунку 2. В цьому сенсі величина Q чимось нагадує Q еквалайзера, при «накручуванні» якого «пагорб» може бути або досить широким (низьке Q), або досить вузьким (високе Q). Q, між іншим, означає «добротність» (дослівно переводиться як «фактор якості»). У випадку з гармонійними резонансами краще віддати перевагу резонансу з низьким Q. У цьому випадку резонанс виражений менш яскраво і не так настирливо діє на вуха (на відміну від резонансу з високим Q).

Приміщення з гарним акустичним демпфіруванням і звукопоглинанням одночасно розширюють частотний вміст резонансної енергії та зменшують рівні резонансних сплесків. Із усього вищесказаного можна зробити висновок, що в приміщенні з відповідними звукопоглинаючими системами і з низьким Q звучання буде більш рівномірним, чим у приміщенні з більш твердими (відбиваючими) стінами, гармонійні резонанси в якому мають високу Q. Слід зазначити, що в другому випадку звучання в приміщенні виявиться більш гучним, тому що таке приміщення набагато повільніше розсіює енергію від звукового джерела.

Практичною крайністю сильно демпфірованих і звукопоглинаючих приміщень є безлунні камери. Рівномірність звучання, що досягається в них, дозволяє використовувати їх для проведення різного роду вимірів.

На жаль, звукопоглинання низьких частот є каменем спотикання при проектуванні невеликих приміщень, тому що звукопоглинаючі конструкції на цих частотах повинні бути великими як по розмірах, так і в глибину, а обмежений об’єм невеликих приміщень не дозволяє їх застосувати. Дійсно, ефективні поглиначі низьких частот традиційно мають великі розміри, а головне − їм потрібен простір у глибину. Чим більша глибина звукопоглинаючої системи, тим більш низькі частоти вона здатна поглинати. Наприклад, якщо для частоти 40 Hz довжина хвилі становить біля восьми метрів, то для поглинання звуку на цій частоті (і вище) буде потрібна система звукопоглинання глибиною біля двох метрів.

Зробимо висновок, що якщо в контрольній кімнаті не забезпечити належного поглинання «низів», то сприйняття різних частот в цьому частотному діапазоні буде залежним від розташування слухача та джерела звуку. Якщо при цьому ще й збережеться надлишок низьких частот у вигляді напівревербераційної (відбитої) звукової енергії, то кімната буде ще й сильно «басити» («бубоніти»). Якби в цьому випадку мова йшла просто про приміщення для запису, то залежно від обставин це могло б бути як добре, так і погано, що залежить в кожному конкретному випадку від вимог до звучання та виразності музичних інструментів. Але якщо ж «бубонить» контрольна кімната, то варто очікувати, що виконані в ній роботи будуть мати, як правило, «полегшені» низькі частоти. Такі мікси не будуть звучати на повну силу в будь-яких інших умовах. Навіть при прослуховуванні цих міксів в інших басово-перенасичених кімнатах одні ноти в низькочастотному діапазоні будуть сприйматися голосніше, а інші − тихіше, тому що структура гармонійних резонансів у різних приміщеннях в кожному разі буде різною, а значить ті самі ноти в різних приміщеннях будуть підсилюватися різними резонансами по-різному.

Думаю, що не варто говорити про те, що контрольним кімнатам, для яких рівномірність звучання є першорядною необхідністю, таке явище абсолютно небажане.

Сучасні концепції та шкідливий вплив чуток і помилок

Завдання сумісності приміщень − справа зовсім непроста. Існує пряма залежність: чим менше приміщення, тим сутужніше це завдання вирішується. Якщо вся звукова енергія (в тому числі й енергія звукових відбиттів) сприймається слухачем тільки в задній частині приміщення (а саме так часто й відбувається в невеликих контрольних кімнатах), то різниця в досягненні вух слухача прямого та відбитого сигналів є дуже незначною і становить усього лише кілька мілісекунд. Така невелика різниця між часом прибуття прямого і відбитого сигналів насправді проявляється у вигляді небажаного звукового фарбування прямого сигналу. В цьому випадку психо-акустичний вплив, на який в деяких концепціях проектування контрольних кімнат покладають великі надії, не приносить бажаного ефекту.

До речі, деякі з подібних концепцій дизайну контрольних кімнат (наприклад, концепція LEDE) є досить складними за своїм характером і можуть «працювати» тільки в тому випадку, якщо їхній проект з самого початку дуже ретельно продуманий. На жаль, у більшості випадків люди просто сліпо копіюють ці концепції і «масштабують» їх до розмірів своїх приміщень, не розуміючи при цьому закладені в них принципи. Із цієї причини такі приміщення найчастіше дійсно «звучать» воістину мерзотно!

Суттєвим фактором, що впливає на проектування контрольних кімнат, є також недостатнє розуміння того, якою ж за визначенням повинна бути контрольна кімната, що в свою чергу призвело до широкої розмаїтості умов моніторингу. До звуку для кіно, для телебачення і для радіо пред’являються різні вимоги, а люди, що працюють у цих сферах, мають різні пріоритети. І якби нам навіть вдалося якимось чином стандартизувати вимоги до контрольних кімнат, це однаково не усунуло б різномаїття думок і поглядів по цьому питанню.

Деякі з цих точок зору мають під собою підставу та зміст. Набагато гірше, коли в основі таких думок і поглядів закладене войовниче неуцтво, ступінь якого мене іноді навіть лякає. Мені доводилося проектувати багато студій у самих різних країнах, тому я сам є свідком того, скільки неправильних поглядів на цю тему одержали поширення та скільки з них володіють розумами людей. Один з наслідків такого неправильного розуміння полягає в тому, що навіть в секторі музичної індустрії, що ми називаємо «професійним», існує багато контрольних кімнат з дійсно жахливими умовами моніторингу.

Здавалося б, що максимальна ширина та рівномірність частотного діапазону повинні бути бажаними для всіх контрольних кімнат. Однак з’ясовується, що ця гідна та логічна мета так і не одержала загального визнання. Причому найбільші проблеми виникають у студіях, що займають «золоту середину» між істинно професійними та домашніми студіями. І це зрозуміло, адже, випускаючи величезну кількість записів по усьому світі, такі студії змушені працювати в секторі ринку з дуже високою конкуренцією. Де вже там до вирішення акустичних проблем! Крім того, розум власників таких студій часто зайнятий не прагненням до ідеалу, а бажанням просто бути схожим на інших. Мені доводилося бувати в студіях, в яких люди хотіли поліпшити умови моніторингу; але коли ці поліпшення давали звук, який відрізнявся від звуку більшості найбільш комерційно успішних студій в регіоні, їхні власники зіштовхувалися зі зростаючою недовірою до них клієнтів. Схоже, що інші студії мали успіх, незважаючи на якість свого моніторингу, завдяки чомусь іншому: дружелюбно настроєному й уважному персоналу, гарним студійним приміщенням, доступним паркуванням і т.ін.На щастя, в індустрії звукозапису багато захоплених людей (так і повинно бути!), котрі працюють з творчим запалом і вогником особливо там, де успіх або невдача можуть цілком ґрунтуватися на суб’єктивних оцінках і припущеннях. Звичайно, завжди будуть люди, які будуть намагатися спорудити свій «острівець безпеки» у вигляді студії з незмінно повторюваними та сталими умовами моніторингу. Але дуже часто люди вірять в зовсім іншу «безпеку»: у прагнення повторити чийсь гаданий успіх, що був досягнутий невідомо як або по збігу невідомих обставин і який цілком може бути дуже швидкоплинним.

Існує ще одна наростаюча тенденція. Все більше людей вірять в порятунок від труднощів і у вирішення своїх проблем за допомогою електронного обладнання. В цьому випадку, наприклад, погане звучання запису часто сприймається не як наслідок помилок при запису або невірних технологічних рішень (прийнятих, до речі, в результаті недостатньо гарного моніторингу), а як наслідок відсутності в студії останньої модної моделі лампового преампа або новітнього електронного ревербератора.

Власники великих професійних студій, як правило, добре знають всі ці проблеми, тому саме вони вкладають свої гроші в акустичний дизайн. А от багато власників невеликих студій, яким доводиться працювати в умовах жорсткої конкуренції, очевидно, сподіваються на те, що успіх дозволить в майбутньому придбати їм більш велике приміщення, в якому вони лише тоді обов’язково подбають про якийсь там акустичний контроль. Але поки що їм, мовляв, не з руки витрачати гроші на акустичне оформлення своїх невеликих студій. Той факт, що це могло б принести більше задоволення клієнтам, підняти бізнес в цілому та сприяти наближенню того дня, коли нові приміщення стануть їм доступними, часто перекривається страхом, що не можна буде повернути гроші, витрачені на роботу та матеріали. Жертвою такого відношення стає якість.

Незважаючи на все це, в дійсності, щоб домогтися гарного, високоякісно відтвореного, «точного», чіткого відносно нюансів моніторингу в поганих приміщеннях не можна. І якщо десь і існує, завдяки щасливому випадку, гарний моніторинг у поганому приміщенні, то він майже напевно був би краще, якби приміщення було краще.

Що ж є дійсно «досить гарним»?

Відносно останнього погляду в розумах багатьох людей засіла думка, зміст якої недавно винесений на обкладинки міжнародних музичних журналів Мартіном Полоном: «Чи є дійсно гарним те, що зроблено досить непогано і чи повинні ми прагнути до цього?» Перефразовуючи це висловлення можна сказати так: «Чи маємо ми право задовольнятися порівняно непоганою посередністю?» Дійсно, багато людей в індустрії звукозапису керуються всім чим завгодно, тільки не міркуванням щодо досягнення найкращої якості записів, будь-то в технічному або музичному аспектах. Ті з них, які мають бізнесову орієнтацію і націлені, насамперед, на одержання прибутків, прагнуть у першу чергу до придбання собі шикарних автомобілів, заміських котеджів і зростання свого впливу, чим до досягнення найвищої якості виробленої продукції.

Все це є проявом людської природи та результатом дії філософії ринкових сил.

Проте, незважаючи на все це, є багато людей, які прагнуть до вдосконалення та прогресу у звукозаписі. Багато хто з них перебувають у пошуку найбільш рентабельних рішень, запекло пручаючись засиллю реклами і породжуваної нею непевності. На жаль, більшість цих людей по-своєму розуміють, що таке «рух вперед», а багато своїх рішень вони приймають на підставі чуток. В багатьох країнах дилери по продажах звукового обладнання мають величезний вплив. Під тиском цього впливу власники студій витрачають всі свої гроші не на акустичну обробку студій, а на обладнання. Цей перекіс у комплектації студій, нав’язаний дилерами, іноді буває просто жахливим. Але реалії від цього не міняються! І домогтися високоякісного, повторюваного, точного й правильного моніторного контролю неможливо в акустично неправильних приміщеннях. І навіть якщо десь завдяки щасливому випадку цього все-таки вдалося домогтися, то напевно моніторинг був би краще, якби це приміщення було піддано акустичній обробці.

Інший погляд на дійсність

Отже, як же нам зробити так, щоб не тільки умови моніторингу були набагато більш точними і правильними, але й щоб уникнути непомірної дорожнечі студії та високої погодинної плати за неї? Що ж, перше, що нам потрібно зробити, так це звернути увагу на наступні три змінні фактори: розташування джерела звуку, позицію слухача та характер самої кімнати. Якщо відомо, що кожне без винятку розташування джерела звуку в будь-якому приміщенні, крім безлунної камери, збуджує в цьому приміщенні гармонійні резонанси по-різному, то найкраще, що можна придумати − це спробувати відшукати позиції для моніторів у місцях приміщення з найменшою варіабельністю. Навіть велика безлунна камера, але без трьохметрових звукопоглинаючих клинчастих пуансонів, не буде такою вже безлунною на нижніх октавах частотного діапазону, тому навіть тут при установці моніторів у різних точках приміщення звучання низьких частот буде сприйматися по-різному. Тому найкраще встановлювати джерела звуку біля самого краю кімнати і кращий варіант − це вмонтовані в стіну монітори. В межах поля виникнення стоячих хвиль, передні стіни кімнати є поверхнями максимального тиску, тому встановлений у таку стіну монітор буде збуджувати резонанси на практично однаковому рівні, не віддаючи переваги одним над іншими. Улаштування моніторів в площині фронтальної стіни також дозволяє стіні працювати як продовження їхніх дифузорів, що сприяє більш рівномірному поширенню звукових хвиль, що розширюються. Причина, по якій стіни кімнат є поверхнями з максимальним тиском, полягає в тому, що для відбиття від них звук повинен змінити напрямок. При цьому він на мить зупиняється, а коли швидкість його дорівнює нулю, тиск досягає свого максимуму, інакше порушаться закони фізики про збереження енергії.

Зі зниженням частоти гучномовці розширюють свою спрямованість і стають всеспрямованими, тому якщо гучномовці перебувають у корпусах і стоять на відстані від стін (довільно), то більш низькі частоти будуть випромінюватися у всіх напрямках навколо корпусів гучномовців і будуть, в тому числі, поширюватися й убік стіни, що перебуває позаду корпусів гучномовців. Потім вони будуть відбиватися назад у приміщення та направлятися до позиції слухача. Різні частоти будуть мати різну довжину хвиль, тому, якщо довжина шляху від гучномовця до стіни й назад до слухача в них однакова, вони вернуться з розбіжністю по фазі. Тому вони будуть або підсилювати звучання прямого сигналу, або згасати його, що призведе до нерівності сприйняття звучання в позиції слухача. Безумовно, стіну за гучномовцями можна зробити звукопоглинаючою. Але через необхідність поглинання низьких частот вона займе багато місця і знизить рівень звуку від гучномовців. Крім цього, якщо всі поверхні кімнати зробити звукопоглинаючими, то ми одержимо безлунну камеру, перебувати в якій довго не побажаєш нікому. Багато хто з людей в таких умовах відчуває незрозумілу тривогу і навіть паніку.

Якщо ж монітори встановити врівень в твердій і не резонуючій фронтальній стіні, то це буде сприяти рівномірному розподілу тиску в кімнаті та підвищить рівень звучання низьких частот, тому що вся їхня енергія направиться вперед. Це може бути корисним для розширення низькочастотного звучання, особливо якщо в моніторній системи обмежений запас по потужності. А якщо цю стіну зробити відбиваючою звук, то полегшиться і спілкування людей у цьому приміщенні. Разом з тим це не призведе до появи небажаних для моніторингу відбиттів, оскільки весь випромінюваний звук буде йти від стіни. Посилення низькочастотного звучання легко виправити електронними регулюваннями, що не призведе до зсуву фази. Справді, корекція амплітуди не призведе до спотворення фази, навпаки, вона лише скорегує фазу.

Різниця між тиском в осьовому напрямку і тиском, викликаним прибуттям більш-менш синфазних відбиттів, походить від запізнювання відбиттів, тому що їм доводиться «подорожувати» довше; крім того, тиск, створюваний звуковими відбиттями, нерівномірний по частотному балансу. Тому ці ефекти не можна виправити електронною еквалізацієй. Саме неосвічені спроби такої корекції саме й породили дурну славу у відношенні еквалізації моніторів. Електронна еквалізація, за винятком еквалізації цифрового адаптивного типу, не може зняти проблеми гармонійних резонансів у приміщеннях: гадане виправлення звучання в одній точці приміщення посилює ситуацію у двох інших. Проблеми відбиттів − це проблеми акустичні і вимагають вони акустичних рішень. Тому неодмінною умовою досягнення “точного” моніторингу є улаштування моніторів врівень в фронтальній стіні будь-якої контрольної кімнати.

Якщо ж монітори не можна встановити в несучій стіні, що в будь-якому випадку погано з погляду звукоізоляції, то потрібно зробити щільну та міцну фальш-стіну. Звичайно, навіть будучи неміцною така стіна буде поглинати звук, але через неміцність вона буде резонувати та створювати вторинні випромінювання на певних частотах, що лише привнесе додаткові завади в загальне звучання. Рівномірне випромінювання та поширення звуку − це перший крок на шляху до гарного моніторингу. Але не можна домогтися лише цим поставленої мети, якщо немає рівномірного поділу енергії у відбивному або напівревербераційному звукових полях. В великих по розмірам приміщеннях різні дизайнери користуються різними методами (і сповідують різні принципи) при забезпеченні рівномірного сприйняття звуку людиною, що перебуває за мікшерним пультом. Але в малих приміщеннях більш сильні за рівнем відбиття з різним тональним балансом з різних точок приміщення вертаються в межах психоакустично-інтегруючого часу мозку, тобто того часу, коли наш мозок ці відбиття вже сприймає не як відбиття, а як фарбування звуку. Ситуація обтяжується нерівномірністю поза-осьового звучання, що ще більше погіршує частотний баланс відбитого звуку.

Якщо ж зробити звукопоглинаючими всі поверхні кімнати крім передньої стіни та підлоги, то слухачі будуть сприймати лише прямий сигнал від моніторів. На щастя, найлегше із завдань, що стоїть перед конструкторами таких моніторів, − це домогтися рівномірного осьового (±30°) звучання. Тому такі монітори будуть менш дорогими, чим акустичні системи, що претендують на універсальне застосування в будь-яких приміщеннях.

Досить велика частина часу та засобів, що йдуть на розробку моніторів, витрачається на спроби зробити такі системи, які б давали відносно плоскі частотні характеристики в приміщеннях з поганою акустикою. Насправді ж такі “універсальні” монітори є не чим іншим, як ерзац-моніторами. Опубліковані характеристики таких акустичних систем (моніторів) напевно вимірялися в безлунних умовах. Це саме по собі вже говорить про те, що навіть виробниками визнається погіршення їхніх характеристик в інших умовах. Завдання цієї глави − розповісти, як створити в позиції прослуховування умови подібні з умовами прослуховування в безлунній камері. Базова концепція таких кімнат показана на рисунку 3 (a та b).

Виникнення акустичних завад при встановленні обладнання

Будь-яке обладнання в кімнаті створює звукові відбиття. Не так вже багато потрібно розуму, щоб розташувати обладнання так, щоб воно не відбивало звук прямо на позицію слухача. Однак варто дещо більше сказати про такі відбиття, тому що їх “поводження” залежить від частоти. Об’єкти, які мають малі розміри в порівнянні з даною довжиною хвилі, як правило, “поглинаються” звуком: він обходить їх, немов “заковтуючи”. Але коли поверхні об’єктів порівнянні з довжиною хвилі, вони діють, як дзеркала. Звук поширюється зі швидкістю приблизно 340 метрів у секунду при температурі близько 20 °C. Тому звукова хвиля із частотою 340 Hz має довжину близько 1 метра. Звукова хвиля із частотою 100 Hz буде відповідно мати довжину більше 3 метрів, і така частота без проблем “проковтне” невеликий настільний монітор з максимальним розміром 40 см. У випадку ж зі звуковою хвилею на частоті 10 kHz, довжина якої становить усього близько 3 см, поверхні корпусів моніторів будуть у багато разів ширше, ніж довжина хвилі, тому вони будуть “працювати” на відбиття, як дзеркало.

Викладемо цю ж думку по-іншому. Якщо великий м’яч кинути в стіну, оштукатурену відсіванням, то поверхня м’яча “поглине” ці нерівності, а м’яч відскочить назад у протилежному напрямку, немов від рівної стіни. Якщо потім у ту ж стіну кинути тенісну кульку і якщо нерівності стіни дорівнюють або перевищують його розміри, то він відскочить під кутом, що залежить від кута граней тих нерівностей, об які він ударився. Це не зовсім точне порівняння, але воно дає якесь уявлення залежності відбиттів від довжини хвилі. Низькі частоти “охоплюють” і мікшерні пульти, але якщо мікшери мають великі плоскі задні панелі, варто звернути увагу на їхню взаємодію з “нижньою серединою”; варто виключити будь-які коливання між передньою стіною приміщення та задньою панеллю мікшерного пульта за допомогою поглинаючого матеріалу, що накладається перед задньою панеллю мікшера.

Виникнення різних концепцій

Зазначена тут концепція є розвитком концепції «позасередовищних» кімнат Тома Хідлі, по якій він почав будувати студії в середині 80-х років і продовжує будувати донині. Багато його контрольних кімнат величезні, але це пов’язане з тим, що він хоче розширити діапазон рівномірного поділу резонансів донизу до 10 Hz, а домогтися цього в малих приміщеннях неможливо. Том і я виступали спонсорами аспірантського науково-дослідного проекту по поглинанню низьких частот в 1990 р. в Інституті Дослідження Звуку та Вібрації Саутгемптонського університету. Ці дослідження значно збагатили нас досвідом і призвели до визначення можливостей поглинання “нормальних” частот у невеликих приміщеннях. Основні концепції таких кімнат були викладені в доповіді, представленій на конференції в Інституті Акустики Великобританії в 1994 р. (див. посилання наприкінці статті).

Основний принцип, закладений у концепції таких кімнат − забезпечення максимально достовірного моніторингу записуваного на стрічку сигналу. Якщо коротко, то питання звучить так: якщо діапазон можливих умов прослуховування настільки широкий − від навушників до дискотек і автомобілів, − то на що повинна рівнятися акустика контрольної кімнати? Інтернаціональний характер музичного ринку звів практично на “ні” поняття “середньостатистичної кімнати прослуховування”, оскільки акустика в типових будинках у різних країнах відрізняється неймовірно. Єдине, на що ще можна орієнтуватися та що можна контролювати − це записаний сигнал. Більш того, різні умови прослуховування краще підходять для різних видів музики, але жодна контрольна кімната не може задовольняти всі потреби. «Позасередовищний» підхід переносить суб’єкта акустики прослуховування в кінцеве середовище прослуховування (приміщення, автомобіль, навушники та ін.), в той час як компроміси між цими середовищами звичайно призводять до “халтури”. Добре спроектовані великі кімнати можуть забезпечувати добре підібрані компромісні експлуатаційні параметри. Але невеликі кімнати − це зовсім інша справа. Я переконаний, що звідення записів ми повинні виконувати відповідно до якогось стандарту.

«Дані кімнати – це просто “коробки”, доверху набиті мінералватой “Rockwool”, що не є вінцем досконалості всенсі акустичного дизайну, − так один із критиків назвав їх у міжнародній пресі в статті, яка присвячена питанням звукозапису, в 1996 р., − але вони сприяють прийняттю правильних рішень деяких складних акустичних проблем». Але це далеко від правди. Поглинаючі стіни та стелі в позасередовищних кімнатах є багатошаровими, поглинаючими удар звукових хвиль поступово, щоб не створювати відбиттів при їхньому переході з повітряного середовища в поглинаючий матеріал. Так само, як електричні відбиття виникають при розбіжності суміжних опорів, акустичні поглинаючі матеріали відбивають енергію при виникненні різкої зміни акустичного опору. Тому в безлунних камерах використовуються клинчасті пуансони, чим забезпечується плавний перехід з повітряного середовища в пінополіуретан, скловолокно або все що завгодно, із чого вони зроблені. Це також схоже на сучасну концепцію бронежилета. П’ятидесятисантиметрова броня поступилася місцем легким, багатошаровим і більше ефективним захисним матеріалам, які не переривають політ вхідної кулі різко.

Технологічні принципи

На фото 4 показаний перший шар системи звукопоглинання на задній стіні невеликої контрольної кімнати студії AFS у Вінниці. В остаточному вигляді він покривається акустично прозорою тканиною. Але перший шар (якщо дивитися по ходу хвилі) являє собою підвішені панелі із ДСП, покриті з однієї сторони шаром акустично-демпфіруючого матеріалу (наприклад, гідробіта), а по обидва боки − 5-сантиметровим шаром волокнистого поглинаючого матеріалу (наприклад, мінералватою). Між панелями є повітряні “просвіти”. Ця конструкція має певний опір і забезпечує звукове поглинання різними способами. За рядом цих панелей звичайно підвішується ще більша панель схожої конструкції, але закріплюється вона так, щоб вона висіла практично паралельно каркасу задньої акустичної стіни.

Сама акустична стіна (або, якщо хочете, − акустична оболонка) являє собою каркас із дерев’яних брусків, осередки яких заповнені волокнистим матеріалом (мінералватою) товщиною 5–10 см. З боку кімнати (моніторів) каркас покривається шаром гідробіта та ще одним шаром мінералвати. З боку несучих стін приміщення каркас покривається “сендвічем”, що складається з гіпсокартону та гідроізолу. Гідроізол між шарами гіпсокартону утворить “обмежувальний шар”, що дуже підсилює акустичне демпфірування. Все це призводить до втрати акустичної енергії та широкого розсіювання частотного компонента тих гармонійних резонансів, які ще залишилися в даній контрольній кімнаті. Нарешті, просвіт між акустичною оболонкою та несучою стіною частково заповнюється поглинаючим волоконним матеріалом, таким як “Rockwool”, “Paroc”, або “Noisetec Al” від компанії “Acoustica Integral SA”. Хоча може підійти будь-який інший волокнистий матеріал з питомою щільністю 30–40 кг/м3. У випадку, показаному на фото 4, загальна глибина цієї звукопоглинаючої конструкції становить приблизно 60 см. Повна її схема показана на рисунку 5. Компонування стельової звукопоглинаючої системи показано на рисунку 6.

Принцип роботи такої системи полягає в тому, щоб дати можливість звуковим хвилям відносно легко ввійти в “пастки”, а потім “відітнути” у них енергію за допомогою різних технологічних прийомів. Пастки діють частково як лабіринт, частково як поглиначі панельного типу і частково як поглиначі мембранного типу. Механізмів поглинання енергії багато. Великі панелі діють як звичайні панелі-поглиначі, але тому що вони зроблені з різних композитних матеріалів вони забезпечують ще й фрикційні втрати звуку через тертя, створюваного цими матеріалами. Є також втрати від т.н “ефекту муару” або “ефекту лабіринту” як на макро, так і на мікро рівні. На макро рівні ефект лабіринту, що утворюють кути, які змінюються, передніх панелей, “кидають” звукові хвилі на більшу по площі поверхню поглинаючого матеріалу, чим площа поверхні при прямому зіткненні. Це змушує хвилі вдарятися об поглинаючий матеріал під кутом, змушує їх проникати на більшу глибину у волокнистий матеріал, що практично при будь-яких обставинах підсилює поглинання. Гідроізол, покриваючи гіпсокартон, збільшує його демпфіруючи властивості, а також перешкоджає вторинним відбиттям (ре-емісії), які мали б місце, якби гіпсокартонні панелі продовжували вібрувати після зіткнення з прибуваючим звуком. Залишки відбитого звуку по дорозі назад у кімнату знову проходять крізь лабіринт панелей по зиґзаґоподібному шляху, що призводить до ще більшої втрати його енергії.

На мікро рівні втрати у волокнистому матеріалі відбуваються частково через “лабіринтні” втрати, оскільки акустична хвиля змушена проходити через поглинаючий матеріал по більш складній і менш прямій траєкторії, чим у повітрі. Існують також адіабатичні втрати, викликані “ефектом тепловідводу”, при якому в повітря виділяється енергія у вигляді тепла при його стисканні та холоду при розрідженні, що в цілому залежить від швидкості поширення звукових хвиль у повітрі. “В’язкісні втрати” виникають через “залипання” повітря при його спробі різко змінити напрямок як всередині волоконного матеріалу, так і в просторах між панелями, які являють собою щось на зразок демпфірованого повітрооводу. Самі по собі панелі перебувають у підвішеному стані для того, щоб енергія звуку, який входить, залишалася б і розсіювалася всередині їх, а не передавалася на інші частини оболонки, від яких могли б відбуватися її вторинні відбиття. Це дозволяє уникнути зав’язки зі структурними резонансами.

Великі панелі-поглиначі працюють головним чином на низьких частотах і ці панелі ще більше демпфіруються близькістю свого заднього волокнистого покриття до шару гідробіта, яким облицьована внутрішня оболонка акустичного каркаса. Якщо ці панелі підштовхнути вперед і залишити стояти їх у незакріпленому положенні, то можна буде легко побачити, як за рахунок демпфірування повітря панелі втримуються майже “мертво” самі по собі, особливо коли їхнє положення близьке до вертикального, і для того, щоб вони впали, потрібен якийсь час на те, щоб випустити останнє повітря між ними. Облицювання стін гідробітом утворить “м’який мішок”, що поглинає низькочастотні поштовхи. Далі демпфірування ще більше підсилюється за рахунок поглинання звуку в порожнині акустичного каркасу.

Зовнішній сендвіч з гіпсокартону та гідробіту утворить ще один шар поглинання низьких частот, що дозволяє робити ефективне звукопоглинання. Залишки звуку, які спромоглися пройти весь цей шлях, повинні пройти ще через порожнину, що перебуває між акустичним каркасом і несучою стіною. Волокнисте облицювання цієї порожнини знижує можливість утворення в цьому просторі будь-яких гармонійних резонансів, особливо якщо поверхні акустичного каркасу та несучих стін − паралельні. Залишки звуку (точніше сказати – їхня частина) відбиваються від несучої стіни в протилежному напрямку та знову змушені пройти через всю систему пасток у зворотній послідовності. Цим подвоюється ефект роботи системи пасток (за умови, що її “робоча” глибина залишається такою ж) і сильно “згасає” активність гармонійних резонансів у приміщенні.

Поводження несучої стіни будинку цілком залежить від її конструкції. В будь якому випадку частина звуку проходить крізь неї, частина поглинається в ній і частина відбивається від неї. Все, що поглинається в несучій стіні, − це “плюс” як у плані звукоізоляції, так і в плані внутрішнього акустичного контролю. З іншого боку, передача звуку крізь стіну  − це “плюс” у плані внутрішнього контролю, але “мінус” з погляду звукоізоляції. З третьої, відбиття звуку від несучої стіни − це “плюс” у плані зовнішньої звукоізоляції, але “мінус” з погляду внутрішнього акустичного контролю. Це одна із причин, по якій “серійні” проекти студій не можуть конкурувати з індивідуальними, оскільки вплив самої будови відіграє значну роль при прийнятті проектних рішень. В кожної студії є свої галасливі або такі, що не терплять шум сусіди!

Дурниці, які породжені неуцтвом

Як бачите, ці приміщення не є ні коробками, забитими мінералватою «Rockwool», ні вінцем акустичної конструкції. Проте, вони спроможні до забезпечення дуже ефективного вирішення деяких важких акустичних проблем. А робота з відшукання нових способів звукопоглинання широкого спектру частот в усе меншому просторі триває. Коли в цій главі ми говоримо про невеликі приміщення, то будь-яка їхня обробка не повинна «з’їдати» багато площі. Дивним видається інше: багато власників студій, схоже, взагалі не хочуть втрачати скільки-небудь простору в обмін на поліпшення якості звучання.

Багато хто з них хоче побачити в закінченому варіанті максимально можливу кількість квадратних метрів із числа тих, які вони орендують або купують. Для мене залишається загадкою: як вони не можуть зрозуміти, що переваги всього цього простору потрібно чути! Те, що мова йде саме про звукові контрольні кімнати, мало що для них значить. Лякає те, як багато власників студій, що мають “на старті” однакове приміщення 6м x 5м, воліють користуватися відносно необробленою кімнатою 6м x 5м, що звучить просто мерзотно, замість того, щоб мати після обробки кімнату 5м x 4м, звук у якій перебуває під винятково гарним контролем. Звідки взявся подібний менталітет і чому ці люди умудряються називатися професіоналами? Не знаю. Але в даній галузі їх неможливо перерахувати.

Все це − наслідки філософії “апаратура може все!”. Власників таких студій переконують (за допомогою численних глянсових рекламних буклетів), що жодна студія не може обійтися без такої-то і ось такої-то апаратури. Звідси ця «гонка озброєнь». На жаль, знання в акустиці в клієнтів, музикантів і продюсерів часто виявляються мінімальними, десь “зі срединки на половинку”, тому їм часто незрозуміло, чого ж їм не вистачає? Так, клієнти часто скаржаться на моніторинг у багатьох студіях, але в 99,9% випадків вони хочуть інші монітори, а не кращі приміщення.

Як звичайно буває в таких випадках: вони або чули якісь монітори, які сподобалися їм у зовсім іншому приміщенні; або в них є компакт-диск, що вони обожнюють, на обкладинці якого зображена студія з тими самими моніторами! Може це звучить дещо цинічно, але я не бажав цього. На жаль, все це ґрунтується на самій звичайній, повсякденній реальності.

Висновок

Взагалі, проблема повної відповідності моніторних умов у невеликих контрольних кімнатах в плані традиційного акустичного контролю нерозв’язна. Акустику можна тільки «прибрати» настільки, наскільки це можливо. Гучномовцю з рухливою системою вже понад 70 років і те, що проблема узгодження його з поділом гармонійних резонансів у приміщеннях все ще займає розуми стількох великих акустиків, зайвий раз підтверджує складність цієї проблеми.

Однак зазначені тут принципи можуть ефективно використовуватися для створення невеликих контрольних кімнат, які мають настільки рівномірно розподілене звучанням, що воно наближається до звучання в серединній точці в осьовому напрямку, що вже похвально. Цей метод забезпечує відмінне перейняття музичного матеріалу з однієї контрольної кімнати в іншу, а також з контрольної кімнати в “зовнішній світ”. Я розумію, що середовище, в якому робляться записи, може бути нетрадиційно-творчим. Але на етапах зведення і особливо мастерингу потрібний більш послідовний підхід.

Якщо не домогтися цього, то навряд чи варто очікувати, що покупцям платівок запропонують дійсно сумісну продукцію. Впровадження мультимедійних форматів ще більш ускладнює ситуацію. На щастя, методи акустичної обробки контрольних кімнат, описані тут, досить добре підходять і для кімнат, трохи перевантажених апаратурою. У мультимедійних студіях, де завдяки “горам” обладнання вже є надлишок поверхонь, що відбивають, тверду передню стіну можна замінити поверхнею з матеріалу, що володіє більш високою поглинаючою здатністю. Це дозволить контролювати “нестабільні вібрації” між стіною і будь-якими твердими поверхнями на “почуттєвому рівні”, що більш типово для мультимедійних кімнат, чим для сугубо звукових контрольних кімнат.

“Позасередовищний” дизайн кімнат функціонально прийнятний для приміщень від 40 м3 до 2000 м3 і разом з тим забезпечує чудово сумісний моніторинг. Для цих приміщень потрібен гарний акустичний дизайн, що забезпечує найбільш ефективну роботу систем-поглиначів для кожного даного приміщення, а також конкретну конструкцію самих систем-поглиначів. Такий дизайн невибагливий що до розмірів, форм і кутів, які доводиться ретельно прораховувати в тому випадку, коли застосовуються багато інших концепцій. Факт залишається фактом: такі кімнати “працюють”! Вони “працюють” як музичні контрольні кімнати, як студії дубляжу фільмів, як телевізійні контрольні кімнати, як мастеринг-кімнати, а також у більшості інших прикладних випадків, де потрібен контроль якості. У них все більше послідовників у всьому світі. І зрозуміло чому!

Переклад та загальна редакція Олександра Кравченка

Посилання

  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: 40% [?]

Розповісти іншим:
Digg Google Bookmarks reddit Mixx StumbleUpon Technorati Yahoo! Buzz DesignFloat Delicious BlinkList Furl

Відгуків немає до “Проблеми акустичної обробки невеликих приміщень”

Ваш відгук:

Name (required):
Mail (will not be published) (required):
Website:
Повідомлення (обов'зково):
XHTML: You can use these tags: <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