Обзоры и статьи - Домашняя студия/Комнатные резонансы и стоячие волны. Часть 3.

Домашняя студия/Комнатные резонансы и стоячие волны. Часть 3.

 

 

 Как спроектировать комнату прослушивания/Время реверберации. Часть 1.
Как спроектировать комнату прослушивания/Первые отражения. Часть 2.
Домашняя студия/Комнатные резонансы и стоячие волны. Часть 3.
Домашняя студия или  как спроектировать комнату прослушивания./ Итоги Часть 4.

 

 

Вначале сделаю небольшую оговорку, все акустические характеристики, которые идеальны  для комнаты прослушивания, абсолютно  справедливы  для комнаты, где будет находиться домашняя студия записи, изложенные в части 1.  Для оптимизации статьи,  в данном материале  мы будем называть музыкальную комнату  домашней студией.

 

3.  «Порхающее эхо»

 

«Порхающее эхо» или «флаттер» - это процесс многократного отражения звука между двумя параллельными поверхностями с высокой отражающей способностью  (между двумя противоположными стенами, или полом и потолком), это примерно как  отражение в двух зеркалах, находящихся  друг напротив друга. Такое  повторяющееся эхо возникает на частотах, длины волн которых соответствуют или кратны расстоянию между параллельными отражающими поверхностями и вызывает тональное окрашивание звучания.

 

 Домашняя студия проектирование.

 

Если домашняя студия имеет большой размер, то субъективно это будет восприниматься, как быстрое эхо. В маленьких домашних студиях  этот эффект происходит  на более  высоких частотах, так что, скорее всего, вы услышите конкретный «звенящий тон», который продолжается даже после прекращения основного звука. Этот эффект называется «эховым  звоном». Таким образом, наличие флаттера в помещении обуславливает появление неприятного  «металлического» призвука или же звук сопровождается «дрожащим хвостом», субъективно напоминающим «порхание крыльев», что отрицательно сказывается на качестве звука и  ухудшает разборчивость речи. 

 

Проектирование домашней студия.

 

 Обратите внимание на тот факт, что понятия «эхо», «порхающее эхо» и «эховый звон» тесно связаны между собой, потому что время задержки, как и шаг между частотами, на которых возникают эти нежелательные эффекты, всегда зависит от расстояния между противоположными поверхностями.  При небольших расстояниях между отражающими поверхностями шаг между частотами, на которых возникает флаттер непосредственно связан с расстоянием.  Например, при расстоянии между стенами около   0,9 м., если  громко хлопнуть в ладоши, можно услышать различные тоны с шагом около 186 Гц. (половина длины волны 186 Гц. составляет   0,9 м.).

 Но при больших расстояниях между отражающими поверхностями можно услышать различные тоны с меньшим шагом, чем предполагает имеющееся расстояние, обусловленные частотным характером источника звука, вызывающего эхо. Например, если  хлопнуть в ладоши или иным образом возбудить эхо в комнате только на средних частотах, то единственными резонансами, которые смогут «откликнуться», естественно, будут только резонансы на средних/высоких частот.  Таким образом, если расстояние между параллельными стенами поддерживает резонанс, скажем, на 50 Гц., то при хлопках в ладоши можно услышать 200 Гц. или 350 Гц.  (то есть на частоте четвёртой и седьмой гармоник).

 

Лучшие домашние студии.

 

Таким образом,   «порхающее эхо» и «эховый звон» возникают между двумя параллельными поверхностями, а их характеристики   определяются линейными размерами помещения.  Именно поэтому частоты, на которых возникает флаттер, соответствуют  частотам гармоник высшего порядка основных комнатных резонансов (то есть, частотам, кратных частоте резонанса).

Однако, в отличие от резонансного режима, когда имеет место сочетанное возбуждение основной, несущей частоты со всеми её гармониками,  в случае флаттера происходит изолированное возбуждение СЧ/ВЧ гармоники, частота которой соответствует частоте возбуждающего сигнала. Причём, без активации основной резонансной частоты и остальных гармоник.

Как с этим бороться ? Понятно, избегать параллельности стен и по возможности потолок-пол на этапе капитального строительства.  Но и обработка стен домашней студии акустическими материалами вызывающими устранение параллельности поверхностейприводит к качественному результату, хороший эффект дает  применение полуцилиндрических  дефлекторов "Пенолит".

 

  4. Комнатные резонансы и стоячие волны.

 

Резонансы в домашней студии.

 

Напомним,  что на очень низких басовых частотах звуковые волны, как правило, проходят сквозь большинство стен, практически не отражаясь, поэтому вы слышите ужасный гул в смежной комнате, который, кстати, слышат и ваши, даже не самые ближние соседи. Помимо этого,  стандартные панельные каменные стены имеют тенденцию поглощать очень низкие частоты,  поскольку они колеблются в унисон со звуковыми волнами. Однако, по мере повышения частоты, проникающая способность басовых волн постепенно снижается, а взамен они приобретают всё большую способность к отражению. Именно эти звуковые волны и является причиной возникновения низкочастотных резонансов.

 Акустическим резонансом  называется явление возрастания амплитуды звука при приближении частоты возбуждающего сигнала к собственной частоте системы.  

 Что это значит и каковы условия возникновения резонансов?  Любая система обладает собственными резонансными частотами. В спокойном состоянии, то есть, в состоянии равновесия системы, они никак не проявляются. Но, стоит систему вывести из равновесия, например, возбудив внутри помещения звук, как эта система сразу обязательно проявит свои собственные резонансные частоты. Самая низкая из них называется главной резонансной частотой системы.

 

Проект домашней студии.

 

Аналогичным образом, объём воздуха, заключённый в пространстве помещения домашней студии, ограниченном его стенами, полом и потолком, способен резонировать, причём значения резонансных частот в данном случае находятся в непосредственной зависимости, как от размеров помещения, так и от соотношения его линейных размеров. Сущность данного эффекта состоит в том, что звуковые волны прежде, чем окончательно затухнуть, проделывают многократные движения «вперёд-назад» между двумя параллельными поверхностями (подобно воде в корыте).

 

Например, между боковыми стенами или полом и потолком, или между тыловой и фронтальной стенами. В результате этого на некоторых частотах отражения звука совпадают по фазе, в результате чего эти отражённые звуковые волны усиливают друг друга, что, в свою очередь, выражается в увеличении их суммарной амплитуды. Это происходит в том случае, когда значение расстояние между параллельными отражающими поверхностями кратно значению половины длины звуковой волны. 

 

Домашняя студия убрать эхо.

 

Так возникает  резонанс. Иными словами, звуковая волна «начавшись» у одной стены, должна пройти через всю комнату по прямой к противоположной параллельной стене и, не изменяя фазы, отразившись от неё, снова вернуться к началу своего пути в тотмомент, когда начинает возбуждаться вторая точно такая же волна. И так далее по замкнутому циклу. При этом происходит неестественное увеличение амплитуды данного звукового сигнала, что субъективно выражается в акцентировании его по отношению к остальным частотам и обуславливает гулкость звучания. В результате музыкальный сигнал приобретает «грязный» «гудящий» характер. В результате, в этом сплошном низкочастотном гуле очень трудно различить не только басовые партии, но и более тихие партии других инструментов. Вы слышите, что низкие частоты присутствуют, но вы не можете расслышать конкретные партии басовых музыкальных инструментов, так как все тоны звучат одинаково грязно.

 Следовательно, если в любом линейном размере помещения (длине, ширине или высоте) точно укладывается некое целое (одна и более) количество половин длин звуковых волн, то соответствующие этим длинам волн частоты и являются собственными резонансными частотами данного помещения.

 Резонансные частоты помещения также называют  собственными резонансами помещения, комнатными резонансами, модальными резонансами или комнатными модами,  подчёркивая тем самым, их непосредственную  связь с линейными размерами помещения. 

 

Отличная домашняя студия.

 

Особое место среди комнатных резонансов занимают  главные комнатные резонансы. Они возникают на тех частотах, на которых значение расстояния между параллельными отражающими поверхностями помещения соответствует значению половины длины волны.  Именно на этих частотах, в основном, и формируются  стоячие волны, приводящие к непропорциональному увеличению амплитуды соответствующих звуковых волн.  

В маленьких домашних студиях собственные резонансные частоты расположены довольно близко друг к другу, что способствует слиянию резонансов и вызывает неестественное увеличение громкости при воспроизведении музыки в диапазоне нижних средних и басовых частот.  Именно поэтому большинство малогабаритных комнат -студий имеет длительный гудящий бас на их собственных резонансных частотах.

 

Таким образом,  наиболее очевидной акустической проблемой практически любой, сравнительно небольшой, домашней студии  является наличие низкочастотных стоячих волн и резонансов, непосредственно связанных с линейными размерами помещения.