Обзоры и статьи - Как спроектировать комнату прослушивания/Первые отражения. Часть 2.

Как спроектировать комнату прослушивания/Первые отражения. Часть 2.

 

 

 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.

 

 

2. Первые отражения и «гребенчатая фильтрация.

 

Вспомним, что отличительной чертой первых отражений является то, что до момента достижения места слушателя,  они претерпевают одно единственное отражение от одной отражающей плоскости. Ход первых отражений возможным кратчайшим путём, обеспечивает им минимальную  задержку по времени, относительно момента прибытия к месту слушателя прямого звука при сохранении достаточно большой амплитуды волны. Именно это обуславливает восприятие человеком первых отражений совместно с прямым звуком в виде единого  суммарного звукового сигнала.

Грамотно спроектировать комнату прослушивания Помимо этого, по сути, являясь «зеркальным отражением» основного звукового сигнала, ранние отражения практически полностью сохраняют его структуру. Сильно упрощая, если бы мы могли услышать только первые отражения (без основного звука), то они полностью бы соответствовали основной музыкальной программе, за исключением тембрального баланса и имели бы несколько меньшую амплитуду.

 Таким образом,  высокоамплитудные ранние отражения, достигая ушей слушателя почти одновременно с прямым звуком, оказывают на него сильное искажающее влияние, внося неестественную тональную окраску.

 

Отражение звуковых волн от препятствий подчиняется законам геометрической акустики, рассматривающей процессы отражения звука в динамике и в зависимости от геометрии помещений. Геометрическая акустика имеет много общего с законами геометрической оптики, например,  «угол падения равен углу отражения». Области отражения ранних отражений (извините за тафталогию) принято называть  площадками первых отражений. В зоне площадок первых отражений формируются, так называемые, вторичные, виртуальные музыкальные образы (подобно отражению в зеркале), которые конкурируют с источником основного звука (в нашем случае АС), отвлекая от него внимание на себя. Однако прямой звук, исходящий непосредственно из динамика, сообщает системе ухо/мозг важную информацию о направлении, откуда он исходит, что является непременным условием формирования стерео картины. Следовательно,  ранние отражения также негативно влияют и на формирование стерео картины, как бы «размывая» её. Помимо этого, следуя всё тем же законам геометрической акустики, геометрические характеристики ранних отражений напрямую зависят от геометрии помещения,  и  являются уникальными для каждой конкретной точки данного помещения. Таким образом, акустическая характеристика каждой точки помещения определяются, в основном, сочетанием прямого звука и ранних отражений, приходящих в данную точку.

 

Исходя из этого, можно сделать очевидный вывод о том, что  ранние отражения являются одной из основных акустических проблем практически любой комнаты прослушивания. Термин «практически» употреблён не случайно, так как по мере удаления источника звука от отражающих поверхностей, что возможно в условиях просторных музыкальных комнатах, актуальность данного аспекта значительно снижается.

 Несколько слов о том, что подразумевается под словами звуковая сцена. Качественная звуковая сцена, это результат грамотной инсталляции акустических систем и правильной акустической обработки музыкальной комнаты. Распространяется она по ширине (влево и вправо) в виде сплошного звукового занавеса без «разрывов» гораздо дальше, чем расстояние между акустическими системами и даже за пределы боковых стен студии, а по высоте – гораздо выше её реального потолка.

 

Комната прослушивания.

 

Таким образом, создаётся ситуация, при которой звук как бы не замечает стен и потолка комнаты прослушивания. Локализация же музыкальных инструментов «разбросана» не только по фронту слева направо, но и по глубине сцены, то есть дальше – ближе, а также по высоте, то есть выше – ниже. Помимо этого, музыкальные образы имеют реальные субъективно воспринимаемые размеры. Интересен тот факт, что очень многие владельцы даже дорогостоящей аудиоаппаратуры воспринимают «стереоэффекты» на уровне: что-то «пролетело» из одной «колонки» в другую и наоборот или когда разные инструменты откровенно играют в разных акустических системах, сосредотачиваясь, главным образом, на качестве звучания громкоговорителей. Но, позвольте, ведь мы слушаем стерео и, если называть вещи своими именами, то в описанных случаях, ни о какой звуковой сцене и, тем более, её образности не может быть и речи. Помимо этого, дело усугубляется ещё и тем фактом, что  на очень многих записях звуковая сцен изначально (по вине звукорежиссёра или в силу особенностей конкретного музыкального жанра) очень бедна, и поэтому «извлечь» её оттуда при воспроизведении не представляется возможным ни при каких обстоятельствах по причине отсутствия таковой. Это легко проверить, прослушивая различные музыкальные программы в пределах одного жанра. Таким образом,  имеется реальная необходимость в минимизации ранних отражений (особенно прибывающих во временном промежутке до 20 милли секунд после прямого звука). Однако, даже ранние отражения, достигающие ушей слушателя вслед за прямым звуком в течение последующих 50-60 миллисекунд, существенно искажают стерео картину. Они влияют главным образом:

 

а) на размер музыкальных образов исполнителей в звуковой сцене (особенно отражения в горизонтальной плоскости);

 

б) на локализацию музыкальных образов исполнителей в горизонтальной плоскости (левее/правее) и глубине звуковой сцены (ближе/дальше от слушателя);

 

в) на восприятие пространства и окружения (воздушности, «атмосферы зала») (опять же преимущественно отражения в горизонтальной плоскости).

 

Комната прослушивания джаза.

 

 Механизм «объёмного» влияния ранних отражений  на характеристики звуковой сцены объясняется тем, что они происходят сразу от нескольких поверхностей, находящихся в разных плоскостях, то есть, от всех стен, пола и потолка, при этом отличия между ними состоят лишь в направлении прибытия, геометрии пути, интенсивности, временной задержке и спектральным составе.

 Кстати, отличие в спектральном составе, с одной стороны, обусловлено тем фактом, что отражающие поверхности, имеющие отличные характеристики, по разному отражают звуковые волны различной частоты, при этом имея также отличающийся спектр поглощения. А, с другой, положение усугубляется эффектом, так называемой, «гребенчатой фильтрации» (подробнее далее). Именно это и объясняет механизм искажающего влияния первых отражений на качество самого звука, то есть, «тональное окрашивание» ( усиление некоторых конкретных звуковых частот по отношению к остальному частотному диапазону  звучания).

  Так что же такое  «гребенчатая фильтрация», почему она так называется и почему рассматривается в связи с вопросом о ранних отражениях? Этот нежелательный акустический дефект имеет место в верхней области НЧ/нижней области СЧ диапазонов и исходит из площадок первых отражений. 

 Суть его состоит в том, что при взаимодействии прямого и отражённого звука на некоторых частотах происходит усиление звука за счёт сложения синфазных звуковых волн, а на некоторых – его значительное ослабление, вплоть до полной отмены (в случае взаимного уничтожения звуковых волн, имеющих противоположные фазы). При этом из сигнала, доходящего до слушателя, исчезает часть полезной музыкальной информации на «выпавших» частотах, что, в свою очередь, естественно, сильно искажает тональный баланс исходной фонограммы, то есть вызывает тональную окраску звучания в басовом и нижнем среднем частотных диапазонах.  Частоты, на которых в данном случае возникает нежелательное акустическое взаимодействие пропорциональны расстоянию от АС до стен помещения. Причём на АЧХ участки, соответствующие «выпавшим» частотам, располагаются с более или менее равномерными интервалами, что визуально напоминает гребень для расчёсывания волос. Отсюда и название – «гребенчатая фильтрация».

 

 Проектирование комнаты для прослушивания музыки.

 

Наиболее важны ранние отражения от площадок, расположенных на боковых поверхностях стен  и на  потолочном пространстве,  между зоной АС и местом прослушивания. Определить расположение  площадок первых отражений на боковых стенах  нетрудно. Сядьте в кресло, установленное в точке прослушивания. Затем попросите кого-нибудь из знакомых взять зеркало и медленно двигать его поочерёдно вдоль каждой из боковых стен. Как только с позиции слушателя Вы увидите в зеркале отражение ближней к данной боковой стене АС -  «зафиксируйте» это положение зеркала.

Данная позиция зеркала и   является основной площадкой первых отражений на этой боковой стене. Для определения локализации не менее важных в акустическом плане  площадок первых отражений на потолке можно временно закрепить  на нём любую светоотражающую плёнку, а на акустические системы сверху поставить зажжённые свечи. Находясь в кресле, установленном в точке прослушивания, определите локализацию площадок первых отражений на потолке.

 

 Диффузор для комнаты прослушивания.

 

В некоторых источниках тематической информации также говорится о целесообразности акустической обработки  площадок первых отражений на фронтальной стене и на боковых стенах от АС, расположенных у противоположной боковой стены. Не стоит также забывать и о ранних отражениях от пола. Определение местоположения этих зон производится по той же методике с зеркалом.  

 Для уменьшения эффекта «гребенчатой фильтрации» рекомендуется в зоне площадок первых отражений  использовать звукопоглощающие или звукорассеивающие устройств.  О  материалов для звукопоглощения мы говорили  выше.  Из акустических материалов  для рассеяния звука используются дефлекторы "Пенолит"   и диффузоры(на фото справа), которые зачастую имеют очень сложную форму, и являются заказной позицией.

 Самый простой способ несколько ослабить интенсивность первых отражений – это просто развернуть АС акустическими осями к месту прослушивания, то есть, задав акустическим осям схождение к голове слушателя.

 Значительно ослабить интенсивность ранних отражений от боковых стен можно сделав их непараллельными, а взаиморасходяшимися по направлению от фронтальной стены к тыловой, правда появляется большая потеря площади, что зачастую неприемлемо.Таким образом,  управление интенсивностью ранних отражений позволит, получить максимум от своих АС, улучшив качество звуковой сцены и образов, сделав звучание более ясным и детальным. Вообще, при грамотном проектировании комнаты прослушивания результат не заставит себя ждать.