Zvuk, který slyšíme v poslechové místnosti nebo v místnosti domácího kina, je tvořen provozem zařízení pro reprodukci zvuku a akustickými vlastnostmi prostoru kolem nás. Tónová rovnováha a zabarvení zvuku se může výrazně lišit v závislosti na umístění posluchače, reproduktorech a geometrii místnosti. Navíc vlastní akustické rezonance místnosti (nazývané také stojaté vlny nebo pokojové režimy) mohou mít takový vliv, že dokonce převáží nad zvukem původního zvukového záznamu.

Umístění reproduktorů v poslechové místnosti
a pokojové mody

Zvuk, který slyšíme v poslechové místnosti nebo v místnosti domácího kina, je tvořen provozem zařízení pro reprodukci zvuku a akustickými vlastnostmi prostoru kolem nás. Tónová rovnováha a zabarvení zvuku se může výrazně lišit v závislosti na umístění posluchače, reproduktorech a geometrii místnosti. Navíc vlastní akustické rezonance místnosti (nazývané také stojaté vlny nebo pokojové režimy) mohou mít takový vliv, že dokonce převáží nad zvukem původního zvukového záznamu.

Stojaté vlny vytvářejí v místnosti řadu „vrcholů“ a „údolí“ a v určitých oblastech mohou být úrovně hlasitosti buď vyšší, nebo nižší než úrovně produkované zdrojem.

Zvukový tlak generovaný mody má více vysoké úrovně v blízkosti stěn je ještě vyšší ve dvoustěnných rohových zónách (stěna/strop, stěna/podlaha, spoje stěny/stěny) a nejvyšší úrovně jsou pozorovány v trojstěnných rohových zónách (stěna/stěna/strop nebo spoj stěna/stěna/podlaha) .

Proporce místnosti, tzn. poměry délky, šířky a výšky určují umístění pokojových režimů ve frekvenčním spektru a také hustotu jejich rozložení. Rozměry jako takové určují frekvence, při kterých se rezonance vyskytují, tzn. pak zda budou jednotlivé frekvence, které mají velký význam pro reprodukovanou hudbu, zesíleny nebo potlačeny. V pravoúhlých místnostech s hladkými a reflexními povrchy (stěny, podlahy a stropy) lze tyto rezonance snadno vypočítat pomocí následujícího známého vzorce:

f = (c /2)·(√(n x /Lx) 2 +( n y / L y) 2 +( n z / Lz) 2)

kde nx, ny a nz jsou celá čísla a Lx, Ly a Lz - jedná se o délku, šířku a výšku místnosti, resp.

Pro výpočet všech režimů je nutné vyčíslit všechny možné kombinace tří celých čísel N x , Ny , N z . V praxi stačí počítat pouze nízkofrekvenční režimy, tzn. být omezen na maximální hodnotu N = 4.

Existují tři typy rezonančních módů – axiální, tangenciální a šikmý.

Axiální režimy se vyskytují mezi párem protilehlých stěn podél jednoho z rozměrů místnosti.stěny podél jednoho z rozměrů místnosti.

Šikmé (nebo šikmé) režimy se vyskytují za účasti všech šesti vnitřních povrchů místnosti.

Axiální vidy jsou zpravidla nejintenzivnější ze všech a za určitého předpokladu pro odhad rozložení prostorových rezonancí lze vliv tečných a šikmých vidů zanedbat. Režimy axiální místnosti lze vypočítat ručně nebo pomocí jednoduchého online akustického kalkulátoru (http://www.acoustic.ua/forms/calculator7_1.html).

V malých místnostech vliv pokojových režimů prodlužuje dobu doznívání zvuku a zvyšuje nerovnoměrnost amplitudově-frekvenční odezvy. Hlavní problémy vznikají na nízkých frekvencích kvůli relativně nízké hustotě rezonančních módů v rozsahu 40-300 Hz.

Přítomnost rezonančních módů v místnosti vede k nežádoucímu zabarvení zvuku a vzniku výrazných vad v tónové vyváženosti. Zvukový záznam získává charakteristický „krabicový“ zvuk.

Projektanti nahrávacích studií a hudebních místností se snaží tento problém vyřešit použitím místností s vhodnými proporcemi, umístěním posluchačů a reproduktorů do na správných místech, jakož i pomocí speciálních nízkofrekvenčních absorbérů.

Volba „správných“ proporcí místnosti může výrazně snížit vliv rezonancí místnosti a oslabit slyšitelný vliv režimů.

V posledních desetiletích to bylo navrženo velký počet přístupy k nalezení optimálních poměrů velikostí místností. Většina těchto technik se snaží vyhnout případům, kdy jsou opakující se režimy umístěny v úzkém frekvenčním rozsahu.

Tangenciální režimy se tvoří, když se zvuková vlna opakujese odráží čtyřmi plochami, jejichž dvojice jsou vzájemně rovnoběžné.

Tímto problémem se zabývalo mnoho slavných akustiků. V důsledku toho bylo v praxi architektonické akustiky stanoveno několik nejúspěšnějších poměrů velikostí místností.

V roce 1996, po sérii studií provedených inženýrským oddělením letectva(Výzkumné oddělení Engineering Division of BBC), Robert Walker(Robert Walker) vyvinuli kritérium pro kvalitu hudební místnosti, založené na výpočtu střední kvadratické vzdálenosti mezi modálními frekvencemi. Tato metodaumožňuje získat řadu praktických a téměř optimální velikosti pokoje. V roce 1998 byl vzorec navržený Volckerem přijat jako standard Evropskou vysílací unií(Evropská vysílací unie, TR R 22, 1998) a Mezinárodní telekomunikační unie(Mezinárodní telekomunikační unie ITU - R BS .1116-1, 1998) a doporučuje se pro použití při výstavbě prostor studia a místností pro poslech hudby.

Poměr vypadá takto:

1,1 w/h<= l / h <= 4.5 w / h - 4, l / h < 3, w / h < 3 Kde d - délka, š - šířka, v - výška místnosti. Kromě toho musí být vyloučeny celočíselné poměry délky a šířky místnosti k její výšce v rozmezí +/- 5 %.

Interaktivní kalkulačka pro výpočet optimální velikosti poslechové místnosti je k dispozici zdehttp:// www. akustický. ua/ formuláře/ kalkulačka 7_1. html.

Popsaný vzorec umožňuje vypočítat ne ideální, ale vcelku přijatelné poměry lineárních rozměrů studiových místností, velínů a poslechových místností z hlediska snížení vlivu nízkofrekvenčních rezonancí.

Velmi často se však musíte potýkat s místností, jejíž tvar nelze změnit. V tomto případě je důležitým nástrojem pro snížení vlivu prostorových rezonancí správná vzájemná poloha akustických systémů vůči sobě, obklopujícím konstrukcím a poslechové oblasti.

V praxi kritického poslechu existuje několik přístupů k umístění akustických systémů v místnosti. Jeden z nich vyvinul George Cardas na základě implementace principu „zlatého řezu“. Tato technika je použitelná pro jakékoli skříňové akustické systémy, pokud jsou umístěny v jakékoli obdélníkové symetrické místnosti se srovnatelnými rozměry. Správnost tohoto přístupu lze snadno ověřit přímým poslechem bez použití speciálního vybavení.

Instalace akustických systémů v uzavřené místnosti vede nejen k buzení pokojových režimů, ale také ke vzniku rušivých zkreslení způsobených interakcí přímého zvuku reproduktorů s odrazy zvukových vln od obklopujících konstrukcí (tzv. SBIR efekt (Speaker Boundary Interference Response). Navíc ze signálu, který se dostane k divákovi, mizí užitečné informace v celé sadě informačně významných frekvenčních pásem, což značně narušuje tónovou rovnováhu původního fonogramu. Frekvence, na kterých dochází k nežádoucí akustické interakci, jsou úměrné vzdálenosti od reproduktorů ke stěnám místnosti a jsou převážně v rozsahu 50-250 Hz.

Zvuk stereo systému je nejvíce ovlivněn zkreslením způsobeným interakcí (v pořadí důležitosti):

Reproduktor s nejbližší boční stěnou;

Reproduktor s přední stěnou;

Nástěnný reproduktor na vzdálené straně.

Zvažme možnosti umístění akustických systémů v místnostech různých tvarů a způsoby řešení nežádoucích akustických vad.

Podélná poslechová místnost

Použití principu „zlatého řezu“ vám umožňuje umístit reproduktory v hudební místnosti tak, aby se neshodovaly s frekvencemi, na kterých se objevují akustické vady, a také se eliminovalo nebo výrazně omezilo unisono škodlivých rezonancí. Chcete-li umístit skříňové akustické systémy do pravoúhlé symetrické místnosti v souladu s principem „zlatého poměru“, musíte si zapamatovat dva jednoduché vzorce:

Vzdálenost od středu subwooferu k boční stěně:

Šířka místnosti RW, (m) x 0,276

Vzdálenost od středu subwooferu k přední stěně:

Šířka místnosti RW, (m) x 0,447

Jakmile jsou reproduktory v místnosti uspořádány podle principu „zlatého řezu“, je nutné zvolit místo poslechu v blízkém zvukovém poli. Umístění posluchače je určeno pouze vzdáleností středů reproduktorů a nesouvisí s velikostí samotné místnosti.

Obecně platí, že jak reproduktory, tak i hlava posluchače by měly být umístěny ve vrcholech rovnostranného trojúhelníku. Délka strany trojúhelníku by se měla rovnat vzdálenosti mezi reproduktory. Význam symetrického umístění reproduktorů v malé místnosti nelze přeceňovat. Když jsou reproduktory umístěny podle principu „zlatého řezu“, je třeba je mírně natočit směrem k posluchači. Toho lze dosáhnout spolehnutím se na sluch. Obvykle stačí otočit reproduktory o 5-6 stupňů. Boxové reproduktory obvykle vyžadují o něco větší úhel natočení než panelové reproduktory.

Pozice poslechu v blízkém poli poskytuje vynikající stereo panorama. Tato technika se obvykle používá v nahrávacích studiích. Nejedná se však o univerzální recept pro poslechové místnosti. Velmi často je pro vytvoření realistického zvukového jeviště vhodnější posunout místo poslechu od roviny reproduktorových soustav. Optimální vzdálenost „c“ se může pohybovat od 0,88 do 1,33 vzhledem ke vzdálenosti mezi předními reproduktory.

Poslechová místnost ve tvaru „zlatého kvádru“

Poslechová místnost ve tvaru „zlatého kvádru“ má rozměry:

v x 1,62 h x 2,62 h, kde h - toto je výška místnosti. Vztahy mezi lineárními rozměry takové místnosti odpovídají principu „zlatého řezu“ neboli iracionální posloupnosti Fibonacciho čísel. Z akustického hlediska má místnost ve tvaru „zlatého kvádru“ jednu pozoruhodnou vlastnost. Vzhledem k tomu, že hlavní rezonanční frekvence místnosti se od sebe liší v poměru „zlatého řezu“ (úměrného velikosti místnosti), nezvyšuje se interakce stojatých vln (všech typů!!!), ale, naopak částečně vyrovnává nerovnosti zvukového pole. To vede k přirozenějšímu vnímání zvuku v malých místnostech (méně než 100 m3) při nízkých frekvencích.

Pro výpočet umístění reproduktorů v hudební místnosti ve tvaru „zlatého kvádru“ můžete použít poměrovou metodu nebo Fibonacciho čísla. Obě metody výpočtu vedou ke stejnému výsledku.

Příčná poslechová místnost

Pokud jsou reproduktorové soustavy v obdélníkové poslechové místnosti umístěny podél dlouhé stěny, musí být obdélníky nakresleny v proporcích „zlatého řezu“ v předních rozích místnosti.

Čtvercová poslechová místnost

Pokud máte smůlu a máte čtvercovou poslechovou místnost, musíte stejně jako v předchozím případě nakreslit „zlaté“ obdélníky do předních rohů místnosti a protáhnout jimi diagonální čáry. Reproduktory musí být umístěny podél těchto čar.

Dodržování těchto jednoduchých doporučení, založených na aplikaci harmonického principu „zlatého řezu“, umožňuje výrazně zlepšit zvuk zařízení pro reprodukci zvuku v jakékoli symetrické obdélníkové místnosti bez jakýchkoli nákladů. Nutno však podotknout, že výše uvedená doporučení nejsou všelékem na všechna akustická neštěstí, ale týkají se pouze nápravy závad způsobených především vlivem nežádoucích prostorových rezonancí. Ale to je základ, na kterém můžete postavit skvěle znějící stereo systém, který svému majiteli rozdává radost a potěšení.

Kandidát technických věd D. MERKULOV. Na základě materiálů ze zahraničního tisku.

Vysoce kvalitní reprodukce hudebních děl lze dosáhnout pomocí výkonného zesilovače s pásmem pokrývajícím celý zvukový rozsah a reproduktorů s jednotnou amplitudově-frekvenční odezvou. Ale doma to nestačí. Vnímání zvuku, zejména při nízkých frekvencích, závisí na velikosti a tvaru místnosti, protože jevy jako akustická rezonance a dozvuk nebo jednoduše ozvěna se projevují poměrně výrazně. TATO HROZNÁ REZONANCE

Pokud jde o kvalitu zvuku, domácí hudební kino je téměř stejně dobré jako divadlo opery.

Podtóny dodávají zvuku zvláštní barvu a určují jeho zabarvení. Jako příklad jsou zobrazeny průběhy obsahující první a druhou harmonickou (nahoře) a první a třetí harmonickou (dole).

Věda a život // Ilustrace

Rozložení vlastních frekvencí místností o rozměrech 5,7x4,2x3 m (nahoře) a 4,2x3,6x3 m (dole) umožňuje porovnat jejich akustické charakteristiky (pro zjednodušení se předpokládá, že amplitudy všech harmonických jsou stejné).

Věda a život // Ilustrace

Věda a život // Ilustrace

Reproduktory domácího hudebního divadla lze instalovat různými způsoby.

Věda a život // Ilustrace

V malé místnosti je vhodné umístit zařízení DMT do rohu (nahoře) a ve velké místnosti podél dlouhé stěny (dole).

Ve školních hodinách fyziky při studiu fenoménu rezonance často uvádějí příklad zničení v lednu 1905 47metrového egyptského řetězového mostu přes řeku Fontanka v Petrohradě. Pak po ní v kroku pochodoval oddíl vojenských mužů. Obvykle udělají 120 kroků za minutu a tato frekvence (2 Hz) se shodovala s vlastní frekvencí konstrukce. S každým krokem se rozsah vibrací rozpětí zvětšoval a nakonec to most nevydržel. Tato událost také udělala silný dojem, protože podle očitých svědků bylo před zřícením mostu slyšet z okna sousední budovy křičet Marii Ilyinichnu Ratner, která tam bydlela a byla unavena hlukem neustále se pohybujících vojenských jednotek. minulost: "Ať všichni selžete!" Samozřejmě to byla čirá náhoda. Nicméně následně bylo armádě zakázáno chodit po mostech v úzkém kroku; Existoval dokonce speciální příkaz: "Krok náhodně!" Příroda však stavební inženýry opakovaně zkoušela ze znalostí fyzikálních zákonů. V roce 1940 v USA za rytmických poryvů větru rezonoval a zřítil se visutý most Tacoma dlouhý 854 metrů a 12. června 2001, dva dny po uvedení do provozu, byl uzavřen 325metrový London Millennium Bridge na 9,5 měsíce - musel být přepracován, aby neutralizoval vibrace, které vznikaly z kroků náhodných skupin chodců.

ABY HUDBA ZNĚLA

Zvuk jsou vzduchové vibrace šířící se ve formě oblastí komprese a redukce. A rezonance v akustice hraje neméně důležitou roli než při stavbě mostů. Smyčcové a strunné nástroje budou znít krásně pouze tehdy, pokud materiál, velikost a tvar ozvučné desky vytvoří podmínky pro rezonanci. Zvukový princip dechových a plátkových nástrojů je založen na rezonanci. Mimochodem, rezonance v hudbě někdy způsobuje smrt předmětů. Slyšeli jsme příběhy od očitých svědků, kteří pozorovali praskání a rozbíjení křišťálových sklenic při zpěvu Fjodora Ivanoviče Chaliapina nebo italského tenoristy Francesca Tamagna.

Akustické vlastnosti sálů také významně ovlivňují vnímání hudebních děl. Architekti starověku a středověku prosluli svým uměním stavět místnosti s vynikající akustikou – stačí se podívat do tzv. galerie šepotu v londýnské katedrále sv. galerie, je slyšet, jako by vám mluvil do ucha.

V dnešní době se hudba poslouchá nejen ve speciálně vybudovaných sálech. Hudební centra (MC) a domácí hudební kina (HMT) se nacházejí téměř v každém bytě a je důležité vědět, do které místnosti a jak zařízení umístit, aby byl výsledek co nejlepší (viz „Věda a život“ č. , , 2001; č.).

KONTROLA HARMONIE ALGEBRA

V USA a některých evropských zemích byly v posledních desetiletích vyvinuty poměrně jednoduché metody pro stanovení akustických parametrů malých sálů a DMT, které umožňují spolehlivě posoudit kvalitu místností určených k poslechu hudebních děl. Doporučení může využít i osoba bez speciálního výcviku.

V akustice je známý princip, podle kterého spodní frekvenční limit ( F), jasně slyšitelné v konkrétní místnosti, závisí na její hlasitosti ( PROTI): čím je větší, tím nižší je mezní frekvence. Mnoho odborníků stále používá k odhadu této frekvence dlouho známý vzorec

f = v/ 3 C PROTI,

Kde proti= 340 m/s - rychlost zvuku.

Například místnost 5,7 m dlouhá, 4,2 m široká a 3 m vysoká má objem 72 m 3 a pak frekvence F= 82 Hz. Tento vzorec platí nejen pro obdélníkové místnosti, ale také pro kulaté, oválné atd.

Ale kromě spodní mezní frekvence je vnímání zvukového signálu ovlivněno přirozenými frekvencemi místnosti a je snazší je vypočítat pro obdélníkovou místnost, zejména proto, že zpravidla domácí rádiová zařízení a zvukové reproduktory jsou instalovány v takových místnostech. Rezonance zkresluje zvuk, protože při rezonanční frekvenci se zvuk zdá hlasitější a v této oblasti se objevuje vrchol v amplitudově-frekvenční odezvě. Aby došlo k rezonanci, stačí, aby vzdálenost L mezi protilehlými rovinami místnosti byl násobek poloviny vlnové délky zvuku l/2. Čím dále je jedna stěna od druhé a podlaha od stropu, tím je rezonanční frekvence odpovídajícím způsobem nižší F min. Jinými slovy, nejnižší rezonanční frekvence v obdélníkové místnosti F min = 340/(2 L max), kde L max - největší rozměr místnosti (obvykle její délka).

V našem příkladu L max =5,7 ma nižší rezonanční frekvence F min = 340/(2x5,7) = 29,8 Hz. Ostatní rozměry (šířka a výška) odpovídají rezonančním frekvencím 40,5 a 56,7 Hz.

Hudební signál se však nevyznačuje pouze frekvencí základního tónu. Koneckonců, nemůžete se navzájem splést, i když zní na stejnou notu, řekněme housle a hoboj nebo kytara a klavír. Jakýkoli nástroj, včetně lidského hlasu, má jedinečné zabarvení. Faktem je, že hudební zvuk je komplexní, obsahuje frekvence, které jsou násobky základní frekvence. Tyto dodatečné složky se nazývají podtóny nebo vyšší harmonické. Počet a amplituda podtónů určují zabarvení, to znamená, že dávají zvuku jeho individuální zabarvení. Čím více podtónů, tím bohatší zvuk. Vyšší harmonické v místnosti budou také rezonovat. Frekvence některých z prvních deseti harmonických jsou uvedeny v tabulce (viz obr. 1).

Nad 300 Hz jsou rezonanční frekvence tak blízko u sebe, že ucho již není schopno detekovat rezonanční vrcholy. V ideálním případě by rezonanční frekvence pro každou harmonickou měly být vzájemně posunuty o stejné hodnoty. Pak při překrývání nebudou vytvářet ostré špičky a zkreslovat amplitudově-frekvenční odezvu. Je pravda, že toho je v praxi extrémně obtížné dosáhnout.

Z tohoto hlediska je nejnepříznivější čtvercová místnost (ještě horší je místnost, ve které jsou všechny rozměry stejné, tedy krychlové). Rezonancí je zde méně, ale jsou výraznější. Totéž platí pro místnosti, jejichž rozměry se ukáží jako násobky, například jejich výška (2,5 m) je poloviční šířkou (5 m) nebo trojnásobkem délky (7,5 m).

Pokud existují místnosti s takovými proporcemi velikostí, které neumožňují dosažení dobrého zvuku, pak zdravý rozum velí, že je možná i opačná varianta, tedy místnosti s optimálními proporcemi, které zajišťují rovnoměrné rozložení rezonančních frekvencí.

Američan M. Lowden zhruba před 40 lety zjistil, v jakých případech lze v interiéru dosáhnout kvalitní reprodukce hudebních děl. Získané výsledky shrnul do tabulky. V něm je šířka a délka místnosti uvedena vzhledem k výšce brané jako jednotka. Nerovnoměrnost amplitudově-frekvenční charakteristiky místnosti roste s číslem řádku tabulky (viz obr. 2).

Pokud nastavíme konkrétní hodnoty pro rozměry místnosti, řekněme, vezmeme výšku 3 m, pak pro možnost v 1. řádku dostaneme rozměry místnosti 3x4,2x5,7 m, které jsme již použili jako příklad. Podle Loudena bude v takové místnosti kvalita přehrávání nejvyšší. Pro srovnání zvažte možnost místnosti z 10. řádku tabulky Louden (viz obr. 3).

Pro názornost použijeme grafické obrázky frekvenčních spekter. Místnost o rozměrech 3x3,2x4,6 m se na první pohled jeví jako výhodnější z hlediska rozložení rezonančních frekvencí: frekvence působí uspořádaněji. Je však patrné, že v našem prvním příkladu je více harmonických v oblasti do 300 Hz a nižší frekvence 19,8 Hz je blíže prahu sluchu (18-20 Hz).

OZVĚNA NENÍ JEN V HORÁCH

Na subjektivní vnímání hudebního díla má vliv i takový fenomén, jakým je dozvuk. Naše fyziologie je však taková, že zpoždění zvukových vln odražených od stěn oproti přímé vlně přibližně o 30 ms ucho nevnímá. To znamená, že k echo efektu dochází pouze tehdy, pokud se odražená vlna dostane o 10 m dále než přímá vlna. V obytných prostorách je to možné pouze při mnohonásobném odrazu signálu od stěn – všichni jsme zaznamenali dunivý zvuk charakteristický pro prázdnou místnost, ze které byl odstraněn nábytek. Při reprodukci nižších frekvencí vlivem dozvuku basy buď „mumlají“, nebo naopak zanikají, podle výsledného fázového rozdílu. V tomto případě byste měli zvýšit zvukovou pohltivost stěn: položte na podlahu koberce a zavěste je na stěny, zatáhněte závěsy na oknech, vložte další nábytek (pohovky, křesla), květiny do květináčů. Mimochodem, příznivci kvalitního zvuku, připravení obětovat pohodlí kvůli kvalitnímu zvuku, obkládali stěny „hudební“ místnosti kartonovými krabicemi od vajec.

MALÉ triky pro milovníky hudby

Určitou roli při zvyšování počtu vlastních frekvencí a jejich lepší distribuci napříč spektrem hrají nerovnoběžné stěny a šikmé stropy. Je třeba také vzít v úvahu, že holé stěny zesilují nejen dozvuk, ale také rezonanci. Proto mají opatření ke zvýšení zvukové pohltivosti dvojí účinek. Je žádoucí, aby místnost pro audiovizuální zábavu měla takovou hlasitost, aby její spodní frekvence byla nižší, než jaká je uvedena v technických údajích k zesilovači a reproduktorům.

Při umístění reproduktorů v místnosti domácího hudebního kina byste měli dodržovat jednoduchá pravidla, která zohledňují zvýšenou „zranitelnost“ basů. Reproduktory s kulovitým tvarem nebo s úzkým předním panelem mají široký polární vzor (viz „Věda a život“ č.). Proto geometrie místnosti a jejich vzdálenost od stěn nemá na zvuk prakticky žádný vliv. Podlahové nebo stojanové akustické zářiče, které nemají zadní fázový investor, lze instalovat ve vzdálenosti 30-40 cm od stěny. U reproduktorů s fázovým investorem by tato vzdálenost měla být větší, až 50-70 cm.

Při poslechu populární či vážné hudby věnují amatéři zvláštní pozornost lokalizaci jednotlivých hlasů. V tomto případě potřebujete reproduktory s širokým předním panelem. Pro dosažení stereofonního efektu by měly být reproduktory od sebe vzdáleny 1,2–2 m a vzdálenost od nich k posluchači by měla být o 20–30 % větší.

Je vhodné posunout zvukové reproduktory DMT o 0,1-0,3 m směrem k posluchači vzhledem k rovině televizní obrazovky a před zahájením poslechu by měly být zavřeny dveře a okna, aby byly zajištěny podmínky „uzavřeného boxu“.

Ti, kteří se zajímají o reprodukci zvuku a plánují zřízení místnosti pro DMT, by pravděpodobně měli zájem o její analýzu pomocí Loudenovy metody. Pomocí počítače můžete najít zisková řešení v tabulce a poté je doporučit čtenářům časopisu „Věda a život“ zasláním popisu vašich DMT do redakce do 1. května 2006.

Žádný pokoj, místnost má své akustické vlastnosti. Zvukové vlny, které se v něm šíří, narážejí na své cestě na různé překážky. V závislosti na struktuře, tvaru a materiálu povrchu se zvukové vlny mohou odrážet, pohlcovat a rozptylovat. Většina překážek odráží zvuk, což vytváří efekt dozvuk— mnohonásobné odrazy zvukových vln v místnosti s jejich následným útlumem. Vlastnosti absorpce a disperze se používají ke korekci akustiky, ale v tomto článku se pouze dotkneme teorie prostorové akustiky a jeho základní pojmy.

Vzhledem k tomu, že většina akustických problémů v profesionálních nahrávacích studiích, velínách a masteringových studiích je vyřešena ve fázi návrhu a výstavby, dotkne se tento článek také problémů spojených s akustikou běžných obytných prostor přestavěných na domácí studia.

Rané odrazy a ocas dozvuku. Doba dozvuku.

Při poslechu hudby v interiéru je snadné si všimnout, že zvuk v jednom bodě prostoru se může velmi lišit od zvuku v jiném bodě. O tom, jak akustika místnosti ovlivňuje poslech, bude řeč později, ale nyní si povíme něco málo o poloze zdroje zvuku a místa poslechu a také o jevech s nimi spojených.

Podívejte se na ilustraci níže:

Obrázek ukazuje zdroj zvuku a posluchač dovnitř poslechový bod. Reproduktor vydává zvuk ve všech směrech současně, jako když se vlní voda. Zelená šipka je přímý signál, tedy takový, který jde do místa poslechu nejkratší cestou.

Šedé šipky jsou trajektorie tzv první odrazy do místa poslechu. První odrazy přicházejí do místa poslechu nejen od bočních stěn, ale i od dalších blízkých povrchů – přední a zadní stěny, podlahy, stropu a blízkých předmětů. Zvuk odražený od dvou povrchů se nazývá druhé odrazy, od tří - Třetí a tak dále. Volají se 1-4krát odražené oscilace rané odrazy, zbytek rychle vybledne a vytvoří se reverb ocas.

Časné odrazy zadržují významnou část zvukové energie a tuto skutečnost je velmi důležité vzít v úvahu při korekci akustiky místnosti, protože interakce přímého signálu a časných odrazů výrazně mění signál. O tom si povíme trochu později.

Další důležitou charakteristikou prostorové akustiky, o které se budeme dále zmiňovat, je čas. dozvuk, označený jako RT60(RT - Doba dozvuku). To je doba, po kterou doznívá tlumí o 60 dB.

Rezonance místnosti (režimy místnosti)

Jak je známo, používáme k popisu zvukových vln frekvence(jeho inverzní parametr je doba) A vlnová délka(závisí na frekvenci a rychlosti zvuku). Li poloviční délka zvuková vlna se bude rovnat libovolnému z rozměrů obdélníkové místnosti ( délka, šířka nebo výška), dochází k jeho mnohonásobnému zesílení - rezonance, který se také objevuje na násobky frekvence. Tyto rezonanční frekvence se nazývají mods a číslované v rostoucím pořadí násobiče - první režim, druhý režim, třetí režim atd.

Abychom lépe porozuměli podstatě fenoménu rezonance, navrhuji podívat se na níže uvedenou ilustraci.

L- toto je délka místnosti. Barevné čáry— rezonanční frekvence. Pro usnadnění je záporná půlvlna sinusovky invertována. Označeno modrou barvou první mod(rezonance) s vlnovou délkou 2L. Zelená barva - režim II (L), červená - režim III (L/3), fialová - režim IV (L/4) atd.

Všimněte si, že zvukové vlny mají oblasti, kde je amplituda signálu nula. Při volbě optimálního místa poslechu je třeba tuto skutečnost zohlednit. O tom si povíme v publikaci věnované správnému umístění monitorů a výběru místa poslechu.

Nyní se podívejme na následující příklad. Předpokládejme délku místnosti L = 5 m. Vlnová délka prvního režimu místnosti (rezonance) se bude rovnat délce místnosti vynásobené 2: l = 10 m. Počítejme pomocí vzorce frekvence první mod:

f = 344/10 = 34,4 Hz

344 m/s je rychlost zvuku a 10 m je dvojnásobek délky místnosti.

Tak jsme se naučili, že kdykoli se v místnosti hraje zvuk s frekvencí 34,4 Hz (f) nebo jeho násobky - 69 Hz (2f), 103 Hz (3f), 138 Hz (4f)- místnost na ně odpoví - rezonovat.

Přítomnost akustických rezonancí v místnosti jistě zvyšuje celkovou doba dozvuku, i když se velikost tohoto parametru na různých frekvencích liší. Rezonanční frekvence „zní“ v místnosti nejdéle. To je jasně vidět naGraf vodopádu:

Žebrované výstupky na grafu jsou rezonance místnosti v nízkofrekvenční oblasti - režimy. Jak vidíte, doba dozvuku na rezonančních frekvencích se může výrazně lišit od doby dozvuku na jiných frekvencích.

Typy rezonancí, které jsme uvažovali a které se vyskytují mezi dvěma protilehlými povrchy (mezi dvěma stěnami, podlahou a stropem), se nazývají axiální. Existují i ​​jiné typy modů, ale právě ty axiální mají největší vliv na akustiku a frekvenční odezvu v místech přehrávání a poslechu.

"Hřebenové filtrování" a efekt SBIR

Zde se dostáváme k otázce akustické problémy. Jedním z klíčových akustických fenoménů, se kterým se při navrhování studií usilovně bojuje, je efekt "hřebenová filtrace" nebo SBIR- Odezva na rušení hranice reproduktoru. Je třeba poznamenat, že koncept „hřebenové filtrace“ se používá v akustice a dalších odvětvích fyziky a SBIR je aplikován pouze na akustiku studiových velínů.

Takže ze svého školního kurzu fyziky byste měli vědět o tzv rušení, projevující se přidáváním různých vibrací – mechanických, zvukových, světelných atp. Učitelé mluvili o kruhy na vodě, „hrboly“ a „dutiny“, které vznikají interakcí dvou nebo více takových kruhů. V místech, kde se „hrby“ protínají, dochází ke zvýšení amplitudy a tam, kde se „prohlubně“ protínají, budou ještě hlubší.

Chovají se podobným způsobem zvukové vlny. Odrážející se od blízkých povrchů – boční stěny, přední a zadní stěny, podlaha a strop – se se zpožděním vracejí do místa poslechu, což způsobuje sérii vrcholy A selhání PROTI frekvenční spektrum, podobný Hřeben. Li fáze vibrace se shodují, vzniká vrchol. Pokud mají fáze rozdíl 180°, - dochází k jejich vzájemnému vyloučení a a "selhání". To je podstata efektu "hřebenová filtrace".

Tento efekt se výrazně mění frekvenční odezva v oblasti poslechu. Aby to bylo jasnější, vzali jsme dva stejné soubory s nahrávkami bílého šumu, jeden z nich jsme posunuli v čase 2 ms a pořídil snímek spektra na výstupu zvukové karty.

Bez latence má bílý šum hladký graf v celém svém spektru. Jak vidíte, nyní obsahuje řadu hlubokých „údolí“ jako výsledek interakce přímého a zpožděného signálu.

Jak se liší SBIR od efektu hřebenového filtrování? Když mluvíme o SBIR, máme na mysli, že zvuk je vydáván z kontrolní monitory nebo AC(reproduktorový systém) směřující k posluchači. SBIR je pozorován pouze v oblasti nízké frekvence. Na vyšších frekvencích 300-400 Hz zvuk se téměř šíří v přímce. Avšak pod touto hranicí frekvence je zvuk vyzařován všemi směry současně. Nízkofrekvenční vibrace se odrážejí od blízkých zdí a povrchů a vracejí se do místa poslechu a ruší přímý signál, vytvářejí špičky a poklesy Rozsah LF.

Frekvence, při které bude „blokování“ pozorováno, se vypočítá pomocí následujícího vzorce:

f = 344 * (2 *(l2 - l1))

344 m/s - rychlost zvuku. l2 - l1 je rozdíl v délce cesty přímého a odraženého signálu k místu poslechu. Pokud je například vzdálenost k místu poslechu 1 m a dráha, kterou urazí vlna odražená od boční stěny, je 1,4 m, pak bude vzájemně se vylučující frekvence

344 * (2 * (1,4-1)) = 275 Hz.

Kvůli součtu raných odrazů od různých povrchů v místě poslechu může být ve spektru několik takových „blokád“. Zde je například frekvenční charakteristika jedné z místností, která jasně ukazuje 4 problémové oblasti:

Efekt SBIR se zhoršuje přítomností nízkofrekvenčních rezonancí v místnosti, jak je popsáno výše. Pokud je místo poslechu umístěno podél „nulových“ zón, bude ve spektru na určitých frekvencích pozorováno ještě více „blokací“.

Problémy s akustikou domácího studia

Jak jsme již psali na začátku publikace, většinu popsaných akustických problémů řeší akustickí inženýři již ve fázi projektování hudebního studia. Domácí studia zase vznikají na základě prostor, které nejsou určeny k nahrávání, mixování zvuku a (nedej bože) masteringu! Níže poukážeme na hlavní designové rysy domácích studií a problémy, které způsobují. Domácí studia- Jedná se o obytné nebo hospodářské místnosti obdélníkového tvaru. Malá oblast a odpovídajícím způsobem, hlasitost způsobuje řadu nepříznivých akustických jevů.

Za prvé, vnitřní móda— rezonance místnosti. Nechápejte mě špatně - profesionální studiové prostory mají také rezonance, ale kvůli velkým lineárním rozměrům řídicích a nahrávacích místností je většina rezonancí umístěna mimo dosah lidského ucha- v oblasti infrazvuk. Tato frekvenční oblast neobsahuje užitečný hudební materiál, a proto žádným způsobem neovlivní zvuk v místě nahrávání nebo poslechu. T Rezonance typické pro domácí studio jsou extrémně obtížně odstranitelné. Vyžaduje se použití masivních vláknitých absorbérů, které zabírají užitný prostor místnosti. Modů výrazně přibývá doba dozvuku RT60, čímž omezuje zvukařovu kontrolu nad těmi nejmenšími detaily hudebního díla.

Za druhé, malé lineární rozměry domácích studií způsobují výraznější SBIR efekt v místě poslechu. Vzhledem k tomu, že stěny jsou blízko místa přehrávání a poslechu, zvukové vibrace se pohybují na krátkou vzdálenost a prakticky neztrácejí energii při prvních odrazech. Dostatečně silné rané odrazy způsobují ještě větší zkreslení frekvenční charakteristiky.

Třetí, přítomnost paralelních reflexních povrchů - stěn, podlahy a stropu, způsobuje přítomnost "třepotající se ozvěny" - série rychlých opakování zvukového signálu. Tento efekt můžete jasně slyšet tleskáním rukou v malé prázdné místnosti.

Profesionální studia se takovým chybám snaží vyvarovat. Prostory mají mnohem větší plochu, vyšší stropy a je vyloučena rovnoběžnost stěn, podlahy a stropu. Nicméně nezoufejte. V tomto článku jsme se dotkli základů akustiky, abyste lépe porozuměli podstatě úkonů směřujících k její nápravě, správnému umístění kontrolních monitorů a výběru optimálního místa poslechu v domácích studiích. Právě tomu budou velmi brzy věnovány naše další publikace. Takže zůstaňte naladěni!