リスニングルームやホームシアタールームで聞こえる音は、音響再生機器の動作と周囲の空間の音響特性によって形成されます。 音のバランスと音色は、リスナーの位置、スピーカー、部屋の形状によって大きく異なります。 さらに、部屋自体の音響共鳴（定在波またはルームモードとも呼ばれます）は、元のレコードの音よりも優先されるほどの影響を与える可能性があります。

リスニングルームでのスピーカーの配置
そしてルームMOD

リスニングルームやホームシアタールームで聞こえる音は、音響再生機器の動作と周囲の空間の音響特性によって形成されます。 音のバランスと音色は、リスナーの位置、スピーカー、部屋の形状によって大きく異なります。 さらに、部屋自体の音響共鳴（定在波またはルームモードとも呼ばれます）は、元のレコードの音よりも優先されるほどの影響を与える可能性があります。

定在波は部屋に一連の「山」と「谷」を形成し、特定の領域では、音量レベルが音源によって生成される音量レベルよりも高くなるか低くなることがあります。

MODによって生成される音圧はさらに高くなります。 高レベル壁の近くでは、二面角コーナーゾーン (壁/天井、壁/床、壁/壁接合部) でさらに高く、三面体コーナーゾーン (壁/壁/天井、または壁/壁/床接合部) で最も高いレベルが観察されます。 。

部屋の比率、つまり 長さ、幅、高さの比率によって、周波数スペクトル内のルームモードの位置とその分布の密度が決まります。 寸法自体は、共振が発生する周波数を決定します。 次に、再生される音楽にとって非常に重要な個々の周波数が増幅されるか抑制されるかどうかです。 滑らかで反射性の表面 (壁、床、天井) を持つ長方形の部屋では、これらの共鳴は次のよく知られた公式を使用して簡単に計算できます。

f = (c /2)・(√(n x /Lx) 2 +( いいえ / Ly) 2 +( ンズ / Lz) 2)

ここで、 n x 、 n y 、および n z は整数であり、 L x 、 L y 、および L z は - これはそれぞれ部屋の長さ、幅、高さです。

すべてのモードを計算するには、3 つの整数 N x 、 Ny 、 N z の可能な組み合わせをすべて列挙する必要があります。 実際には、低周波数モードのみを計算するだけで十分です。 最大値 N = 4 に制限されます。

共振モードには、アキシャル、タンジェンシャル、オブリークの 3 種類があります。

軸方向モードは、部屋の寸法の 1 つに沿った、一対の対向する壁の間で発生します。

斜め（または斜め）モードは、部屋の 6 つの内部表面すべてが関与して発生します。

一般に、軸方向モードはすべてのモードの中で最も強力であり、室内共鳴の分布を推定するための特定の仮定の下では、接線方向および斜めモードの影響は無視できます。 軸方向の部屋モードは手動で計算することも、簡単なオンライン音響計算機 (http://www.acoustic.ua/forms/calculator7_1.html) を使用して計算することもできます。

小さな部屋では、ルームモードの影響により音の減衰時間が長くなり、振幅周波数応答の不均一性が増大します。 40 ～ 300 Hz の範囲では共振モードの密度が比較的低いため、主な問題は低周波数で発生します。

室内に共振モードが存在すると、サウンドに望ましくない色が付き、音のバランスに顕著な欠陥が現れます。 表音文字は、特徴的な「箱型」のサウンドを獲得します。

レコーディング スタジオや音楽室の設計者は、適切な比率で部屋を使用し、リスナーとスピーカーを配置することで、この問題を解決しようとします。 適切な場所に、特殊な低周波吸収体を使用するだけでなく。

「正しい」部屋の比率を選択すると、部屋の共鳴の影響を大幅に軽減し、モードの可聴的影響を弱めることができます。

過去数十年にわたって提案されてきた たくさんの部屋のサイズの最適な比率を見つけるためのアプローチ。 これらの技術のほとんどは、繰り返しモードが狭い周波数範囲に位置するケースを回避しようとします。

接線モード 音波が繰り返し発生するときに形成されますは、互いに平行なペアである 4 つの表面によって反射されます。

多くの有名な音響学者がこの問題に取り組んできました。 その結果、建築音響学の実践において、最も成功した部屋サイズの比率がいくつか確立されました。

1996 年、空軍技術部門によって実施された一連の研究の後、（研究部技術部門） BBC）、ロバート・ウォーカー(ロバート・ウォーカー) は、モード周波数間の二乗平均平方根距離の計算に基づいて、音楽室の品質の基準を開発しました。 この方法実用的かつほぼすべての情報を得ることができます。 最適なサイズ部屋。 1998 年に、Volcker によって提案された公式が欧州放送連合によって標準として採用されました。(欧州放送連合、TR R 22、 1998) と国際電気通信連合(国際電気通信連合 ITU-R BS .1116-1、 1998）に準拠しており、スタジオスペースや音楽リスニングルームの建設に使用することをお勧めします。

比率は次のようになります。

1.1w/h<= l / h <= 4.5 w / h - 4, l / h < 3, w / h < 3 どこ l - 長さ、w - 幅、h - 部屋の高さ。 さらに、部屋の長さと幅と高さの整数比は、+/- 5% 以内で除外する必要があります。

リスニングルームの最適なサイズを計算するためのインタラクティブな計算ツールは、ここから入手できます。http:// www. 音響. ああ/ フォーム/ 電卓7_1。 html。

説明されている式により、低周波共鳴の影響を軽減するという観点から、理想的ではないものの、スタジオ ルーム、コントロール ルーム、音楽リスニング ルームの線形寸法のかなり許容可能な比率を計算することができます。

しかし、多くの場合、形状を変更できない部屋に対処しなければなりません。 この場合、室内共鳴の影響を軽減するための重要なツールは、音響システムの相互、周囲の構造、およびリスニングエリアに対する正しい相対位置です。

クリティカルリスニングの実践では、室内の音響システムの配置にはいくつかのアプローチがあります。 そのうちの 1 つは、「黄金比」原理の実装に基づいてジョージ カルダスによって開発されました。 この技術は、キャビネット音響システムが同等の寸法を持つ長方形の対称的な部屋に設置されている場合には、どのようなキャビネット音響システムにも適用できます。 このアプローチの正しさは、特別な機器を使用せずに直接聞くことで簡単に検証できます。

密閉された部屋に音響システムを設置すると、ルームモードが励起されるだけでなく、スピーカーの直接音と周囲の構造物からの音波の反射（いわゆる SBIR）との相互作用によって引き起こされる干渉歪みの発生にもつながります。さらに、視聴者に到達する信号から、情報が重要な周波数帯域全体で有益な情報が消失し、元のレコードの音のバランスが大きく歪みます。この周波数では、不要な音響相互作用が発生します。周波数はスピーカーから部屋の壁までの距離に比例し、主に 50.250 Hz の範囲にあります。

ステレオ システムのサウンドは、相互作用によって生じる歪みの影響を最も受けます (重要度の順)。

最も近い側壁を備えたラウドスピーカー。

前壁付きスピーカー。

向こう側の壁のスピーカー。

さまざまな形状の部屋に音響システムを配置するためのオプションと、望ましくない音響欠陥に対処する方法を検討してみましょう。

縦型リスニングルーム

「黄金比」の原理を使用すると、音響上の欠陥が現れる周波数が一致しないように音楽室にスピーカーを配置したり、有害な共鳴の共鳴を排除または大幅に低減したりすることができます。 「黄金比」の原理に従って、長方形の対称的な部屋にキャビネット音響システムを配置するには、2 つの簡単な公式を覚えておく必要があります。

サブウーファーの中心から側壁までの距離:

部屋の幅 RW、(m) x 0.276

サブウーファーの中心から前壁までの距離:

部屋の幅 RW、(m) x 0.447

部屋のスピーカーを「黄金比」の原則に従って配置したら、近距離音場でのリスニング位置を選択する必要があります。 リスナーの位置はスピーカーの中心間の距離によってのみ決定され、部屋自体のサイズとは関係ありません。

一般に、スピーカーとリスナーの頭は両方とも正三角形の頂点に位置する必要があります。 三角形の辺の長さはスピーカー間の距離と等しくなければなりません。 小さな部屋でスピーカーを対称に配置することの重要性は、どれだけ強調してもしすぎることはありません。 スピーカーが「黄金比」の原則に従って配置されている場合は、スピーカーをリスナーの方向にわずかに向ける必要があります。 これは聴覚に頼ることによって行うことができます。 通常、スピーカーを 5 ～ 6 度以内に回転させるだけで十分です。 通常、ボックス スピーカーはパネル スピーカーよりもわずかに大きな回転角を必要とします。

ニアフィールドのリスニングポジションでは、優れたステレオパノラマが得られます。 この技術は通常、レコーディング スタジオで使用されます。 ただし、これは音楽リスニングルームにとって万能のレシピではありません。 多くの場合、リアルなサウンドステージを作成するには、リスニングポイントをスピーカーシステムの面から遠ざけることが望ましいです。 最適な距離「c」は、フロント スピーカー間の距離に対して 0.88 ～ 1.33 の範囲になります。

「黄金の直方体」の形をしたリスニングルーム

「黄金の直方体」の形をしたリスニングルームの寸法は次のとおりです。

h x 1.62 h x 2.62 h、ここで h - これは部屋の高さです。 このような部屋の長さの寸法間の関係は、「黄金比」またはフィボナッチ数の無理数列の原理に対応します。 音響の観点から見ると、「黄金の直方体」の形をした部屋には、1 つの注目すべき特性があります。 部屋の主な共振周波数は「黄金分割」の比率（部屋の大きさに比例）が異なるため、（あらゆるタイプの）定在波の相互作用は増加しませんが、逆に、音場の凹凸を部分的に補正します。 これにより、小さな部屋 (100 m3 未満) での低周波数でのより自然な音の知覚が実現します。

「黄金の直方体」のような形をした音楽室内のスピーカーの位置を計算するには、比率法またはフィボナッチ数を使用できます。 どちらの計算方法でも同じ結果が得られます。

横型リスニングルーム

長方形のリスニング ルームのスピーカー システムが長い壁に沿って配置されている場合、部屋の前隅に「黄金比」の比率で長方形を描く必要があります。

四角いリスニングルーム

運悪く、正方形のリスニングルームをお持ちの場合は、前の場合と同様に、部屋の前隅に「金色の」長方形を描き、そこに対角線を引く必要があります。 スピーカーはこれらの線に沿って配置する必要があります。

「黄金分割」の調和原理の適用に基づいたこれらの簡単な推奨事項に従うと、対称的な長方形の部屋の音響再生機器のサウンドをコストをかけずに大幅に改善できます。 ただし、上記の推奨事項はすべての音響上の不幸に対する万能薬ではなく、主に不要な室内共鳴の影響によって引き起こされる欠陥の修正にのみ関係することに注意する必要があります。 しかし、これは所有者に喜びと楽しみを与える素晴らしいサウンドのステレオシステムを構築するための基礎です。

技術科学の候補者 D. メルクロフ。 海外報道資料に基づく。

全可聴帯域をカバーする帯域を持つ強力なアンプと均一な振幅周波数特性を持つスピーカーを使用することで、音楽作品の高品質な再生を実現できます。 しかし、家庭ではこれでは十分ではありません。 音響共鳴や残響、あるいは単にエコーなどの現象が顕著に現れるため、特に低周波の音の知覚は部屋のサイズと形状に依存します。 この恐ろしい共鳴

音質の点では、ホームミュージカルシアターはオペラシアターとほぼ同じくらい優れています。

倍音は音に特別な色を与え、音色を決定します。 例として、第 1 および第 2 高調波 (上) と第 1 および第 3 高調波 (下) を含む波形を示します。

科学と生命 // イラスト

5.7x4.2x3 m (上部) と 4.2x3.6x3 m (下部) の部屋の固有振動数の分布により、音響特性を比較することができます (簡単にするために、すべての高調波の振幅は同じであると仮定します)。

科学と生命 // イラスト

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ホーム ミュージカル シアター スピーカーはさまざまな方法で設置できます。

科学と生命 // イラスト

小さな部屋では DMT 機器を隅 (上) に配置し、広い部屋では長い壁に沿って (下) に配置することをお勧めします。

学校の物理学の授業では、共鳴現象を学ぶ際に、1905 年 1 月にサンクトペテルブルクのフォンタンカ川にかかる高さ 47 メートルのエジプト鎖橋が破壊された例がよく挙げられます。 それから軍人の分遣隊が歩調を合わせてそれに沿って行進した。 通常、1 分あたり 120 歩かかり、この周波数 (2 Hz) は構造の固有振動数と一致しました。 段階が進むごとにスパンの振動の範囲は大きくなり、ついには橋がそれに耐えられなくなりました。 また、目撃者によると、橋が崩壊する前、そこに住んでいたマリア・イリニチナ・ラトナーさんは、絶えず移動する軍部隊の騒音にうんざりしていた隣の建物の窓から叫び声が聞こえたということもあり、この出来事は強い印象を残した。過去：「皆さん失敗しますように！」 もちろん、これは全くの偶然でした。 それにもかかわらず、その後軍は足並みをそろえて橋に沿って歩くことを禁じられた。 「ランダムにステップ！」という特別なコマンドもありました。 しかし、自然は土木技術者の物理法則の知識を繰り返しテストしてきました。 1940 年、米国でリズミカルな突風の下、高さ 854 メートルのタコマ吊り橋が共鳴して崩壊し、運用開始から 2 日後の 2001 年 6 月 12 日、長さ 325 メートルのロンドン ミレニアム ブリッジが閉鎖されました。 9.5 か月 - 歩行者のランダムなグループの歩みから生じる振動を中和するために再設計する必要がありました。

音楽を鳴らすには

音は、圧縮領域と希薄化領域の形で伝播する空気振動です。 そして、音響における共鳴は、橋の建設と同様に重要な役割を果たします。 弓楽器や弦楽器は、響板の材質、サイズ、形状が共鳴のための条件を作り出した場合にのみ美しい音を奏でます。 管楽器やリード楽器の音響原理は共鳴に基づいています。 ところで、音楽における共鳴は物体の死を引き起こすことがあります。 フョードル・イワノビッチ・シャリアピンやイタリアのテノール歌手フランチェスコ・タマニョの歌唱中にクリスタルガラスがひび割れて壊れるのを目撃したという目撃者からの話を聞いたことがあります。

ホールの音響特性も音楽作品の聴こえ方に大きな影響を与えます。 古代と中世の建築家は、優れた音響効果を備えた部屋を構築する芸術で有名でした。ロンドンのセント・ポール大聖堂にある、いわゆるささやきのギャラリーを見てください。対話者の声は、彼がどこに立っていても聞こえます。ギャラリーの皆さんの耳元で彼が話しているように聞こえます。

今日、音楽は特別に建てられたホールだけで聴かれるわけではありません。 ミュージック センター (MC) とホーム ミュージカル シアター (HMT) は、ほぼすべてのアパートにあり、最良の結果を得るには、どの部屋にどのように機器を配置するかを知ることが重要です (「科学と生活」第 2 号を参照)。 、２００１年Ｎｏ．

代数調和のチェック

過去数十年にわたって、米国と一部のヨーロッパ諸国では​​、小ホールや DMT の音響パラメータを決定するための比較的簡単な方法が開発されてきました。これにより、音楽作品を聴くことを目的とした部屋の品質を確実に評価することが可能になりました。 特別なトレーニングを受けていない人でも、推奨事項を使用できます。

音響学には、周波数の下限を決定するよく知られた原理があります ( f) は、特定の部屋ではっきりと聞こえますが、その音量に応じて異なります ( V): 大きいほど、カットオフ周波数が低くなります。 多くの専門家は、この頻度を推定するために今でも古くから知られている公式を使用しています。

f = v/ 3C V,

どこ v= 340 m/s - 音速。

たとえば、長さ 5.7 m、幅 4.2 m、高さ 3 m の部屋の容積は 72 m 3 であり、周波数は次のようになります。 f= 82 Hz。 この公式は長方形の部屋だけでなく、円形や楕円形などの部屋にも当てはまります。

しかし、下限周波数に加えて、音声信号の知覚は部屋の固有周波数の影響を受けるため、特に一般に家庭用ラジオ機器やサウンドスピーカーが使用されるため、長方形の部屋の場合はそれらを計算する方が簡単です。このような部屋に設置されています。 共鳴周波数では音が大きく感じられ、この領域の振幅周波数応答にピークが現れるため、共鳴によって音が歪みます。 共振が発生するには、次の距離があれば十分です。 L部屋の対向面間の距離は、音の波長の半分の倍数 1/2 でした。 壁が別の壁から離れるほど、また床が天井から離れるほど、それに応じて共振周波数は低くなります。 F分。 言い換えれば、長方形の部屋の最低共振周波数 f分 = 340/(2 L最大)、ここで L max - 部屋の最大寸法 (通常はその長さ)。

私たちの例では L最大 =5.7 m 以下の共振周波数 f最小 =340/(2x5.7)=29.8 Hz。 他の寸法 (幅と高さ) は、40.5 Hz と 56.7 Hz の共振周波数に対応します。

しかし、音楽信号は基音の周波数だけで特徴づけられるわけではありません。 結局のところ、たとえヴァイオリンとオーボエ、ギターとピアノなど、同じ音で鳴っていても、互いに混同することはできません。 人間の声を含むあらゆる楽器には、その楽器固有の音色があります。 実際のところ、音楽の音は複雑であり、基本周波数の倍数の周波数が含まれています。 これらの追加成分は、倍音または高調波と呼ばれます。 倍音の数と振幅が音色を決定します。つまり、倍音はサウンドに個々の色を与えます。 倍音が多いほど、サウンドは豊かになります。 部屋の高調波も共鳴します。 最初の 10 個の高調波のいくつかの周波数を表に示します (図 1 を参照)。

300 Hz を超えると、共鳴周波数が互いに非常に近づくため、耳は共鳴ピークを検出できなくなります。 理想的には、各高調波の共振周波数は同じ値だけ相互にシフトする必要があります。 そうすれば、オーバーラップしても鋭いピークが生成されず、振幅周波数応答が歪むことはありません。 確かに、これを実際に達成するのは非常に困難です。

この観点から見ると、最も不利なのは正方形の部屋です（すべての寸法が同じ、つまり立方体である部屋はさらに不利です）。 ここでは共鳴は少なくなりますが、より顕著になります。 同じことが、測定値が倍数になる部屋にも当てはまります。たとえば、高さ (2.5 m) は幅 (5 m) の半分、または長さ (7.5 m) の 3 倍です。

良好なサウンドを実現できないようなサイズの比率の部屋がある場合、常識的にはその逆のオプション、つまり共振周波数の均一な分布を保証する最適な比率の部屋も可能であると考えられます。

約40年前、アメリカ人のM.ローデンは、どのような場合に屋内で音楽作品の高品質な再生が達成できるかを発見しました。 彼は得られた結果を表にまとめました。 そこでは、部屋の幅と長さが高さを単位として表示されます。 部屋の振幅周波数特性のばらつきは、テーブルの行数が増えるにつれて大きくなります（図2参照）。

部屋の寸法に特定の値を設定した場合、たとえば高さを 3 m とする場合、1 行目のオプションでは、部屋の寸法 3x4.2x5.7 m が得られます。これはすでに使用済みです。例。 Louden 氏によると、そのような部屋では再生品質が最高になります。 比較のために、Louden テーブルの 10 行目の部屋のオプションを検討してください (図 3 を参照)。

わかりやすくするために、周波数スペクトルのグラフィック画像を使用します。 一見したところ、共振周波数の分布という点では、3x3.2x4.6 m の部屋が望ましいように見えます。周波数はより秩序正しく見えます。 ただし、最初の例では、最大 300 Hz の領域に多くの高調波があり、より低い周波数の 19.8 Hz が聴覚閾値 (18 ～ 20 Hz) に近いことが注目に値します。

エコーは山だけではない

音楽作品の主観的な認識は、残響などの現象にも影響されます。 しかし、私たちの生理機能では、壁から反射した音波が直接波に比べて約 30 ミリ秒遅れても、耳には知覚されません。 これは、反射波が直接波よりも 10 m 遠くまで伝わる場合にのみエコー効果が発生することを意味します。 住宅の敷地内では、これは壁からの信号の複数の反射によってのみ可能です。誰もが、家具が撤去された空の部屋に特有のドーンという音に気づいたことがあるでしょう。 残響により低い周波数を再生する場合、結果として生じる位相差に応じて、低音が「ブツブツ」鳴るか、逆に消えてしまいます。 この場合、壁の吸音性を高める必要があります。床にカーペットを敷いて壁に掛け、窓にカーテンを引き、追加の家具（ソファ、肘掛け椅子）、鉢植えの花を置きます。 ちなみに、高音質のために快適さを犠牲にすることを厭わない高音質ファンは、かつて「音楽」室の壁に段ボールの卵パックを並べていました。

音楽愛好家のための小さなトリック

非平行な壁と傾斜した天井は、固有振動数の数を増やし、スペクトル全体での固有振動数の分布を改善する上で一定の役割を果たします。 裸の壁は残響だけでなく共鳴も高めることも考慮する必要があります。 したがって、吸音性を高める対策は二重の効果をもたらします。 視聴覚レジャーのための部屋は、アンプやスピーカーの技術データで指定されている周波数よりも低い周波数が低くなるような容積を持つことが望ましい。

ホームミュージカルシアタールームにスピーカーを設置するときは、低音の「脆弱性」の増加を考慮した簡単なルールに従う必要があります。 球形のスピーカーや幅の狭いフロントパネルを備えたスピーカーは、広い極性パターンを持っています (「科学と生活」No. を参照)。 したがって、部屋の形状や壁からの距離は音にはほとんど影響しません。 後相インベスタを持たない床置きまたはスタンド取り付けの音響エミッタは、壁から 30 ～ 40 cm の距離に設置できます。 位相インベスターを備えたスピーカーの場合、この距離はさらに大きく、最大 50 ～ 70 cm にする必要があります。

ポピュラー音楽やクラシック音楽を聴くとき、アマチュアは個々の声の定位に特別な注意を払います。 この場合、広いフロントパネルを備えたスピーカーが必要です。 立体音響効果を得るには、スピーカー間の距離を 1.2 ～ 2 m 離し、スピーカーからリスナーまでの距離を 20 ～ 30% 長くする必要があります。

DMT サウンド スピーカーをテレビ画面の平面に対してリスナーに向かって 0.1 ～ 0.3 m 移動することをお勧めします。また、リスニングを開始する前に、ドアと窓を閉めて「密閉ボックス」状態を確保する必要があります。

音響再生に興味があり、DMT のための部屋を立ち上げようと考えている人は、おそらく Louden 法を使用した分析に興味があるでしょう。 コンピュータを使用すると、表から収益性の高いソリューションを見つけて、2006 年 5 月 1 日までに DMT の説明を編集者に送信することで、ジャーナル「サイエンス アンド ライフ」の読者にそのソリューションを推奨できます。

どれでも 部屋独自の音響特性を持っています。 その中を伝播する音波は、途中でさまざまな障害物に遭遇します。 構造、形状、表面の材質によっては、音波が反射、吸収、散乱することがあります。 ほとんどの障害物は音を反射して効果を生み出します 残響— 室内での音波の複数回の反射とその後の減衰。 音響を補正するために吸収と分散の特性が使用されますが、この記事では、吸収と分散の特性についてのみ触れます。 室内音響の理論とその基本概念。

プロのレコーディング スタジオ、コントロール ルーム、マスタリング スタジオにおける音響上の問題のほとんどは、設計と建設の段階で解決されるため、この記事では、住宅に改装された一般住宅の音響に関連する問題についても触れます。 ホームスタジオ.

初期反射と残響尾。 残響時間。

屋内で音楽を聴くと、空間のある点での音が別の点での音と大きく異なる場合があることに簡単に気づきます。 室内音響がリスニングにどのような影響を与えるかについては後で説明しますが、ここでは、音源とリスニングポイントの位置、およびそれらに関連する現象について少し説明しましょう。

以下の図を見てください。

写真は示す 音源そしてリスナーは リスニングポイント。 スピーカーは、水面の波紋のように音を全方向に同時に放射します。 緑の矢印は、 直接信号つまり、最短経路に沿ってリスニングポイントに向かうものです。

灰色の矢印は、いわゆる 最初の反省リスニングポイントへ。 最初の反射は、側壁だけでなく、前後の壁、床、天井、近くの物体など、他の近くの表面からもリスニングポイントに届きます。 2つの面から反射した音をこう呼びます。 二度目の反省、3つから - 三番目等々。 1～4回反射した振動を呼びます。 初期の反省、残りはすぐに消えて形成されます リバーブテール.

初期反射は音響エネルギーのかなりの部分を保持しており、直接信号と初期反射の相互作用によって信号が大きく変化するため、この事実は室内音響を補正する際に考慮することが非常に重要です。 これについては後ほど説明します。

室内音響のもう 1 つの重要な特性は、時間です。これについては後で説明します。 残響として表されます RT60(RT - 残響時間)。 これは残響が続く時間です。 60dB減衰します.

部屋の共鳴（ルームモード）

知られているように、音波を記述するために使用するのは 頻度(その逆パラメータは 期間） そして 波長(音の周波数と速度によって異なります)。 もし 半分の長さ音波は長方形の部屋のいずれかの寸法と等しくなります ( 長さ, 幅または 身長)、その複数の強化が発生します - 共振にも登場します。 倍数周波数。 これらの共振周波数は次のように呼ばれます。 改造そして、乗数の昇順に番号が付けられます (第 1 モード、第 2 モード、第 3 モードなど)。

共鳴現象の本質をよりよく理解するために、以下の図を見ることをお勧めします。

L- これは部屋の長さです。 色付きの線— 共振周波数。 便宜上、正弦波の負の半波を反転しています。 青色で表示 最初のMOD波長による（共鳴） 2L。 緑色 - II モード (L)、赤色 - III モード (L/3)、紫 - IV モード (L/4) など。

音波には信号振幅が異なる領域があることに注意してください。 ゼロ。 最適なリスニングポイントを選択するときは、この事実を考慮する必要があります。 これについては、モニターの正しい配置とリスニングポイントの選択に特化した出版物で説明します。

次の例を見てみましょう。 部屋の長さを考えてみましょう 長さ = 5 メートル。最初の部屋モード (共鳴) の波長は、部屋の長さを 2 倍したものと等しくなります。 l = 10 メートル。 計算式を使って計算してみましょう 頻度最初のモジュール:

f = 344/10 = 34.4Hz

344m/秒は音速で、10mは部屋の長さの2倍です。

このようにして、ある周波数の音が部屋で再生されるたびに、 34.4Hz(メス)またはその倍数 - 69Hz(2f), 103Hz(3f), 138Hz(4f)- 部屋はそれに応えます - 共鳴する.

部屋に音響共鳴が存在すると、全体的な音響効果が確実に高まります。 残響時間ただし、このパラメータの大きさは周波数によって異なります。 共鳴周波数は部屋の中で長時間「響きます」。 これは明らかに表示されますウォーターフォールチャート:

グラフ上のうね状の突起は、低周波領域の部屋の共鳴モードです。 ご覧のとおり、共振周波数での残響時間は、他の周波数での残響時間と大きく異なる場合があります。

2 つの対向する表面 (2 つの壁、床、天井の間) の間で発生すると考えられた共鳴のタイプは、以下と呼ばれます。 軸方向の。 他のタイプのモッドもありますが、再生ポイントとリスニングポイントでの音響と周波数応答に最も大きな影響を与えるのはアキシャルモッドです。

「コムフィルタリング」とSBIR効果

ここで質問になります 音響の問題。 スタジオを設計する際に懸命に対処される重要な音響現象の 1 つは、 「コム濾過」または SBIR- スピーカー境界干渉応答。 「コムフィルタリング」の概念は音響学や物理学の他の分野で使用されており、SBIR はスタジオのコントロールルームの音響学にのみ適用されることに注意してください。

したがって、学校の物理学の授業で、いわゆる次のことについて知っておく必要があります。 干渉、機械、音、光などのさまざまな振動の追加によって現れます。 先生たちが話したのは、 水上の円、「こぶ」と「くぼみ」は、2 つ以上のそのような円の相互作用から生じます。 「こぶ」が交差する箇所では振幅が大きくなり、「くぼみ」が交差する箇所ではさらに深くなります。

彼らは同じように行動します 音波。 近くの表面（側壁、前後の壁、床、天井）からの反射は、遅れてリスニングポイントに戻り、一連のノイズを引き起こします。 ピークそして 失敗 V 周波数スペクトル、 似ている 櫛。 もし 段階振動が一致する、生じる ピーク。 位相が違う場合 180°、 - 相互排他が発生し、 "失敗"。 これが効果の本質です 「コム濾過」.

この効果は大きく変わります 周波数応答リスニングエリアで。 これを明確にするために、ホワイト ノイズを録音した 2 つの同一のファイルを取得し、そのうちの 1 つを時間的にずらしました。 2ミリ秒そして、サウンドカードの出力でスペクトルのスクリーンショットを撮りました。

遅延がなければ、ホワイト ノイズはスペクトル全体にわたって滑らかなグラフになります。 ご覧のとおり、直接信号と遅延信号の相互作用の結果、一連の深い「谷」が含まれています。

SBIR はコムフィルター効果とどう違うのですか? SBIR について話すとき、私たちは音がそこから発せられることを意味します。 コントロールモニターまたは 交流（スピーカーシステム）リスナーに向けて。 SBIRはこの地域でのみ観測されています 低周波。 より高い周波数では 300～400Hz音がほぼ広がります 直線的に。 ただし、この周波数制限を下回ると、音は全方向に同時に放射されます。 近くの壁や表面から反射した低周波振動はリスニングポイントに戻り、直接信号に干渉し、ピークとディップを生成します。 LFレンジ.

「詰まり」が観察される頻度は、次の式を使用して計算されます。

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

344 m/秒 - 音速。 l2 - l1 は、リスニングポイントまでの直接信号と反射信号の経路長の差です。 たとえば、リスニングポイントまでの距離が 1 m で、側壁から反射した波が進む経路が 1.4 m の場合、相互に排他的な周波数は次のようになります。

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

リスニングポイントのさまざまな表面からの初期反射の合計により、スペクトル内にそのような「妨害」がいくつか存在する可能性があります。 たとえば、ここにある部屋の 1 つの周波数応答は、4 つの問題領域を明確に示しています。

SBIR 効果は、上で説明したように、室内に低周波共鳴が存在することによって悪化します。 リスニングポイントが「ゼロ」ゾーンに沿って配置されている場合、特定の周波数でスペクトル内にさらに多くの「妨害」が観察されます。

ホームスタジオの音響の問題

この出版物の冒頭ですでに書いたように、ここで説明した音響問題のほとんどは、すでに音楽スタジオの設計段階で音響エンジニアによって解決されています。 ホームスタジオは、レコーディング、サウンドミキシング、そして（神が禁じている）マスタリングを目的としていない前提に基づいて作られています。 以下では、ホームスタジオの主な設計上の特徴と、それが引き起こす問題について指摘します。 ホームスタジオ- これらは長方形の住居またはユーティリティルームです。 狭いエリアそしてそれに応じて、 音量多くの好ましくない音響現象を引き起こします。

まず最初に、屋内 ファッション— 部屋の共鳴。 誤解しないでください。プロのスタジオスペースにも共鳴がありますが、コントロールルームとレコーディングルームの直線的な寸法が大きいため、ほとんどの共鳴は特定の位置にあります。 人間の耳の可聴範囲を超えている- エリア内 超低周波音。 この周波数領域には有用な音楽素材が含まれていないため、録音または視聴する時点のサウンドにはまったく影響しません。 T ホームスタジオに特有の共鳴を除去するのは非常に困難です。 大量の繊維状吸収材を使用する必要があるため、部屋の使用可能なスペースが占有されてしまいます。 MODが大幅に増える 残響時間 RT60 により、音楽作品の細部に対するサウンド エンジニアの制御が制限されます。

第二にホームスタジオの直線寸法が小さいため、より顕著な問題が発生します。 SBIR効果リスニングポイントで。 壁は再生およびリスニングのポイントに近いため、音の振動は短い距離を伝わり、最初の反射でエネルギーを失うことはほとんどありません。 十分に強力な初期反射は、周波数応答のさらに大きな歪みを引き起こします。

三番目、壁、床、天井などの平行な反射面の存在により、音声信号の一連の素早い繰り返しである「フラッターエコー」が発生します。 誰もいない小さな部屋で手をたたくと、この効果がはっきりと聞こえます。

プロのスタジオはそのような間違いを避けるよう努めます。 敷地ははるかに広く、天井も高く、壁、床、天井の平行度は避けられています。 ただし、絶望しないでください。 この記事では、音響の補正、コントロールモニターの正しい配置、ホームスタジオでの最適なリスニングポイントの選択を目的としたアクションの本質をよりよく理解できるように、音響の基本に触れました。 これはまさに、私たちの次の出版物ですぐに取り上げられる内容です。 乞うご期待！