Введение

Подбор и покупка хорошей акустической системы – это еще не гарантия того, что в конечном итоге Вы получите Звук, на который рассчитываете. Очень важно грамотно установить и настроить все компоненты системы. Причем настройка аппаратуры обязательно должна производиться не только с учетом компонентного состава системы, но и с учетом самого помещения, которое впоследствии будет наполнено звуком.

Для того, чтобы правильно соотнести параметры системы с акустическими параметрами помещения, необходимо произвести замеры величин акустических параметров, в том числе, времени реверберации, частотного коэффициента поглощения и многих других, а также произвести анализ и составить «акустический портрет» помещения. Это даст возможность правильно выбрать положение различных компонентов, с учетом их частотной характеристики, мощности, диаграммы направленности.

Как правило, для получения правильной акустической картины, необходимо заранее определить желаемые акустические свойства помещения и спрогнозировать распределение звукового поля. Многое зависит и от того, для какой цели будет использоваться акустическая система. Если, к примеру, в зале будет воспроизводиться нейтральная, спокойная музыка (торговые залы, кафе и др.), то для такого помещения нужны характеристики, обеспечивающие четкое воспроизведение средних и нижнего диапазона высоких частот (200 – 10000 Гц). Если помещение и устанавливаемая акустика будут отданы под кинотеатр, то параметры помещения должны быть другими. Сильно отличаться от этих случаев будут акустические параметры концертного зала. Многое зависит также от геометрии помещения (при стандартной форме возможен резонанс помещения), от свойств стен здания. Для малого помещения (например, комнаты в квартире, отводимой под домашний кинотеатр) также необходимо произвести оценку акустических параметров. Если не уделить должного внимания акустическим свойствам помещения и ограничиться в выборе отделочных материалов только эстетической составляющей, или всецело отдаться вкусу дизайнера, можно не получить должного удовлетворения звуком от установленной акустической системы. Другими словами, к каждому помещению необходим индивидуальный подход.

Естественным требованием при установке акустических систем классов Hi-Fi и Hi-End является требование хорошей звукоизоляции помещения. При просмотре фильма на домашнем кинотеатре уровень звука может достигать очень высоких значений, при этом звук, при недостаточной звукоизоляции, будет проникать не только к соседям, но и в другие помещения квартиры или загородного дома. Также звукоизоляция нужна для того, чтобы не допускать проникновения шума извне. Вряд ли будет приятно, если при просмотре фильма или прослушивании любимой композиции вдруг раздастся автомобильный сигнал, проникнет шум проезжающего трамвая, звук пролетающего самолета...

Таким образом, простая установка серьезной акустической системы без вмешательства в характеристики помещения, может впоследствии принести неприятные моменты при просмотре фильмов или прослушивании музыки, особенно искушенному ценителю.

Акустические измерения

Для определения мер, которые необходимо принять для получения того звука, на который способна ваша акустическая система или для ликвидации лишнего звука от соседей или любого другого мешающего источника, необходимо проведение измерений акустических характеристик помещения, источника звука, а также уровня шумов в помещении. Результатом таких измерений может быть определение следующих параметров:

• Времени реверберации (время за которое уровень звука уменьшается на 60 дБ).
• Уровня шума на различных частотах.
• Коэффициентов звукоизоляции перегородок, окон, отделочных материалов.
• Коэффициентов поглощения поверхностей в помещении.
• Амплитудно-частотной характеристики источников звука.
• Диаграммы направленности источников звука.

Акустический расчёт

Акустический расчёт или моделирование производится для определения количества, места расположения, характера необходимых акустических материалов. Моделирование основывается на данных, полученных при акустических измерениях, а также на известных характеристиках акустических материалов. При расчётах учитывается предполагаемое целевое назначение помещения, исходя из которого производится максимальное приближение акустических характеристик при моделировании к оптимальным значениям для того или иного случая (кинотеатр, помещение для качественного стерео, общественные помещения и др.).

Реверберация

Реверберация – физический термин, означающий процесс отражения, отображения. В русском языке этот процесс хорошо описывается словом «эхо». Суть явления реверберации состоит в следующем. Звуковые волны при своем распространении, наталкиваясь на препятствие (например, на стену), частично отражаются от него и частично проникают внутрь (поглощаются). Отраженная часть звуковой энергии остается в том же помещении и, распространяясь в нем, постепенно уменьшается из-за поглощения звука в воздухе и в препятствиях (уходит та часть энергии, которая проникает в препятствие). Скорость распространения звука в воздухе составляет примерно 340 м/с, поэтому при высокой отражающей способности стен (соответственно, при малом поглощении), после выключения источника, звук, прежде чем исчезнуть, успевает много раз отразиться от стен, создавая так называемое «послезвучание». Этот процесс распространения звуковых волн после выключения их источника и называется реверберацией.
Основная характеристика этого процесса – время реверберации. Значение времени реверберации определяется как время, за которое уровень звукового поля в помещении после выключения источника звука, уменьшается на 60дБ.
Значение времени реверберации характеризует разборчивость речи и музыки в помещении, так как слушатель воспринимает прямой звук на фоне отраженного. Отраженный сигнал (при запаздывании в несколько десятых долей секунды) в некоторой степени усиливает основной и делает его более насыщенным. Исследования в области психоакустики показывают, что наиболее комфортно ощущается звук со временем запаздывания отраженного сигнала: для речи порядка 0.02 с и в диапазоне 0.2-1.5 с для музыки (зависит от музыкального направления). Сигнал, обладающий меньшим временем запаздывания, человеческим ухом просто не воспринимается – получается «сухой» звук. Отраженный сигнал, при времени запаздывания более 1.5 с, после наложения на основной звук, делает его очень неразборчивым.

Таким образом, для получения правильной звуковой картины, необходимо корректировать время реверберации в помещении. Время реверберации сильно зависит от объема помещения и от звукопоглощающей способности материалов в помещении.

Звукопоглощение

Звукопоглощение прямым образом влияет на время реверберации и определяет энергию, поглощенную преградой (стеной, полом или потолком). Звукопоглощение какого-либо элемента характеризуется коэффициентом звукопоглощения a, который определяется как отношение поглощенной звуковой энергии к полной звуковой энергии, падающей на препятствие. Очевидно, данный коэффициент может принимать значения в пределах от 0 до 1. Звукопоглощение всего помещения характеризуется величиной A=?aS, где суммируется произведение коэффициентов a и площади каждого звукопоглощающего элемента. Увеличение параметра A приводит к уменьшению времени реверберации, а уменьшение A – к увеличению времени реверберации.
Повышение звукопоглощения достигается за счет применения специальных звукопоглотителей, которые устанавливаются на стены, потолок. Но полное покрытие всех поверхностей помещения поглощающим материалом – не совсем правильный шаг, так как следствием будет очень малое значение времени реверберации, и звук получится очень «сухим» или «глухим». Обычно нужный результат достигается чередованием поглощающих и отражающих поверхностей.

Звукоизоляция

Этот термин похож на термин «звукопоглощение», но на самом деле, смысл этих слов сильно различен. Звукоизоляция необходима для уменьшения величины проникающего шума извне, в то время как звукопоглощение ослабляет звук, возникающий в самом помещении.
По классификации различают два вида шума: воздушный и ударный (структурный). В соответствии с этим, необходимо разделять соответствующие виды изоляции. Воздушный шум возникает в результате излучения звука каким-либо источником (человеческий голос, музыка) в соседнем помещении или на улице (уличные шумы – сигналы автомобилей, шум магистрали и др.) при его проникновении в преграду (стену потолок, пол) и при последующем переизлучении в наше помещение. Для изоляции воздушного шума используются звукопоглощающие материалы в сочетании с отражающими звук материалами для того, чтобы звук, многократно отражаясь от отражающего материала, проходил сквозь поглотитель и терял свою энергию. Эти материалы комбинируются слоями в панели, которые затем устанавливаются на стены, потолок.
Ударный шум – это звук, распространяющийся по несущим конструкциям всего здания и излучаемый в помещение колебаниями почти всех поверхностей комнаты (звук излучается одновременно полом, стенами и потолком). Источники такого шума излучают звук непосредственно в конструкции здания: топот соседей сверху, звук отбойной дрели, звук проезжающего трамвая, поезда (стук колес), звук закрывающейся стальной двери соседей. Этот вид шума плохо поддается изоляции. Дело в том, что эффективная изоляция достигается путем локализации самого источника шума, проще говоря, необходимо изолировать то место, где находится сам источник шума. Ясно, что в случае ударной дрели этого сделать невозможно, но в случае трамвая можно сделать специальные резиновые прокладки под рельсы – тогда всем будет тише. Это тоже трудно достижимо. Хорошая изоляция от воздушного шума, безусловно, сильно снижает уровень структурного шума, проникающего в помещение, но делает это не так эффективно, как при работе по «прямому назначению». Одной из немногих возможностей снизить уровень ударного шума является возможность устройства так называемого «плавающего пола». Эта конструкция представляет собой бетонную стяжку с прокладкой из специального материала. Такое устройство пола позволяет снизить уровень шума, приходящий снизу и уменьшить слышимость своих шагов соседям снизу. При строительстве собственного коттеджа этой возможностью нельзя пренебрегать, так как «соседом снизу» может оказаться сам хозяин.
Следует сказать, что изолирующая способность – это уже не характеристика отдельного материала, как в случае со звукопоглощением, а свойство всей конструкции, выполненной из данного материала. То есть, если поставить акустическую дверь с индексом Rw = 45 дБ в комнату с обыкновенными межкомнатными (не несущими) стенами, то эффект будет малозаметен. Дело в том, что индекс Rw характеризует изолирующую способность двери при установке в акустически абсолютно непрозрачное окружение. Необходимо комплексно подходить даже не к изоляции одной стены (потолка, пола), а к изоляции всей комнаты.

Резонанс помещения

Если слушать музыку или смотреть кинофильм с высоким качеством звукового сопровождения в стандартной комнате без акустической обработки, может возникнуть ощутимое явление резонанса. Если помещение представляет собой параллелепипед или имеет хотя бы две параллельные поверхности, то оно будет работать как акустический резонатор. В этом случае будет сильно усиливаться звук на частотах, при которых расстояние между параллельными поверхностями будет кратно половине длины звуковой волны. Например, между параллельными стенами с расстоянием 4 м будут усиливаться частоты, кратные 42.5 Гц (42.5, 85, 127.5 и т. д.). Таким образом, АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) акустической системы с учетом помещения получится сильно нелинейной, что сильно ухудшит звучание.

Для устранения явления резонанса необходимо слегка изменять наклон поверхностей, чтобы среди них не было двух параллельных. Достаточно совсем небольшого изменения (до 3 см перепада на 6 м протяженности поверхности). Как правило, для этого изменяют наклон двух смежных стен (например, в процессе установки звукоизолирующих панелей) и потолка (при установке акустических потолков).

Настройка АЧХ системы

АЧХ (амплитудно-частотная характеристика) показывает зависимость воспроизводимого уровня звука от частоты. Обычно полоса частот в диапазоне 20-20000 Гц (слышимый диапазон) разбивается на 31 полосу по 1/3 октавы. Идеально, чтобы акустическая система с учетом акустики помещения могла воспроизводить все частоты на одном уровне (линейная АЧХ), без провалов и подъемов на каких-либо частотах.
Настройка АЧХ системы может производиться на заключительной стадии установки системы в помещении с подходящими акустическими параметрами. Для этого служит эквалайзер, который встраивается в систему. С помощью спектроанализатора на эквалайзере выставляют необходимые значения усиления или ослабления сигнала на заданных частотах, добиваясь максимальной гладкости АЧХ.