+7(925)131 71 79
+7(499)975 11 19

Как грамотно спроектировать комнату прослушивания. Часть1.

В начале 2000-х годов компания ASPD Архитектура и Акустика сотрудничала с компанией М.Видео, в магазинах которой тогда активно строились комнаты прослушивания, для продажи Hi-Fi и Hi-End систем. За несколько лет, нами было спроектировано, а затем и  построено 46 комнат прослушивания в 30 городах России.

Затем, ввиду низкой рентабельности,  проект был благополучно свернут. Вы думаете, сказалось отсутствие спроса на качественные системы воспроизведения. Совсем не так. Все оказалось до банальности просто. Люди, наслаждавшиеся звучанием высококачественной аппаратуры в специально подготовленных  комнатах   магазинов М.видео, приходя домой, на том же оборудование  слышали совершенно иную стерео картину. Размытая сцена, гудящий бас, неестественное звучание, «бубнение», да и еще масса претензий, предъявлялась высококлассному  звуковоспроизводящему оборудованию, которому  и аналогов то, тогда в стране было мало.

Никто и слышать не хотел, что в «гудении» и «бубнении» виновата комната, а не аудиосистема.  И что бессмысленно стараться  подстраивать  или заменять свою аппаратуру, если помещение, которое является таким же звеном звуковоспроизводящего  тракта, специально не подготовлено.

Мы хотим поделиться  приобретенным опытом проектирования и построения комнат прослушивания и рассказать вам, о мерах, которые необходимо предпринять  в своем помещении, чтобы раскрыть весь потенциал приобретенного оборудования и  услышать музыку, как она задумывалась в первоначальном восприятии звукорежиссера, воспроизводимую во всех нюансах, со всей полнотой и ясностью.

Комната прослушивания

С самого начала, необходимо четко представлять, что независимо от того, сколько вы заплатили за свои АС, а также независимо от их собственной АЧХ, как только вы поместите их в типичную жилую комнату, сразу возникнет ряд акустических проблем, оказывающих пагубное влияние на качество воспроизводимого звука.

Ознакомившись с особенностями поведения различных видов звуковых волн в замкнутом пространстве, можно сделать справедливое заключение о том, что  абсолютно все акустические проблемы музыкальных комнат вызваны отражениями основного звука от стен, пола и потолка, а особенности поведения этих отражённых звуковых волн зависят от их длины и, соответственно, частоты.

В процессе взаимодействия прямого и отражённого звука, а также сложного взаимодействия различного вида отражений между собой, в помещении на разных частотах возникают нежелательные акустические эффекты, субъективно вызывающие различные искажения оригинальной музыкальной информации в зоне прослушивания.

Понимание сути этих явлений, оказывающих пагубное влияние на качество звуковоспроизведения, позволит вам успешно бороться с ними, используя технологии инсталляции АС, и акустической обработки комнаты прослушивания.

Основные акустические проблемы комнат прослушивания, которые необходимо учитывать при проектировании:

1) Время реверберации;

2) Первые отражения с непосредственно связанными с ними явлениями «гребенчатой фильтрации»;

3) «Порхающее эхо»;

4) Комнатные резонансы/стоячие волны;

5) Искажение АЧХ в басовом частотном диапазоне,  обусловленные SBIR-эффектом.

 

1.Время реверберации.

Проектирование комнаты прослушиванияКак правило, первое, что обращает на себя внимание с самого начала ознакомления с акустикой помещения – это  присутствие слышимого эха или реверберации. Реверберация – это многократные переотражения низкоамплитудных звуковых волн от поверхностей стен, пола и потолка помещения, вследствие чего они достигают ушей слушателя с большой временной задержкой по отношению к моменту прибытия прямого звука. Однако с практической точки зрения более важным параметром является   время реверберации (RT60), характеризующее то, как быстро реверберация затухает в данном помещении. Именно время реверберации является одним из главных критериев, определяющих качество акустической среды помещения, но давайте обо всём по порядку.

В архитектурной акустике принято характеризовать акустику помещения с помощью терминов «живая» или «мёртвая».  Для начала, с помощью простого теста - «хлопков в ладоши», попробуйте определить акустический характер вашей комнаты. Если звук затухает долго, то есть, после хлопка ещё некоторое время слышно эхо, то это значит, что ваша комната акустически «живая».

 В «живой», «звонкой»  комнате звуковые волны, претерпевая множество переотражений от её стен, пола и потолка, затухают долго, следовательно, время реверберации в такой комнате велико. Если же, звук хлопка затухает слишком быстро, то есть, неестественно «обрывается», то это значит, что акустическая среда вашей комнаты «мёртвая».  Скорее всего, это обусловлено наличием в данном помещении большого количества  мягкой мебели, толстых ковров и плотных штор. Все эти предметы хорошо поглощают звук (однако, это касается, главным образом, ВЧ и СЧ) и, соответственно, время реверберации в  «мёртвой», «глухой» комнате слишком мало. Однако,  тест с хлопаньем  в ладоши даёт представление об акустике помещения только на средних и высоких частотах, но никак не характеризует её акустическое «поведение» в низком басовом диапазоне, что является куда более важным в плане оптимизации акустической среды. Но проблему НЧ-реверберации мы рассмотрим позже.

Таким образом, при большом значении времени реверберации, в помещении присутствует затяжное слышимое эхо, сильно ухудшающее разборчивость речи. Ярким примером является «эффект вокзала», когда слова диктора буквально «тонут» в продолжающемся эхе от предыдущей фразы. Несколько иную, но похожую ситуацию, можно услышать в обычной пустой гостиной с «голыми» стенами и незашторенными окнами.  Именно поэтому в чрезмерно звонкой «живой» комнате музыка звучит ярко, сочно и динамично, но в то же время, чрезмерно резко, жёстко и нечётко («грязно»/«смазанно»).

Сформировать качественную звуковую сцену даже при начальном проектировании комнаты прослушивания в таких условиях практически невозможно, она «размыта» и «бедна». Напротив,  снижение времени реверберации приводит к улучшению ясности речи и музыкальной артикуляции. Подходить к этому вопросу нужно с большой осторожностью.  Многие аудиофилы, бездумно используя, где нужно и где ненужно поглощающие материалы  как правило, чрезмерно «глушат» свои комнаты прослушивания. При этом отраженные звуки исчезают вообще, а звучание становится «сухим» и приобретает «резкий» неестественный оттенок, который быстро утомляет слух. Несмотря на то, что стерео картина, в общем-то, получается довольно неплохой, практически полностью отсутствуют "объёмность" и "легкость" звучания, то есть, важнейшие составляющие качественного звуковоспроизведения. Справедливости ради, следует отметить, что «мёртвая» акустическая среда не во всех случаях является нежелательной. Как ни странно, иногда это просто необходимо. «Мёртвая» акустическая среда считается оптимальной для звукозаписывающих студий и то это вопрос спорный. Но, собственно, этим всё и ограничивается.

комната прослушивания с эхокорИ в том, и в другом случае помещение сильно влияет на общий характер звучания, изменяя его первоначальную структуру. Тогда, какая же акустическая среда является оптимальной для комнаты прослушивания? Ответ очевиден,  акустическая среда  должна быть нейтральной. Акустически нейтральная комната предоставляет возможность оценить даже самые незначительные различия в аудио компонентах, что помогает в правильном построении аудиосистемы. Однако на практике акустику музыкальной комнаты чаще делают слегка «живой» или слегка заглушенной, что зависит, главным образом, от личных звуковых предпочтений слушателя. Понятно, что без компромисса здесь не обойтись – или «лёгкость» и «яркость» звучания, или «интимность» и «вовлечённость» звуковой сцены. Таким образом, акустическая среда комнаты должна быть сбалансированной, то есть, рационально совмещать в себе принципы «живой» и «мертвой» акустики в оптимальном соотношении, непременно учитывая при этом личные предпочтения слушателя. Однако, в любом случае комнату прослушивания нельзя чрезмерно «глушить».

В соответствии с последними рекомендациями 1ЕС, для домашней музыкальной студии площадью 20 кв.м., время реверберации должно составлять 0,4 +0,15 сек.  Эта величина главным образом зависит от степени звукопоглощения стен, потолка и пола. Сюда же следует отнести поглощение звуковой энергии мебелью, элементами интерьера и самого (или самих) слушателей. Для домашних же кинотеатров это значение должно быть значительно меньше: 0.2-0.25 сек.

Уменьшение времени реверберации достигается применением в помещении звукопоглощающих материалов  на стенах  и потолке. Для этих целей  частопроект комнаты прослушивания с эхокор используют материал  акустическая пена, которым заполняется или навесная панель, или  пустотелый каркас из бруса с последующим обрамлением звукопрозрачной акустической тканью. Декорцию пены мы всегда производили радиотканью польской компании ReM, отличный вариант, можно смело рекомендовать , на некоторых объектах ей уже стукнул 10-летний юбилей, а у нее  нет даже   намека на провисание. Не так давно появился материал c уникальными свойствами от компании Basf (Германия). В России он получил название  ЭхоКор, его структура позволяет наносить на поверхность материала картины типографским методом, оставляя при этом, его акустические характеристики неизменными.  

Однако, как уже отмечалось, главное в этом деле – «не переусердствовать», ведь физиологически, система звуковосприятия человека настроена на присутствие естественной реверберации и при ее недостатке начинает ощущать дискомфорт.

 

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 прослушиванияПомимо 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.проектТаким 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 музыкиНаиболее 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.

 дифузор для комнаты прослушиванияВ 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.

 

Компания ASPD Архитектура и Акустика выражает огромную благодарность доктору Sound (www.doctor-sound.com.ua) за материалы из его книги, которые использовались в данной статье.

 

Домашняя студия или  как спроектировать комнату прослушивания. Часть 2.