Бөлмедегі дыбыс резонанстары және оларды басқару тәсілдері
Room modes
Бөлмедегі резонанстар (room modes) дыбыстың сапасын төмендетіп, 20-200 Гц жиіліктерінде бұрмалану тудырады. Дыбыс жүйесін жақсарту үшін бұл мәселені шешу қажет!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Бөлмелік режимдер – бұл дыбыс көзі, мысалы, динамик қозғалтқанда бөлмеде пайда болатын резонанстардың жиынтығы. Көптеген бөлмелердің негізгі резонанстары 20 Гц-тен 200 Гц-ке дейінгі жиілік диапазонында болады, әрбір жиілік бөлменің бір немесе бірнеше өлшемдерімен немесе олардың бөлшегімен байланысты. Бұл резонанстар бөлмедегі дыбыс жүйесінің төмен жиілікті және төмен-орта жиілікті жауабына әсер етеді және дыбысты дәл көшіруге кедергі келтіретін маңызды факторлардың бірі болып табылады.
Room modes are the collection of resonances that exist in a room when the room is excited by an acoustic source such as a loudspeaker. Most rooms have their fundamental resonances in the 20 Hz to 200 Hz region, each frequency being related to one or more of the room's dimensions or a divisor thereof. These resonances affect the low frequency low mid frequency response of a sound system in the room and are one of the biggest obstacles to accurate sound reproduction.
Бөлмелік резонанстардың механизмі
Бөлмеге модульдік жиіліктерде және олардың еселіктерінде дыбыстық энергияның енгізілуі тұрақты толқындарды тудырады. Осы тұрақты толқындардың түйіндері мен антинодтары бөлменің әртүрлі жерлеріндегі белгілі бір резонанстық жиіліктің күшін әртүрлі етуіне себеп болады. Бұл тұрақты толқындар дыбыстық энергияның уақытша сақталуы ретінде қарастырылуы мүмкін, себебі олардың қалыптасуына белгілі бір уақыт керек, ал дыбыстық энергия көзі алынғаннан кейін тарауына да белгілі бір уақыт талап етіледі.
The input of acoustic energy to the room at the modal frequencies and multiples thereof causes standing waves. The nodes and antinodes of these standing waves result in the loudness of the particular resonant frequency being different at different locations of the room. These standing waves can be considered a temporary storage of acoustic energy as they take a finite time to build up and a finite time to dissipate once the sound energy source has been removed.
Бөлме резонанстарының әсерін азайту
Қатты беттері бар бөлмеде жоғары Q және өткір резонациялар пайда болады. Мұндай резонацияларды басу үшін бөлмеге дыбыс сіңіретін материал қосуға болады, ол жиналған акустикалық энергияны жылдам тарату арқылы жұмыс істейді. Тиімді болу үшін, қабырғаға орналастырылған кеуекті, дыбыс сіңіретін материалдың қалыңдығы толқын ұзындығының төрттен біріне тең болуы керек, ал төмен жиіліктерде, олардың ұзын толқын ұзындығын ескере отырып, өте қалың сіңіргіштер қажет. Дыбыс сіңіру ауа қозғалысының жеке талшықтармен үйкелісуі арқылы жүзеге асырылады, кинетикалық энергия жылуға айналады, сондықтан материал талшықтардың тығыздығына қатысты дұрыс "денситиге" ие болуы керек. Тым бос болса, дыбыс өтіп кетеді, ал тым тығыз болса, кері шағылыс пайда болады. Техникалық тұрғыдан алғанда, бұл ауа қозғалысы мен жеке талшықтар арасындағы кедеріс сәйкестігі мәселесі. Жылу оқшаулау үшін қолданылатын шыны талшығы өте тиімді, бірақ нәтиже жоғары жиіліктерде табиғи емес "өлген" дыбыс шығармауы және төменгі жиіліктерде "гулдеу" эффектісін сақтауы үшін өте қалың болуы керек (шамамен төрт-алты дюйм), осылайша ол жиіліктердің кең ауқымында сіңіруді қамтамасыз етеді. Перделер мен кілемдер тек жоғары жиіліктерде ғана тиімді (мысалы, 5 кГц және одан жоғары). Дыбыс шамамен бір миллисекундта бір фут (344 м/с) жылдамдықпен қозғалады, сондықтан 1 кГц жиіліктің толқын ұзындығы шамамен бір фут (344 мм), ал 10 кГц жиіліктің толқын ұзындығы шамамен бір дюйм (34 мм) болады. Тіпті алты дюймдік шыны талшығы 100 Гц жиілікте аз әсер етеді, онда толқын ұзындығының төрттен бірі 2 футтан (860 мм) асып түседі, сондықтан сіңіретін материалды қосу 20–50 Гц жиілік диапазонындағы төменгі басқа ешқандай әсер етпейді, бірақ 100 Гц-тен жоғары жиіліктің жоғарғы басына үлкен жақсарту әкелуі мүмкін. Ашық тесіктер, дисперсия цилиндрлері (үлкен диаметрлі және әдетте қабырға биіктігімен тең), мұқият өлшенген және орналастырылған панельдер, сондай-ақ бөлменің дұрыс емес пішіндері – энергияны сіңірудің немесе резонациялық режимдерді бұзудың тағы бір жолы. Дыбыс сіңіру үшін, эхоаты жоқ камераларда көрінетін үлкен көбікті клиндердегідей, жоғалту ақыр соңында турбуленция арқылы жүзеге асырылады, себебі соқтығысқан ауа молекулалары кинетикалық энергиясының бір бөлігін жылуға айналдырады. Шыны талшықтары арасындағы қатты тақтадан тұратын демпферлік панельдер, беткі панельдің қозғалуына және талшықтармен үйкелісу арқылы энергияны сіңіруге мүмкіндік беру арқылы төменгі жиілікті дыбысты сіңіруге қолданылған. Егер бөлме салынып жатса, оның резонациялары естілмейтіндей бөлме өлшемдерін таңдауға болады. Бұл бірнеше бөлмелік резонациялардың жиіліктерінің бірдей болмауын қамтамасыз ету арқылы жүзеге асырылады. Мысалы, куб тәрізді бөлмеде үш резонация бір жиілікте болады. Бөлме резонацияларынан туындаған жиілік жауабының теңсіздігін өтеу үшін дыбыс жүйесін теңестіру өте шектеулі, өйткені теңестіру тек бір нақты тыңдау орнында жұмыс істейді және басқа тыңдау орындарында жауаптың нашарлауына әкеледі. Сондай-ақ, дыбыс жүйесінің эквалайзері арқылы күшті бас күшейту дыбыс жүйесінің өзіндегі динамикалық диапазонды қатты азайтуы мүмкін. Кейбір сатушылар қазіргі уақытта бөлмені теңестіруге арналған күрделі жабдықтарды ұсынады, олар үшін дәл микрофондар, кең ауқымды деректерді жинау және қажетті компенсацияны жүзеге асыру үшін компьютерлік электрондық сүзгілерді пайдалану қажет. Бұл жүйелердің өте қымбат екенін ескере отырып, қарапайым бөлмелердегі жақсартудың салыстырмалы құны туралы пікірталас бар.
A room with generally hard surfaces will exhibit high Q, sharply tuned resonances. Absorbent material can be added to the room to damp such resonances which work by more quickly dissipating the stored acoustic energy. In order to be effective, a layer of porous, absorbent material has to be of the order of a quarter wavelength thick if placed on a wall, which at low frequencies with their long wavelengths requires very thick absorbers. Absorption occurs through friction of the air motion against individual fibres, with kinetic energy converted to heat, and so the material must be of just the right 'density' in terms of fibre packing. Too loose, and sound will pass through, but too firm and reflection will occur. Technically it is a matter of impedance matching between air motion and the individual fibres. Glass fibre, as used for thermal insulation, is very effective, but needs to be very thick (perhaps four to six inches) if the result is not to be a room that sounds unnaturally 'dead' at high frequencies but remains 'boomy' at lower frequencies, so that it provides absorption across a broad range of frequencies. Curtains and carpets are only effective at high frequencies (say 5 kHz and above). As a rule of thumb, sound travels at one foot per millisecond (344 m/s), so the wavelength of notes at 1 kHz is about a foot (344 mm), and at 10 kHz about an inch (34 mm). Even six inches of glass fibre has little effect at 100 Hz, where a quarter wavelength is over 2 feet (860 mm), and so adding absorbent material has virtually no effect in the lower bass region in the 20–50 Hz region, though it can bring about great improvement in the upper bass region above 100 Hz. Open apertures, dispersion cylinders (large diameter and usually wall height), carefully sized and placed panels, and irregular room shapes are another way of either absorbing energy or breaking up resonant modes. For absorption, as with large foam wedges seen in anechoic chambers, the loss occurs ultimately through turbulence, as colliding air molecules convert some of their kinetic energy into heat. Damped panels, typically consisting of sheets of hardboard between glass fibre battens, have been used to absorb bass, by allowing movement of the surface panel and energy absorption by friction with the fibre battens. If a room is being constructed, it is possible to choose room dimensions for which its resonances are less audible. This is done by ensuring that multiple room resonances are not at similar frequencies. For example, a cubic room would exhibit three resonances at the same frequency. Equalisation of the sound system to compensate for the uneven frequency response caused by room resonances is of very limited use as the equalisation only works for one specific listening position and will actually cause the response to be worse in other listening positions. Also large bass boosts by sound system EQ can severely reduce the headroom in the sound system itself. Some vendors are currently providing elaborate room tuning equipment which requires precision microphones, extensive data collection, and uses computerised electronic filtering to implement the necessary compensation for the rooms modes. There is some controversy about the relative worth of the improvement in ordinary rooms, given the very high cost of these systems.
Концерт залдары
Концерт залдары сияқты немесе үлкен телестудиялар сияқты өте үлкен бөлмелерде кішкентай бөлмелерге қарағанда әлдеқайда төмен жиілікті негізгі резонанстар болады. Бұл, жақын араласқан гармоникалық резонанстар төмен жиілік аймағында орналасуы мүмкін екенін білдіреді, демек, жауабы біркелкірек болады.
Very large rooms like concert halls or large television studios have fundamental resonances which are much lower in frequency than small rooms. This means the closely spaced harmonic resonances are likely to lie in the low frequency region and thus the response tends to be more uniform.