Акустическое оформление малых студий | Soundmain

Акустическое оформление малых студий

Оставим узким специалистам акустику больших студий, предназначенных для записи симфонического оркестра и решения других столь же масштабных задач. Обратим свое внимание на гораздо более многочисленные студии, в которых тоже кипит работа: озвучиваются или дублируются фильмы, создаются рекламные ролики, записываются небольшие коллективы. Таких – многие тысячи.

В помещении, которое приспособили для записи рабочие с ближайшей стройки, довольно часто приходится сталкиваться с последствиями неквалифицированного проектирования и исполнения. Умение находить и устранять подручными средствами последствия такого строительства представляется полезным инженеру студии и даже звукорежиссеру.

Наблюдения за работой студий дают повод для раздумий, настолько нетривиальные встречаются решения. Бывает, для записи мужского голоса стены студии обивают шинельным сукном, а для женского – матрасами. Возможно, выбор материалов основан на реальном положительном опыте. Полностью исключить такое нельзя, но есть сомнения. Сомнения продиктованы физикой процессов, понимание которых тоже будет не лишним сотруднику студии.

Уровень понимания должен быть достаточным для того, чтобы принять решение: можно спокойно продолжать работу или пора уже затевать реконструкцию и вызывать специально обученных этому делу людей.

В процессе эксплуатации приходится пользоваться тем, что построено. Возможности изменения акустических свойств готовой студии невелики, но они имеются. И в большинстве случаев удается довести параметры помещения до приемлемого уровня без капитального ремонта (единственное исключение – звукоизоляция), и начинать эту важную работу следует с оценки состояния студии.

На какие именно параметры и свойства следует обратить внимание? Можно перечислить основные факторы, которые могут отрицательно сказаться на результате работы студии.

Шумы

Шум – один из важнейших. Шум есть всегда, и бескомпромиссная борьба за тишину приведет к единственному результату – беспрецедентному расходованию средств. В качестве реальных ориентиров можно принять следующие значения:

►При отношении С/Ш менее 35 дБ возникает ощущение раздражения.
►Если С/Ш лежит в пределах 40…50 дБ, то качество условно можно оценить как удовлетворительное – такую запись можно продать за деньги.
►Если отношение С/Ш превышает 60 дБ, то можно спокойно работать, подавляющее большинство слушателей не обратит на такой шум внимания.

Измерить отношение С/Ш тракта записи можно «подручными средствами». Нужно отключить динамическую обработку и записать с помощью микрофона фрагмент звучания инструмента или голоса и шум студии (рис.1).


1



Рис.1. Фонограмма: полезный звуковой сигнал и шум студии.

Вычисление отношения мощностей сигнала и шума позволяет оценить ситуацию. В приведенном примере максимальное значение полезного сигнала составляет -1,2 dBFS, а среднеквадратичное значение уровня шума -49,8 dBFS. Отношение сигнал/шум в данном случае составляет, таким образом, 48,6 дБ. Рекордной эту величину назвать нельзя, хотя для работы с речевыми сигналами во многих случаях этого оказывается достаточно. Описанная процедура может быть названа «измерением» с большой натяжкой, но для примерной оценки вполне пригодна.

Обратите внимание еще и на структуру шума. Возможно, его источниками являются трудно устранимые внешние факторы, такие как лифт или транспорт на улице. Довольно часто обнаруживаются внутренние помехи, например, шум вентиляторов компьютера, он имеет периодическую структуру, что отражается на спектре (рис.2).

Задача снижения шумов компьютера в большинстве случаев решается, важно их обнаружить и идентифицировать. Едва ли можно назвать правильным решение расходовать средства на звукоизоляцию от внешних источников шума, оставив без внимания внутренние. Принимая решение, полезно учесть и тот факт, что структурированные сигналы заметны на слух обычно сильнее, чем шум, и на них следует обратить особое внимание.


2



Рис.2. Шум в студии содержит случайные составляющие и структурированные помехи.

Призвуки


Вы слышите не только фонограмму – свой вклад вносят акустические системы, помещение и мебель. Периодически следует проверять студию на предмет призвуков и дребезга.

Причиной появления новых звуков могут быть незакрепленные элементы оборудования, полки мебели, элементы отделки – колеблется все, что может колебаться. Дребезжат пружины, гремят незакрепленные детали, резонируют декоративные панели. С точки зрения физики гипрок на раме подобен пластику на барабане. Под действием изменения давления он прогибается, и его колебания имеют резонансный характер. И спектр излучаемого дребезжащими или резонирующими деталями отличается от спектра возбуждающего сигнала, а такие помехи очень легко заметить на слух, поскольку слабо маскирование.

Именно вследствие высокой заметности призвуков и дребезга их нетрудно выявить без специального измерительного оборудования. Решение задачи упрощается, если под руками есть тестовый диск. Если воспроизводить так называемый скользящий тон, то есть синусоидальный сигнал с плавно меняющейся частотой, то можно заметить на слух, что в помещении возникают еще какие-то звуки.

Главное при таких испытаниях – правильно выбрать скорость изменения частоты. Если частота изменяется слишком быстро, то не всегда резонирующий элемент успевает проявить себя, и дребезг мы не замечаем. Если же скорость изменятся слишком медленно, то призвук трудно заметить на фоне испытательного сигнала.

Есть еще один способ поиска дефектов акустического оформления помещения - импульсный. Сигнал должен быть достаточно длинным, чтобы передать помещению энергию, достаточную для проявления недостатков. И в то же время сигнал должен быть относительно коротким, чтобы не перегружать слух эксперта и не вызвать теплового повреждения подвижной системы АС. Предъявляемым требованиям удовлетворяет последовательность импульсов специальной формы (рис.3).

Синтезируется испытательный сигнал на базе стандартной сетки частот: 20 /25 /31,5 /40 /50…160 и 200 Гц. Ключевой момент – формирование огибающей. Экспериментальным путем была подобрана форма, при которой обеспечивается легкое обнаружение дефектов комплекса на слух, без использования приборов.

Основная энергия испытательного сигнала расположена в низкочастотной области, но его звучание легко локализуется в пространстве, поскольку в спектре присутствуют достаточные для локализации среднечастотные составляющие. Резонирующие и дребезжащие предметы тоже излучают широкополосный сигнал, что позволяет пространственному слуху человека легко их обнаружить при целенаправленном поиске.


3



Рис.3. Форма сигнала, используемого для поиска дефектов акустического оформления.

Призвуки в студии возбуждаются и музыкальным сигналом, но идентифицировать и выявить их происхождение в этом режиме бывает непросто, хотя отчетливо слышно, что качество звука невысокое.

На фоне простого импульсного испытательного сигнала слух легко обнаруживает и идентифицирует помехи, отличающиеся от испытательного сигнала временем появления. Обнаружить призвуки на слух оказывается гораздо проще, чем аппаратными средствами. Источник возбуждающего сигнала (акустические системы) и призвуков (стекло в окне, полка в стойке и т.п.) разнесены в пространстве. Пространственное демаскирование позволяет слуху раздельно воспринимать такие источники звука при соотношении уровней почти до 80 дБ. В реальных условиях призвук, возникающий сбоку от слушателя, может быть обнаружен, даже если его уровень на 60…80 дБ меньше, чем у фронтального сигнала.

Когда найдены резонирующие предметы и элементы строительных конструкций, можно перейти к наведению порядка. Логика действий проста. Нужно убрать дребезжащие предметы, если это возможно, и демпфировать то, что нельзя вынести из студии.

Возможно, обнаружатся дребезжащие стекла, в этом случае помогает промазывание герметиком щелей между стеклом и оконной рамой. Вязкий герметик хорош и для других случаев, например устранения дребезга полок в стойке.

Следует тщательно завинтить все винты и гайки. В каких-то случаях может потребоваться установка демпфирующих прокладок. Приходилось даже убирать из студии оборудование, внутри которого что-то гремело. Обнаруживает такое испытание и дефекты стоек и пантографов. Собственно, тем и отличается хороший пантограф, что не только держит микрофон, но еще и свободен от дребезга. Дребезг пружины можно ослабить, если разместить внутри нее шнур из поролона или другой демпфирующий материал.

Резонанс элементов отделки помещения, например того же гипрока, трудно устранить совсем, но можно существенно ослабить его влияние на звук. Снижение добротности Q понятным образом улучшает ситуацию. Если Q = 10, то мы имеем настоящий колебательный контур. Если Q < 0,7, то переходной процесс имеет апериодический характер, и резонанса просто нет.

Понижение резонансной частоты позволяет убрать спектр помехи в зону меньшей чувствительности слуха. Призвук с частотой 800 Гц будет хорошо заметен на слух. Если его спектр сместится ниже 30 Гц, то его заметность становится существенно меньше.

Итак, требуется снижение добротности и частоты резонанса. Во многих случаях положительный результат получается при установке дополнительных ребер жесткости (рис.4).

4


Рис.4. Дополнительные ребра жесткости или накладки помогают ослабить влияние резонансов элементов отделки помещения.

Гулкость

Обнаружение этого дефекта обычно не требует усилий – просто слышно, что звук имеет, как говорят, «ящичный» (или «коробочный») тембр. Воспроизведение скользящего тона помогает выявить и сами резонансы, и даже значения частот, на которых они возникают.

По значениям резонансных частот вычисляются длины волн, это помогает найти причину. Для возникновения стоячей волны необходимо, чтобы между границами помещения укладывалось целое число полуволн λ/2.

Например, для частоты F = 120 Гц половина длины волны составляет λ/2 = 340/(2×120) = 1,42 м. Если обнаружен резонанс на частоте 120 Гц, то надо искать расстояния, кратные λ/2 = 1,42 м – это 2,84 м (λ) и 4,26 м (3λ/2). Теоретически следовало бы рассмотреть еще и 5,68 (2λ), но в небольших студиях такие расстояния – большая редкость.

Размеры студии определяют и нижнюю границу резонансных частот: F = 340/2×М. Здесь М– максимальное расстояние между границами студии, то есть полом и потолком и между стенами. Если студия имеет ширину 3,2 м, длину 4 м и высоту 2,8 м, то низшая частота для стоячей волны равна 340/2×4 = 42,5 Гц. На частотах выше 1000 Гц стоячие волны в большинстве студий возникают довольно редко, поэтому основное внимание следует обратить на низкие частоты.

Устранить стоячие волны можно несколькими способами. Размещение дополнительной мебели, ширм или декоративных или живых цветов позволяет увеличить поглощение и погасить резонансы.

Хорошие результаты дает применение стеновых или потолочных панелей. Если обнаружена стоячая волна между полом и потолком, то на потолок следует поместить звукопоглощающие материалы, а если стоячая волна образуется между стенами, то звукопоглощающие материалы следует поместить на одну стену или на обе.

Как правило, в небольших студиях требуется именно заглушение, ведь существует множество способов доступными электронными средствами добавить объемность, но не придуман еще надежный метод уменьшения реверберации в готовой фонограмме.

Основные поглотители, их устройство и характеристики

Как же действуют звукопоглощающие материалы? В полной модели присутствует и сжатие-растяжение, и трение, и резонансы, и многое другое. Понять существо процесса с достаточной для эксплуатации точностью можно на упрощенных моделях.

Акустический сигнал – это изменение давления воздуха и колебания его частиц. У границы сред «воздух-стена» мы видим минимум колебательной скорости V (рис.5).


5



Рис.5. Ортогональная составляющая колебательной скорости частиц воздуха на границе раздела сред.


При удалении от стены колебательная скорость увеличивается, достигая максимума на расстоянии четверть длины волны. Если в зоне максимальной скорости движения поместить продуваемый материал, то получим максимальное поглощение энергии на аэродинамическом сопротивлении.

Тонкий поглотитель, наклеенный непосредственно на стену, слабо поглощает энергию движущегося воздуха (рис.6), особенно на низких частотах, потому что расположен в зоне, где мала колебательная скорость. На частоте 100 Гц, например, длина волны составляет 3,4м, и максимум колебательной скорости находится на расстоянии 85 см от стены. Если толщина материала 1 см, то на его поверхности скорость молекул воздуха составит всего sin((2X/L)×3,14) = 0,0185 от амплитудного значения. Воздух в этой зоне почти неподвижен, и поглощение на трение ничтожно.


6



Рис.6. Зависимость вносимого затухания от толщины и размещения поглощающего материала относительно стены.

Увеличение толщины материала дает положительный эффект – затухание увеличивается. Физика процесса определяет зависимость вносимого поглотителем такого типа затухания от частоты – затухание уменьшается с увеличением длины волны, то есть понижением частоты.

Если же обратить внимание на давление, то увидим максимум на границе раздела сред (рис.7). Если здесь разместить мембрану, то она будет изгибаться под действием этого давления. При наличии сопротивления трения в мембране мы получим поглощение энергии. Такого рода мембранные поглотители довольно часто применяются для управления акустическими свойствами больших залов и редки в маленьких студиях.


7



Рис. 7. Ортогональная составляющая давления воздуха на границе раздела сред.

Если же потребуется обеспечить максимальное поглощение именно на низких частотах, то используют перфорированный поглотитель (рис.8). Наружный его слой представляет собой жесткий лист, отражающий высокочастотные сигналы с минимальными потерями по волновому типу. Наличие перфорации позволяет избыточному давлению низкочастотных сигналов проникать внутрь «сэндвича» и нагревать поглотитель, расположенный внутри. В итоге максимум поглощения оказывается на низких частотах, и затухание падает с ростом частоты.


8



Рис.8. Перфорированный поглотитель.

Вернемся к примерам, приведенным в самом начале: матрасы и сукно. Толщина сукна не позволяет рассчитывать на эффективное поглощение низкочастотных сигналов, а именно этот вопрос встает чаще других. Вата в матрасе тоже оказывается неважным поглотителем звуковых сигналов, зато хорошо впитывает влагу и довольно скоро начинает «цвести», а то и плесневеть. Следует сказать и про пожарную безопасность: материалы, поддерживающие горение и тление, лучше держать подальше от студий.
Об авторе
SoundMain
Алексей Раков
1.jpg

Главный редактор группы проектов Soundmain, звукорежиссер, увлеченный демократизацией создания музыки

Комментарии

Нет комментариев для отображения.

Статья информация

Автор
Алексей Раков
Время чтения
8 минут(ы)
Просмотры
1,415
Последнее обновление

Больше в Студия

Больше от Алексей Раков

Назад
Сверху