Домашние студии звукозаписи: акустическое оформление и звукоизоляция.

Домашние студии звукозаписи: акустическое оформление и звукоизоляция.

Домашние студии звукозаписи: акустическое оформление и звукоизоляция.

Домашние студии звукозаписи: акустическое оформление и звукоизоляция. Часть 1<br /> <br /> В последние годы, в связи с удешевлением компьютерной и звукозаписывающей техники, у музыкантов, композиторов и аранжировщиков появилась возможность творить прямо дома, не расходуя финансы на оплату дорогостоящего студийного времени. Эта тенденция имеет как положительные, так и отрицательные стороны.<br /> <br /> + В «плюс» несомненно идёт то, что работать дома во-первых удобнее, во-вторых спокойнее: можно заниматься своим делом в любое время, да хоть ночью! И при этом не дрожать над каждой зря потерянной минутой, ведь «студия»-то ваша, и время, хоть оно и бесценно вообще-то, но в данном случае не оплачивается вами полновесным рублём, посменно, почасово, или поминутно.<br /> <br /> - Однако, есть и свои «минусы», например отсутствие большого парка микрофонов или какой-то необходимой аппаратуры, и, самое главное, совершенно неподходящие для работы со звуком акустические условия. И если аппаратуру можно купить, то с акустическими параметрами своей «студии» просто так не «поборешься».<br /> <br /> При этом многие понимают, зачем нужен тот или иной прибор, знают как их подключить и использовать, но в области акустики зачастую наблюдается самое дремучее непонимание самой сути вопроса, приводящее к необоснованным и совершенно бесполезным тратам денег и труда: «здравствуйте, я купил много-много «аурофлекса» и супер-акустический потолок «Экофон», потратив все карманные деньги на 10 лет вперёд, но мои мониторы как бубнили, так и продолжают бубнить, что делать?», «я обклеил всю квартиру яичными лотками, включая тумбу под телевизор, кошку и унитаз, но соседи как стучали в стенку, так и продолжают стучать, что я сделал неправильно?», «как измерить звукопоглощение пробки, я хочу обклеить ей всю квартиру, чтобы мне соседи не мешали, стеклопакет на улицу я уже поставил». Такие вопросы зачастую задаются в и-нет конференциях, и эти самые вопросы говорят о том, что подавляющее большинство музыкантов даже не представляет себе как решать акустические проблемы, во-первых, и всю их важность, во-вторых. А ведь если умозрительно представить себе «важность» разных студийных «элементов» в общем «звучании» вашей студии, то усилитель «отхватит» где-то процентов 5, студийные мониторы ответят за 25%, а от акустики комнаты, где расположены эти самые мониторы, зависит добрых 70%, если не больше!<br /> <br /> Вот мне и хотелось бы развеять некоторые, железобетонно закаменевшие заблуждения, разъяснить кажущиеся на первый взгляд сложными вопрос, и немного помочь с конкретными примерами.<br /> <br /> Начнём, пожалуй, со звукоизоляции помещения, которое вы предназначили для вашей студии. И первое, что хочется немедленно сделать, это пожелать всем строго-настрого запомнить, или записать где-нибудь на видном месте большими буквами: «Звукоизоляция и звукопоглощение, это две абсолютно разные вещи!!». Хотя они могут быть и связаны друг с другом, но об этом ниже. <br /> <br /> Итак, давайте определимся, с тем, что такое звукоизоляция: звукоизоляция - это свойство различных преград ОСЛАБЛЯТЬ ПРОНИКАЮЩИЕ ЧЕРЕЗ НИХ звуковые волны. Измеряется это свойство с помощью коэффициента ослабления звука, который равен t(dB)= 10Lg(Iп/Iпр), где Iпр, это интенсивность прошедшего через преграду звука, а Iп – интенсивность падающего на преграду звука. Кстати, чуть не забыл: «интенсивность звука», это величина равная L=10Lg(I/I·), где I·, это величина, равная минимальному звуковому давлению, слышимому человеком. Найти коэффициенты ослабления (звукоизоляции) для разных материалов можно найти в строительных справочниках, либо в Интернете. <br /> <br /> Теперь перейдём к определению «звукопоглощения»: звукопоглощение - это свойство различных материалов ПОГЛОЩАТЬ ПАДАЮЩИЕ НА НИХ звуковые волны. Численно звукопоглощение определяется с помощью коэффициента звукопоглощения, который равен а=I/I·, где I, это величина интенсивности поглощённой материалом звуковой волны, а I· - интенсивность падающей на него волны. При этом за единицу звукопоглощения принимают 1 кв. метр открытого окна, то есть при этом вся попавшая в открытое окно, «уходит наружу», и I=I·.<br /> <br /> Таким образом, ознакомившись с определением звукоизоляции и звукопоглощения, мы видим, что вещи это совершенно разные, и если для 100% звукопоглощения нам нужно построить стену, которая будет все 100% звуковой энергии во всём диапазоне слышимых частот отражать обратно, то для «абсолютного» звукопоглощения нам просто нужно выйти в чистое поле: весь звук «улетучится» на все четыре стороны (отражениями от земли под ногами пренебрежём для чистоты эксперимента). <br /> <br /> Теперь, записав на бумажке необходимые определения, можно смело переходить к более конкретным вопросам, например к тому, какую нужно выстроить преграду для звука, чтобы соседи не страдали от вашего музицирования, а вы не скрипели зубами от перфоратора Васи с третьего этажа, или от автомобиля Пети из соседней парадной под вашими окнами. Теперь мы знаем, что звуковая волна, ударившись о стену вашей комнаты, частично отразится обратно (и это хорошо, потому как не пойдёт дальше к соседям), частично поглотится в материале стены (и это тоже хорошо), и частично пройдёт дальше. Соответственно, увеличивая способность материала стены отражать и поглощать энергию звуковых волн, мы увеличим звукоизоляцию нашего помещения. К сожалению, способность различных материалов отражать звук очень зависит от длины звуковой волны, и если кирпичная стена в 1 кирпич на 2000Гц имеет коэфф. звукоизоляции около 54дБ, то на 125Гц уже всего 39дБ. Плюс к тому, увеличение массы звукоизолирующей перегородки пропорционально коэффициенту звукоизоляции, соответственно, имея уровень звука у себя в студии в 100дБ, в соседней комнате (при межкомнатной стене в 1 кирпич, и на частоте 2кГц), 46дБ, увеличив толщину (и соответственно массу) стены в 2 раза, мы получим выигрыш в звукоизоляции всего на 3дБ! Ещё одна данность, которую нужно учитывать, это то, что звукоизолирующими преградами нужно оградить весь обьём студии, варианты «я на последнем этаже живу, мне можно потолок не звукоизолировать», не проходят: дело в том, что звуковые волны, падая на твёрдые поверхности, возбуждают в них собственные колебания, каковые свободно распространяются в материале и излучаются вовне. То есть, не изолировав потолок, но изолировав стены, вы получите идущий с потолка звук в соседнем помещении. Ещё один «подводный камень», это т.н. «структурные шумы», т. е. шумы, возникающие при ударах или трении по ограждающим перегородкам или конструкциям здания. Они могут представлять из себя серьёзную проблему, особенно в домах построенных по «монолитной» технологии: через конструкции здания стук молотка, к примеру, может дойти до вашей студии из другого конца здания через несколько этажей. <br /> <br /> При строительстве студий для решения всех этих проблем применяется способ «комната в комнате»: внутри изначального помещения на виброизолированном фундаменте строится отдельная комната, со своим потолочным перекрытием, с мощными кирпичными стенами, соответственно с дверным тамбуром. Однако для наших целей этот способ естественно мало подходит, как по финансовым причинам, так и чисто по физическим: обычно домашняя студия весьма мала по объему, и городить в ней ещё что-то не представляется возможным, во-первых, и вероятность оказаться вместе со всей своей «комнатой в комнате», фикусом, кошкой, и изумлёнными родственниками, а также обломками перекрытий, вместо седьмого этажа на первом, во-вторых!<br /> <br /> Несомненно, есть способы преодолеть все эти проблемы, и даже есть промышленные материалы, специально предназначенные для обработки внутридомовых перегородок, однако их цена такова, что звукоизолировать ими комнату смогут скорее всего только Равшан с Джумшудом в пентхаузе у светской львицы, а нам финансов хватит лишь на изоляцию собачей конуры, и не более того. Плюс к тому, широко разрекламированные характеристики этих материалов на практике могут оказаться фикцией. Но на то нам и дан разум, чтобы не «покупаться» на рекламные баннеры фирм, производящих «акустические» материалы, а добиться того же эффекта с гораздо меньшими затратами. Но об этом в следующей части.<br /> <br /> Домашние студии звукозаписи: акустическое оформление и звукоизоляция. Часть 2 <br /> <br /> В прошлой статье мы уяснили для себя разницу между звукопоглощением и звукоизоляцией, и твёрдо запомнили, что любая преграда, стоящая на пути звука, частично отражает его, частично поглощает, и частично пропускает через себя. Собственно, разница между суммой отражённой и поглощённой энергии звука, и энергии падающего на преграду звука и есть величина, характеризующая «тишину» в вашей студии. Также мы убедились в том, что для успешного отражения звуковой волны в большом диапазоне частот, преграда должна обладать весьма большой массой, что делает весьма сомнительной возможность строительства в домашних условиях полноценных звукоизолирующих конструкций. Вот о том, как с минимальными потерями «обойти» законы физики, мы сейчас и поговорим.<br /> <br /> Прочитав написанное выше, можно сделать вывод о том, что добиться желаемого можно применяя комплексный метод: не только наращивать общую массу конструкции, но и увеличивая звукопоглощение внутри неё. Таким образом, средние и высокие частоты мы успешно «отразим» преградой с достаточно небольшим удельным весом, а низкие частоты, которые достаточно свободно проходят сквозь такую перегородку, попробуем «погасить» внутри неё. <br /> <br /> Для начала рассмотрим процессы, за счёт которых в материалах поглощается энергия звуковых колебаний:<br /> <br /> Во-первых, это потери энергии при изменении направления волны, то есть при её отражении. <br /> <br /> Во-вторых, потери при контакте с материалом перегородки (фронт падающей волны попросту «прогибает» стену, либо «наводит» в ней собственные колебания) и, соответственно, нагреве материала перегородки. <br /> <br /> В третьих, это потери на нагрев воздуха при распространении звуковой волны, соответственно, чем более длинный путь она пройдет, тем больше «потеряет в весе». <br /> <br /> Таким образом, можно сделать вывод о том, что для создания акустической перегородки, наиболее эффективно отражающей и поглощающей звуковые волны, имеет смысл применять «сэндвичи» из различных материалов, каждый из которых будет выполнять свою часть работы по звукопоглощению:<br /> <br /> Первые, жёсткие, и с большим удельным весом, отражать и резонировать на низких частотах,<br /> <br /> Вторые, вязкие и тяжёлые, демпфировать первые, и наконец,<br /> <br /> Третьи, пористые, будут удлинять путь звуковой волны на микроуровне, способствуя потере энергии звука. <br /> <br /> Перейдём теперь к конкретным конструкциям. <br /> <br /> Первая конструкция, которую я хочу описать, описана в книге знаменитого акустического дизайнера Филипа Ньюэлла «Маленькие студии для больших записей», каковую, кстати, настойчиво рекомендую к прочтению всем заинтересованным лицам. В общем-то это та же самая «комната в комнате», но построенная на основе композиции разных материалов, каждый из которых выполняет свою функцию.<br /> <br /> Перегородка представляет собой каркас из деревянного бруса, обшитого со стороны капитальной стены двойным слоем гипрока со слоем гидробита между ними. Со стороны комнаты в проёмы каркаса вставляется минеральная вата плотностью 30-40 кг/м куб. и закрывается ещё одним слоем гидробита. Между этой перегородкой и капитальной стеной также закладывается минеральная вата.<br /> <br /> Теперь подробности: гидробит - это кровельный материал, произведённый на основании битума, продаётся на строительных рынках под общим названием «еврорубероид» (торговых наименований – десятки), представляет из себя плотный, тяжёлый лист, толщиной около 5-10мм, слегка напоминающий обычный рубероид, продаётся рулонами. Внимание!! Этот материал может выделять в воздух вредные вещества!! Как, впрочем, и минвата. А потому следует заранее позаботиться о мощной приточно-вытяжной вентиляции, и приобретать гидробит только с пометкой «для внутренних работ»!<br /> <br /> Рассмотрим теперь, как работает данная перегородка. Падающая звуковая волна частично отражается назад от гидробита (высокие частоты), частично поглощается в нём, за счёт вязкого трения в материале (средние частоты), то, что прошло дальше, гасится слоем минваты, а затем отражается назад от «сэндвича» из двух слоёв гипрока с гидробитом между ними. Несколько иначе работает эта конструкция на низких частотах. Её масса слишком мала чтобы отразить энергию низких частот, поэтому на НЧ она работает как панельный поглотитель. Панельный поглотитель, это устройство, основанное на «отъеме» энергии звука за счёт внутренних потерь в материале демпфированной мембраны. В «чистом» виде панельный поглотитель представляет собой каркас, установленный на капитальной стене, закрытый спереди массивной, хорошо демпфированной панелью, и заполненный звукопоглотителем внутри. Как видите, наша перегородка как раз и представляет из себя такой панельный поглотитель, правда размером со всю комнату! Панельный поглотитель представляет собой резонансную конструкцию, а потому наиболее эффективно «работает» в области частот, близкой к резонансной. Чем больше удельный вес материала панели, и чем больше расстояние до капитальной стены, тем более низкие частоты поглощаются. Подробнее о панельных поглотителях, и о многом другом можно узнать здесь.<br /> <br /> Небольшое пояснение, касающееся термина «демпфирование». Демпфирование - это свойство гасить колебания, хороший пример – амортизатор в автомобильной подвеске. Ну, можно ещё провести следующий эксперимент, поясняющий суть явления: возьмите хрустальный бокал, и слегка стукните по нему ложечкой, звенит? А теперь прилепите к нему кусочек пластилина, что теперь? Вот этот самый кусочек пластилина эффективно демпфировал собственные колебания бокала. В нашей конструкции роль демпфера выполняет гидробит.<br /> <br /> Таким образом, на низких частотах, звуковая волна, проходя сквозь перегородку, частично поглощается в ней, частично в слое минваты, затем частично проходит сквозь капитальную стену, частично отражается от неё, и, возвращаясь назад, опять поглощается материалом перегородки. <br /> <br /> Таким образом, мы обеспечили себе весьма хорошую звукоизоляцию на СЧ и ВЧ, за счёт практически полного отражения от двух слоёв гипрока, и частичного поглощения в слое минваты, и приемлемую звукоизоляцию на НЧ, за счёт поглощения энергии внутри перегородки. Надо сказать, что эффективность звукоизоляции такой перегородки на самых низких частотах всё-таки недостаточно велика, а потому на барабанах в квартире, оборудованной такой конструкцией, всё-таки вряд-ли не поиграешь, да и на бас-гитаре тоже. Впрочем, если имеется необходимость, и желание, то можно «удвоить» ограждающие конструкции, при этом звукопоглощение на НЧ увеличится не всего на 3 дБ, а гораздо больше, т. к. помимо удвоения массы конструкции, увеличатся потери в перегородке, а также потери из-за переотражения внутри перегородок. К примеру, наша студия расположена в железобетонном монолитном офисном здании, с внутренними перегородками в полкирпича, и огромным окном на очень шумную улицу, однако помехи возникают только в области инфранизких частот, ниже 50 Гц, малозаметны при записи, к тому же с успехом отсеиваются фильтрами, а по сравнению с величиной звукового давления от бас-бочки или басового кабинета, просто ничтожно малы. К тому же мы сами не мешаем соседям из тихого офиса, а деревообрабатывающий станок у соседей слева не мешает нам.<br /> <br /> Ещё несколько замечаний по поводу данной конструкции: ОБЯЗАТЕЛЬНЕЙШЕЕ условие «правильной» работы такой конструкции является полная её развязка от капитальных стен и пола. Так, к примеру, каркас должен «опираться» на резиновые кубики, или, как у нас на студии, на пористую резину достаточной толщины, при этом жёсткость резины должна быть рассчитана таким образом, чтобы она не «просела» под весом конструкции. Обычно такая перегородка сначала собирается на полу, а затем поднимается и прикрепляется к капитальной стене, так вот, это крепление тоже должно быть виброразвязанным. Можно применить резиновые втулки, вставленные в рассверленные в каркасе отверстия, и пропускать крепёж через них. Мы вообще обошлись без крепления к стенам, установив технологические крепления, которые были сняты после полной сборки конструкции, и приобретения ею достаточной жёсткости. Таким же способом строится потолок, при этом балки, к которым он будет крепиться, также нужно «развязать» со стенами, на которые они будут опираться, мы применили всё ту же пористую резину, щели между стеновыми и потолочными конструкциями необходимо залить строительной пеной. Кстати, чуть не забыл: полная герметичность – обязательное условие хорошей звукоизоляции, даже небольшая щель может свести все ваши усилия на нет! <br /> <br /> Вот как раз о «герметичности» нашей с вами студии мы и поговорим в следующей статье, а если точнее, то о конструкции «плавающих полов», окон, дверей, а также о её вентиляции. <br /> <br /> Домашние студии звукозаписи: акустическое оформление и звукоизоляция. Часть 3. О герметичности.<br /> <br /> В прошлый раз мы рассмотрели один из вариантов конструкции звукоизолирующей оболочки нашей студии, и определили, что для звуковых преград выгодно использовать композиции из разных материалов, каждый из которых выполняет свою функцию. Также мы уяснили, что для полной звукоизоляции важна полная герметичность конструкции, и теперь мы перейдём к рассмотрению конкретных конструкций студийных окон и дверей, долженствующих обеспечить эту саму герметичность и звукоизоляцию.<br /> <br /> Окна.<br /> <br /> Многие считают, что достаточно установить стеклопакет на окна, ведущие на улицу, или из контрольной комнаты в тон-зал, и дело в шляпе. Однако это не так: звукоизоляция, обеспечиваемая стеклопакетом на средних частотах всего-навсего около 30дБ, что явно недостаточно, а на низких частотах и того меньше. Существуют усиленные стеклопакеты с повышенными звукоизоляционными свойствами, но они очень дороги, и найти компанию, выпускающую такие стеклопакеты довольно сложно даже в таком крупном городе, как Санкт-Петербург. При этом их эффективность всё равно недостаточно велика – всего около 40-50дБ. Как же найти выход из этой ситуации? Правильно: сделать импровизированный «стеклопакет» самому, тем паче, что стёкла толщиной 6 мм можно легко купить в любой мастерской по резке стекла поблизости, а если постараться, то можно найти и 9 мм стекло. Чем толще, тем лучше, мы ведь помним из первой статьи, о том, что чем больше масса преграды, тем меньше звука она пропускает, и тем больше коэффициент звукоизоляции на низких частотах. <br /> <br /> Следующее правило: не располагать стёкла параллельно друг другу, так как при параллельном расположении, между двумя стёклами происходит дополнительный перенос энергии. Второе правило – желательно виброизолировать либо стёкла от рамы (что довольно непросто), либо раму от стены. <br /> <br /> На нашей студии мы построили устройство, в шутку названное «аквариумом», он представляет собой коробку из ДСП, глубиной около полуметра, в котором установлено 3 стекла толщиной 9мм. Стекло, обращённое к тон-студии, направлено слегка вверх, внутреннее стекло установлено под небольшим углом непараллельно стене, и стекло, обращённое к контрольной комнате, параллельно стене (параллельно, потому что мы придерживались технологии LEDE, но об этом в следующих статьях). В качестве рам для стёкол мы использовали деревянные бруски, ошлифованные рубанком под нужным углом, к ним были приклеены латексные уплотнители, а при сборке конструкции стёкла были «посажены» на силиконовый герметик, и закреплены банальным штапиком.<br /> <br /> После сборки «аквариум» был установлен в приготовленный для него стенной проём на виброизолирующую подложку из изолона НПЭ, а щели были залиты монтажной пеной. Хочу сразу предупредить – такая конструкция весит очень и очень прилично, в нашей студии окно небольшое, но мы всё равно порядочно намучились при установке, так что если возникнет неожиданное желание сделать панорамное окно во всю стену, подумайте об этом! Тем более, что при большом и «красивом» окне придётся усиливать его звукоизоляционные качества, и тремя листами стекла уже не обойдёшься: придётся ставить четыре, а то и пять стёкол. К сожалению, в рамках журнальной статьи невозможно полностью привести расчеты по звукоизоляции студийных окон, а потому посоветую обратиться за этим к профессионалам – акустикам.<br /> <br /> Также довольно сложно посоветовать что-то конкретное для звукоизоляции окна квартиры, выходящего на шумную улицу. Я вот, к примеру, живу в кирпичном доме 19 века, и при толщине стены около метра, установил бы дополнительный внутренний стеклопакет, или сделал бы съемные ставни по такому же принципу, по которому устроены звукоизолирующие стены (гипс/гидробит/гипс, или гипс/гидробит/ДСП), однако что посоветовать человеку, решившему устроить студию в панельном доме, я не знаю. Разве что устроить ставни непосредственно в звукоизолирующей стене, чтобы можно было добраться до окна.<br /> <br /> Двери.<br /> <br /> В общем-то, конструкция дверного полотна ничем принципиально не отличается от конструкции перегородки: те же материалы, те же чередующиеся слои. Я бы порекомендовал следующую конструкцию: за основу берётся лист ДСП или фанеры, который с двух сторон покрывается листами гидробита, на который затем кладутся листы гипрока, и притягиваются саморезами к этому листу, каковой оказывается внутри конструкции. Весь «бутерброд» закрепляется внутри рамы из деревянного бруса, к которому, в свою очередь, крепятся петли и фурнитура. Сразу скажу, что при такой конструкции двери замки не предусмотрены, но ведь замки внутри студии и не нужны, не правда ли? Гипрок снаружи может быть покрыть каким-либо декоративным, либо звукопоглощающим материалом, в нашей студии двери частично оклеены ковролином, а частично обшиты вагонкой.<br /> <br /> Ещё одна конструкция, доступная к изготовлению в домашних условиях – «засыпная» дверь. Её повышенные звукоизолирующие свойства обеспечены за счёт большой массы засыпанного внутрь песка. Конструкция её довольно банальна – рама из бруса, обшитая с двух сторон листами фанеры, сверху в раме необходимо оставить отверстие для засыпки в конструкцию песка, который засыпается после установки двери на предназначенное ей место.<br /> <br /> И в том, и в другом случае, дверную раму необходимо устанавливать под небольшим наклоном в сторону закрывания, чтобы дверь закрывалась сама собой. Внимание! Имейте в виду, что эти двери весят весьма немало, а потому дверная рама должна представлять из себя весьма мощную конструкцию, и дверь должна к ней крепиться не менее, чем на трёх петлях. Также мы должны помнить о том, что малейшая щель может свести на нет все Ваши усилия по звукоизоляции, а потому следует позаботиться о полной герметичности всей конструкции. Для этого стоит внимательно отнестись к точности изготовления и сборки всей конструкции двери, а также использовать силиконовые самоклеющиеся уплотнители, тем паче, что они продаются сейчас в любом строительном магазине. <br /> <br /> Прочитав эту статью, вдумчивый читатель обязательно спросит: «Вы вот всё говорите про герметичность и того, и другого, а чем же мы будем дышать в герметически закрытом тон-зале?», и спросив, будет совершенно прав. Приточно-вытяжная вентиляция и кондиционирование – обязательнейшее условие для комфортной работы в студии. «А как же в таком случае быть со звукоизоляцией, ведь вентиляция это же просто дырка на улицу, да ещё и с шумящим вентилятором?» спросит тот же самый читатель, и опять будет прав. Вот об организации принудительной вентиляции без нарушения звукоизоляции мы и побеседуем в следующий раз.<br /> <br /> Домашние студии звукозаписи. Часть 4. О студийной вентиляции.<br /> <br /> В прошлых статьях вы узнали возможные варианты устройства ограждающих конструкций, принципы их работы, и способы увеличения эффективности их звукоизолирующих свойств. Также мы рассмотрели несколько вариантов конструкций звуконепроницаемых дверей и оконных блоков, и уяснили, что герметичность помещения – основа его звукоизолированности. Однако работать в полностью герметичном помещении даже большого объёма можно весьма недолгий срок, исчисляемый минутами, соответственно нужна принудительная вентиляция. Вот о том, как оборудовать вентиляцией помещения студии без потерь в звукоизоляции, мы и поговорим сегодня. <br /> <br /> Для начала стоит упомянуть о том, что расчет эффективной системы вентиляции и кондиционирования воздуха, это весьма нетривиальная задача, решать которую должны профессионалы, к каковым я и рекомендую обратиться в первую очередь. А для того, чтобы специалисты могли правильно подойти к решению этой самой задачи, вам необходимо сформулировать исходные данные.<br /> <br /> Итак, зададимся для начала вопросом, какая собственно говоря, принудительная вентиляция бывает.<br /> <br /> Различают три вида вентиляции:<br /> <br /> Вытяжная. При этом вентиляторы удаляют отработанный воздух из помещения, свежий воздух в помещение поступает из естественных вентиляционных отверстий – щелей в дверных косяках, открытых окон, вентиляционных отдушин и пр.<br /> <br /> Приточная. При этом способе вентиляторы накачивают свежий воздух извне, а удаление отработанного воздуха происходит через окна, двери, и вентиляционные каналы.<br /> <br /> Приточно-вытяжная. При этом способе как нагнетание свежего, так и удаление отработанного воздуха производится с помощью вентиляторов, либо объединенных в единую установку, либо использующихся раздельно, со своим питанием, системами автоматизации, и фильтрами.<br /> <br /> Как становиться ясно из вышенаписанного, для студийного применения годятся только приточно-вытяжные системы, организующие двойные воздушные потоки, каждый из которых можно надёжно «заглушить». Отбор отработанного воздуха, либо поступление свежего за счёт естественных отверстий, либо незаглушенных вентиляционных отдушин недопустимо.<br /> <br /> Теперь рассмотрим, на основе каких данных рассчитывается мощность вентиляции. Прежде всего это учёт дополнительных источников тепла, и расчёт их тепловой мощности. Источниками тепла в студии могут быть:<br /> <br /> люди, соответственно надо указать максимальное количество людей, могущих единовременно находится в каждом помещении студии, данные по тепловой мощности, выделяемой «среднестатистическим человеком», имеются в каждой уважающей себя «вентиляционной» конторе.<br /> <br /> Тепло, выделяемое освещением, и работой бытовых приборов: чайников, кофемолок, телевизоров и пр. Соответственно, вы должны будете указать количество и тип осветительных приборов, бытовыми приборами, думаю, можно пренебречь, если вы конечно не собираетесь кипятить чай прямо на пульте во время работы. Кстати, о пульте: <br /> <br /> Работающие приборы и оборудование. Надо заметить, что приборы нагревают воздух весьма сильно. Мы в своё время этим пренебрегли, а зря: всего-навсего 8 рэковых совсем не мощных приборов (предусилители, компрессоры, эквалайзеры) греют воздух весьма ощутимо, можно сравнить с горячим утюгом, да и подсчёты это подтверждают: 8 х приблизительно35Вт (потребление одного прибора), это 280Вт, а если учесть то, что речь идёт о звуковых приборах, «выдающих» в нагрузку десятые доли ватта, то можно понять, что из этих 280Вт 99% пойдут на нагрев окружающего воздуха. Добавим к этому мощный компьютер, мониторные усилители, ламповое оборудование (ламповые предусилители), и блок питания микшерного пульта (в нашем случае это целых 600Вт), и поймём, что это весьма много, особенно если учесть, что эквивалентная тепловая мощность, выделяемая одним человеком, в зависимости от физической нагрузки и состояния окружающей среды, составляет где-то от 160 до 400Вт.<br /> <br /> Перенос тепла вовне, либо его поступление извне. При этом учитывается количество наружных стен, их материал, наличие и площадь окон, и прочее. Однако в нашем случае этими данными можно пренебречь, потому как хорошая звукоизоляция, это одновременно и очень хорошая теплоизоляция, ведь помимо внешних капитальных стен мы имеем одну, или несколько внутренних перегородок, с воздушными промежутками, к тому же заполненными минватой, и полное отсутствие окон.<br /> <br /> Также при расчёте вентиляции учитывается наличие в воздухе вредных испарений, газов, пыли и тому подобного, в нашем случае это всего-навсего углекислый газ, образующийся при дыхании, и бытовая пыль. Кстати, теплообмен между людьми, приборами, и окружающим воздухом также сильно зависит от объёма помещения, поэтому этот параметр тоже необходим для расчета вентиляции.<br /> <br /> Стоит упомянуть о том, что для защиты студии от внешней пыли, рекомендуется приточную часть вентиляционной системы сделать более мощной, дабы обеспечить внутри помещений избыточное давление, не позволяющее проникать внутрь уличной пыли сквозь открытые двери. И совершенно обязателен входной воздушный фильтр, установленный перед входным вентилятором! Я бы даже рекомендовал увеличить мощность вентилятора и установить дополнительный фильтр тонкой очистки: загрязнённость воздуха в нашем городе к сожалению такова, что за пару-тройку дней работы без фильтров всё в студии покроется толстым слоем чёрной жирной грязи.<br /> <br /> Для магистральных воздуховодов я рекомендую использовать металлические воздуховоды от канальных вентиляторов до глушителей, и пластмассовые гибкие для раздачи воздуха после глушителей. Также рекомендую использовать круглые канальные вентиляторы и системы воздуховодов – это значительно упростит монтаж, и к тому-же гораздо дешевле, чем прямоугольные воздуховоды.<br /> <br /> Для каждого помещения рекомендую использовать отдельную систему, это улучшит акустическую «развязку» между разными комнатами, и упростит систему управления вентиляцией.<br /> <br /> Вышеприведённых данных будет вполне достаточно для того, чтобы грамотный специалист правильно рассчитал вам вентиляционную систему.<br /> <br /> Небольшое лирическое отступление: к сожалению, я не буду в рамках этой статьи рассматривать вопросы кондиционирования. Дело в том, что имеющиеся системы активной вентиляции с климат-контролем и кондиционированием настолько дороги, что труднодоступны даже для совсем небюджетных студий. К примеру: простенький канальный кондиционер с возможностью забора воздуха извне стоит от 3000Е. Имеются конструкции, которые могут быть изготовлены самостоятельно, но для того, чтобы их произвести, надо иметь кучу сертификатов – от пожарного, до санитарного, и обладать серьёзной производственной базой, так что не будем о грустном!<br /> <br /> Теперь к звукоизоляции нашей вентиляции, простите за тавтологию. Так как вентиляция, если упрощённо, это дырка на улицу, то не допустить попадание внешнего шума (и шума вентиляторов, весьма заметного, кстати) внутрь помещения через неё, возможно только погасив этот самый шум внутри вентиляционного канала. И если вентиляционное оборудование «вообще» представлено в широчайшем ассортименте, то звукопоглощение в вентканалах представлено всего одним, по сути, устройством. Грубо говоря, это труба из минваты, защищённая изнутри металлической сеткой, и закрытая снаружи металлическим кожухом. Мало того, что такие штуки стоят неоправданно дорого, чрезвычайно неудобны в монтаже, создают сопротивление потоку воздуха, так они ещё и совершенно неэффективны: чтобы относительно неплохо изолировать студию на средних частотах, понадобились бы десятки метров таких глушителей!<br /> <br /> Мы поступили проще: был построен короб из обычного гипрока размером 600х600х1500. Внутри короба по его стенкам была размещена 100мм минвата, закрытая снаружи спанбондом. С одного его торца был подведён металлический круглый воздуховод от вентилятора, не доходящий до другого торца короба на 500мм. Воздуховод был заглушён с торца деревянной заглушкой, а в его части, находящейся внутри короба была сделана перфорация. С противоположного торца короба были установлены фланцы для индивидуальной разводки гибкими воздуховодами по вентиляционным диффузорам. Вся эта конструкция расположена снаружи звукоизолирующей оболочки. На каждом вводе в помещение установлена дополнительная «ловушка», представляющая из себя короб из ДСП, с высотой, позволяющей установить у него сбоку входной фланец, и заключающий внутри себя лабиринт - «улитку» с увеличивающимся сечением канала. Соответственно, после «улитки» находится фланец, ведущий через потолок вниз. Таким образом, потратив сущие копейки, мы создали весьма эффективную систему подавления «вентиляционных» шумов, не создав при этом большого перепада давления, уменьшающего объем поступающего воздуха. Услышать уличный шум у нас в студии, можно только встав на стремянку, и непосредственно приставив ухо к воздуховоду, да и то придётся прислушиваться. Гораздо большая проблема, это шум воздуха в вентиляционных решётках, а отсюда мораль: применяйте для приточной вентиляции только диффузоры и рассчитывайте вентиляцию «по максимуму», дабы использовать её в обычных условиях на пониженной мощности.<br /> <br /> И, наконец, последнее: ни в коем случае не применяйте для управления вентиляцией диммерные системы! Это мощнейший источник помех для звуковой аппаратуры, просите специалистов-вентиляционщиков использовать автотрансформаторы с симмисторным управлением, хоть это и гораздо дороже.<br /> <br /> Надеюсь, что эта статья поможет вам правильно поставить техзадание для расчёта студийной вентиляции, и создать условия для комфортной работы!<br /> <br /> В следующей статье мы коснёмся некоторых вопросов, относящихся к акустическому дизайну вашей студии.<br /> <br /> Домашние студии звукозаписи. Часть 5. Архитектурная акустика.<br /> <br /> В прошлых статьях мы узнали, как оградить нашу студию от посторонних звуков, также были приведены возможные конструкции студийных окон и дверей, и определены задачи, решение которых необходимо для обеспечения вентиляции и кондиционирования внутри студийных помещений, то есть немного изучили строительную акустику.<br /> <br /> А сегодня я хочу рассказать об акустике непосредственно внутри нашего помещения: почему в одних помещениях музыка звучит мощно, громко и чётко, в других превращается в неразборчивую кашу, а в третьих звучит хоть и разборчиво, но вяло и неинтересно. Для начала уясним, что такое архитектурная акустика, и с помощью каких теорий она описывается.<br /> <br /> Архитектурная акустика – это раздел прикладной акустики, изучающий:<br /> <br /> распространение звуковых волн в помещении;<br /> отражение и поглощение их ограждающими конструкциями;<br /> влияние отраженных волн на слышимость речи и музыки. <br /> <br /> Соответственно, существует целых три теории, описывающих процессы, происходящие при распространении звуковых волн внутри помещений, это:<br /> <br /> геометрическая теория<br /> статистическая теория<br /> волновая теория.<br /> <br /> 1. Геометрическая теория одна из самых древних, с её помощью были построены ещё греческие и римские амфитеатры, она основана на законах геометрической оптики, то есть распространение звуковых волн рассматривается аналогично распространению световых лучей: угол падения равен углу отражения, вогнутая поверхность фокусирует звук, выгнутая – рассеивает, гладкая поверхность отражает звук, как зеркало, шероховатая – рассеивает, наподобие матового стекла. Однако применение этой теории на практике ограничено весьма важным условием: размеры преграды должны быть многократно больше длины звуковой волны. Например для частоты 340Гц длина волны будет около 1 метра, соответственно, чтобы её «отразить» размер преграды должен быть больше 10 метров, а таких размеров в «малой студии», понятно, быть не может. На низких частотах эти размеры ещё больше. Поэтому геометрическая теория применяется в настоящее время в основном для проектирования больших концертных залов. Однако, и для нас она всё-таки не бесполезна: с её помощью мы можем рассчитать время прихода первых отражений, просто измерив длину отраженного полом, стенами и потолком «луча», исходящего из источника звука. А также уменьшить их энергию, разместив в местах отражения звукопоглощающий материал. Причём сделать это можно с помощью зеркала: двигая его вдоль стены, со своего рабочего места вы в определённой точке положения зеркала увидите в нём мониторы, вот эту точку и нужно заглушить, если первые отражения вам мешают. Однако, это правило действует только для средних частот, но об этом ниже.<br /> <br /> 2. Статистическая теория, заключается в рассмотрении процессов, возникающих в помещении, после выключения источника звука, как запаздывание многократно отраженных волн, и их постепенное ослабление в результате поглощения энергии волн преградами. Таким образом, с помощью статистической теории можно рассчитать время реверберации, и её спектральный состав, зная геометрические размеры помещения, и акустические характеристики ограждающих поверхностей. Однако и статистическая теория имеет ограничения. Рассмотрим сначала процессы, возникающие в помещении с источником звука, смотрим на рисунок.<br /> <br /> Первым в точку приема, где находятся уши слушателя или микрофон, приходит по пути 1 прямой звук, затем по пути 2 и 3 звуки, отраженные от ближайших к источнику поверхностей, далее звуки по пути 4, отраженные от удаленных поверхностей, и претерпевшие двукратные, трёхкратные и т.д. отражения. Помещение начинает «звучать» совместно с инструментом.<br /> <br /> Кстати, это очень важно для правильного звука. Дело в том, что отражения, приходящие к слушателю или микрофону с разных сторон, с определённой задержкой и спектральным составом, и создают то самое ощущение глубины и пространственности звука. Если вы «переглушите» помещение, то звук в нём будет сухой и неинтересный, тембры акустических инструментов будут малоузнаваемыми, к тому же, в случае концертного зала, или репетиционной «точки», вы значительно потеряете в громкости звучания инструментов, или акустических систем, вплоть до 9 дБ. Если же наоборот, время реверберации будет слишком большим, то следующая нота будет «наезжать» на предыдущую, ударные инструменты звучать с явным эхом, и музыка превратится в трудноразличимую кашу.<br /> <br /> После прекращения звучания источника начинается процесс затухания колебаний. Сначала в точку приема приходят сравнительно редкие начальные отражения. Далее плотность запаздывающих импульсов увеличивается, а их энергия постепенно спадает. Собственно, именно этим спадающим «хвостом» и занимается статистическая теория. Однако, для расчетов принимаются некоторые допущения, в частности считается, что распределение амплитуд и фаз акустических волн носит хаотический характер (что далеко не так), из чего следует, что средняя плотность звукового поля во всех точках помещения одинакова (таковое поле называется диффузным), что тоже невозможно.<br /> <br /> Например, в помещении размером 3 на 4 и на 5 метра возникнут т.н. «моды» - «стоячие» волны с частотами 57, 42,5, и 34 Гц (340/2/L, где 340 - скорость звука, а L – измерение комнаты), которые нарушат равномерность звукового поля, и создадут амплитудные «всплески» (резонансы) на этих, и кратным им высших частотах. Таким образом, применение статистической теории также ограничено, её можно применять только для тех частот, где модальные «всплески» сливаются друг с другом, и мало влияют на диффузность звукового поля.<br /> <br /> Эта частота зависит от объема помещения, и его геометрической формы, и ориентировочно вычисляется по формуле: <br /> <br /> f = K ( RT60 / V )1/2 (Гц),<br /> <br /> где RT60 – это коэффициент реверберации, равный (в секундах) времени, за которое звуковое давление падает на 60дБ, V – объём помещения, а К – экспериментально полученный коэффициент, равен 1890 по одним данным, и 2000 по другим. <br /> <br /> Вот как раз выше этой частоты, называемой частотой Шрёдера, действует статистическая теория, причём, для частоты в 4 раза большей частоты Шрёдера можно уже применять и законы геометрической акустики. А область частот «вниз» от частоты Шрёдера, до частоты также приблизительно определяемой формулой:<br /> <br /> f=340/2L (Гц),<br /> <br /> где 340-скорость звука (м/с), а L-максимальный размер комнаты (м), называется «резонансной», и в ней применяют третью акустическую теорию.<br /> <br /> 3. Волновая теория. Данная теория рассматривает процессы, происходящие внутри помещения, как постепенно затухающие сложные резонансы самого помещения (плюс воздух в нём, конечно), где помещение рассматривается, как объёмный резонатор. Данная теория применяется для расчета мод помещения, а также для выбора оптимальных пропорций помещения, в котором моды были бы распределены наилучшим для слуха образом. Также с помощью волновой теории рассчитываются методы борьбы с модами – резонаторы Гельмгольца, панельные поглотители, и пр.<br /> <br /> Таким образом, мы узнали сегодня о теориях, с помощью которых можно рассчитать акустические характеристики нашей студии. Вот о том, какими они должны быть, а также об устройствах, позволяющих осуществить акустическую коррекцию помещения, мы и поговорим в следующий раз. <br /> <br /> Домашние студии звукозаписи. Часть 6. Характеристики студийного помещения.<br /> <br /> В прошлый раз мы узнали, с помощью каких теорий осуществляется описание акустических процессов и явлений, происходящих в замкнутом помещении. Сегодня я хочу рассказать о том, какие требования должны предъявляться к студийному помещению, и о том, какие существуют способы коррекции акустических недостатков помещений.<br /> <br /> Одним из важнейших характеристик помещения, является время реверберации. Напомню, что измеряется оно с помощью коэффициента Rt60, численно равному времени, за которое интенсивность звука, после его прекращения, уменьшается на 60 дБ. Этот коэффициент измеряется для разных частот звукового диапазона, и одинаковое, или близкое значение этого коэффициента в широком диапазоне частот, вплоть до частот, на которых в этом конкретном помещении возникают моды, в значительной степени определяет звучание студии. Обычно «малая студия» обладает тон-студией площадью 15-20 кв. м, и высотой 3м, или даже меньше, в таком случае «равномерность» Rt60 можно рассчитывать приблизительно до 250-300Гц. Если вы заглушите своё помещение на средних и высоких частотах с помощью каких-либо акустических поглотителей, эффективно работающих только на средних и высоких частотах (а таких большинство среди имеющихся в продаже), то получите неприятное окрашивание звука как раз в области этих частот. <br /> <br /> Вторая важная характеристика помещения – диффузность звукового поля. Это значит, что распределение энергии звуковых волн в пространстве носит хаотический порядок, и амплитуда и фаза волны в каждой точке пространства, и в каждую единицу времени носит случайный характер. Очень грубо можно представить себе, что это такое, представив, что вы смотритесь в абсолютно плоское, неподвижное зеркало в первом случае, и в поверхность воды при сильном ветре, во втором. В первом случае, диффузность световых волн, если так можно выразиться, отсутствует, во втором – присутствует в полном объёме. Ещё более интересная аналогия – нахождение в комнате с зеркальными стенами, и одним, или несколькими источниками света. Если стены ровные, то ничего интересного происходить не будет, если же они причудливым образом изогнуты, и на них в хаотичном порядке под разными углами наклеены кусочки стекла произвольных размеров и форм, то при мельчайшем движении либо наблюдателя, либо источников света, можно будет наблюдать фантастическую, непредсказуемую игру света. Конечно, аналогия с диффузностью звукового поля тут весьма условная, но представление о процессе, хоть и весьма приблизительное, даёт. Впрочем, не такое уж и приблизительное: если кто бывал в новом Концертном зале Мариинского Театра (Мариинка 3), то он должен был наблюдать деревянные, причудливо изогнутые, звуковые «зеркала», созданные по проекту известного акустика Язу Тойота.<br /> <br /> И наконец, о самом «нехорошем» в акустике помещения: о так называемых «модах», то есть, резонансных частотах, определяемых геометрическими размерами помещения, и «гармониках» от них. Собственно, говоря, с такими резонансами тяжелее всего бороться, так же, как и поглощать, или изолировать любые низкие частоты, потому что энергии у них большие, соответственно, могут помочь только большие объёмы и массы ограждающих, или поглощающих конструкций. Основные аксиальные (возникающие между противоположными параллельными стенами) моды рассчитываются, напомню, по формуле: f = c/2/L, где с – скорость звука (м/с), а L – длина, ширина, и высота комнаты. Таким образом, мы получим 3 частоты основных резонансов комнаты. На самом деле на звук оказывают влияние и высшие моды, они рассчитываются по более сложной формуле, каковую можно найти в интернете.<br /> <br /> Ещё существуют т.н. «косые» или наклонные моды, которые распространяются по косой линии, переотражаясь от всех 6 поверхностей, но их влияние на акустическую обстановку в комнате минимально, поэтому можно ими пренебречь. <br /> <br /> Первая, конкретная конструкция, с описания которой мы начнём, и предназначена для борьбы с модами. Собственно говоря, эта конструкция – ваша комната, точнее её геометрические размеры. От них, и только от них зависит равномерность размещения частот мод и их «гармоник» в вашей студи, и соответственно, величину неприятных резонансов и лёгкость борьбы с ними. В 1993 году, на основе методики Роберта Волкера, инженерным департаментом ВВС была проведена серия экспериментальных работ, позволившая вывести формулу для определения соотношения сторон «идеальной комнаты».<br /> Формула выглядит следующим образом: 1.1W/H &lt;= L/H &lt;= 4.5W/H - 4,l/H &lt; 3, где W, это ширина помещения, L – его длинна, а H – высота. При этом должно выполняться условие: L/H &lt; 3, W/H &lt; 3<br /> <br /> Следующая конструкция также позволяет бороться с низкочастотными резонансами, и мы уже говорили о ней в первых частях статьи. Это панельный поглотитель. Он представляет собой лист упругого, гибкого, и достаточно тяжёлого материала, закреплённый в раме на некотором расстоянии от стены, и сильно задемпфированный минватой, либо другим доступным способом. Ещё раз напомню формулу для его расчета: fo=600/sqrt(m*d), где m – удельная плотность материала мембраны (кг/кв.м.), а d – расстояние до основной стены (см.). Надо заметить, что эта формула весьма приблизительна, зато и действие панельного поглотителя распространяется на +/- октаву от расчётной частоты.<br /> <br /> Следующее устройство, предназначенное для поглощения нежелательных колебаний, называется резонатор Гельмгольца. В «классическом», применяемом ещё в церквях древней Руси виде, он представляет собой замкнутый объем, или резонаторную камеру (глиняный горшок, вмурованный в стену), соединённый с помощью узкого отверстия с окружающим воздухом. Объём резонирует на определённой частоте, и усиливает её вовне камеры во время звучания, и поглощает колебания после прекращения звука. Если же демпфировать «горло» резонаторной камеры, то такое устройство будет поглощать как сам звук, так и его реверберационный отзвук. В настоящее время, с использованием принципа резонатора Гельмгольца, разработаны так называемые щелевые поглотители. Они представляют собой размещённый на стене деревянный каркас, с набитыми на него планками определённой ширины и толщины. Пространство за планками заполнено эффективным звукопоглощающим материалом. От глубины каркаса, ширины и толщины планок зависят частотные свойства поглощения щелевого поглотителя. Они вычисляются по формуле:<br /> <br /> fo = (c/(2*PI))*sqrt(r/((d*1.2*D)*(r+w))), где w - ширина деревянной планки, r - ширина зазора, d - толщина деревянной планки, D - глубина каркаса, с - скорость звука в воздухе.<br /> <br /> Теперь перейдём к рассмотрению устройств, предназначенных для создания в помещении диффузного звукового поля. В общем случае, так же, как и в примерах с зеркалами, это отражающие равномерно и хаотично энергию звуковых волн, поверхности. Например, такими «устройствами» являются расположенные в зале Санкт-Петербургской Филармонии колонны. Однако, любая поверхность будет отражать волны определённой частоты, и строго определённым образом, зависящим от материала этой поверхности, и её размеров. Поэтому было разработано устройство, которое называется диффузором Шрёдера (Манфред Шрёдер). По своей сути диффузор Шрёдера представляет из себя дифракционную решётку, рассеивающую равномерно по полуокружности звуковые волны весьма широкого спектра частот. Физически устройство выполнено в виде ячеек различной глубины, но одинаковой ширины. Выполнить его можно с помощью фанеры, или МДФ, а также с помощью деревянных брусков, нарезанных на плашки различной глубины, и «набранных» вместе на плоской поверхности. Расчёт диффузора довольно громоздок, поэтому предлагаю необходимые формулы самостоятельно поискать в мировой сети по ключевым словам «Диффузор Шрёдера».<br /> <br /> Технология L.E.D.E. (Live End - Dead End). В нашем случае переводится, как «мёртвая сторона – живая сторона». Концепция предназначена в основном для контрольных комнат, и заключается в полном «убивании акустики» с одной стороны комнаты с помощью всех возможных способов, и оставлении полностью отражающей поверхности с другой. В принципе, такой подход можно использовать и при проектировании помещения тон-студии. Расположив с одной стороны множество отражающих элементов, тех же диффузоров Шрёдера, и «намертво» заглушив противоположную стену, варьируя расположение источников звука и микрофонов, можно получить совершенно разное звучание.<br /> <br /> Ну, и наконец, немного про элементарные материалы, поглощающие в основном энергию только высоких и средних частот. К ним можно отнести такие материалы, как поролон, и изготовленный на его основе (но раз в 10 более дорогой) Auralex, различные виды минеральной ваты, и акустические потолочные панели, например «Экофон», и т. п, включая сюда всем широко известную упаковку из под яиц. Все эти материалы с разной степенью эффективности поглощают, как и было сказано выше, только ВЧ и НЧ, а потому, бездумно применённые в студии в единственном числе, скорее всего приведут только к ухудшению контроля за звуком, и если даже слегка увеличит разборчивость, то обязательно «испортит всё» проявлением бубнения и неприятной окраски звука..<br /> <br /> Надеюсь, эта серия статей помогла вам если не в непосредственном строительстве студии, то хотя бы определила направление ваших дальнейших изысканий.<br /> <br /> Успехов в творчестве! Дмитрий Розе