Вы уверены, что Ваша аудиосистема звучит на все 100 %? Не торопитесь с ответом. В любом случае - это всё ещё, далеко, не «Magic Sonic»…

Акустика / Книга Dr.Sound / Бас-ловушки, широкополосные звукопоглотители и акустические рассеиватели

АКУСТИЧЕСКАЯ ФИЛОСОФИЯ МУЗЫКАЛЬНОЙ КОМНАТЫ

8. Бас-ловушки, широкополосные звукопоглотители и акустические рассеиватели

(Последнее редактирование 01.11.2012г.) 

«…и пусть падёт пелена с глаз братьев твоих, возникающая из глубин невежества, и войди в углы комнаты, и убей драконов низкочастотных резонансов мечом знания в твоей могущественной руке».

Auralex Acoustics. 

Итак, из предыдущих глав мы узнали о том, что абсолютно в любой не адаптированной для прослушивания музыки, относительно небольшой комнате, в большей или меньшей степени имеют место пять акустических явлений, искажающих оригинальный музыкальный контент. Это чрезмерно длительное время реверберации, флаттер, эффект «гребенчатой фильтрации», связанный с первыми отражениями, низкочастотные резонансы и граничные эффекты (SBIR). 

Также в общих чертах мы ознакомились с типами и принципом действия различных акустических материалов и специальных устройств. Теперь, можно перейти к изучению более подробной информации по данному вопросу в контексте их практического использования. 

Все, используемые для акустической обработки помещений, акустические устройства можно условно разделить на три группы:
1). Устройства, предназначенные для акустической коррекции ВЧ/СЧ диапазонов;
2). устройства, предназначенные для акустической коррекции НЧ диапазона;
3). универсальные устройства, предназначенные для акустической коррекции практически во всём частотном диапазоне. 

1. УСТРОЙСТВА ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ ВЧ/СЧ ДИАПАЗОНА 

Поскольку ВЧ и СЧ относительно легко поддаются акустической коррекции, то и начнём, пожалуй, именно с них.  

Как уже говорилось выше, в качестве устройств, предназначенных для акустической коррекции ВЧ/СЧ диапазонов, можно использовать пористые абсорберы, резонаторы Гельмгольца или акустические диффузоры различных типов. Применение таких устройств позволяет купировать проявления флаттера, корректировать время реверберации на ВЧ/СЧ, а также, при соответствующем размещении, управлять структурой ранних отражений.

 1.1. Пористые акустические материалы и специальные устройства 

1. Специальные изделия из акустического поролона, как правило, с рельефной поверхностью в виде неглубокой волны или пирамид одинакового размера. Заметьте, рельефная поверхность не имеет никакого отношения к рассеиванию, просто данное решение позволяет увеличить площадь «рабочей» поверхности материала, контактирующей со звуковыми волнами. 

Изделия обычно выпускаются в виде плит из вспененного полиуретана с открытой ячеистой структурой, как правило, оттенков серого цвета, размерами 1 х 1 м. или 1 х 2 м., плотностью около 30 кг./м.куб. и толщиной от 3 до 7 см. Средний коэффициент звукопоглощения этих девайсов составляет 0,5 – 0,6. Плиты легко монтируются на декоративно отделанные поверхности стен комнаты. 

Также выпускаются более толстые угловые элементы из этого же материала для звукопоглощения в более низком частотном диапазоне. 

На рынке похожая продукция наиболее широко представлена плитами Mappysil, девайсами фирм Auralex и Vicoustic.

image004

image006

image008 

2. Различные конструкции с использованием минеральной и стекловолоконной ваты толщиной, как правило, до 5 см. и объёмной плотностью до 60 кг./м. куб., монтируемые на небольшом относе от отражающей поверхности. 

        Конструкция такого СЧ пористого поглотителя представляет собой неглубокую (около 5 см.) прочную прямоугольную рамку, изготовленную, например, из деревянных реек, размерами обычно 0,5 х 1 м. или  0,6 х 1,2 м., в зависимости от размеров минераловатной панели. Внутрь этой рамки плотно вставляется обёрнутая спанбондом или лутрасилом (с целью предотвращения эмиссии микрочастиц минеральной ваты в пространство помещения) минераловатная панель. Снаружи устройство декорируется «звукопрозрачной» тканью. 

        В некоторых конструкциях с целью увеличения площади «рабочей» поверхности устройства в стенках рамочного корпуса делают крупные отверстия и затем закрывают их «звукопрозрачной» тканью. 

3. Также для звукопоглощения в ВЧ/СЧ диапазонах используют устройства, изготовленные на основе пористых поглотителей с жёсткой волокнистой структурой, например, акустических плит Heradesign. Плиты выпускаются двух типоразмеров 0,6 х 0,6 м. и 1,2 х 0,6 м. (поэтому их удобно использовать в конструкции подвесного модульного потолка). 

Heradesign

Конструкция такого поглотителя также состоит из прямоугольного жёсткого рамочного деревянного каркаса глубиной, как правило, до 10 см., с размещённой внутри минераловатной панелью. Плита Heradesign выполняет роль фронтальной панели устройства. Таким образом, мы получаем повышение эффективности минераловатного пористого поглотителя за счёт дополнительного звукопоглощения в пористом материале панели Heradesign. Значение коэффициента звукопоглощения данной конструкции, в зависимости от способа монтажа, может достигать 0,95. 

        Материал может быть окрашен в любой цвет «звукопрозрачными» акриловыми красками для внутренних работ или даже красками из баллончика-пульверизатора для подкраски автомобилей.  

1.2. Перфорированные акустические конструкции 

Для звукопоглощения в СЧ диапазоне широкое применение нашли акустические устройства, работающие по принципу резонатора Гельмгольца. Это перфорированные, как правило, гипсокартонные или МДФ панели, типа ППГЗ Knauf. Как уже говорилось ранее, данный вариант составного резонатора Гельмгольца эффективно поглощает СЧ, но при этом отражает ВЧ. 

Перфорационные отверстия могут быть различной формы и размера. Наиболее часто используются плиты с площадью перфорации 8 – 12 %. Плиты могут выпускаться размерами 0,6 х 0,6 м. или 1,2 х 0,6 м. для монтажа модульного подвесного потолка, а также большого размера около 2,5 х 1 м. 

Перфо1

Перфо2

Перфо3

В любом варианте, перфорированная панель является только частью звукопоглощающей конструкции, а именно, её фронтальной панелью. Чем больше её относ от отражающей поверхности, тем более низкие частоты поглощает устройство. Для расширения «рабочего» диапазона - во внутреннем пространстве девайса обязательно размещают минераловатные панели. 

Помимо этого, некоторые фирмы выпускают специальные устройства, работающие по такому же принципу, для локального размещения.

Локал Гельмгольц

Составные резонаторы могут использоваться для коррекции реверберационных характеристик помещения, устранения флаттера, а также для размещения в областях площадок первых отражений. 

1.3. Акустические диффузоры 

Диффузию часто используют в дополнение к поглощению в целях оптимизации параметров акустической среды помещения. Такое акустическое решение позволяет избежать эффекта «переглушенности» акустики музыкальной комнаты при использовании большого количества звукопоглощающих материалов. А поскольку понятия «живая» и «мёртвая» акустика помещения связаны только с ВЧ и ВСЧ, то и речь далее пойдёт именно о звуковых рассеивателях. 

Простейшим практическим вариантом конструкции звукового рассеивателя является изогнутый в виде сектора окружности в поперечном сечении лист фанеры, причём, чем меньше радиус изгиба, тем эффективнее девайс. И хотя, такое устройство, несомненно, обладает определёнными рассеивающими свойствами, оно всё таки не является полноценным акустическим диффузором. Однако, уже даже этого вполне достаточно, например, для устранения «флаттера» в плоскости АС. 

Дефлектор-флаттер

 При изготовлении данного девайса для предотвращения возникновения резонанса фанерной панели необходимо тщательно задемпфировать воздушное пространство между тыльной поверхностью изогнутого фанерного листа и поверхностью стены, на которой оно установлено, используя пористый поглощающий материал. 

Более сложные конструкции диффузоров способны рассеивать звуковые волны в различных направлениях, в зависимости от частоты, лишая их, таким образом, акустической энергии. В силу того, что такие устройства практически лишены прямого отражения, они используются для формирования диффузного звукового поля в области прослушивания, что субъективно воспринимается в ощущении пространственности и «лёгкости» звучания. 

Конструкции «истинных» акустических диффузоров, предназначенных для формирования диффузного звукового поля в зоне прослушивания, как правило, имеют геометрически сложный и глубокий рельеф лицевой поверхности, способствующий  ещё более тщательному рассеиванию различных звуковых волн. Чем глубже рельеф, тем шире «рабочий» диапазон устройства в сторону НЧ. 

 На практике для рассеивания звуковых волн довольно часто используются наборные рельефные пластиковые элементы: 

Пластик1

Пластик2

Пластик3

 В студийной практике и в акустической обработке музыкальных комнат часто применяются, так называемые, Skyline диффузоры:

Skyline

Наиболее эффективным вариантом акустического диффузора является диффузор Шрёдера. Его конструкция представляет собой группу смежных, открытых снаружи прямоугольных/квадратных камер одинаковой длины и ширины, но имеющих различную глубину. Данная конструкция, в зависимости от конструктивных особенностей, в состоянии обеспечить эффективность устройства вплоть до 300 Гц. и относительно равномерную круговую диаграмму направленности рассеивания вне зависимости от угла падения звуковых волн на рабочую поверхность девайса. 

Шрёдер1

Шрёдер2

 И, хотя диффузоры Шрёдера являются достаточно сложными,  как в расчётах, так и в изготовлении, устройствами, однако, при правильном подходе они позволяют получить просто потрясающий эффект. 

Таким образом, в отличие от более простых вариантов звукорассеивающих конструкций, представляющих собой различные рельефные поверхности, диффузоры Шрёдера имеют гораздо более широкую и равномерную диаграмму направленности переизлучения, а также, более широкий «рабочий» частотный диапазон в сторону НЧ. Основным назначением сложных акустических диффузоров является формирование диффузного звукового поля, позволяющего получить пространственное звучание и реалистичную звуковую сцену  в области прослушивания. Эти замечательные устройства позволяют сохранить «живость» акустической среды музыкальной комнаты даже в условиях использования массивного звукопоглощения. 

 К недостаткам этих устройств можно отнести сложность в расчётах и изготовлении, а также достаточно высокую стоимость. 

Акустические диффузоры, как правило, размещают  в площадках первых отражений на боковых стенах и потолке, а также на тыловой стене. В некоторых случаях,  их также размещают по центру фронтальной стены музыкальной комнаты. 

Обязательным условием при размещении диффузоров, является соблюдение акустической симметрии. 

Однако, следует отметить, что в отличие от акустических диффузоров, СЧ/ВЧ звукопоглощающие устройства уменьшают время реверберации, что делает звук более чётким за счёт минимизации влияния акустической среды комнаты. Поэтому в слишком «живых» малогабаритных комнатах многие специалисты таки отдают приоритет звукопоглотителям. 

2. УСТРОЙСТВА ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИИ НЧ ДИАПАЗОНА 

Как уже неоднократно говорилось в предыдущих главах, басовый частотный диапазон является наиболее проблемным в плане акустической коррекции в силу большой длины звуковых волн, распространение которых подчиняется законам интерференции. Поэтому и акустические материалы здесь уже практически бессильны, а специальные акустические устройства, предназначенные для низкочастотного поглощения, имеют достаточно сложную конструкцию. В зарубежной тематической литературе такие устройства называют бас-ловушками (Bass Trap)

Низкочастотные поглотители – это специальные, главным образом, механические устройства, которые, несмотря на значительные различия в конструкциях и принципах действия, спроектированы в полном соответствии с законами акустической физики, а именно, с учётом особенностей возникновения и распространения низкочастотных звуковых волн. Все они, в конечном итоге, поглощают акустическую энергию, трансформируя её в небольшое количество тепловой энергии, являясь универсальным эффективным инструментом в осуществлении адекватного контроля буквально над всеми акустическими проблемами басового частотного диапазона. Они широко используются в качестве средств акустической обработки комнат прослушивания, музыкальных комнат, домашних кинотеатров, контрольных комнат студий звукозаписи и т.п. 

Напомню, что основными НЧ акустическими проблемами практически любой малогабаритной музыкальной комнаты являются: низкочастотные резонансы/стоячие волны, SBIR-эффект, а также затяжная низкочастотная реверберация (во многих случаях время реверберации достигает значений более двух секунд!). 

Как ни странно, правильное использование бас-ловушек не только не уменьшает «количество баса», но и, наоборот, усиливает субъективное ощущение восприятия низких частот, делая при этом бас чётким, коротким и артикулированным. Это можно объяснить тем фактом, что бас-ловушки имеют тенденцию к сглаживанию АЧХ, соответственно, увеличивая или уменьшая уровень звука на различных частотах НЧ диапазона. То есть, при использовании бас-ловушек за счёт эффективного ослабления отражённой звуковой волны, а, следовательно, и результата её взаимодействия с основной звуковой волной, объективно, в области провала АЧХ будет наблюдаться частичная компенсация данного провала, а в области пика АЧХ, наоборот, снижение амплитуды проблемной частоты. Такой механизм объясняет эффективность НЧ поглотителей в отношении комнатных мод и граничных эффектов. 

Помимо этого, использование толстых пористых абсорберов решает проблему коррекции времени реверберации на НЧ. 

Как мы уже знаем из предыдущей главы, в основе механизма действия бас-ловушек лежит или принцип поглощения давления, или принцип поглощения скорости звуковой волны. 

2.1. НЧ поглотители резистивного типа 

На практике в качестве устройств, использующих принцип поглощения скоростного компонента звуковой волны, наиболее часто применяются угловые НЧ пористые поглотители типа Superchunk:

Угол1

Угол2

Угол3

Угол4

 Название девайса дословно переводится, как «супер кусок». Как видно из рисунков, конструкция данного устройства достаточно проста и представляет собой штабель из одинаковых угловых элементов, нарезанных из минераловатных панелей. Конструкцию можно размещать, как в вертикальных, так и в горизонтальных углах комнаты, от пола до потолка или от стены до стены. Понятно, что, чем длиннее диагональ, тем толще устройство и, соответственно, тем эффективнее оно на НЧ. Согласно большинству рекомендаций, длина диагонали не должна быть меньше 60 см. Сверху конструкция Superchunk обычно декорируется «звукопрозрачной тканью». 

В целом, это достаточно эффективное устройство, работающее в широком диапазоне частот и, к тому же, не нуждающееся в расчётах и дополнительной настройке. К недостаткам можно отнести достаточно большие габаритные размеры и недостаточную эффективность звукопоглощения на басовых частотах ниже примерно 100 Гц. То есть, называть такое устройство бас-ловушкой можно только условно, правильнее использовать термин «НЧ угловой звукопоглотитель». 

Достаточно широкое практическое применение нашёл ещё один вариант углового НЧ поглотителя. В его конструкции вместо сплошного массива пористого звукопоглощающего материала используются панели из плотной минеральной ваты (как правило, толщиной не менее10 см.), установленные по диагонали угла комнаты таким образом, что сами панели выполняют лицевую поверхность устройства, а угловое пространство позади них остаётся свободным. Этот вариант углового НЧ поглотителя называется Studiotyp. Аналогичное устройство, но с двумя параллельными панелями предлагает Андрей Смирнов под названием АК-47. Внешне эти девайсы ничем не отличаются от Superchunk, но последний всё таки имеет некоторые преимущества (аргументация ниже по тексту). 

Также некоторые фирмы, специализирующиеся на выпуске изделий из акустического поролона, такие, как, например, Auralex и Vicoustic, предлагают различные варианты угловых девайсов: 

Пор1

Пор2

Пор3

Пор4

Пор5

 Поскольку все вышеперечисленные акустические устройства являются толстыми пористыми поглотителями, то и механизм их звукопоглощения подчиняется принципу четвертьволнового фильтра. То есть, максимальное звукопоглощение для заданной частоты происходит, когда расстояние между лицевой поверхностью абсорбера и отражающей поверхностью составляет 1/4 длины волны для этой частоты. 

Из рисунка 1 видно, что скорость звуковой волны имеет максимальные значения в точках пересечения синусоиды с «нулевой» линией (значение звукового давления в данных точках, соответственно, минимально). В то же время, в верхней и нижней области цикла, скорость звуковой волны, наоборот, минимальна, а значение звукового давления - максимально. А поскольку скорость звуковой волны имеет максимальные значения в точках, соответствующих 1/4 длины волны, то, следовательно, в данных точках сосредоточено больше акустической энергии способной преодолеть сопротивление пористого материала, находящегося на пути звуковых волн. 


Скорость 

Рисунок 1. Звуковая волна достигает максимальной скорости
в точке 1/4 длины волны от поверхности стены.
На половине длины волны скорость минимальна.
Затем она вновь повышается, достигая максимума в точке 3/4 длины волны.
Далее эта картина повторяется до бесконечности.

       Именно поэтому эффективность НЧ поглощения определяется, главным образом, толщиной пористого поглотителя и его относом от жёсткой поверхности стены или потолка. Например, при использовании пористого абсорбера толщиной 10 см., частоты, 1/4 длины волн которых меньше 10 см., поглощаются массой материала независимо от расстояния до отражающей поверхности. А вот более низкие частоты, 1/4 длины волн которых составляет от 10 до 20 см., «телом» абсорбера поглощаются хуже, однако, это компенсируется величиной воздушного зазора. Смотри рисунок 2:  

9f17d6bbf6b4fd60491e3593473b1caf

  Рисунок 2. Высокие частоты (вверху) поглощаются  хорошо,
 поскольку их пики скорости попадают в толщу абсорбирующего
материала. На более низких частотах  (внизу)  значения скорости
не достигают максимальной отметки, поэтому и поглощение хуже.

 На основании вышесказанного, чисто теоретически можно предположить, что решающую роль в поглощении звуковых волн той или иной частоты играет не столько величина воздушного зазора или соотношение между ней и толщиной поглотителя, сколько расстояние от передней плоскости абсорбера до отражающей поверхности и, что вполне достаточно использовать тонкий поглотитель на большом относе от отражающей поверхности. 

Однако, на самом деле, эффективно поглощать низкие частоты могут лишь действительно толстые пористые поглотители, как правило, толщиной не менее 10 см. Кроме того, использование очень толстых поглотителей без воздушного зазора, например, как в конструкции Superchunkпозволяет избежать провалов в диапазоне поглощаемых частот. 

Дело в том, что величина воздушного зазора равная, как правило, 1/4 длины волны самой нижней расчётной частоты, не является оптимальной для остальных более высоких частот. На некоторых частотах эффективность поглощения возрастает, а на некоторых, наоборот, падает, то есть, имеет место неравномерность звукопоглощения на различных частотах. Это особенно заметно при использовании тонких поглотителей, по мере же увеличения толщины пористого абсорбера частотная неравномерность звукопоглощения постепенно сглаживается. Таким образом, полное заполнение звукопоглощающим материалом всего углового пространства, как в случае с Superchunk, обеспечивает равномерное звукопоглощение абсолютно всех звуковых частот, 1/4 длины волн которых, соизмеримы с толщиной устройства. 

Ethan Winerсчитает толстый угловой пористый поглотитель лучшим универсальным типом звукопоглотителя для большинства небольших комнат, поскольку он эффективен в широком диапазоне частот и параллельно с осуществлением модального контроля также выполняет функции ослабления проявлений SBIR-эффекта и коррекции времени реверберации.

Помимо этого, данные устройства являются самыми простыми и относительно дешёвыми, а суть акустической обработки с их применением сводится к установке достаточного количества девайсов. 

Ещё одной довольно популярной конструкцией НЧ резистивного поглотителя является цилиндрическая ловушка (Tube Trap) от Acoustic Sciences Corporation. 

ТТ1

ТТ2

ТТ3

ТТ4

Конструкция цилиндрической ловушки представляет собой полый тонкостенный, покрытый акустической тканью, стекловолоконный цилиндр, герметично закрытый с торцов крышками. 

По мнению некоторых специалистов-акустиков Tube Trap представляет собой разновидность пористого резистивного поглотителя, однако, инженеры компании Acoustic Sciences Corporation (ASC) утверждают, что разработанное, запатентованное и производимое компанией акустическое устройство является уникальным, поскольку, несмотря на то, что оно изготовлено из стекловолокна, по принципу действия оно является поглотителем давления звуковой волныи может устанавливаться в непосредственной близости от стен и углов помещения. 

Согласно описанию производителя, принцип действия устройства основан на возникновении разницы в давлении снаружи и внутри устройства и состоит из двух этапов. Сперва, звуковая волна создаёт вокруг наружной поверхности устройства зону повышенного давления, в то время как давление внутри устройства остаётся более низким. Таким образом, возникает перепад между значениями звукового давления внутри и снаружи трубы, так называемый, градиент давления. Стремясь компенсировать этот перепад, звуковая волна пытается проникнуть во внутренний объём ловушки и выровнять значения давления. Однако, чтобы сделать это, звуковой волне прийдётся преодолеть сопротивление стекловолокна, через толщу которого ей нужно будет пройти. Далее, волоконная структура стекловолокна трансформирует акустическую энергию звуковой волны в тепло, как обычный резистивный поглотитель. 

 Помимо этого, специальное рефлексивное покрытие на части полукруглой поверхности устройства функционирует как звуковой ВЧ/СЧ рассеиватель, не снижая при этом эффективности девайса на НЧ. 

ТТ5

ТТ6

Цилиндрические ловушки выпускаются в виде автономных секций длиной, как правило, 0,9 м., различных диаметров от 11,5 до 50 см. и  различного сечения – круглое, полукруглое, четверть окружности. Устанавливаются друг на друга в виде башен, высотой от пола до потолка, в углах помещения и вдоль его стен. Возможен горизонтальный вариант размещения Tube Trap

В заключение описания различных типов НЧ поглотителей резистивного типа хочу привести цитату Jon Risch: «Я просто хочу, чтобы Вы поняли: не существует каких-то особо плотных или сверх сжатых материалов для изготовления резистивных НЧ поглотителей и, чтобы Вы не делали, они по-прежнему так и останутся всего лишь пористыми абсорберами. Они никогда не будут также эффективны в плане низкочастотного поглощения, как «истинные» бас-ловушки резонансного типа, действие которых основано на поглощении давления звуковой волны». 

Таким образом, использование пористых абсорберов для поглощения самых низких басовых частот малоэффективно. 

2.2. НЧ поглотители резонансного типа 

Устройства, ориентированные на поглощение давления звуковой волны, дают великолепный эффект даже на самых низких частотах, но являются более сложными системами и максимально эффективны только в очень узком частотном диапазоне. Они также достаточно габаритны, но при этом, предназначены для монтажа непосредственно на поверхность ограждающих конструкций помещения. 

К устройствам этого типа относят мембранные и диафрагменные звукопоглотители. 

Мембранные НЧ поглотители 

Повышения эффективности НЧ звукопоглощения можно достичь путём сочетания в одном устройстве толстого пористого поглотителя и эластичной мембраны. Такая конструкция называется щитом Бекеши. 

Мембранные поглотители являются поглотителями резонансного типа, однако, в отличие от панельных (диафрагменных) звукопоглотителей, их фронтальная мембрана является эластичной, а не жёсткой и плотно облягает акустический материал, выполняющий весь внутренний объём устройства. Как правило, в этой конструкции в качестве материала мембраны используется Mass-loaded Vinyl и только в некоторых случаях применяется ещё более тонкая пластмасса с меньшей плотностью. Резонансная частота девайса зависит от плотности и степени напряжённости мембраны. Толстая минеральная вата, заполняющая всё пространство от внутренней поверхности мембраны до поверхности стены, снижает добротность устройства и способствует некоторому расширению поглощаемого частотного диапазона. Если конструкция щита Бекеши правильно рассчитана, то эффективность поглощения по частотному диапазону может достигать октавы. 

Конструкция представляет собой деревянную раму глубиной около 10 - 12 см. Весь внутренний объём девайса заполняется минеральной ватой плотностью 50 - 80 кг./м.куб. и толщиной, как правило, не менее 10 см. С внешней стороны рама герметично закрывается PVC мембраной плотностью 250 – 400 г./м.кв. со стабильными характеристиками натяжения (не зависящими от влажности). Конструкция обладает собственной резонансной частотой, значение которой, как правило, находится в пределах 28 – 42 Гц. с низкодобротной характеристикой звукопоглощения. 

Декоративное покрытие поверх мембраны может варьироваться, как по качеству (замша, матовые, глянцевые), так и по цветовой гамме. 

Готовое устройство монтируется непосредственно на поверхности стены или устанавливается около неё в определённом месте, например, в местах формирования SBIR-эффекта – позади и у ближайшей боковой стены от каждой АС. Также данные устройства корректируют время реверберации на низких частотах. Эффективность данного девайса в плане осуществления модального контроля менее значительна. 

Бекеши

Положительные стороны - хорошая эффективность даже на басовых частотах и относительно широкий рабочий диапазон. Недостатки - большие габаритные размеры, непрезентабельный внешний вид и невозможность точной настройки из-за отсутствия объективного контроля степени натяжения мембраны.

Для расчёта параметров мембранного поглотителя используется таже формула, что и для расчёта параметров панельного поглотителя, однако, эта формула не учитывает степени натяжения мембраны. 

Панельные НЧ поглотители 

Наиболее эффективными и распространёнными НЧ девайсами являются панельные или диафрагменные звукопоглотители. Основным элементом их конструкции является жёсткая резонирующая лицевая панель (диафрагма), изготавливаемая, как правило, из нетолстой фанеры, МДФ, ДВП и т.п., эластично закреплённая по периметру деревянного прямоугольного каркаса. Панель взаимодействует с замкнутым в герметичном корпусе устройства объёмом воздуха. Значение резонансной частоты панельного поглотителя определяется, главным образом, поверхностной массой диафрагмы и глубиной корпуса девайса. Размещение во внутреннем пространстве устройства минеральной ваты несколько снижает его добротность, но расширяет диапазон поглощаемых частот до +/- одна октава. 

Очень важный момент - пористый поглотитель, размещённый внутри устройства, не должен касаться диафрагмы и ограничивать её подвижность. С другой стороны, поверхность внутреннего пористого материала должна располагаться как можно ближе к тыльной поверхности диафрагмы. Также встречаются рекомендации наносить на внутреннюю поверхность диафрагмы вязко-эластичное покрытие, увеличивающее внутренние потери в материале диафрагмы (импеданс системы). Помимо этого, технология конструкции панельного поглотителя предусматривает прочное, но, в то же время, эластичное крепление диафрагмы по периметру рамочного корпуса устройства для сохранения её максимальной подвижности. 

Панельные поглотители монтируются непосредственно на поверхность стен или потолка. Процесс их изготовления относительно несложен, однако, при этом, особое внимание должно уделяться правильности расчётов и качеству сборки. К недостаткам можно отнести громоздкость, ограниченный диапазон поглощаемых частот и наличие собственной резонансной частоты, что при неправильном изготовлении может обуславливать соответствующую тональную окраску звучания. 

Что касается тонального окрашивания звучания на резонансной частоте панельного поглотителя, то по этому вопросу существуют различные точки зрения. Например, некоторые инженеры-акустики считают, что поскольку эти девайсы используются в основном для коррекции ярко выраженных пиков на звуковых частотах ниже 100 Гц., то уже сам этот факт говорит о малом влиянии данных устройств на тональный баланс. Кроме того, если диафрагменный поглотитель сконструирован правильно и мембрана обладает большими внутренними потерями (изготовлена с использованием вязко-эластических материалов), то вторичное излучение звука практически отсутствует.

Основное назначение этих девайсов - осуществление "прицельного" модального контроля и ослабление проявлений граничных эффектов. Поэтому панельные поглотители, как правило,  монтируются непосредственно на поверхности фронтальной или боковых стен в области их примыкания к фронтальным углам. Также они могут монтироваться по диагонали фронтальных углов или же на поверхности потолка в области его примыкания к горизонтальным углам. Поглощаемый частотный диапазон устройств этого типа может быть несколько расширен не только за счёт размещения пористого поглощающего материала внутри корпуса девайса, но также и путём использования нескольких панельных поглотителей, настроенных на разные частоты прилежащего диапазона. Например, при установке во фронтальных углах одновременно двух пар однотипных устройств, одна с расчётной частотой около 50 Гц, а другая - 100 Гц., получаем эффективное бас-поглощение в частотном диапазоне приблизительно от 40 до 150 Гц. То есть, полностью «покрывается» частотный диапазон, в котором пористые поглотители уже неэффективны. 

Таким образом, панельные звукопоглотители предназначены для поглощения самых низких басовых частот в диапазоне до 100 Гц. Именно поэтому данные устройства, собственно, и являются «истинными» бас-ловушками. 

Несмотря на достаточно большие габаритные размеры (ширина на менее 60 см., высота от пола до потолка) панельные поглотители, как правило, имеют небольшую глубину (8 – 15 см.), поэтому при монтаже непосредственно на поверхность стен они выглядят достаточно изящно и гармонично вписываются в интерьер комнаты. Вот, например, как выглядят панельные поглотители во фронтальных углах КдП Андрея Смирнова:

ПП1

f1d3d8c1d0304c483788f269ef12f1d0

Рассчитать параметры панельного поглотителя несложно, используя следующую формулу: f = 500/sqrt(M*d), где 
f– значение частоты, на которой происходит максимальное поглощение (Гц.), 
M – поверхностная масса мембраны/диафрагмы (кг./м.кв.), 
d – расстояние между мембраной и стеной (м.), а 
sqrt– аббревиатура квадратного корня.

Однако, быстрее и проще это можно сделать, воспользовавшись приведенной ниже номограммой: 

График

   Зависимость значения резонансной частоты f0 панельного
поглотителя от значения поверхностной массы b мембраны
и величины воздушного зазора между стеной и тыльной
поверхностью мембраны d

Также для расчёта параметров панельного поглотителя можно воспользоваться соответствующим акустическим on-line калькулятором, например, по ссылке http://www.acoustic.ua/forms/calculator6.html. 

Инженер-акустик Андрей Смирнов модифицировал стандартную конструкцию панельного поглотителя. Во-первых, он предложил использовать вязко-эластическое покрытие на тыльной стороне мембраны, что повысило внутренние потери в её материале и снизило вероятность тональной окраски звучания на резонансной частоте девайса. Во-вторых, он использовал дополнительную фиксацию минераловатной панели, размещённой в корпусе устройства, что устранило её нежелательные колебания синхронно с колебаниями мембраны и, соответственно, повысило эффективность девайса. В третьих, он предложил фиксировать мембрану к корпусу устройства без использования дополнительных крепёжных элементов – только на толстом слое полиуретанового клея-герметика, что обеспечило необходимую равномерную подвижность мембраны. Свою модифицированную версию панельного звукопоглотителя он назвал низкочастотным конверсионным поглотителем (НЧКП). 

2.3. Активная электронная бас-ловушка

Помимо описанных выше пассивных устройств существует по крайней мере одна современная электронная система Bag End E-Trap, использующая специальный сабвуфер и электронную схему для точного определения двух нежелательных резонансных частот помещения. После этого система генерирует и излучает соответствующую встречную волну, ослабляющую проявления выявленных резонансов. Работает устройство очень эффективно и занимает гораздо меньше места, чем многие из перечисленных выше устройств. Это не дополнительный сабвуфер для вашей системы, это специальное акустическое устройство, предназначенное для осуществления модального контроля. 

3. КРАТКО О СУТИ АКУСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

        Как правило, коррекция акустической среды музыкальной комнаты осуществляется путём сочетанного использования различных акустических устройств и материалов в зависимости от поставленных задач. 

Однако, существуют и примеры полной акустической обработки музыкальной комнаты с использованием только одного типа устройств, например, цилиндрических ловушек различного диаметра. В данном случае это возможно, благодаря тому, что звуковые рассеиватели, повторяющие окружность устройства, размещаются непосредственно на поверхности поглотителей. 

Автором этого акустического шедевра является американский эксперт в области высококачественного звуковоспроизведения JPeter Moncrieff. Его музыкальная комната известна, как «Moncrieff room». Причём грамотное и творческое использование всех достоинств Tube Trap позволило автору проекта решить абсолютно все акустические проблемы.

Помимо этого, цилиндрические ловушки имеют достаточно привлекательный внешний вид, приемлемые размеры и устанавливаются непосредственно около стен и в углах помещения. Главный недостаток проекта только один - очень высокая стоимость оригинальных девайсов. Кроме того, для полной акустической обработки даже небольшой музыкальной комнаты потребуется более 30 таких устройств, а это уже около 10 000 $!!! 

Так сколько же бас-ловушек необходимо использовать для адекватной акустической обработки музыкальной комнаты? В отличие от средних и высоких частот, которые довольно легко «переглушить», получить чрезмерное бас-поглощение, в принципе, невозможно, также, как и полностью подавить резонансный режим. Поэтому верное решение – использовать максимально возможное количество бас-ловушек. Ethan Winer по данному поводу писал:«Правильным является то, «что наибольшее я могу сделать, что бы всё ещё можно было протиснуться в комнату», а не то, «какое решение является минимальным для избежания бас-проблем»». 

«…для акустической обработки музыкальных комнат обычно используют два основных типа устройств - поглотители и рассеиватели. Поглотители, в свою очередь, бывают двух типов. Один - для контроля над средне- и высокочастотными отражениями, другой, бас-ловушки - для контроля над низкочастотными отражениями. Комбинированное использование этих трёх типов устройств позволяет добиться оптимальных характеристик акустической среды в комнате, предназначенной для серьёзного прослушивания музыки».

Ethan Winer.

В любом случае, устройства, предназначенные для акустической обработки музыкальных комнат и, особенно те из них, которые используются для осуществления бас-контроля, в принципе, не могут иметь маленькие размеры. С одной стороны, это обусловлено значительной длиной поглощаемых звуковых волн, а, с другой, достаточно большой площадью отражающих поверхностей помещения, подлежащей акустической обработке.

Dr.Sound

ВНИМАНИЕ