Об использовании широкополосных поглотителей в площадках первых отражений

Об использовании широкополосных поглотителей в площадках первых отражений.
Одним из самых негативных эффектов интенсивных/первых отражений является эффект "гребенчатой фильтрации" (пояснять, что это такое, думаю не нужно). Так вот, данный эффект имеет место в частотном диапазоне примерно от 250 Гц. и выше, но выше примерно 600 Гц. система "уши-мозг" игнорирует его, поэтому данный эффект оказывает негативное влияние (очень сильную тембральную окраску) в частотном интервале примерно от 250 до 600 Гц.
Но для обработки площадок первых отражений используются низкодобротные устройства, например, широкополосные поглотители. Но, как известно, к низкодобротным устройствам термин "рабочий диапазон" применять некорректно, поскольку спад графика КЗП в сторону НЧ у них очень плавный. То есть, определить чёткую границу, где устройство ещё эффективно, а где уже нет - не представляется возможным. Поэтому, если мы планируем уверенно поглощать частоты в районе 250 Гц. (и выше) нужно иметь широкополосный поглотитель, уверенно работающий, хотя бы на октаву ниже.
Опять же, в общем случае, широкополосные поглотители резистивного типа/пористые абсорберы (акустический поролон, минеральная вата, меламин, стекловата и т.п.) толщиной порядка 50 мм. эффективны примерно до 500-600 Гц. вниз. Толщиной порядка 100 мм., соответственно, примерно до 250 Гц. Выводы, думаю, очевидны.
И да, особо проблемные частоты "гребенчатой фильтрации", естественно, зависят от расстояний от АС до стен и взаимного расположения АС/ТП.
Но эти поглотители, как правило, также активно поглощают и ВЧ...
Если же рассматривать относительно широкополосные СЧ поглотители резонансного типа - составные резонаторы Гельмгольца (перфорированные панели или с щелевыми отверстиями, или щелевые/планочные резонаторы), то эти устройства уверенно работают до 100 Гц. и даже ниже (в зависимости от относа и типа панелей) и, при этом, отражают ВЧ составляющую.
Примеры реальных конструкций широкополосных поглотителей:
- стекловолоконная панель Ecophon/AMF/ThermophonRockfon/Isofon толщиной 15-25 мм. со штатным красивым декоративным покрытием (предлагают несколько разных цветов) в рамочном корпусе с размерами, соответствующими размерам панели и глубиной порядка 100 мм. без задней стенки - относительно жёсткое и достаточно хрупкое декоративное покрытие частично отражает ВЧ (но не сильно);
- то же самое, но с использованием экологически чистой панели из меламина/Эхокор/Basotect толщиной 3-5 мм., но эти панели очень активно поглощают ВЧ;
- перфорированная гипсокартонная или МДФ панель в рамочном корпусе глубиной 75-100 мм. с размещением внутри корпуса вплотную к тыловой стенке панели минеральной ваты средней плотности (объёмная плотность 45-65 кг./м.куб.);
- щелевой резонатор Гельмгольца - набор деревянных или МДФ планок разной ширины, одинаковой толщины с одинаковыми промежутками между ними, закреплённый в одной плоскости. Внутри - плотную к тыловой стенке панели минеральной ваты средней плотности (объёмная плотность 45-65 кг./м.куб.). Расчёт на нужную резонансную частоту - с помощью он-лайн калькулятора. Активно отражает ВЧ;
- если есть доступ к фрезерному станку с ЧПУ можно изготовить отличные, если не самые лучшие на сегодняшний день панели из МДФ типа Decoracoustic или Topakustik (принцип работы составного резонатора Гельмгольца, но более сложный - с секционированием пространства за панелью). Достаточно активно отражают ВЧ;
- ну, и самый простой, дешёвый, но очень эффективный DIY вариант широкополосного поглотителя - рамочный корпус глубиной порядка 100 мм. с вложенной внутрь минераловатной панелью толщиной 50-100 мм., средней плотности (объёмная плотность 45-65 кг./м.куб.), предварительно обёрнутой звукопрозрачным нетканым полиэфирным полотном типа спанбонд/лутрасил/агротекс/агроволокно плотностью 25-50 г/кв.м. (для исключения эмиссии базальтовых волокон в пространство комнаты). Снаружи - декоративная звукопрозрачная ткань. От того будет ткань ворсистой и рыхлой или плотной с атласной поверхностью, зависит степень отражения ВЧ (но эффективность этого отражения, понятно, не слишком высока). Если же в качестве декора использовать не ткань, а, скажем, циновку или ротанг, то, с моей точки зрения, достигается однозначно более интересный результат.

Как мне кажется, наиболее интересное звучание можно получить при использовании перфорированных рельефных поверхностей или щелевых резонаторов Гельмгольца с криволинейной поверхностью. Также можно поэкспериментировать с диффузорами с узкими ячейками без дивайдеров или достаточно глубокими рассеивателями с более или менее густым расположением рассеивающих элементов.
Из промышленно выпускаемых - очевидно, лучшим вариантом являются панели типа Decoracoustic или Topacustik.
Повторюсь, с моей точки зрения, в принципе, варианты реализации могут быть разными, суть - сохранение ВЧ составляющей (в меру) при эффективном СЧ поглощении (для разных комнат можно подбирать панели с разными резонансными частотами) с продолжением звукопоглощающего действия примерно до 100 Гц.
Ну, и, конечно же, в разных условиях в приоритете могут оказаться разные устройства.
Общая концепция такова (несколько утрированно): глушим площадки первых отражений - получаем очень хорошую локализацию и чёткость звучания, но при этом, относительно узкую сцену, полное отсутствие эмоциональности/вовлечённости и лёгкости звучания. Это, так называемый, "мониторный" характер звучания. Используя рассеивание, наоборот, получаем "море красок и эмоций", широту сцены, лёгкость звучания, но локализация КИЗ "смазывается", звучание становится более "грязным".
Таким образом, поиск баланса/компромисса между поглощением и рассеиванием для достижения субъективной "нирваны" и есть главная задача в данном аспекте.
С моей точки зрения, если говорить именно о КДП, эффективное СЧ поглощение всегда в "+", а вот чрезмерное ВЧ поглощение, опять же, с моей точки зрения, однозначно в "-".
Все пористые и ворсистые поверхности поглощают ВЧ, что часто приводит к переглушенности акустической среды (именно по ВЧ!), субъективно воспринимаемой, как некую глухость/пресность/неинтересность звучания.
В то же время, рефлексивные гладкие лакированные поверхности, наоборот, чрезмерно отражают ВЧ составляющую, что субъективно воспринимается в виде "резкости"/"крикливости" звучания.
Собственно, как избежать чрезмерного ВЧ отражения или поглощения и есть одна из главных, на мой взгляд, проблем при изготовлении устройств, предназначенных для акустической обработки площадок первых отражений на боковых стенах, а также фронтальной стены. И решение данной проблемы может состоять в использовании либо широкополосных поглотителей, либо акустических рассеивателей.
Например, резонаторы Гельмгольца, в том числе и перфорированные панели, являются эффективными СЧ поглотителями, отражающими ВЧ (само собой, от материала, из которого сделан резонатор, отражение ВЧ может быть разным, например, лакированная деревянная поверхность или гипсокартонная панель), поэтому я и считаю такое решение достаточно хорошим.
С рассеивателями также можно поэкспериментировать, но они, как правило, не обладают достаточной эффективностью в СЧ диапазоне.

Иногда для акустической обработки площадок первых отражений на фронтальной и боковых стенах используют диффузоры.
Принцип работы идеального акустического диффузора - максимально эффективное рассеивание (при минимальном СЧ поглощении) в максимально широком частотном диапазоне с равномерной диаграммой рассеивания.
Однако идеальный диффузор, как мне кажется, мало подходит для использования в площадках первых отражений, как на боковых стенах, так и на фронтальной стене маленьких комнат, в которых требуется больше поглощения, нежели эффективной/жёсткой диффузии.
Для того, чтобы сохранить "+" рассеивания и минимизировать "-" в данных условиях, очевидно, имеет смысл несколько "смягчить"/уменьшить эффективность рассеивания и несколько увеличить СЧ поглощение устройства. Что для этого можно сделать?
Традиционные диффузоры Шрёдера имеют дивайдеры - тонкие планки, разделяющие ячейки диффузора. Так вот, если их убрать, то диффузор будет продолжать корректно работать, но его рассеивающая эффективность снизится. Также можно несколько снизить эффективность рассеивания и повысить способность к СЧ поглощению путём использования 2D диффузора вместо одномерного. Или же увеличить порядок диффузора при заданных размерах, то есть, использовать диффузор того же размера, но с большим количеством более маленьких ячеек (само собой проектная частота диффузора в данном случае повысится) - в малых ячейках потери акустической энергии больше, следовательно, и СЧ поглощение выше. В то же время, диффузоры с более мелкими ячейками способны работать по назначению с более высокими частотами.
Часто в интернете на зарубежных тематических ресурсах можно встретить конструкции "неправильных" диффузоров, то есть, когда глубина устройства заведомо глубже расчётной для заданной ширины ячеек величины (что не соответствует правилу формирования плоской волны, а значит, идёт вразрез с теорией акустической диффузии). Иными словами, устройство имеет глубокие, но узкие ячейки, а следовательно, обладает достаточно эффективным СЧ поглощением и относительно низкой рассеивающей способностью. И, что-то мне подсказывает, что люди, которые их строят, вовсе не глупые...
Кстати, диффузор Skyline - яркий пример диффузора без дивайдеров. Но самое интересное то, что такие устройства, изготовленные "по правилам" встречаются не так уж и часто - больше фото красивых устройств (чаще на фронтальной стене, поскольку они имеют достаточно большую глубину) с беспорядочно (или формирующими какие-либо пространственные узоры) торчащими вперёд в виде "лапши" достаточно тонкими рейками квадратного сечения разной длины. Опять же - эффективное СЧ поглощение и небольшое рассеивание...
Само собой, это моё личное мнение, ну, а выводы каждый сам для себя должен делать индивидуально.

Считаю полезным использование в площадках первых отражений криволинейных поверхностей/рельефов, поскольку в отличие от отражения по закону "угол падения равен углу отражения" от плоских поверхностей, рассеиватели ослабляют интенсивность первых отражений, разбивая их на множество разнонаправленных ослабленных отражений и "яркие"/акцентированные области "растворяются".
В просторных комнатах расстояния от АС и точки прослушивания до ограждений относительно большие, соответственно, и ранние отражения приходят к ушам слушателя с большей временной задержкой, относительно прямого звука. В то же время, в маленьких комнатах, в связи с близким расположением ограждений, в структуре отражений доминируют именно интенсивные отражения. И именно на их коррекцию/ослабление и "заточены" акустические устройства, предназначенные для размещения в площадках первых отражений.
И здесь к этим устройствам даже чисто теоретически возникает, как минимум два требования: по "рабочему диапазону частот" и по эффективности ослабления (уменьшению амплитуды) интенсивных отражений.
Первое требование обусловлено превалирующим частотным диапазоном в конкретной комнате и нижней границей эффекта "гребенчатой фильтрации" (а это порядка 250 Гц.), вызывающего сильную тембральную окраску звучания.
Второе определяется международными требованиями ослабления амплитуды интенсивных отражений к амплитуде прямого/основного сигнала (для КДП это ослабление должно составлять примерно -5 -10 дБ. - по вкусу - определяется по графику Импульса ЕТС).
Ну, и в маленьких комнатах для получения комфортного звучания активное использование рассеивателей/диффузоров без сопутствующего СЧ поглощения вряд ли возможно.
Кстати, маленькими в международных рекомендациях считаются комнаты меньше 70 м.кв.
СЧ диапазон является самым широким, по сравнению с НЧ и ВЧ. Поэтому, никто не использует высокодобротные устройства в данном диапазоне - только низкодобротные/широкополосные и именно потому, что чётких границ между диапазонами и поддиапазонами в реалиях, действительно, нет. И вопрос состоит только в том, на какую область частотного диапазона должен прийтись максимум эффективности того же широкополосного поглотителя и что делать с более высокочастотной составляющей.
Опять же, очевидно, что в изначально "звонких" комнатах и/или при малом расстоянии от АС до площадки первых отражений, вероятно, выбор таки падёт в сторону поглотителей, а в заведомо переглушенных, соответственно - рассеивателей. Логика, думаю, вполне понятна.
Но, опять же, не всё так просто, большое количество хороших широкополосных звукопоглотителей, просто в силу законов физики, активно "съедают" ВЧ. А большинство типовых рассеивателей имеют слишком мелкий рельеф, чтобы быть эффективными в СЧ диапазоне. Отсюда, собственно, и вопросы.