Встроенная акустика для жилых комнат, кухни, ванной – как выбрать и сделать своими руками. Высокочастотная акустическая система с круговой диаграммой направленности Расширение зоны стереоэффекта

Звуковая карта - центральное, но не единственное устройство компьютерной аудиосистемы. Как усиливать звук, на чем и в каких условиях его слушать, чтобы это было адекватно возможностям звуковой карты и доставляло наслаждение? Покупать новое или использовать старое?

У акустических систем и усилителей made in USSR, которые благодаря нешуточным размерам кажутся многим россиянам эталоном на все времена, безусловно, есть еще порох в пороховницах. Но учтите, что в аппаратах десяти-двадцатилетней давности многое могло прийти в негодность. Электролитические конденсаторы поисхудали, потенциометры засалились, диффузоры истрепались, корпуса рассохлись и т. д. Конечно, если динамики хорошо сохранились, звук будет неплохой, но прогресс не стоит на месте, и даже на сравнительно недорогой современной акустике получишь и динамику похлеще, и стереокартину утонченнее. Рынок наводнен элегантной активной акустикой с отличным звучанием. Всего за полсотни долларов получаешь все в одном: и сносный стереоусилитель, и приличные колонки.

Меломаны-компьютерщики преимущественно сталкиваются с проблемой выбора именно компьютерной акустики. И сопряжение таких систем с вычислительным другом в рамках среднестатистических российских апартаментов (12 квадратных метров на человека) значительно отличается от покупки, например, домашнего кинотеатра для установки в отдельном просторном помещении загородного особняка.

Стереофония и стереотипы

Правильно реализованная стереофония позволяет расставить голоса-звуки в пространстве, четко отделив их друг от друга, что не только улучшает-облегчает восприятие, но и воссоздает эмоциональную атмосферу - так сказать, выпускает джина из бутылки. Именно за джина звука выкладывают немалые денежки аудиофилы. Принято считать, что стереоэффект - это когда звук бегает слева направо и наоборот или когда одни инструменты доносятся из левой колонки, другие из правой. На самом деле люди, которые так считают, либо никогда не слышали настоящего стереозвука, либо им не дано услышать от природы.

Независимо от физиологических особенностей слушателя на качество стереоэффекта влияют три взаимосвязанных параметра:
удаление слушателя от линии, на которой находится пара акустических систем (стереобазы);
ширина стереобазы (расстояние между излучателями каналов);
направленность акустических систем.

Выбрав ширину стереобазы менее 2 м, на большинстве акустических систем при удалении порядка метра - типичная схема для компьютерного гнезда, - получим ширину зоны оптимального стереоэффекта (на приведенных схемах 1 и 2 граница зоны обозначена красным) около 20 см.

van_SG_stereo_classic.gif

При узкой стереобазе наши уши оказываются (ввиду фиксированного расстояния между барабанными перепонками) за пределами зоны стереоэффекта, если удаление от линии, соединяющей излучатели каналов, недостаточно. Чуть голова влево или вправо - и в зоне максимального стереоэффекта находится уже только одно ухо. Если заузить стереобазу, истинной стереокартины не видать как своих ушей: придется смещать акустические системы вглубь, за плоскость экрана монитора. Варьировать получится, увы, лишь в пределах глубины монитора, поскольку обычно он располагается на столе вплотную к стене. Иначе придется отодвигаться от линии «монитор-колонки» хотя бы на метр-полтора, что приемлемо только для страдающих дальнозоркостью обладателей дистанционных клавиатур. В качестве эксперимента колонки можно подвесить к потолку, направив вниз, и за счет расстояния до потолка достигнуть необходимого удаления (если хватит длины кабелей и вообще удастся проложить их более или менее эстетично).

Вопреки расхожему мнению об ответственности за стереоэффект высоких частот, определяющий диапазон - от 300-600 Гц до 3000-5000 Гц . Стереоэффект рождается не только разностью звукового давления, но и более тонкими материями звука. Авангардно продвинутые стереоэффекты основаны на фазировке (кувырок на 180 градусов, то есть в противофазе) составляющих звука из вышеупомянутого частотного диапазона. Теоретически волны в противофазе, взаимно складываясь, должны поглощать друг друга, но на практике, благодаря тому, что у нас два уха, расположенных не на нулевом расстоянии друг от друга, аннигиляции не происходит. Динамики излучают звуковые волны в противофазе, создавая сложное звуковое поле с перераспределенной энергией, вносит свою лепту и отражение от стен отставших по фазе волн. Парадоксально, но в этом случае мы явственно слышим мнимые (!) источники звука. Ощущения поразительные - порой кажется, что звук раздается за спиной, хотя никаких акустических систем там нет и в помине (см., например, наши статьи по наушникам Sony MDR-DS5100 - и акустической системе Creative PlayWorks PS2000 Digital - /multimedia/9049). Правда, угадать, в какой точке пространства комнаты эффект прорежется наиболее сильно, можно только эмпирически. Длина волны в стереофоническом диапазоне частот составляет примерно от 1 м до 6 см. Перенесите свой слуховой аппарат, скажем, на полметра вперед - и, весьма вероятно, эффекты уйдут в тень. Поэтому лучше разместить колонки так, чтобы заранее зарезервировать максимальную площадь пространства, определив впоследствии зону наилучшего стереоэффекта опытным путем. Разумеется, сделать это гораздо легче при широкой стереобазе.

Заметим, что раньше стереоэффекты основывались на разнице громкости между каналами или на распихивании голосов инструментов влево-вправо, как в записях The Beatles шестьдесят какого-то года. По мере совершенствования звукозаписи и познаний в области психоакустики стали использоваться фазовые задержки между звуками разных каналов. Так, если одинаковый по амплитуде звук выпустить с левого канала с задержкой более 3 мс относительно правого, на слух звук начнет преобладать в правом канале. Соответственно при задержке в правом канале, с точки зрения системы слуха человека, звук убежит в левый канал. Если же задержка превысит 60 мс, вместо виртуального стереоэффекта мы услышим разнобой (похожий на эхо) звуков, доносящихся с левого и правого каналов.

При слишком широкой стереобазе (более 4-5 м) и использовании компактных акустических систем всплывает масса сюрпризов, премущественно негативных, но с нашим житейским метражом такой размах не шибко интересен. Кстати, для профессионального прослушивания длина базы выбирается от 3 до 5 м, а для домашней аппаратуры до 3 м . Угол разворота акустических систем по отношению к линии базы составляет от 45 до 75 градусов.

Зачастую мы не имеем возможности разместить акустические системы согласно классическим правилам, по строгой симметрии и т. п. Не стоит отчаиваться - есть множество вполне приемлемых вариантов. Один из них для небольшой комнаты представлен на схеме 2. Расплатой будет узость (при базе до 4 м на удалении около 2 м - менее полуметра) и несимметричность оптимальной зоны для прослушивания, а плюсом - хорошая локализация источников звука за счет расширения стереобазы и ослабление акустического давления на низкочастотных резонансах.

При размещении колонок не забывайте прописные истины: не ставить по углам вдоль широкой стены; не задирать под потолок, засунув, например, на шкаф и не обеспечив наклона в сторону головы слушателя; не устраивать зону прослушивания в закутках, образуемых массивной мебелью и разнообразными строительными аппендиксами. В остальном можно смело экспериментировать. Например, если низов, на ваш взгляд, маловато, попробуйте устроить место для прослушивания так, чтобы голова-уши оказались как можно ближе к стене, противоположной от плоскости колонок.

Удаление оптимальной точки прослушивания и расстояние между акустическими системами взаимосвязаны через направленность последних. Не секрет, что под разным углом к оси колонки получишь разную амплитудно-частотную характеристику. Направленность особенно выражена на высоких и средних частотах. Эксперты дружно приветствуют широконаправленные колонки, у которых спад высоких и болтанка средних минимальны по мере возрастания угла отклонения. Никто не сомневается в том, что если под углом звук не ухудшается, то куда бы ни встал (в полуплоскости) слушатель, везде колонка будет звучать одинаково. Замечу, одна колонка. Но вот с двумя - война в Крыму, все в дыму Качество воссоздания стереокартины парой (!) колонок толком оценивать-измерять, похоже, еще не научились. Утверждение, что широконаправленные колонки дают лучшую локализацию источников звука в зоне стереоэффекта, довольно спорно. Инженеры-акустики настаивают: чем шире направленность, тем меньше площадь зоны стереоэффекта .О местоположении (продольном) идеальной точки стереоэффекта единого мнения нет. Одни утверждают, что это полторы длины стереобазы, другие настаивают, что это ровно одна длина (естественно, подразумевается равноудаленность от акустических систем).

Многоканальные системы

С вторжением в нашу жизнь многоканального звука, когда по комнате приходится распихивать не менее пяти сателлитов плюс сабвуфер, задача определения оптимальной зоны для прослушивания усложняется неимоверно. Не исключено, что оптимальная точка прослушивания окажется вовсе не в области уютного кресла, а где-нибудь в районе люстры.

Продавцы аудио/видео в один голос трубят, что без пяти сателлитов объемного звука вы не услышите. Замечу, что центральный канал нужен лишь для того, чтобы увеличить число посадочных мест в вашем кинотеатре. Представьте, что произнесенная шепотом фраза доносится из левого канала. Тогда зритель, акустически экранированный сидящими слева домочадцами и гостями, ее попросту не расслышит. Чтобы народ с краю не терялся в догадках, что сказал герой слева, а что ответила героиня справа, выделили специальный канал, в который звукорежиссеры стараются свести все диалоги. Если же весь партер - два кресла, центральный канал не столь необходим. Для прослушивания на персональном компьютере он вообще не актуален. Локализация звуков в центре прекрасно воссоздается левым и правым фронтом через старый добрый стереоэффект. Например, сверхудачная пятикомпонетная (4.1) система Altec Lansing ADA-890 первой среди компьютерной акустики получила сертификат THX, однако центрального канала там нет и в помине (см. ).Сабвуфер более целесообразен - без него динамика, упрятанная в многоканальные цифровые форматы, теряет смысл.

Отдельная песня - размещение тыловой (surround) акустики. Dolby Labs рекомендует тыл разносить шире, чем фронт (см. схему 3), при этом угол между тыловыми колонками в точке идеального эффекта составляет 140 градусов, а все колонки равноудалены от нее. То есть несабвуферные динамики должны быть расставлены по кругу.

Осмелюсь предположить, что с круглыми комнатами у нас туго, поэтому с тыловой акустикой придется мудрить. Обратите внимание, что по рекомендациям Dolby расстояние между фронтальными колонками равно радиусу колоночного круга. Тогда если отмеченное расстояние не превышает метра (характерно для классической расстановки компьютерных акустических систем рядом с монитором), то колонки окружающих каналов должны находиться на удалении от слушателя всего лишь в пределах одного метра. А это реализовать на практике крайне проблематично. Всякие подставки-треноги будут постоянно сшибаться-роняться вместе с колонками. В идеале колонки хорошо бы ставить на специальную полку или вешать на стену, только вот стена или полка наверняка окажутся дальше, чем нужно.

Соотношение расстояний, рекомендуемое приведенной схемой, не универсально и работает в неких пределах. Скажем, вряд ли оно будет справедливо для десяти метров и подавно не сработает для десяти сантиметров. Нетрудно предвидеть, что на малых расстояниях (менее полуметра) окажет влияние размер акустических систем.

Если верить все той же Dolby (знающей секреты пространственного звука не понаслышке), приемлемую зону для прослушивания следует искать внутри круга, радиус которого приблизительно равен половине расстояния между фронтальными колонками. Очевидно, что чем меньше это расстояние, тем меньше площадь оптимальной зоны для прослушивания. Следует отметить, что попадание ушей в так называемую приемлемую зону вовсе не гарантирует стопроцентного пространственного звука. Что-то из объемных эффектов останется, а что-то потеряется. Оптимальная зона может оказаться намного меньше приемлемой, это зависит от целого ряда нюансов.

Сюрприз поджидает тех, кто не любит отодвигаться от монитора, особенно при прослушивании музыки или просмотре фильмов с многоканальным звуком. Обычно пользователь сидит на расстоянии 50-70 см от дисплея и фронтальных колонок. А это при расстоянии между фронтальными колонками около метра и более (как правило, любители музыки расставляют их именно так) приводит к несовпадению положения ушей и идеальной зоны прослушивания из-за того, что последняя убегает за голову слушателя чуть ли не на полметра. Сближение фронтальных колонок до 50-70 см (по бокам 15- или 17-дюймового монитора) приближает идеальную точку прослушивания к ушам пользователя, но приводит к крайне нежелательным последствиям. Во-первых, для получения истинного объемного звука тыловые колонки придется располагать еще ближе (новый радиус-то равен пресловутым 50-70 см!). Во-вторых, площадь зоны оптимального прослушивания становится еще меньше, ужимаясь чуть не ли до размеров черепной коробки. В-третьих, область приемлемого прослушивания усыхает до того, что еще одному слушателю просто не найдется места в пространстве истинного объемного звука.

Впрочем, возникает резонная мысль: зачем потеть с расстановкой колонок, если никто не мешает отрегулировать громкость центрального, фронтальных и окружающих каналов в том же микшере аудиокарты, тем самым компенсировав разницу в удалении разбросанных не по правилам колонок. Однако здесь кроется подвох. Дело в том, что даже у идентичных акустических систем частотные характеристики различаются на разной громкости! То есть сильно нагруженные и слабо нагруженные колонки могут звучать по-разному. Вроде того как спеть тихо гораздо легче, чем то же самое спеть громко, не дав петуха или не сорвав голос. Подстройка громкости отдельных каналов может привести к гибели объемного звука, а может и сойти с рук. Тут как повезет с конкретной моделью колонок, как скажутся персональные предпочтения по громкости звучания.

Следует подчеркнуть, что использование разнокалиберных колонок (в частности, по мощности) для тыла и фронта, а также для центра, не есть простой путь с точки зрения воссоздания пространственного звука. Конечно, вы и с первого раза можете попасть в яблочко, но шансы, увы, не велики.

Чтобы правильно настроить объемный звук без волокиты с расстановкой (или подбором) колонок, прибегают к более тонким средствам, нежели подкрутка громкости. В драйверах продвинутых звуковых карт (и очень редко - в усилителях-декодерах многоканальных акустических систем, см. например, 12561) можно поиграться задержкой между фронтом и тылом. Например, в Creative SB Audigy2 появилась автоматизированная процедура калибровки многоканальных акустических систем, имеющая нетривиальный алгоритм.

Для корректной расстановки акустических систем в самых общих чертах можно рекомендовать два подхода. Первый (компромиссный) заключается в традиционной расстановке сателлитов фронта в плоскости экрана дисплея, а центра - верхом на мониторе. Тогда при небольшом расстоянии между фронтальными колонками и невесть как пристроенном тыле худо-бедно, но все-таки получим многоканальный звук прямо на рабочем месте, однако слушать придется в одиночку и не шелохнувшись, дабы не выскочить из зауженной зоны объемного звука. При достаточно широкой расстановке фронтальных колонок и, как следствие, отсутствии головной боли о том, куда пристроить тыловые колонки, получим приличную зону оптимального звука, но она будет за пределами типичного рабочего места. То есть при прослушивании многоканального звука придется отодвигать кресло назад.

Второй же подход (дальновидный) состоит в экспериментальной расстановке колонок вдали от монитора с целью расширения зоны оптимального прослушивания, а также придания пространственному звуку большей реалистичности и более четкой локализации.

Расположение колонки центрального канала на передней части монитора (предлагаемое множеством производителей мультимедиа) нельзя признать удачным решением, в том числе при широком расположении фронтальных колонок. Да, в полномасштабном домашнем театре принято громоздить центральную колонку на телевизор, но при этом фронтальные колонки раздвигаются более чем на два метра, а зрители-слушатели восседают на почтенном удалении. Если все-таки колонку центрального канала водрузить на монитор, а фронтальные колонки располагать наугад, ценителю звука придется отодвигаться гораздо дальше по сравнению с привычным рабочим расстоянием. Практика показывает, что порою лучше вообще отказаться от центрального канала. К сожалению, результат зависит от специфики акустических систем. Поэтому самое лучшее решение - удалить от места перманентного пребывания слушателя фронтальные и центральную колонки, разместив центр на подставке (или подвесе, или на полке) за монитором, а фронт - по краям стола или на соседних с ним полках (см. схему 4).

van_SG_true5_1!!.gif

Легко сказать, расставь колонки так и так, когда в комнате тут шкаф выпирает, а там какая-нибудь несдвигаемая хрень торчит. И так ли уж хорош этот пространственный звук, если можно обойтись добротным стерео? О вкусах не спорят, конечно. Хотите новых действительно острых ощущений? Тогда вперед!

Освобожденный от колонок компьютерный стол, поставленный перпендикулярно длинной стене - одно из спорных решений по оптимизации размещения акустики (схема 5). Фронтальные и центральную колонки надо на что-то поставить, чтобы они оказались выше стола и монитора, иначе не избежать экранирования и дифракции. Плохо и то, что оптимальная зона для прослушивания убежала так, что ее большая часть накрыла пространство, недоступное слушателям.

В случае углового стола, прижатого к двум стенам, получаем довольно скверный вариант (схема 6). Одна из тыловых колонок оказывается не пришей к кобыле хвост. Даже если ее подвесить к потолку, все равно асимметрия стен сделает свое черное дело, а о тыловую колонку-отшельника, висящую, как пить дать, на проходе, все будут головами биться. Вот со стереозвуком тут да, все чики-чики: тыловые колонки на стенах могут служить хорошим расширителем стереобазы в режиме double stereo. Чтобы все-таки претендовать на объемный звук, придется приблизить тыловые колонки (схема 7).

van_SG_true5_1!!.gif

Все сказанное выше о расстановке колонок касается акустики с пятью и более сателлитами, но в случае домашнего кинотеатра легко проецируется на четыре. С играми сложнее - придется поискать заветную сладкую точку (sweet spot) экспериментальным путем или ограничиться наушниками.

Особенности современных акустических систем Два слова о конструктивах компьютерных акустических систем. При закрытом акустическом оформлении колонок отдача на низких частотах оставляет желать лучшего, так как сказывается упругость воздуха, запертого внутри ящика акустической системы. Здесь под отдачей имеется в виду развиваемое в озвучиваемом пространстве акустическое давление. Упругость воздуха повышает основную резонансную частоту головки басового динамика тем больше, чем больше диаметр диффузора и чем меньше объем ящика . Большой по площади диффузор гораздо эффективнее излучает низкие частоты, но в век повальной миниатюризации это мало кого радует. Чтобы сделать колонку басовитее, идут тремя путями: увеличивают объем корпуса (не модно да и стоит недешево); утяжеляют низкочастотный диффузор (недостатки очевидны: попробуй раскачай и затормози, когда нужно) или увеличивают гибкость подвеса диффузора; обманывают природу, переворачивая по фазе волну, излучаемую тыльной частью диффузора, - вставляют порт (как правило, трубу) фазоинвертора. Насколько известно, расчет фазоинвертора не имеет однозначного аналитического решения, то есть при определении размеров злополучной трубы действуют методом проб и ошибок, используя полуэмпирические зависимости. Если труба, по прикидкам, выходит слишком длинной и не вмещается в корпус колонки, то фазоинвертор изгибают, реже, практически наугад, профилируют горловину трубы. Его выносят, как правило, на лицевую панель колонки, но не брезгуют и задней, хотя случаются и более логичные решения типа развернутого по периметру порта в нижней части колонок. Вариант с задним проходом, пожалуй, самый неадекватный. Разумеется, лучше всего фазоинвертор переворачивает ту волну, которая совпадает по частоте с его собственным резонансном. Остальные частоты будут выплевываться постольку поскольку. В идеале низкочастотные волны должны переворачиваться на 180 градусов, чтобы совпадать по фазе с излучаемыми передней поверхностью диффузора. Далеко не все динамические головки хороши для колонок с фазоинвертором. Любой динамик обладает собственным резонансом и есть такое понятие, как добротность колебательной системы. При малой добротности динамик будет стараться игнорировать внешние воздействия на собственной частоте резонанса. При большой добротности, наоборот, раскачиваться им в такт до одурения. Бородатый пример из физики про солдат, идущих по мосту не в ногу, еще помните? Ну, подвести при обычной эксплуатации к динамику напругу коварной частоты, чтоб он развалился, вряд ли удастся, - скорее гавкнется катушка (которая прикреплена к диффузору и колеблется в зазоре магнита). Чем подвижнее подвес диффузора, тем, как правило, выше добротность. Опыт показывает, что превышать некий предел по добротности чревато. В частности, есть риск получить черезмерную выпуклость на АЧХ акустической системы и неприятные на слух (хоть и мощные) низкие частоты. Как всегда в технике, наталкиваемся на необходимость поиска компромисса. Либо голова завязнет, либо ноги утопнут. Колонки получат либо высокую чувствительность (легко раскачиваются любым усилителем) и будут гудеть, бубнить и ухать в районе частоты фазоинвертора, либо низкую (что при грамотном проектировании активной акустики можно легко обойти, согласовав с динамиками встроенный усилитель), но зато без фазоинверторного гудежа. Фазоинвертор, сконструированный тяп-ляп, вкупе с неудачно подобранным динамиком размазывает во времени звуки ударного характера и привносит низкочастотное послезвучие в тона сугубо гармонические. Таким образом, фазоинвертор выручает при модной нынче миниатюризации колонок с классическими динамиками, но таит в себе множество труднопредсказуемых сюрпризов, чаще всего неприятных.

Об акустике помещений

Надеюсь, не надо доказывать, что одна и та же акустическая система в разных помещениях может звучать по-разному. Время реверберации прямо пропорционально объему озвучиваемого пространства и обратно пропорционально некой штуковине под названием общее поглощение помещения. Чем больше время реверберации, тем причудливее и мощнее эхо. Так называемое общее поглощение помещения чаще всего определяется эмпирическим путем. Поглощение некоторых объектов (стульев, кресел, людей) известно, но зависит от частоты звука. Например, на частоте 100 Гц оно втрое меньше, чем на частоте 4000 Гц.

В жилых комнатах объемом до пятидесяти кубометров время реверберации мало и составляет около 0,3 с. В такого рода помещениях слушатели главным образом воспринимают звуки, воспроизводимые непосредственно громкоговорителями . Звуки, отраженные стенами, имеют слишком малую задержку, чтобы наша система слуха успевала на них реагировать. Для сравнения: время реверберации больших концертных залов достигает пяти секунд.

Любое помещение вызывает избирательное перераспределение мощности определенных частотных составляющих. Наиболее заметно это на чистых тонах. Эффект вызывается образованием стоячих волн (фронт волны не перемещается в пространстве, затухание мало) на резонансных частотах помещения. Основные резонансные частоты определяются расстоянием между противоположными стенами, между потолком и полом, а также их геометрией. Помимо основных имеется множество дополнительных резонансов, уходящих в область более высоких частот. Так, в диапазоне частот до 100 Гц для большой гостиной комнаты можно обнаружить около сорока (!) резонансов. В малых помещениях не исключены даже низкочастотные биения - очень неприятное на слух явление. Не зря эксперты Hi-Fi-акустики отмечают нехорошую странность звучания на басах мощных напольных колонок в маленьких комнатах. Зато в комнатах с высоким потолком (более 3 м) могут чудесно зазвучать басы скромных полочных колонок. Заглушить же любую комнату в низкочастотном диапазоне непросто. Тут толстыми тяжелыми коврами и плотными присборенными гардинами не отделаешься, хотя без них зачастую совсем невеселая картина.

Для средних и высоких частот при стереопаре колонок, как утверждают аудиофилы, неплохой результат дает ограждение по тылу оптимальной зоны прослушивания звукорассеивающими предметами. Однако для многоканальной акустики придется искать другие пути. Тот же ковролин (попушистее да потеплее) на полу, пупырчатые мягкие утолщенные обои, пенопластовая потолочная плитка и шторы на окнах дадут заметные положительные сдвиги. Для большинства типичных жилых помещений этого вполне достаточно. Наличие мягкой мебели подразумевается по умолчанию, ведь не сидя же по-турецки музыку слушать.

Изгаляться придется в помещениях неординарной формы, в которых горе-архитекторы создают акустические карманы разного рода, вплоть до низкочастотных резонаторов. Хозяева иногда тоже дают маху с расстановкой акустики, а потом удивляются, что тонус падает. Увы, универсальный рецепт здесь дать невозможно, слишком много непредсказуемых комбинаций.

В идеале нужно позаботиться о звукоизолировании, то есть не только заглушить помещение для прослушивания, избавившись от отраженных звуков, но и минимизировать прохождение звука в соседние помещения. Для этого применяют звукопоглощающие, а не звукоотражающие и не вибродемпфирующие материалы. Звукоотражающие материалы не дадут звуку проникнуть в соседние помещения, но что при этом будет твориться в помещении с источником звука, догадаться нетрудно. Отразить звук гораздо проще, чем поглотить. Для максимального эффекта толщина поглощающего слоя должна быть сравнима с длиной волны, а на низких частотах это от нескольких метров до полутора десятков.

Современные шумопоглощающие материалы (вспененные открытоячеистые на основе полиуретана и т. п.), широко используемые в аудиотюнинге автомобилей, эффективны начиная с 200 Гц, с максимальным поглощением на определенных частотах, например 1 кГц . Звукопоглотители резонансного типа (дырчатые маты) хороши только на определенных частотах. Наиболее эффективны, причем во всем диапазоне частот, заостренные клинья из звукопоглощающих материалов, но размеры таких клиньев должны быть столь велики для низких частот, что приводит к диким затратам и не менее дикому внешнему виду комнаты. Помнится, для звукоизоляции жилых помещений заядлые меломаны оклеивали стены ячеистыми упаковочными поддонами, предназначенными для транспортировки куриных яиц, вдобавок наполняя пристеночное пространство минеральной ватой. Видок у сего творения тот еще, зато наслаждаться полноценным звуком можно было в любое время суток. Так что серьезная звукоизоляция - дело хлопотное, дорогое и неблагодарное. Соседи не оценят ваш порыв по достоинству, а вот домочадцы встанут на тропу войны.

Впрочем, все хорошо в меру, и заглушением помещения не стоит увлекаться. Исключение составляет случай, когда необходимо проводить корректные измерения, например снимать АЧХ акустических систем и т. п. В остальном же перезаглушение вряд ли оправдано, поскольку приведет к неестественному и неожиданно тихому звуку, правда, при очень четкой стереокартине с детальной локализацией источников звука. Вот такой компромисс: либо пространственные эффекты, либо естественность звучания.

Б. Урбанский. Электроакустика в вопросах и ответах. - М.: Радио и связь, 1981.
В. К. Иофе, М. В. Лизунков. Бытовые акустические системы. - М.: Радио и связь, 1984. - 96 с.
М. Эфрусси. Снижение резонансной частоты головок, Радио, 3, 1975.
(http://www.noisebuster.ru/material/aa.shtml).

Большим недостатком современных динамических громкоговорителей является острая характеристика направленности в области высоких частот, что создает определенные неудобства при прослушивании монофонических программ и сужает зону стереоэффекта при использовании обычных акустических систем в стереофонии.

В различной отечественной и зарубежной литературе неоднократно приводился рисунок (рис. 1), иллюстрирующий влияние расположения громкоговорителей на зону стереоэффекта.

Рис. 1. Зона заметного стереоэффекта: а - при размещении одиночных громкоговорителей в углах помещения, б - при размещении системы из трех громкоговорителей в каждом канале вдоль узкой стороны комнаты.

Для расширения зоны стереоэффекта многие любители стереофонического звуковоспроизведения применяют один - два громкоговорителя закрытого типа в каждом канале, располагая их в углах комнаты, как показанной на рис. 2.

Рис. 2. Размещение громкоговорителей по углам комнаты.

Выпускаемые рядом иностранных фирм высокочастотные акустические агрегаты выполнены в форме куба, на внутренней стороне каждой грани которого размещен громкоговоритель (всего 6 штук).

Применение всенаправленных излучателей не только расширяет зону стереоэффекта, но и позволяет значительно снизить необходимую площадь помещения с 18-20 до 12-15 кв.м. В материалах рекламной иностранной печати имеются сообщения, что использование всенаправленных излучателей позволяет получить удовлетворительный стереоэффект даже в салоне легкового автомобиля.

В конструкции применены отечественные громкоговорители 1ГД-3 РР3 со следующими основными параметрами: среденее стандартное звуковое давление 0,3 н/м2, собственная частота механического резонанса 4,5±1 кГц, модуль полного электрического сопротивления на чатсоте 630 Гц — 12,5 Ом, номинальная мощность 1 Вт, рабочий диапазон частот 5-18 кГц.

Общий вид акустики показан на рис. 3. Сферический фронт звуковой волны от громкоговорителя 1 (на рисунке дан разрез диффузора громкоговорителя) попадает на рассеивающую линзу 2. Отраженные от линзы звуковые колебания имеют круговую характеристику направленности в горизонтальной плоскости. Образующая линза рассчитана таким образом, что и в вертикальной плоскости появляется характеристика направленности громкоговорителя. Для увеличения звукового давления и расширения характеристики направленности в агрегате используются два громкоговорителя.

Рис. 3. Общий вид акустического агрегата: 1 — громкоговоритель, 2 — исскуственная линза, 3 — корпус, 4 — дюралиевая линза, 5 — кольцо, 6 — капроновая стека, 7 — стойки, 8 — основание, 9 — муфты.

При сборке агрегата громкоговоритель с капроновой сеткой, защищающий его от пыли, приклеивают его к пластине 4 и запрессованному в нем кольцу 5. Затем весь узел с помощью стоек 7 крепят к корпусу 3. Стойки 7 держат также основание 8 с приклеенными к нему линзами 2.

Эскизы деталей агрегата показана на рис. 4. Корпус 3 и основание фанерованы, можно использовать пластик с рисунком, иммитируюший ценные породы дерева. Остальные детали изготовлены из дюралюминия Д16. Наружные поверхности этих деталей отполированы.

Рис. 4. Эскизы деталей агрегата.

Электрическое включение громкоговорителей агрегата определяется параметрами усилителя и низкочастотных громкоговорителей. Для однополосных усилителей с номинальной выходной мощностью 5-10 Вт можно рекомендовать вариант включения агрегата, поаказанный на рис. 5, а.

Рис. 5. Электрические схемы включения громкоговорителей акустического агрегата.

Для стереофонических усилителей с одним низкочастотным громкоговорителем схема упрощается. На рис. 5, б, например, показана схема подключения агрегата к звуковой колонке магнитофона «Яуза-10».Дроссели намотаны на пластмассовых каркасах диаметром 25 мм. Ширина намотки 30 мм. Дроссель Др1 (рис. 5,а) содержат 150, а Др1 (рис. 5,б) - 100 витокв провода ПЭВ-2 1,04.

И в заключение хочется предупредить радиолюбителей, что использование описанного акустического агрегата целесообразно только в том случае, если полоса рабочих частот усилителя превышает 8-10 кГц. При меньшей полосе пропускания его применение становится неоправданным и малоэффективным.

Радио стр. 39-40, № 4, 1973 г.

Встраиваемая акустика в жилых помещениях обычно используется, чтобы меньше загромождать комнаты и не вносить чужеродные по облику объекты в интерьер. Первое особенно актуально в тесных наполненных предметами помещениях – кухне, ванной – а последнее в интерьерах лаконичных стилей.

Однако мало кому известно, что встроенная акустика позволяет также существенно улучшить качество озвучивания небольших комнат с неважными собственными акустическими параметрами, используя недорогие динамики среднего уровня верности воспроизведения звука. Почему? Встроенные акустические системы (АС) такого назначения в принципе не могут изготовляться на продажу с доставкой к месту установки, их нужно делать прямо в помещении; как правило, в порядке несложного строительного ремонта. Цель настоящей публикации – дать читателю сведения, позволяющие как правильно установить покупную встаиваемую АС, так и вмонтировать самодельную в обшивку стен, фальшпотолок, арку, др. гипсокартонные конструкции или мебель.

Конструкции

Встроенная домашняя акустика по способам конструктивного исполнения разделяется на 2 большие группы: интегрированную и модульную встраиваемую. Последняя выпускается в виде АС в уплощенном корпусе или широкополосных моноблочных излучателей звука (ИЗШМ), см. рис. Модульно-встраиваемые АС при тех же, формально, технических данных стоят существенно дороже отдельно устанавливаемых, а звук дают заметно хуже. Причина – габаритная глубина модульной АС не должна быть больше толщины обшивки стен; как правило – 60 или 80 мм. Поэтому, во-первых, в динамиках для модульных АС крайне затруднительно оказывается применять мощные и сложные магнитные системы, обеспечивающие длинный ход диффузора и наилучшее качество звука. Во-вторых, пропорции корпуса оказываются далекими от оптимальных. С другой стороны, монтаж модульных АС ни малейших сложностей не представляет: вырезают в обшивке проем по размерам, указанным с паспорте АС, выводят из него провода, подключают к АС и просто вставляют ее на место: корпус снабжен защелками, а на лицевой панели есть отверстия, через которые их отжимают при необходимости демонтажа. Так что с модульно-встраиваемыми АС на этом и закончим.

ИЗШМ – системы звуковоспроизведения среднего или базового класса качества. В квартире широкополосные излучатели звука используют для озвучивания небольших загроможденных помещений: кухни, ванной, прихожей, в которых ставить высококлассную акустику смысла нет. Выпускаются ИЗШМ, как правило, под монтаж в гипсокартонную обшивку и потому имеют также небольшую конструктивную глубину. Однако звучание ИЗШМ можно заметно улучшить, встроив их в мебель; один из примеров будет рассмотрен далее.

Интегрированные системы

Встроенная акустическая система интегрированного типа с точки зрения озвучивания неразделима с конструкцией или предметом мебели, в который встроена, т.е. последние являются акустическим оформлением первичного источника звука (возбудителя системы). Первичным источником звука может быть как ИЗШМ, так и обычный 2-3 полосный комплект готовок громкоговорителей ГГ (динамиков) в разделительными фильтрами и аттенюаторами частотных каналов (в высококлассных системах). Именно интегрированные АС позволяют получить высококачественный звук в небольших помещениях с посредственной собственной акустикой, т.к. размеры акустического оформления оказываются соизмеримы с длинами волн наинизших слышимых частот звука.

Оформление и АЧХ

Конструктивное оформление интегрированной акустики для дома может быть выполнено 2-мя принципиально различными способами. Если подать музыкальный сигнал на ГГ, просто лежащую на столе, то басов (низких частот, НЧ) слышно не будет: длинные звуковые волны от фронтальной и тыльной поверхностей диффузора тут же сойдутся в противофазе и погасят друг друга. «Глушить» излучение с тыла непосредственно на динамике нельзя: во-первых, от большой упругости запертого в малом объеме воздуха собственная резонансная частота ГГ возрастет настолько, что басы все равно пропадут. Во-вторых, по той же причине диффузор будет прогибаться и давать призвуки, т.е. появятся искажения звука на средних частотах (СЧ) в виде хрипов. Задача любого акустического оформления динамиков как раз и заключается в том, чтобы или подавить излучение с тыла диффузора, не увеличивая существенно резонансной частоты ГГ и противодавления на диффузор, либо, «перевернув» тыльное излучение на 180 градусов по фазе, переизлучить его с фронта или, по крайней мере, из области, удаленной от фронтальной стороны АС на расстояние, много меньшее длин волн НЧ. Примерами акустического оформления 1-го рода являются закрытый ящик или щит (акустический экран) со звукопоглощающей структурой; 2-го – фазоинвертор, лабиринт, пассивный излучатель и др.

Примечание: известно также акустическое оформление АС, так сказать, комбинированного действия – открытый ящик, он же с панелью акустического сопротивления (ПАС), рупоры разных типов. Открытые ящики не годятся для современных компрессионных динамиков и, также как и рупоры, не могут быть встроены в уплощенные по одной координате предметы/конструкции. Поэтому о них ограничимся упоминанием.

Ящик

По схеме закрытого ящика выполняются чаще всего встроенные колонки в составе мебели. Закрытый ящик несколько повышает резонансную частоту ГГ, но спад его АЧХ (амплитудно-частотной характеристики) в сторону НЧ монотонный и пологий (слева на рис.), что делает звук более прозрачным и мягким. Это важно в помещениях с плохой собственной акустикой – кухнях, ванных. Не менее важно там и то, что закрытый ящик возможно сделать герметичным: в сочетании с влагостойким динамиком (см. далее) можно получить АС, длительное время выдерживающие тяжелые условия эксплуатации.

Щит

Акустический экран теоретически не влияет на собственные АЧХ и резонансную частоту ГГ. На стандартном экране специальной конструкции как раз и снимают техданные ГГ в звукомерных камерах. Однако динамики на щите, встроенном в стену, подвержены действию пыли и, возможно, климатических факторов, если здание не утеплено как следует снаружи, поэтому на щит-обшивку желательно ставить динамики той же конструкции, что и в кухню/ванную (см. далее). Вследствие невозможности применять в них мощные сложные магнитные системы собственная добротность таких ГГ Q>0,7, отчего АЧХ на НЧ падает уже не монотонно, но и без больших провалов, в центре на рис. Свыше 95% слушателей, в т.ч. ординарных музыкантов, ухудшения качества звучания из-за этого не отмечает.

С поворотом фазы

АС с вращением фазы тыльного излучения позволяют получить максимальную звуковую отдачу ГГ на НЧ, в т.ч. и на частотах ниже собственной резонансной динамика. Цена этого – «горбатая» АЧХ и резкий ее спад на НЧ, справа на рис. Применительно к встраиваемым АС – также интенсивный воздухообмен с комнатой (кроме систем с пассивным излучателем). Поэтому интегрированные АС с поворотом фазы тыльной волны делать нежелательно.

Примечание: если вы поклонник Heavy Music (группа Doors), ранних Pink Floyd, тяжелого рока и металла, то вам как раз и нужны АС малого объема с фазоинвертором или рупорные – у них самый «злой» звук.

О динамиках в потолке

Потолочные динамики используются в системах звуковоспроизведения домашних кинотеатров, о чем мы еще вспомним в конце. Но встраивать АС в потолок имеет полный смысл и для прослушивания обычного стерео, на высоте не более 2,5 м. Дело в том, что человек плохо определяет локализацию источников звука по высоте. Басы по высоте источника различаются несколько лучше (за счет резонанса в полостях тела, между прочим), но как раз они основного стереоэффекта не создают.

В небольших комнатах зона полного стереоэффекта оказывается очень малой, поз. 1 на рис. Если же поднять динамики вверх, расположив их с наклоном, то «хвост» стереозоны за счет того же подъема вверх стянется в проекции на пол (поз. 2), и реальная зона стереоэффекта расширится, поз. 3.

Гостиная, спальня и т.п.

Делать интегрированную акустику в жилых комнатах целесообразно прежде всего экономически. Почему – см. цены на модульные АС. Еще лучше, если стена, на которой будут размещены динамики, утеплена снаружи или смежная с соседней комнатой. В таком случае, если обшивка под акустику выполнена правильно (см. ниже), можно просто взять доску (переднюю панель) от старых колонок вместе с динамиками и разделительными фильтрами и поставить в стену. Нужный объем воздуха за доской легко получается установкой горизонтальных перегородок. Главная задача при этом – обшить стену так, чтобы гипсокартон не резонировал.

Схемы обрешетки под обшивку стен гипсокартоном с установкой встроенной акустики для музыки и телевизора с сабвуфером (общей для обоих каналов басовой АС) даны на рис. Акустическое оформление комбинированное – щит с поглощающей структурой, ее образуют перфорированные рейки обрешетки совместно с полостями между ними, и/или закрытый ящик. Размер ячей обрешетки – не более 400х400 мм. Шаг установки крепежа гипсокартона – не более 80 мм. Если полости за обшивкой заполнить минватой (лучше – синтепоном, см. также далее), звук только улучшится. Наклон угловых секций относительно базовой стены – 10-30 градусов. Обрешетка одноуровневая, ее рейки врезаются на перекрестьях вполдерева. Каналы перфорации «дырявых» реек обрешетки должны располагаться параллельно стене. Поскольку басовых динамиков конструктивной глубиной 40 мм не бывает, под сабвуфер нужно из цельных реек или досок толщиной 40 мм выгородить надставку-ящик. Динамики в соотв. ячейки обрешетки монтируются обязательно на досках толщиной от 20 мм.

Об объеме за динамиками

Если в описанное акустическое оформление будут устанавливаться динамики с фильтрами от старой АС с фазоинвертором, то всю обрешетку нужно будет собрать из цельных реек, а объем за динамиками подогнать до величины его в исходной АС с помощью горизонтальных перегородок, т.к. иначе работа фазоинвертора нарушится.

Если же устанавливаются динамики от старых АС типа закрытый ящик, то объем за угловыми динамиками в стене нужно пересчитать на максимально допустимый по какой-либо из известных методик либо воспользоваться упрощенной (см. далее). Дело в том, что на производстве, в т.ч. в очень солидных фирмах, дизайнеры, маркетологи, экономисты и эргономисты часто всем скопом давят на конструкторов, заставляя их делать АС – закрытые ящики объема много меньше оптимального. Напр., объем потенциально очень неплохой 6АС-1 сделали 6,5 л в расчете на определенную категорию потребителей, а технически оптимальный для тех динамиков – 30 л. Звук тех же динамиков с фильтрами в подходящем ящике меняется поразительно – не в худшую сторону.

Ванная

То, что в ванную нужна влагостойкая акустика, очевидно. Цены на динамики-«непромокашки» категории Hi-Fi в фирменных прайсах также очевидны и способны вызвать бурю разнообразных эмоций, кроме радости. Итак, перед нами задача – сделать достаточно высококачественную встроенную акустику для ванной, обойдясь динамиками более доступными.

Динамики

Условия эксплуатации акустики в ванной комнате довольно сходны с таковыми в автомобиле. Отличия в том, что в ванной 100% влажность воздуха при повышенной его температуре возникает гораздо чаще, и не исключено регулярное попадание на АС брызг воды. Отсюда следует, что нам нужно в ванную подобрать автомобильные динамики возможно более влагостойкие «с лица», а с тыла защитить их от тумана и конденсата, т.к. наиболее уязвимые для климатических воздействий части любого динамика – катушка и магнитная система.

Динамики для самодельной акустики в ванную должны, во-первых, иметь пластиковый диффузор. Звук такие дают до четверочного (по пятибалльной шкале) с ма-а-леньким плюсиком, но в гигиеничной ванной на лучший рассчитывать и не приходится. Ванные комнаты с обшивкой по обрешетке оставим в умолчании: они полезнее для микробов и пауков, чем для людей. Применительно к условиям эксплуатации в ванной комнате придется дополнительно обратить внимание на некоторые конструктивные особенности автодинамиков, а как их выбрать по техническим данным, см. видео ниже.

Видео: выбор автомобильных динамиков для встраивания по тех. характеристикам

Для повышения стойкости АС к микроклимату ванной нужно использовать динамики или широкополосные, или моноблочные ИЗШМ; разделительных фильтров в корпусе АС не должно быть. Если динамик представляет собой ИЗШМ, то диффузоры всех звеньев (НЧ, СЧ, ВЧ) должны быть пластиковыми или металлическими (металлизированными), СЧ-ВЧ звенья должны быть расположены на влагостойком монтажном модуле, а проводка к ним выполнена скрытой (слева на рис.); автодинамики, диффузор хотя бы одного звена которых целлюлозный, а проводка к СЧ-ВЧ открытая (справа на рис.), в ванную не годятся, хоть бы в салоне машины они пели, как хор Александрова в Большом Театре.

Ящик

Защитить тыл динамика от ванного климата возможно, применив акустическое оформление закрытый ящик. Встраивать АС-ящики придется либо в углы, боковые или верхний, под потолком, либо в ванную мебель: шкаф, тумбу, трюмо.

Правильные пропорции закрытого ящика для акустики даны на поз. 1 рис., а минимально допустимый объем для широкополосных и автодинамиков долговременной мощности 6-20 Вт (20-60 Вт музыкальной) приблизительно можно взять (в литрах) равным 1,4 долговременной мощности или 0,47 музыкальной (пиковой). Максимально допустимый объем берем равным от 1,8 пиковой мощности или 5,4 от долговременной. Обратите внимание, что динамик устанавливается не точно по центру лицевой панели: так нужно, чтобы избежать искажений звука вследствие интерференции внутри ящика звуковых волн. Если объем ящика ближе к минимальному, звук на СЧ будет громче и четче, но нижняя граница воспроизводимых частот сдвинется вверх, т.е. глубокие басы приглушатся или затухнут. Если ближе к максимальному – наоборот.

Примечание: с мощностями динамиков нужно разбираться по спецификации, т.к. в обозначениях наличествует разнобой. Напр., 10ГДШ-1 по-новому стал 10ГД-36К, и «10» обозначает его долговременную мощность в ваттах. А вот у 25ГДН-1-8-80 долговременная мощность тоже 10 Вт.

Материал корпуса – МДФ или фанера толщиной 18-24 мм. Детали из того и другого 2-3 раза пропитываются насквозь водно-полимерной эмульсией. Сборка акустической системы «закрытый ящик» для ванной производится след. образом:

1. Собирается на силиконовом клею и стойком к коррозии крепеже коробка без передней стенки (лицевой панели);
2. Сквозь заднюю (боковую) стенку проводится кабель, выводится наружу из проема прим. на 0,5 м, а кабельный ввод герметизируется силиконом;
3. В корпус вкладывается заполнение (см. ниже);
4. В проеме с отступом от края на толщину лицевой панели крепится для нее монтажная рамка из рейки от 20х20 до 40х40;
5. На лицевую панель устанавливается динамик;
6. Стык корпуса динамика и лицевой панели герметизируется силиконом;
7. Провода припаиваются к клеммам динамика. Не вставляются в штатные зажимы! И следите за полярностью (фазировкой), потом не исправишь! Пайки защищаются нитролаком;
8. На монтажную рамку змейкой наносится силиконовый клей;
9. Лицевая панель с динамиком устанавливается на место и закрепляется никелированным или хромированным крепежом: по углам, посередине коротких сторон и по 2 точки крепления на длинных сторонах;
10. Окно с диффузором динамика затягивается защитной микросеткой, напр., из лоскута женских колготок на рамке;
11. Монтируется брызгозащитная решетка (см. далее);
12. АС дважды лакируется акриловым лаком и устанавливается на место.

Заполнение

Встроенная акустика для ванной должна быть как можно более компактной, и давно известно средство увеличить физический объем ящика против геометрического. Для этого в корпус АС помещают вертикально рыхлый рулон синтепона, поз. 2 на рис. Заполнение поглотит энергию внутренних звуковых волн, отчего термодинамический процесс в ящике станет изотермическим, а не адиабатическим. Это эквивалентно увеличению объема ящика в 1,4 раза (показатель адиабаты). Т.е., прикидываем, как описано выше, объем ящика, делим его на 1,4, затем по полученному значению и пропорциям ящика вычисляем его внутренние размеры, а по ним и толщине материала – наружные и размеры деталей.

Жалюзи-линза

Совместно с микросеткой надежно защитит динамик от брызг жалюзи из наклонных вниз под 45 градусов жестких влагостойких пластин с полированной (во избежание искажений звука) поверхностью, поз. 3. Устанавливается жалюзи во всю ширину лицевой панели, а по ее высоте сверх окна под динамик – неограниченно. Шаг установки пластин – 12-18 мм. Рационально будет также выполнить жалюзи в виде акустической линзы, расширяющей зону стереоэффекта, что в ванной немаловажно. Выкройка пластин для жалюзи-линзы дана на поз. 4.

Ящик для резвых

Относительно недороги во влагостойком исполнении широкополосные маломощные динамики с коротким ходом диффузора; недорогие автодинамики часто того же типа. Американские радиолюбители прозвали такие динамики резвыми за большую громкость звучания при малой подводимой мощности и жесткий, резкий звук. Причина последнего – большая неравномерность АЧХ во всем рабочем диапазоне.

В последние годы звучание «резвых» стало гораздо лучше: производители в массу для отливки диффузора стали добавлять мелко нарубленные шелковые нити, но для влагостойких «резвых» такое решение неприменимо, т.к. их диффузоры отливаются из пластика. Тем не менее, заставить «резвые» звучать на уровне базового Hi-Fi возможно. Кроме динамического диапазона, но в небольшой ванной или кухне это ограничение несущественно.

Первое, «резвые» динамики объединяются синфазно в четверки-квадруплеты. Кроме некоторого сглаживания АЧХ, резонансная частота квадруплета оказывается прим. в 1,7 раза ниже, чем одинарного динамика из него. Т.е., у одного 110 Гц, а у квадруплета будет 65 Гц, что уже тянет на Hi-Fi. Но увлекаться «размножением» динамиков не стоит, т.к. при этом падает четкость и сила, «упругость» басов. Напр., если 24 динамика с резонансом в 150 Гц запихать и один ящик, то итоговая резонансная частота будет 20 Гц. Однако верно воспроизводить это скопище будет только синусоидальный сигнал, а если дать музыку, то пойдет невнятное утробное уханье, в котором и музыкант не разберет, где большой барабан, а где контрабас.

В дополнение к объединению в четверки улучшить качество звучания «резвых» можно, помещая квадруплет в корпус треугольной в плане формы. Для встроенных АС это тем более хорошо, что таким образом реализуется и боковая, и потолочная акустика. Чертежи разработанной американскими радиолюбителями акустической системы «Четверка резвых» даны на поз. 5 рис. Обратите внимание, что ось квадруплета также смещена от центра лицевой панели. Размеры – по внутри. Заполнение синтепоном улучшает звук, как и в прямоугольном ящике.

Кухня

В кухне удобно слушать музыку от кухонного радио-плеера со штатными динамиками, поз. 1 на рис., которые наверняка те же «резвые» с шелком. Стоит такое хозяйство в общем недорого, а получить от него вполне приличный бас можно, встроив динамики в спинку кухонного уголка, поз. 2. Если у вас есть желание сделать кухонный уголок точно под свою кухню своими руками (что вполне под силу рядовому домашнему мастеру), подумайте об этом варианте.

Полость за спинкой дивана сверху, снизу и с боков плотно отгораживается, а посередине разгораживается глухой перегородкой (поз. 3), чтобы не портить стерео. Ящики заполняются синтепоном, и все сзади зашивается ДВП. Чтобы стерео в небольшом загроможденном помещении было четче, а звук сочнее, верхний угол над акустикой (под потолком или подвесным шкафом) скругляют гипсокартоном или фанерой, вверху на поз. 2. Подобное техническое решение впервые было применено в широко известной когда-то АС «Кюхетта». К сожалению, стерео «Кюхетта» так и не родилась: для нее нужны были два совершенно свободных смежных угла на короткой стене, что в современных квартирах вряд ли реально.

5-1 и кино

Для домашнего кинотеатра, как известно, используется акустика системы 5-1 с дополнительными потолочными динамиками. Ее создатель, выдающийся, даже, без преувеличения, великий звукотехник Чарльз Долби не раз сетовал, что 5-1 слишком уж ретиво выхватили для коммерческого использования. Он-то придумал акустику 5-1 для полнообъемного кино будущего, где зритель, по идее, сможет ходить по сцене, рассматривая персонажей и обстановку со всех сторон. Кино 3D – только иллюзия объемности; в сущности, это усовершенствованная стереопара. Как и 5D, 7D, 9D. Куда там фантастам прошлого с их несчастным четвертым измерением. Но все эти «D» объемны не более, чем изображение кубика в изометрии.

Звук 5-1 может, конечно, оживить и фильм на плоском экране, но для этого нужна совершенно иная культура постановки, которой пока нет и в теории. А ощущения проезжающего сквозь зрителя автомобиля или топот за спиной, когда персонаж бежит перед глазами, не дают ничего, кроме вреда душевному и, через него, физическому здоровью. Но вернемся к технике: если кто обзавелся домашним кинотеатром, то настроить его акустику под помещение нужно правильно, система 5-1 к этому очень критична.

Расположение динамиков для домашнего кинотеатра с системой озвучивания 5-1 показано слева на рис. Его основа – т. наз. рисующие АС (показаны красными стрелками), образующие обычную акустическую стереопару. Настройка 5-1 под комнату производится подбором правильного их расположения, поэтому рисующие АС звука 5-1 встроенными делать не следует, либо нужно изначально проектировать 5-1 под помещение. Для чего требуется полное знание электроакустики в теории и на практике или весьма и весьма значительные денежные средства.

В театре или в концертном зале легко выделить звуки рояля, скрипок, определить местоположение и интенсивность звучания музыкальных инструментов. Впечатление пространственного звукового поля создается потому, что слушающий, не очень сознавая это, все время определяет разницу в ощущениях одного и того же звука правым и левым ухом.

Совсем иные ощущения возникают при слушании обычного монофонического (т. е. одно-звукового) радиоприемника или магнитофона. Звуки отдельных инструментов при этом сливаются, и кажется, что они исходят из одной точки - места, где установлена динамическая головка громкоговорителя. Не помогает здесь и увеличение числа микрофонов на сцене и громкоговорителей перед слушателем: звуки, возникающие в разных частях сцены, передаются все вместе по одному каналу (через один и тот же канал усилителя), поэтому в месте приема уже невозможно определить, как размещены музыкальные инструменты.

Сохранить пространственное ощущение при передаче записи и воспроизведении звука позволяет стереофоническая система (греческое слово stereos означает "пространственный"), В простейшей стереофонической системе 2 микрофона, 2 независимых канала передачи и соответственно 2 громкоговорителя. Звук, принятый левым микрофоном, воспроизводится динамической головкой левого громкоговорителя, т. е. приходит к слушателю слева, а звук, "услышанный" правым микрофоном, попадает к слушателю от головки правого громкоговорителя. Помимо трансляции стереофонических сигналов через усилители возможна их передача по радио, запись на грампластинки (см. Электрофон) и на магнитную ленту. Стереофонический магнитофон отличается от монофонического тем, что в нем все удвоено (исключая лентопротяжный механизм): число магнитных головок, усилителей и выносных громкоговорителей. Так как нужно записывать одновременно 2 звуковых сигнала, то на одной магнитной ленте должно быть 2 дорожки. В дальнейшем звук, воспроизведенный с каждой дорожки, поступает на динамическую головку соответствующего громкоговорителя, благодаря чему и создается стереоэффект.

Признаками качества, характеризующими стереофоническое звучание, являются:

• -пространственное впечатление, т.е. разнесенность компонентов стереофонической панорамы как по фронту вдоль линии, соединяющей громкоговорители, так и в глубину от нее, причем местоположения источников звука в этой области пространства могут быть четко локализованы;
• -прозрачность звучания, благодаря чему легко выделяются и раздельно воспринимаются инструменты или их группы на фоне звучащего ансамбля;
• -правильность передачи тембров инструментов и голосов, высокая естественность тембра инструмента как в момент удара молоточком по струнам (нестационарный процесс), так и во время звучания струн;
• -передача "басовых" звуков оркестра без излишней "гулкости", свойственной монофоническому звучанию;
• -лучшее, чем при монофонической передаче, восприятие "акустической атмосферы" первичного помещения.

Весьма важной особенностью, свойственной стереовоспроизведению, является появляющаяся возможность воздействия на слушателя направленностью прихода звуков, что позволяет подчеркнуть конфликтность различных тем, их объединение, сопоставление, противопоставление и т.д..

Всю площадь прослушивания, где наблюдается предпочтительность стереовоспроизведения, можно разделить на две части, назвав их соответственно зонами полного и частичного стереоэффекта. Зоной полного стереоэффекта называется площадь, в пределах которой предпочтительность превышает 85%, а искажения локализации звуковых образов стереопанорамы не превышают 0,1 В. В пределах зоны полного стереоэффекта возможны качественно правильная локализация звуковых образов стереопанорамы, их уверенное пространственное разделение. Размер этой зоны невелик, центром ее является точка оптимального слушания Зоной частичного стереоэффекта называется площадь, в пределах которой предпочтительность стереовоспроизведения составляет 60 ... 85%, а число раздельно воспринимаемых направлений не менее трех. Границы этой зоны принято определять максимально допустимой ошибкой локализации центра базы при равных уровнях канальных сигналов. Расстояние между громкоговорителями (размер базы) оказывает значительное влияние на величину зоны стереоэффекта. При уменьшении базы с 3 до 0,8 м площадь зоны стереоэффекта возрастает с 0,4 до 1,2 . Уменьшение размера базы приводит к более громкому звучанию центральных источников, что ухудшает «прозрачность» звучания боковых источников. «Прозрачность» звучания для боковых и центральных источников стереопанорамы увеличивается при увеличении базы. С учетом этого размер базы при воспроизведении выбирается в соответствии с размером базы контрольных акустических систем и равен 2—3 м. С увеличением размера базы (более3 м) из-за интерференционных явлений локализация центральных источников становится менее четкой. При проектировании стереофонических воспроизводящих систем предполагалось, что идеальная стереофоническая система воспроизведения должна состоять из двух идеальных монофонических. Однако идеальный монофонический громкоговоритель должен быть ненаправленным во всем диапазоне частот. Стереофоническая система, состоящая из ненаправленных громкоговорителей, обладает очень малой зоной стереоэффекта. Взаимозаменяемость влияния разности уровней и сдвига во времени на слуховые восприятия позволяет расширить зону стереоэффекта. Смещение слушателя в сторону от оси симметрии приводит к появлению временного сдвига, обусловленного изменением расстояния до обоих громкоговорителей. Это изменение, как правило, сопровождается повышением уровня опережающего сигнала от ближайшего громкоговорителя и снижением уровня запаздывающего сигнала. При этом кажущийся источник звука смещается из центра базы в том же направлении, что и слушатель. Правильную локализацию центра можно восстановить, если при смещении слушателя в сторону громкоговорителя Диаграмма направленности будет оптимальной, когда расположение отдельных звуковых образов на линии базы практически не будет зависеть от расположения слушателя относительно громкоговорителей системы воспроизведения. Для удовлетворительной компенсации эффекта бокового смещения слушателя, достаточно обеспечить требуемые диаграммы направленности лишь в области средних частот. Рассмотрим два способа изменения уровней при боковом смещении. При первом используют двухполосные акустические системы, в каждой из которых звено, воспроизводящее средние и высокие частоты, заменено двумя параллельно включенными группами излучателей, одна из них совмещена с низкочастотным звеном, другая находится вблизи от центра базы. Оси двух центральных групп развернуты в сторону от средней линии. Зона допустимых смещений при стереобазе, равной 5 м, имеет ширину 2,4 м на расстоянии 1 м от базы и расширяется до 5 м при удалении на 5 м и более.

При втором способе используют акустические линзы, поворачивающие диаграмму направленности среднечастотных звеньев трехполосных громкоговорителей в сторону оси симметрии системы Для получения сдвига во времени применяют пластинчатые акустические линзы, которые устанавливают перед группой громкоговорителей. Если направление излучения звука совпадает с направлением пластин, они не оказывают никакого воздействия на формирование суммарного сигнала в удаленной точке звукового поля. Для прочих направлений сигналы, поступающие из разных каналов, образованных соседними пластинами линзы, имеют сдвиг во времени

[ 20 ]

2 8; 3,0 м при изменении ДЛ в пределах от О (ненаправленные громкоговорители) до (ступенями через 2 дБ) и для значений углов t) от О

Результаты этих расчетов, полученные для В=3,0 м и ДА=10 дБ (как иуеЮЩие наибольший интерес), представлены графически на рис. 3.2. Здесь

Рнс 3 1 к расчету зоны стереоэффекта

для каждого отдельного случая приведены рассчитанные значения \ср и р. Зона стереоэффекта заштрихована, а зона расположения слушательских мест, для которых выполнялся расчет, оставлена незакрашенной. Заметим, что при Б=3,0 м наибольшее увеличение зоны стереоэффекта наблюдается при ДЛ = =40 дБ и \j 70°, что соответствует углу на громкоговорители 2ф 140°. Завн-

Рис 3 2 Влияние формы и ориентации в пространстве характеристик направленности громкоговорителей на размер зоны стереоэффекта

симостн коэффициента р от степени направленности громкоговорителей АЛ, полученные для разных значений углов гр, приведены на рис 3 3.

Полученные данные свидетельствуют о следующем: а) наименьший размер зоны стереоэффекта получается при применение! направленных громкоговорителей, но расположен-

Рис 3 3 Зависимость коэффициента использования площади прослушивания испытуемой системой воспроизведения от степени направ-енности громкоговорителей для разных углов пересечения акустических осей громкоговорителей

ных таким образом, чтобы их акустические оси были параллельны; б) несколько больший размер зоны стереоэффекта обеспечивают ненаправленные громкогов! . рители, в) наибольшее расширение зоны стереоэффекта наблюдается при использовании направленных громкоговорителей, акустические оси которых направлены навстречу друг другу под определенным углом.

3.3. Оптимальные характеристики направленности громкоговорителей при стереовоспроизведении

Подавляющее большинство выпускаемых в настоящее время акустических систем и значительная часть базовых моделей (см. табл. 3.1) обеспечивают очень узкую зону стереоэффекта. Во-первых, это создает значительные неудобства для слушателя, вынуждая его располагаться на оси симметрии системы. Во-вторых, практически исключается возможность коллективного прослушивания с целью получения высокого качества воспринимаемого стереоэффекта Для слушателей, расположенных сбоку от оси симметрии системы, воспринимающих только ближайший громкоговоритель, звучание по сути дела становится монофоническим.

Этот недостаток, присущий большинству стереофонических звуковоспроизводящих систем не является непреодолимым. Из рис. 3.2 и 3.3 видно, что применение направленных и определенным образом ориентированных громкоговорителей может быть достаточно эффективной мерой для расширения зоны стереоэффекта. Иными словами с помощью характеристик направленности громкоговорителей оказывается возможным компенсировать действие на орган слуха временной разности \Хх,у и разности уровней ALx,y путем создания в каждой точке прослушивания определенной по значению и знаку компенсирующей разности уровней.

При этом уравнение компенсации имеет вид

;.Д.,.+ ДЧ.+ ДД(Ф., = 0 (3-2)

где ДLдф -компенсирующая разность уровней, в децибелах, создаваемая в данной точке за счет различия характеристик направленности Д1{1) и Д2(11;2) громкоговорителей, н определяемая как

Д Lд = Д, Ш - Д, Ш = /С. + 20 Ig + /Со

Обычно значения ДLд(ф рассчитываются только для центрального КИЗ, так как стабилизация его местоположения при боковом смещении слушателя является необходимым и достаточным условием стабилизации всей панорамы. Это следует из того факта, что наклон кривых, характеризующих относительное смещение КИЗ в функции AL или Дт не зависит ни от размера В, ни от координат слушателя при у>В.

Из (3.3) следует, что существует множество форм оптимальных характеристик направленности, так как определяющим фактором является их разность. Чаще всего на практике используются два пути получения разности ДLдф

Наиболее распространенным для двухканальиой стереофонии является создание громкоговорителей, обеспечивающих получение для каждого слушательского места значений разности факторов направленности, обеспечивающих направленное излучение звука только в горизонтальной плоскости. При этом з вертикальной плоскости излучение звука должно быть по возможности ненаправленным

Получение характеристики направленности каждого из громкоговорителей в горизонтальной плоскости монотонной в функции угла и к тому же не имеющей резких перегибов возможно, если точную компенсацию (полную нейтрализацию действия на орган слуха) величин Ахх.у и \Lx,y производить лишь для точек, образующих прямую линию, параллельную базе громкоговорителей .

Результаты расчетов Доп1(ф) для разных значений и расстояний уо представлены на рис. 3.4. Для удобства сравнения выполнена нормировка каждой полученных кривых и, кроме того, они построены в децибелах. Из рис. 3.4 следует, что форма оптимальной характеристики направленности громкоговорителей зависит от Уо и В; чем больше В и меньше расстояние до линии ко.м-яеисацин, тем острее должна быть характеристика направленности Гр1 и Гр2;

О -5 -10 -15 -го дВ -20 -15 -10 -5 О

Рис, 3.4. Оптимальные по передаче пространственной информации характеристики иаправ-лениостн для правого (сплошные линии) и левого (пунктирные линии) громкоговорителей стереофонической акустической системы для разных баз при уь=2 м (а) н разных Уо прн В=1,8м (б)

прн!/о>1,5 м влияние этого фактора существенно снижается; акустические осн громкоговорителей с оптимальной направленностью (в зависимости от выбранных значений В и уо) пересекаются на оси симметрии под углом 80-120°; изменение направленности каждого из громкоговорителей в пределах угла 60°, считая от его акустической осн для случаев, имеющих наибольший практический интерес (В = 2,8-3,0 и Уо>\,5 м), составляет 6-8 дБ. Заметим, что результаты этих вычислений достаточно хорошо согласуются с данными § 3.2. Для уменьшения влияния вертикальной направленности таких громкоговорителей иа получаемые результаты, громкоговорители следует располагать на уровне ушей слушателя, если же вертикальная направленность незначительна, то расположение колонок по высоте безразлично. Следует лишь помнить, что чрезвычайный их подъем приводит к неестественному по высоте положению стереопанорамы.

Другим, менее распространенным в настоящее время способом расширения зоны стереоэффекта (одинаково пригодным для стереофонии и квадрафонин), является применение громкоговорителей, имеющих определенную форму направленного излучения в вертикальной плоскости при отсутствии направленности в горизонтальной. Для получения требуемого эффекта громкоговорители Должны устанавливаться ниже (это расположение является более предпочти-