Пространственная акустика - что это такое?

Акустика помещений — важная прикладная часть физики, которая помогает нам решать проблемы, ловушки и проблемы, связанные с озвучиванием больших пространств, как на открытом воздухе, так и в помещении. Будь то гигантский концерт для десятков тысяч человек на футбольном стадионе, театральное представление в клубном театре или проектирование автомобильных динамиков, знание звуковых свойств в этих случаях абсолютно необходимо. В этой статье будут объяснены основы акустики помещений, приведены практические примеры использования этих знаний и, что не менее важно, предложены некоторые простые технические решения для домашней акустики.

Как насчет звука и объемной акустики?

Ключевым свойством звука является его отражение. Но мы забегаем вперед, начнем с самого начала, с первоисточника. Звук – это механическая волна. Он распространяется волнами через любой материал, вызывая колебания его молекул. Что из этого следует? Это следует из того, что мы можем слышать и в воздухе, и под водой, или с помощью твердых веществ. Но мы ничего не услышим в вакууме, где нет молекул и поэтому нечему вибрировать и распространять звук. Так что, если вы слышали звуки дрейфующих космических кораблей в космических фильмах, забудьте о них, в реальном космосе ничего подобного нет.

В каждой среде звук распространяется с разной скоростью, это зависит от конкретных характеристик среды. Но вернемся к упомянутому выше отражению звука. Почему это так важно? Потому что именно отражение определяет акустические свойства ограниченного пространства. Если бы у нас был некий идеальный источник звука, который плавал бы где-то высоко над землей, звуковые волны распространялись бы вокруг него одинаково во всех направлениях. Везде вокруг его было бы слышно так же отчетливо, только с увеличением расстояния от источника звук ослабевал. Вот как могло бы выглядеть распространение звука в идеальных условиях. Но мы, вероятно, никогда не услышим их при обычном прослушивании.

В действительности звук распространяется неравномерно, потому что на его пути есть препятствия. Чаще всего это стены комнаты, крупные объекты, такие как шкафы, деревья, люди и тому подобное. Что происходит, когда звуковая волна сталкивается с таким препятствием? Мы уже говорили, что звук распространяется во всех состояниях вещества. Поэтому он должен распространяться, например, через экран, с которым он сталкивается в студии звукозаписи. Это действительно так, но когда звук сталкивается с препятствием, происходят две вещи. Часть звука поглощается — распространяется дальше в теле, на которое ударил звук, — а другая часть отражается. Соотношение между этими двумя частями называется показателем звукопоглощения и зависит от свойств вещества.

Космический дизайн

Теперь, когда мы знаем основные свойства звука, мы можем применить эти знания на практике. Что нас больше всего беспокоит при работе с пространственной акустикой? Это непостижимость, такое искажение звука, что он становится шумом и суматохой, которые только обременяют слуховой аппарат человека, но уже не передают никакой информации, которой он изначально обладал. Это, конечно, проблема, например, на шумных рабочих местах, где уровень шума может легко превысить допустимые пределы и угрожать как производительности, так и, прежде всего, здоровью работников. Другой типичный пример — залы с таким эхом, что усиленная музыка просто сливается в сгусток непонятного шума.

Как это исправить? Мы должны формировать пространство, в котором мы хотим, чтобы звуки появлялись, и, с другой стороны, мы должны адаптировать звуки к доступному пространству. Теперь сосредоточимся на этом вопросе с точки зрения пространства. Чем больше отражений, тем менее разборчив звук. Если есть, мы сначала уменьшаем отражательную способность. Голые блестящие поверхности заменяем пористыми или тканевыми или просто покрываем первые вторыми. Это хорошо рассеет звук, и он не вернется в наши уши и не будет мешать. Если этого недостаточно, нам нужно уменьшить пространство и снова уменьшить отражательную способность. Это всегда помогает в конце концов, вам просто нужно найти правильное количество уменьшения, чтобы пространство по-прежнему соответствовало нашим требованиям и было экономичным для модификации.

Есть много вариантов, как это сделать конкретно. Акустические пенополиуретаны чаще всего используются для обработки поверхностей. Пространство можно уменьшить с помощью простых перегородок, заполненных звукоизоляцией. Есть передвижные экраны, оргстекло, акустические прессованные плиты и многое другое. К тому же, если докопаться до совести и иногда просто убавить громкость, результат обычно не заставит себя долго ждать.