Мифами земля полнится, особенно в нашу цифровую эпоху. Яичные лотки на стенах — это было только начало погружения в мир иллюзий и заблуждений, как оказалось, одних из самых безобидных. У практиков вроде нас попросту не хватает времени на трансляцию обратного и опровержение подобного, но мы попробуем и будем пробовать дальше.

Мы сами плотно занимаемся музыкой и относимся к комнатам как к музыкальным инструментам (как к их продолжению), поэтому все детали являются важными. Существует мнение, что стены\перегородки из гипсокартона (ГКЛ), лёгкие стены каркасных домов или подобные конструкции избавят вас от проблем в низкочастотном спектре априори, что, мол, можно построить такое и будет сразу всё хорошо звучать,— в этой статье мы расскажем почему это не так.

Отражающие и поглощающие свойства материалов

Как мы писали ранее, у каждого материала есть поглощающие и отражающие свойства. И в наших комнатах (и за их пределами) мы наблюдаем результирующий эффект от этих двух явлений. И теперь шок-сенсация: да, у бетонных поверхностей тоже есть поглощающая способность, просто очень маленькая и неравномерная в разных частотных диапазонах. То есть, гудящий и отражающий бетон, и поглощает тоже. Кирпич занимается тем же самым, но по-другому. Коэффициент звукопоглощения — это отношение звуковой энергии, оставшейся после прохождения через материал, к полной энергии звуковой волны. Он показывает, какая часть энергии звуковой волны поглощается материалом. Он измеряется в диапазоне от 0 до 1, где 0 означает полное отражение звука, а 1 – полное поглощение. Внимание на таблицу:

Кроме того, если измерить поглощающую способность этих материалов в более подробных шкалах и графиках (увеличив «разрешение» измерений), то мы увидим еще более выраженную неравномерность коэффициентов звукопоглощения в зависимости от октавных полос (частот). То есть, условные стены из кирпича или бетона поглощают звук мало и немного неравномерно. К слову, неоштукатуренный кирпич делает это лучше. Также, вы можете заметить, что коэффициенты у кладки кирпича и бетона отличаются на знак после запятой. Следовательно, поглощают звук они по-разному. При этом, на измерениях коэффициентов (любых) мы часто не видим частот ниже 100-125гц. И это неспроста!

Акустическая система — это сочетание излучателя (колонок) и комнаты. По этим цифрам мы условно видим, сколько звука и на каких частотах не услышит наш сосед, и каким образом своим поглощением «окрасит» материал поверхностей нашей комнаты (пока необработанной) звучание наших колонок в ней, что повлияет на восприятие в ней музыки, и следовательно, на работу с ней.

 То есть, имея любое замкнутое пространство (комнату), мы получаем набор из множества параметров, которые необходимо учитывать\контролировать\корректировать. На самом деле их намного больше, чем можно описать в статье.

Поглощающая способность листа ГКЛ

Давайте попробуем на глазок сравнить как поглощает звук бетон\кирпич и как это делает лист ГКЛ 10-12мм в частотных полосах от 125 до 4000 гц. На 125 гц у гипсокартона отнесенного от стены на 10 см коэффициент поглощения намного больше чем у бетона и кирпича — 0.41 в данной таблице. И казалось бы, первая реакция должна быть «о, как круто!», да не тут-то было.

Теперь вспомним как монтируются перегородки из ГКЛ — возводится каркас из металлопрофиля или бруса и на расстоянии от стен (в случае обшивки и в случае монтажа новых перегородок внутри помещения) каркас обшивается листами гипсокартона.

Такого рода конструкции, так называемые гибкие облицовки (или лёгкие перегородки), априори будут являться акустическими конструкциями, даже если вы этого не хотите, зачастую работающие в узкой полосе и некотролируемо. Почему неконтролируемо? Потому что лист гипсокартона достаточно тонкий, чтобы иметь выраженную частоту собственного резонанса, проще говоря «подыгрывать». На наших акустических замерах мы часто встречали перегородки\обшивки стены без заполнения пространства между ГКЛ минватой, что усиливало эффект переизлучения и выраженный «барабанный эффект» на определенной очень узкой полосе частот, что способствует вычитаниям в точке прослушивания из-за нарушение синфазности излучения НЧ. Заполнение каркаса поглощающим материалом немного снижает этот эффект демпфированием, расширяет добротность акустической конструкции на НЧ, но не очень эффективно.

Также, можно отметить что расчет такой акустической конструкции обычно попросту никем не делается, а он зависит от её конструктива, размеров, и так далее. То есть, строя такие стены вы по сути непредсказуемо поглощаете низкие частоты, в результате это может быть большая «дырка» на АЧХ, которую нельзя будет исправить даже перемещениями точки прослушивания и колонок.

Далее, коэффициент к 250 гц. немного снижается, на 500гц мы наблюдаем резкое уменьшение коэффициента звукопоглощения за счёт того что длина волны стала хоть как-то соотноситься с плотностью, толщиной и массой листа ГКЛ. Поэтому, он резко начинает сильно отражать (что мы увидим чуть ниже). На частоте 1000кгц он составляет уже 0, 06, а к 2 кгц. он снижается до 0.02. что на слух будет восприниматься как «звон». Может быть, вы когда-нибудь были в пустых помещениях, отделанных ГКЛ, и слышали этот эффект. Проще говоря, ГКЛ очень сильно отражает верхнюю середину. Любые перекосы в акустике и ее поведении воспринимаются нашими ушами негативно, как окрас.

Окрас в верхней середине не такая страшная проблема, но если взять всё в совокупности — эффект переизлучения НЧ из-за незадемпфированной мембраны ГКЛ, непредсказуемые коэффициенты поглощения низких частот, то нельзя гарантировать хорошее звучание акустической системы в таких помещениях, можно лишь полагаться на случайность.

Каркасный дом и его эффект мы пока не рассматриваем, но как правило их обшивают именно из ГКЛ, OSB (что не сильно отличается), или используют какие-нибудь СИП-панели. Поведение звука там будет похоже на гипсокартоновую «историю».

Индекс звукоизоляции

Кроме звукопоглощающих свойств, у материалов есть свойства отражающие. Также, мы выяснили, что они могут переизлучать звуковую энергию за счёт совпадения частоты собственного резонанса с частотой (или несколькими) излучаемой колонками.

Как мы уже писали ранее, поглощающая и отражающая способность материалов зависит от параметров объекта: размеры, поверхностная плотность, масса, фактура поверхности, и т.д. Коэффициенты отражения и поглощения находятся в косвенной обратной связи, так как чем больше звука отразилось, тем меньше поглотилось (уменьшилась энергия), но какие-то частоты могут пройти преграду, её «не заметив».

Посмотрим же теперь, сколько звука вернулось к нам в комнату. Какие полосы частот нам вернулись с большей интенсивностью, а какие с меньшей. Попросту говоря, какой части музыки (частот) наш сосед точно не услышит или услышит намного тише. Коэффициент звукоизоляции – это характеристика, показывающая, насколько хорошо материал блокирует звук, передающийся по воздуху (со структурными\ударными шумами и переизлучениями всё сложнее). Измеряется в дБ и оценивается логарифмически.

Мы видим, что коэффициенты звукоизоляции на НЧ на порядки скромнее, чем на верхней середине (и ВЧ). На самом деле, такая разница в цифрах означает ещё более заметную разницу в реальности. Так как, увеличение коэффициента звукоизоляции на 10 дБ означает что звукоизоляция на этой полосе частот эффективнее в 10 раз! То есть, проходит не 10% энергии звука проходит через материал, а 1%. В этой таблице мы видим разницу между полосами более чем в 10 дБ. Условно, коэффициент 20-30 дБ считается низким и соответствует звукам разговора, 40-50 дБ — средним (приглушенный разговор), 60+ дБ —высоким.

Переводя на человеческий, имея стену из одного листа гипсокартона (в абстракции), 125гц наш сосед услышит во много раз лучше, чем 1000 гц. Также, ещё раз обращаем ваше внимание на то, что ниже 100 гц. редко показываются коэффициенты, и октавные полосы измерений очень широкие. Неравномерности между коэффициентами внутри октавных могут быть очень сильные, поэтому при измерениях берут среднее число.

А ниже 100 гц. по нашим исследованиям коэффициенты звукоизоляции у ГКЛ и того ниже, на порядки. То есть, дискотека у вашего соседа таки будет. Логичный вопрос, раз она будет у него, что останется у вас в комнате? Правильно, вся дискотека переедет к соседу, а низкие частоты могут покинуть вас насовсем, и вы будете недоумевать, где, собственно, бас? У соседа. Низкие частоты не смогут вернуться к вам с должном количестве, и вы будете ощущать явный окрас по тональному балансу. На практике, если вы работаете над звуком, будете делать низкочастотные инструменты (бас, бочка, и т.д.) громкими, вам будет хотеться их сильно «накачать НЧ» эквалайзерами, так как низкочастотного фундамента микса вы попросту не будете слышать (субъективно).

Также, на восприятие звука влияет объективно измеряемый параметр комнаты RT60 и waterfall — время затухания. У гипсокартона, OSB, и подобных конструкций, использующих данные материалы, затухание на низких частотах будет очень быстрым (часто, излишне). А верхняя середина\ВЧ будут затухать гораздо медленнее.

Некоторые говорят: «так это же хорошо, значит нужны лёгкие ловушки или поролон, чтобы заглушить СЧ\ВЧ, и проблем не будет» — это неправда. Поскольку при совпадении нескольних негативных вышеописанных эффектов проблемы на НЧ никуда не денутся, даже если удастся получить вменяемую неравномерность по измерениями графика АЧХ.

OSB, СИП-панели и каркасный дом

Теперь, понимая принцип оценки влияния твёрдых листовых материалов на звучание, посмотрим на значения коэффициентов других материалов, используемых в каркасных домах:

Переводя цифры в буквы, как индексы, так и влияние этих материалов на звук в вашей комнате будет похоже на гипсокартон. Так как плотности\поверхностные массы\толщины и остальные параметры этих легких материалов никогда не будут отличаться на порядки.

В данном экскурсе мы можем не учитывать комплексную конструкцию «пирогов» каркасных конструкций и стен каркасных домов, так как для низких частот важен и определяющ только плотный материал толстой с большой массой, соотносящийся с длинами волн на НЧ и их долями.

Мы не говорим, что кирпич\бетон – панацея от всех бед, там могут быть другие проблемы и ньюансы, но призываем вас обратить на гораздо чаще встречающиеся минусы лёгких стен\полов\потолков.

Выводы

Суммируя все эффекты от бездумного использования данных лёгких конструкций, есть большая вероятность что вы будете не решать проблемы с басом, а только приобретать их. На акустических замерах мы посетили много ребят с комнатами из ГКЛ и подобного, которые нам жаловались на недостаток низких частот (и ещё большой ворох проблем) и следовательно, отсутствие их контроля. Также, были заказчики меломаны-аудиофилы, которые приходили с той же проблемой. А так как «фарш прокрутить назад» очень сложно, даже мы, при владении некоторой магией, иногда не можем сделать никакого чуда, потому что физика — это наша реальность.

При проектировании музыкальных комнат для прослушивания и работы над музыкой мы учитываем эти и остальные факторы, чтобы комната сочетала и музыкальность и контролируемую транслируемость микса, причем, как акустическая система, так вопрос восприятия музыки — очень индивидуальны, что требует соответствующего подхода. Поэтому, и делимся с вами нашими многолетними наработками в области акустики и психоакустики, призываем вам всё самим проверять и найти звучание, которое нравится именно вам!