[Теория] Акустика "домашней" студии.

[TContinental]

Акустика «домашней» студии.

Оценка возможности «правильного» акустического оформления
«малых» студий звукозаписи.

Автор: Дмитрий Розе
RP-studio



В настоящее время, с появлением современных компьютерных технологий, звукозапись из разряда дорогостоящей индустрии, практически перешла в разряд домашнего хобби. Данная ситуация имеет как положительные, так и отрицательные стороны. В «плюс» идёт то, что любой начинающий композитор может создавать свои «нетленки» без использования дорогостоящей техники и помощи множества других людей – сессионных музыкантов, звукотехников и др.

Однако, сразу же появляется и «минус», - сотни людей, не обладающих никакими профессиональными знаниями в области звукорежиссуры, считают, что имея домашний компьютер, дорогую (или нет) звуковую карту и наборы готовых семплов, могут дома, прям «на коленке», «сваять по-быстрому» продукт высокого качества.
В музыкальных конференциях можно довольно часто встретить вопросы вроде: «здравствуйте, я талантливый музыкант, создал много гениальных произведений, открываю свою домашнюю студию звукозаписи, и меня очень интересует, нужен ли мне микшер, и как его подключить к компьютеру?» Таких «любителей» воспринимать всерьёз, конечно, нельзя. Однако, даже гораздо более компетентные музыканты при «домашней» звукозаписи встречаются с действительно серьёзной проблемой – акустическими особенностями помещения, в котором проходит запись вокала, гитары, или других акустических инструментов, причём этот фактор может оказать гораздо большее влияние на конечный продукт, чем качество аппаратуры, имеющейся в наличии. Акустика помещения может «свести на нет» все «прелести» звучания дорогих и очень дорогих приборов.

Результатом «домашней» акустики может являться «бубнящий» голос, «задавленный» звук гитары, «противная» комнатная реверберация, которую невозможно убрать никакими программными способами. Если добавить сюда проблемы с соседями, то становиться понятно, что надо «что-то делать».
Вот «что» делать, «как», и с какими затратами, я и попытаюсь рассказать на примере строительства нового помещения RР-studio.

Начнём с того, что сразу же поставим себе конкретную задачу:
Первое: максимальная звукоизоляция от соседних помещений, дабы Ваша электрогитара не вызывала бешенства у соседей, а дядя Вася, решив продолбить электродрелью стену в своей ванной, не испортил бы Ваш лучший вокальный «дубль».

Второе: создание в студии максимально нейтральной акустической обстановки, точнее акустики, не оказывающей отрицательного действия на естественные тембры звучания инструментов и голоса.
Третье: потратить на это как можно меньше финансов, которых, обычно, и так не хватает. Кстати, хочу сразу предупредить, что лёгких способов в таком сложном деле попросту не бывает, а потому придётся весьма сильно потрудиться, чтобы затраченные усилия хоть как-то оправдали себя. Полумеры не могут ничего дать, кроме выброшенных на ветер денег и зря потраченного времени.
Я не буду останавливаться здесь на теоретических вопросах, потому что для этого не хватит объёма журнала, перейдём сразу к практике. Мы задумали при строительстве нашей студии убить одним выстрелом сразу двух зайцев: решить одновременно вопрос звукоизоляции и звукопоглощения путём строительства перегородок особой конструкции.

В качестве основного решения акустических проблем был выбран способ «комната в комнате». На резиновой подкладке толщиной 1 см. был выстроен каркас из 50мм бруса на который были повешены «сандвичи» из 26мм ДСП, гидробита (еврорубероид) и гипрока. Вся конструкция была полностью изолирована от внешних стен помещения, к тому же внутренние стены были построены непараллельно внешним, дабы предотвратить возникновение стоячих волн и усиления переноса звука от одной поверхности к другой.

Звукоизоляцию такой «бутерброд» осуществляет за счёт 4 процессов:
1. отражение звуковых волн от перегородки
2. переотражение на границе слоёв материалов
3. тепловые потери непосредственно в материалах перегородки
4. за счёт резонансных явлений в демпфированной панели.

На последнем пункте остановимся подробнее. Как известно, у листа любого материала, в зависимости от его физических характеристик, имеется некая резонансная частота, на которой он «усиливает» акустические колебания. Однако, если наклеить на этот материал какой-нибудь вязкий материал, то он будет подавлять его колебания, причём тем сильнее, чем сильнее будут колебания этого материала, переводя энергию звуковых волн в тепло (см. п.3). Неплохая аналогия – автомобильные амортизаторы. В нашем случае резонирующими листами являлось ДСП и гипрок, демпфером – слой гидробита между ними. Причём, так как гипрок и ДСП резонируют на разных частотах, то друг для друга они тоже являются своеобразными демпферами. К сожалению, не было возможности просчитать точно резонансную частоту листов этих материалов, кстати, чуть не забыл, размером 1.20 на 3.00, но ориентировочно она находится где-то в районе 100-300Гц (определялось «на слух»). Потолок был построен таким же способом, балки из бруса, ввиду недостаточной жёсткости были «привязаны» к внешнему потолку с помощью стальной проволоки, закреплённой через прокладку из жёсткой резины.

Об эффективности такого «сэндвича» говорит тот факт, что когда мы повесили потолок из одного ДСП, то шум деревообрабатывающего станка из соседнего помещения и с улицы доносился весьма сильно, закралось даже сомнение в расчетах, однако, после закрепления гидробита и гипрока, шум «ушёл» почти полностью, осталось только весьма слабое и очень низкое «гудение», причём определить откуда оно идёт – через неизолированную дверь или через перегородки, не представлялось возможным. Звук при ударе по такой стене – очень глухой, «ватный», практически отсутствует дальнейший «призвук».
Таким образом, мы получили перегородку, довольно неплохо изолирующую звук на средних и высоких частотах, и поглощающую колебания низкой частоты, приходящие к ней как снаружи, так и изнутри студии и избавились от неприятного «бубнения» на низких и низко-средних частотах, характерного для небольших помещений. В данном случае перегородка играет роль мембранного поглотителя.
То есть, решили (пока частично!) одновременно со звукоизоляцией, вопрос с внутренним поглощением звука и «исправлением» акустики помещения. Вот к вопросу об этой самой акустике мне и хочется перейти сейчас.

В любом помещении присутствует естественная реверберация, возникающая за счёт отражения и переотражения звуковых волн от стен. Характер этой реверберации и определяет, в основном, акустические характеристики помещения. Для «больших» студий естественная реверберация является одной из их качественных характеристик, также как и для концертных залов. Расчёт акустики с учётом реверберации в таких случаях очень сложен и выходит за рамки настоящей статьи. Могу со всей ответственностью заявить, что «матрасы на стенах» или пенопласт ничего тут решить не могут. Касается это и «малых» студий, поэтому было решено строить «мёртвую» студию с минимально возможной реверберацией и отсутствием резонансных частот.

Кстати, резонансы помещения – второй фактор, определяющий качество студии, он особенно влияет на акустику при небольших размерах помещений, так как резонансы попадают в слышимую область. Например, при ширине комнаты в 3.30 (скорость звука, напомню, около 330м/с), возникает резонанс с частотой в 100Гц, что очень даже слышно «невооружённым» ухом! Соответственно, довольно сильны и резонансы, возникающие на половине и четверти волны, то есть 200 и 400Гц, что уже вообще ни в какие ворота не лезет. Зависит сила этих резонансов и от формы помещения, наихудший вариант – куб, наилучший – параллелепипед, со сторонами, соответствующими «золотому сечению».

При строительстве «RP-studio» мы имели изначальное помещение 6 на 8 метров, с высотой потолков 4.50, после постройки звукоизоляционной «комнаты в комнате», получилась тон-студия с размерами 4 на 5 метров, с потолком высотой 3 метра, удалось выкроить и «закуток» для записи вокала, но об этом позже. При этом все 4 стены были непараллельны друг другу, это помогло избавиться от «стоячих волн» и такой гадости, как «порхающее эхо» (проявляется в виде треска, или звука «фррр» при ударе в ладоши).
Надо сказать, что реверберация в нашей тон-студии, пока не было установлено звукопоглощение, оказалась весьма неплохой! Отсутствие резонансов в НЧ, явно диффузный характер распределения отражений, да и просто приятно на слух. Даже возникли сомнения в необходимости «мёртвой» акустики, однако мы не специалисты, определить подойдёт ли такая реверберация к тому, что мы пишем, а это, в основном, рок-музыка, не представлялось возможным, а если бы мы ошиблись, переделка стоила бы весьма дорого. Да и дополнительная звукоизоляция тоже была нужна.
Фу, чуть не забыл про полы! Они устроены практически аналогично стенам, только уложены на часто расположенные лаги, которые, в свою очередь, лежат на изолоне (вспененный полиэтилен) толщиной 1 см. Несмотря на то, что пол у нас бетонный, а звук барабанов передаётся не только через воздух, но и через конструкции здания, соседям снизу мы не мешаем.

Вернёмся к звукопоглощению: мы остановились на минеральной вате «Rokwool», толщиной 100мм и плотностью 30кг/м. Был установлен дополнительный каркас из брусьев, не соприкасающийся со стенами. В промежутках между брусьями были уложены минеральноватные плиты, которые были прижаты к стене с помощью ковролина, прикреплённого к каркасу. Таким образом, мы получили практически полное звукопоглощение на средне-высоких частотах, к тому же плиты, прижатые к перегородке, увеличили её демпфирование, что благотворно сказалось на поглощении низких частот. Поглощение «остатков» шума, проникавших через перегородку тоже было не лишним.

Помимо основного потолка был поставлен подвесной потолок, сверху которого также были уложены плиты минеральной ваты, высота помещений после этого составила 2.60. В промежутке были установлены звукопоглощающие «улитки» от вентиляции и освещение.

Аппаратная была устроена аналогичным образом. Единственная разница – «акустические ловушки» на задней стене комнаты, для того, чтобы полностью исключить отражение звука. «Ловушки» были построены в полном соответствии с описанием, данным в книге Филипа Ньюэлла «PROJECT-СТУДИИ Маленькие студии для великих записей».
В результате наших усилий мы получили полностью звукоизолированные тон-студию, аппаратную и комнату для вокала с равномерной АЧХ, отсутствием ярковыраженых резонансов и минимальной реверберацией.

Вывод:
1. При строительстве «малых» студий необходимо применять композитные материалы «двойного» назначения, выполняющие и функцию звукоизоляции, и функции звукопоглощения. Это поможет уменьшить финансовые затраты.
2. Необходимо соблюдать необходимые пропорции при планировании помещения. Это избавит Вас от лишних резонансов.
3. К сожалению, для малых помещений «глухая» акустика – единственный дешёвый способ получения приемлемых и наиболее универсальных акустических характеристик.
4. «Комната в комнате» - относительно простой способ, избавляющий Вас от посторонних шумов и соседей от Вашей музыки.

К сожалению, в короткой статье невозможно описать все сложности и проблемы, возникающие при строительстве студии, например вопросы вентиляции, коммутации и пр.

Если у Вас при прочтении возникнут какие-то вопросы, со мной можно связаться по E-male: zvukovik67@mail.ru

Напоследок хочу сказать, что строительство студии звукозаписи, это серьёзная задача, решение которой необходимо доверять специалистам в своей области, при самостоятельном проектировании и строительстве можно допустить фатальные ошибки, которые сведут на нет всю Вашу работу.