Акустические системы — устройства для воспроизведения звука.

Акустические системы бывает однополосными (один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и многополосными (две и более головок, каждая из которых создаёт звуковое давление в своей частотной полосе).

При установки акустики помещения должны удовлетворять ряду требований: пожарным, гигиеническим, акустическим, и т.д. Только выполнение всех требований способно сделать помещение безопасным и функциональным. В данном разделе остановимся на системах для создания акустического комфорта.В настоящее время значительно расширился перечень помещений, в которых акустические требования чрезвычайно важны. Помимо концертных залов, кинотеатров, лекционных помещений, акустика применяется в бассейнах и ресторанах, дискотеках и офисах, в помещениях "домашних кинотеатров" и т.д.

Акустические системы состоят из акустического оформления (например, "закрытый ящик" или "система с фазоинвертором" и др.) и вмонтированных в него излучающих головок (обычно динамических).

Однополосные системы не получили широкого распространения ввиду трудностей создания излучателя, одинаково хорошо воспроизводящего сигналы разных частот. Высокие интермодуляционные искажения при значительном ходе одного излучателя вызваны эффектом Доплера.

Многополосные акустические системы - спектр слышимых человеком звуковых частот разбивается на несколько перекрываемых между собой диапазонов посредством фильтров (комбинации резисторов, конденсаторов и индуктивностей, или с помощью цифрового кроссовера). Каждый диапазон подаётся на свою динамическую головку, которая имеет наилучшие характеристики в этом диапазоне. Таким образом, достигается наиболее высококачественное воспроизведение слышимых человеком звуковых частот (20—20 000 Гц).

Для персональных компьютеров акустичка обычно выполняется совместно с усилителем звуковых частот (т. н. «активные системы акустические ») и подключаются к звуковой карте на системном блоке компьютера.

Виды акустических систем.

По типу излучателей

Большинство акустических систем для воспроизведения звука используют динамические головки, но существуют ещё другие, менее распространённые излучатели, например:

1. Изодинамические (ортодинамические, излучатели Хейла)
2. Ленточные
3. Плазменные
4. Электростатические.
5. Пьезокерамические

По типу усиления

1. Пассивные: в корпус многополосной колонки смонтированы группы излучателей, подключенные через пассивный кроссовер частот одной общей парой проводов к отдельному усилителю.
2. Пассивные Bi/Tri-wired: в корпус многополосной колонки смонтированы группы излучателей, каждая из которых подключена через пассивный кроссовер своей парой проводов к собственному усилителю.
3. Активные: в корпус многополосной колонки смонтированы усилитель и группы излучателей, подключенные к нему через пассивный кроссовер.
4. Активные Bi/Tri-amped: в корпус многополосной колонки смонтированы активный фильтр и группы усилителей по числу полос пропускания, подключенные к соответствующим группам излучателей.

Акустические материалы

Подразделяются на звукопоглощающие материалы и звукоизоляционные прокладочные материалы. Звукопоглощающие материалы применяются в основном в звукопоглощающих облицовках производственных помещений и технических устройств, требующих снижения уровня шумов (промышленные цехи, машинописные бюро, установки вентиляции и кондиционирования воздуха и др.), а также для создания оптимальных условий слышимости и улучшения акустических свойств помещений общественных зданий (зрительные залы, аудитории, радиостудии и пр.).

Звукопоглощающая способность материалов обусловлена их пористой структурой и наличием большого числа открытых сообщающихся между собой пор, максимальный диаметр которых обычно не превышает 2 мм (общая пористость должна составлять не менее 75% по объёму). Большая удельная поверхность материалов, создаваемая стенками открытых пор, способствует активному преобразованию энергии звуковых колебаний в тепловую энергию вследствие потерь на трение. Эффективность звукопоглощающих материалов оценивается коэффициентом звукопоглощения a, равным отношению количества поглощённой энергии к общему количеству падающей на материал энергии звуковых волн.

Звукопоглощающие материалы

Звукопоглощающие материалы имеют волокнистое, зернистое или ячеистое строение и могут обладать различной степенью жёсткости (мягкие, полужёсткие, твёрдые). Мягкие звукопоглощающие материалы изготовляются на основе минеральной ваты или стекловолокна с минимальным расходом синтетического связующего (до 3% по массе) или без него. К ним относятся маты или рулоны с объёмной массой до 70 кг/м3, которые обычно применяются в сочетании с перфорированным листовым экраном (из алюминия, асбестоцемента, жёсткого поливинилхлорида) или с покрытием пористой плёнкой. Коэффициент звукопоглощения этих материалов на средних частотах (250—1000 Гц) от 0,7 до 0,85.

Перекопав кучу литературы, статей и пробороздив по просторам мультиязычного Интернета, толкового ответа я так и не нашел. В книгах и статьях, как правило, дается приближенная оценка результатов без конкретных аргументаций и твердых выводов. Любое же обсуждение этого вопроса на форумах приводит к многостраничным перепалкам среди участников, опять же без аргументов и результатов, позволяющих таки определиться с выбором. И как-то совершенно неожиданно на просторах нидерландской сети я обнаружил отличную и уникальную в своем роде статью по теме. Тут было все - измерения, графики, подробные комментарии и заключения от автора. Чтож.. нидерландским владеют не многие, но было бы очень неплохо, чтобы и русскоговорящие умельцы смогли, наконец, получить исчерпывающий ответ на такой важный и непростой вопрос. Я взялся за перевод.

Введение

Для создания хороших акустических систем (АС) прежде всего необходим хороший корпус. Корпус АС обеспечивает необходимое сосредоточивание (направленность) акустической энергии. В идеальном случае корпус АС должен быть абсолютно жестким и не подвергаться воздействию акустической энергии. Чаще всего материалом корпусов является древесина. Также применяются и другие материалы, такие как пластик, алюминий, камень и бетон. Большое количество АС имеют проблемы в звучании связанные с тем, что их корпуса придают свою собственную окраску звуку, так как сами излучают почти столько же звуковых волн, сколько и сама динамическая головка. Этот эффект проявляется на определенных частотах и четко себя выдает. Что же происходит на самом деле?

Что же происходит на самом деле?

Динамическая головка (ДГ), установленная в корпусе АС вибрирует в такт входному сигналу, поступающему с усилителя мощности. Эти колебания передаются через ее корзину ДГ на корпус АС и приводят к вибрации всей конструкции в целом. Другой путь передачи вибрации обусловлен быстрым сжатием и расширением воздуха внутри корпуса АС в такт хода диффузора ДГ (эффект поршня). Эти колебания очень малы по амплитуде, и их трудно обнаружить визуально или потрогав корпус рукой. В идеальном случае ДГ не имеет контакта с корпусом АС и не оказывает акустического давления на стенки ящика - акустическая система звучит, как отдельно взятая ДГ. На практике это, конечно же, недостижимо и важнейшую роль в звучании АС играет материал и конструкция их корпусов. Этот вопрос волнует меня, как и любого другого производителя качественных АС прежде всего. И чтобы иметь возможность выбирать лучший материал для постройки АС я произвел их экспериментальное исследование.

Методика измерений

Как же протестировать широкий набор материалов?

Для измерения создана специальная методика. Был сконструирован корпус (типа закрытый ящик с утопленным заподлицо динамиком) из 18мм МДФ, укрепленного 32мм слоем бетона. Вес готового корпуса тестового ящика составил 105кг.

Толщина всех исследуемых панелей тоньше, чем стены экспериментального ящика, таким образом, в конструкции формируется самое слабое звено для измерений.

Фронтальная часть тестового ящика имеет рамку под установку в нее исследуемых панелей.

Для возможности проведения измерений панелей с ребрами жесткости, в центре проема под тестовую панель установлено съемное ребро.

Описание методики

Сначала необходимо найти место для проведения контрольных измерений.

Контрольное измерение проводится без установки тестовой панели в экспериментальный корпус.

Второе измерение проводится так же, но с установленной тестовой панелью и мы видим разницу в спектрах, как показано на рисунке 1.

Если во втором измерении мы не производим никаких изменений, то соответственно никакой разницы между спектрограммами мы не должны увидеть.

Измеренное различие заключается в уменьшении звукового давления тестовой панелью.

То есть в идеальном случае (идеальный материал для корпуса АС) во втором измерении (с установленной панелью) мы не должны увидеть каких-либо всплесков частот на спектрограмме (подобно тому, что на рисунке 2).

Чтобы исключить влияние уровня окружающего шума, проводилось измерение последнего на более высокой чувствительности системы (рисунки 2, 3).

Результаты измерений

Во всех случаях использовались одинаковые настройки.

Для того чтобы исключить возможное влияние пространства, измерения проводились на малом расстоянии (17,5см) напротив центра тестовой панели.

частота дискретизации 2kHz - 6kHz

уровень -14dB

3D спад, динамический диапазон +5/-35dB

Часть первая
1. Базовое измерение	2. Уровень шума
3. Уровень шума -70dB	4. 10мм ДСП
5. 18мм ДСП	6. 18мм МДФ
7. 18мм фанера меранти	8. 18мм березовая фанера
	10. 18мм березовая фанера с ребрами жесткости
11. "Сэндвич" ДСП + березовая фанера	12. "Сэндвич" ДСП + МДФ
13. "Сэндвич" ДСП + березовая фанера + пена	14. 18мм МДФ + 20мм бетон
15. 18мм МДФ + 20мм бетон + ребра жесткости	16. 18мм МДФ + бетон + ребра жесткости + 80мм стекловаты

Часть вторая
17. 80мм стекловата	18. Березовый массив с ребрами жесткости + 80мм cтекловата
19. 18мм МДФ + 10мм минеральная вата	20. 30мм твердого дерева без ребер жесткости
21. 18мм МДФ + 7мм изомат без ребер жесткости	22. "Сэндвич" 18мм березовый массив + 7мм изомат + 18мм МДФ + ребра жесткости
23. 18мм МДФ + 11мм изомат без ребер жесткости
25. "Сэндвич" береза + 11мм изомат + 18мм МДФ	26. "Сэндвич" береза + 11мм изомат + 18мм МДФ с ребрами жесткости
27. "Сэндвич" твердое дерево + 11мм изомат + 18мм МДФ с ребрами жесткости	28. "Сэндвич" береза + 11мм изомат + 18мм МДФ с ребрами жесткости + 80мм стекловата

1. Базовое измерение

Два одинаковых базовых измерения, которые показывают между собой нулевую разницу. На практике это не совсем возможно, потому что небольшие колебания в звуковом давлении от ДГ присутствуют всегда. Эта разница очень мала, но она есть.

2. Уровень окружающего шума

Во втором измерении, тест на отсутствие сигнала пройден. Здесь был измерен уровень окружающего шума, с такой же чувствительностью, как и во всех других измерениях.

3. Уровень окружающего шума (-70 dB )

Те же условия, как и во втором измерении, но со скорректированной чувствительностью. Тут можно видеть возмущения в широком спектре частот.

4. 10мм ДСП

Наблюдается сильный резонанс на 140Hz силой в + 4 дБ, что практически сравнимо со звуковым давлением ДГ. Второй и третий резонансы на 350 и 600 Гц с более долгим временем затухания. И последний резонанс лежит в области 1200Hz.

5. 18мм ДСП

Для толстого листа ДСП, первый резонанс поднимается до 175 Гц, второй находится в области 500 Гц и почти сливается с третьим на 580 Гц.

Первый резонанс, по сравнению с 10мм листом ДСП несколько уменьшен, но резонанс на 580 Гц сильнее. Более высокочастотные резонансы на 820 и 1200 Гц так же немного усиливаются.

6. 18мм МДФ

Эта спектрограмма полностью идентична 18 мм ДСП. Все резонансы на тех же частотах и имеют одинаковую силу.

7. 18мм фанера Меранти

Фанера Меранти имеет примерно те же резонансы, как ДСП и МДФ. Первый резонанс смещается со 175 Гц до 205 Гц и имеет большее время затухания. Резонанс на 580 Гц зашкаливает за уровень +5dB и также затухает медленнее. Результаты измерений показали, что этот материал мало пригоден для качественных конструкций и не представляет интереса для дальнейших измерений.

8. 18мм березовая фанера

Эту спектрограмму стоит рассмотреть подробнее.

Первый резонанс сдвигается выше к 230 Гц и он слабее, чем у фанеры Меранти. Второй вернулся на 580 Гц, и увеличился до +10 дБ.

Резонансы в области 850 и 1200 Гц уменьшились до -6 дБ.

Так же появились резонансы от 1930 до 1990 Гц с быстрым затуханием до -35 дБ. Резонансы ниже20Гц демпфируются меньше, чем у ДСП или МДФ и имеют уровень от -15 до -25дБ.

9. 18мм МДФ с ребрами жесткости

Первый резонанс практически исчез, по сравнению с неукрепленным МДФ.

Сила резонанса на 175 Гц упала с -2 до-30 дБ. Добавился новый резонанс на 300 Гц -10 дБ. Сильный резонанс на580 Гц, достигавший +7 дБ для неукрепленной панели теперь, уменьшился до уровня -7 дБ. Остальные резонансы не изменились, и добавился еще один на 980 Гц, который слабее, чем другие, но имеет большее время затухания.

10. 18 мм березовая фанера с ребрами жесткости

Сильно ослаб первый резонанс на 230 Гц, который был на 18мм фанере без армирования. Теперь он сместился на 300Гц. Здесь нет такого заметного спада резонанса на этой частоте, как в случае армирования МДФ (с -2 до -20дБ).

Второго резонанса нет, но есть новый пик на 490 Гц с силой до -7 дБ. На более высоких частотах мы наблюдаем ту же картину, как и для МДФ.

11. «Сэндвич» 18 мм березовая фанера + 18мм ДСП

Панель существенно усиливается, и на графике мы видим сочетание двух различных характеристик. Первый резонанс практически ликвидирован. Сильный четвертый резонанс соответствует такому же более сильному резонансу на ДСП и березе в районе 580 Гц. Остальные резонансы вполне идентичны тем, что были на раздельных панелях из фанеры и ДСП.

12. «Сэндвич» 18мм ДСП + 18мм МДФ

ДСП и МДФ имеют те же характеристики. Первый резонанс передается в «сэндвич» от ранее рассмотренных раздельных панелей. Остальные резонансы в целом похожи на характеристики предыдущего «сэндвича» (измерение 11) Усиление затухания резонансов в варианте «сэндвич» примерно пропорционально увеличению толщины панели в целом, по сравнению с отдельными платами ДСП и МДФ по 18мм.

13. «Сэндвич» 18мм ДСП + пена + 18мм фанеры

Первый резонанс ослаблен по сравнению с подобным «сэндвичем» без пены. Это происходит за счет изоляции упругих слоев панелей друг от друга.

14. 18мм МДФ + 20мм бетона без ребер жесткости

На графике видно, что первый резонанс, присутствовавший на чистом МДФ на частоте 180 Гц, немного ослаб (-4дБ) и сместился на 130 Гц. Остальные более высокие по частоте резонансы значительно уменьшились. Бетон оказал сильное влияние на широкую область частот.

15. 18мм МДФ + 20мм бетона с ребрами жесткости

Первый резонанс значительно сократился. Остальные резонансы также ослабли, в среднем на 10 дБ. Однако из-за ребра жесткости появился сильный резонанс на 500Гц.

16. 18мм МДФ усиленный 20мм бетона и ребрами жесткости с демпфированием стекловатой, помещенной между ДГ и тестовой панелью.

Сильный резонанс на частоте 500Гц теперь существенно ослаб (примерно на -10дБ).

17. Плита стекловаты 80мм свободно лежащая в проеме тестового ящика.

Здесь показано, какие частоты гасит стекловолокно, помещенное между ДГ и измерительным микрофоном.

18. 18мм березовая фанера с ребрами жесткости+ 80мм стекловолокна

Превосходное демпфирование практически всех резонансов, дает картинку, которую хотелось бы иметь в действительности на многих высококачественных АС. Резонанс на 400-500Гц ослаб до -15дБ.

19. 18мм МДФ с приклеенным 10мм листом прессованной минеральной ваты

Ослабление резонансов легко обнаружить, по сравнению с чистым МДФ (измерение 6). Видно, что лист минеральной ваты в целом улучшает картину, однако ослабление самых сильных резонансов не очень велико - первого на 160 Гц -10дБ и второго на 600Гц всего на -2дБ.

20. Твердое лиственное дерево 1 30мм без ребер жесткости

Представлены типичные результаты испытаний 30мм панелейвыполненных из массива твердых пород дерева. Первый резонанс на 210 Гц довольно сильный (до -9дБ) и имеет очень плохое затухание. Резонансов на более высоких частотах меньше и они гораздо слабее по интенсивности (в среднем до -23дБ)

21. 18мм МДФ + 7мм изомат 2 без ребер жесткости

Первая резонансная частота по сравнению с чистым МДФ опустилась до 100Гц из-за увеличения массы тестовой панели. По интенсивности она достигает -5дБ. Резонансы на более высоких частотах затухают намного лучше по сравнению с МДФ (измерение 6).

22. 18мм МДФ + 7мм изомат с ребрами жесткости

Первая резонансная частота значительно поднялась со 100 до 400 Гц. Наблюдается значительное снижение ее интенсивности с -5дБ (для чистого МДФ) до -15дБ. Результат от применения такого сочетания материалов с применением укрепления очень продуктивен.

23. 18мм МДФ 11mm изомат без ребер жесткости

Первая резонансная частота так же понижается за счет увеличения веса по сравнению с чистым МДФ. Этот резонанс теперь располагается на частоте 105 Гц и ослаблен до -12 дБ. Аналогично ослабли и резонансы на более высоких частотах по сравнению с измерением 6. В целом для 11мм изоматарезультаты несколько лучше, чем для 7-и миллиметрового.

24. 18мм МДФ + 11мм изомат с ребрами жесткости

Практически те же закономерности, что и с 7мм изоматом в измерении 22. Результаты несколько улучшились засчет увеличения толщины и массы панели. Резонанс на 400 Гц имеет уровень -17 дБ.

25. «Сэндвич» 18 мм МДФ + 11 мм изомат + 18мм березовый массив без ребер жесткости.

Практически «чистая» картинка, больше нет ярко выраженных резонансов. На всем частотном диапазоне ослабление резонансов составляет 35дБ и более. Присутствуют только четыре малых резонанса силой-25 дБ на частотах 340, 700, 1K и 1,5 кГц. Из всех измерений только бетон (измерение 16) был немного лучше.

26.„Сэндвич“ 18мм МДФ + 11мм изомат + 18мм березовый массив с ребрами жесткости

Такое сочетание в значительной степени подобно измерению 24. В принципе, я ожидал некоторого улучшения результатов измерения 25. Но мы получили несколько худший результат, который, вероятно, объясняется способом крепления тестовой панели.

Наиболее вероятные причины ухудшений заключаются в следующем:

Внутренняя поверхность ящика изолируется от внешней слоем изомата;

Ребра жесткости внутри ящика должны быть приклеены непосредственно к внутренней поверхности исследуемой панели;

Во время тестовых измерений для крепления панели и ребер жесткости я мог применять только шурупы (без клея), чтобы иметь возможность проводить несколько измерений;

Внутренняя панель крепится с помощью ребра жесткости из березы;

При этом основанием крепления является МДФ + изомат на шурупах;

Невозможно было закрепить дополнительно ребро жесткости на тестируемой панели, так как шурупы бы создали дополнительный путь передачи резонансов на внешний слой «сэндвича»

Это результат прямой передачи вибраций от внутреннего слоя наружу;

Изомат потерял свой изоляционный характер, резонансы распространились в обход него;

Внешний слой МДФ и изомат крепятся по краям и не полотно прилегают друг к другу в центре панели.

27. „Сэндвич“ 18мм МДФ + 11мм изомат + 30мм слой твердого лиственного дерева с ребрами жесткости

Здесь 18мм слой березы заменен 30мм слоем твердолиственного дерева.

Такая комбинация имеет те же проблемы, что и выше (измерение 26).

Суммарно результат выглядит даже хуже предыдущего.

28. «Сэндвич» 18мм МДФ + 11мм изомат + 18мм березовый массив с ребрами жесткости + 80мм стекловаты

Это измерение должно было быть практически идентичным 26-ому измерению, так как было добавлено только стекловолокно. Можно заметить, что результат получился лучше, чем ожидалось. Во всем диапазоне затухание резонансов -35 дБ и только между 300-500 Гц присутствует 2 малых резонанса по уровню -27 дБ. Этот результат является самым лучшим из всех измерений, превосходя даже бетон. Улучшение результатов по сравнению с измерением 26 вероятно произошло за счет лучшей фиксации тестовой пластины. В последнем измерении для крепления панели применялись еще большие шурупы, чтобы обеспечить максимально возможную степень прижатия к корпусу тестового ящика.

Заключение (по первой части)

В процессе измерений постоянно контролировалась тенденция улучшения/ухудшения результатов. Если результат с новым материалом оказывался хуже предыдущего, то экспериментов с ним дальше не проводилось.

Толщина панели оказывает большое влияние на уровень резонансов и их затухания - чем толще панель, тем быстрее происходит затухание.

Первый резонанс уменьшается всегда за счет увеличения толщины и веса панели.

Изоляция пластин эластичной прослойкой (пена) оказывает отрицательное воздействие на общую картину резонансов. Поэтому я не стал продолжать с резиной и другими эластичными материалами в качестве прослойки.

„Сэндвич“ панели во всех случаях оказались лучше, чем материалы, из которых они были сделаны по отдельности.

Ребра жесткости, расположенные в центре тестовой панели оказывают существенное влияние на уменьшение первого резонанса.

Панели с конструкцией «сэндвич» с укреплением ребрами жесткости в итоге дают наилучшие результаты.

Превосходный результат дает применение ребер жесткости в сочетании с бетоном. Весь спектр частот, кроме области высоких заслуживает высокой оценки.

Демпфирование с целью снижения резонансов на высоких частотах позволяет подавить все резонансы до уровня не более -35 дБ.

На практике все эти мероприятия позволяют получить невероятно открытый без призвуков звук. Это можно хорошо заметить во всех паузах и перерывах сигнала.

Дополнения (по результатам второй части измерений)

Каждая комбинация материалов дает различное снижение пропускания звуковых частот.

Выбранное направление применения в конструкции стенок упругого изомата позволяет максимально приблизиться к нейтральным характеристикам тестового ящика из MDF и бетона (т.е. к идеалу).

Влияние мизерных резонансов, наблюдаемых на последних картинках, не удалось обнаружить в звучании музыки, они были обнаружены лишь с помощью чувствительного измерительного оборудования.

На данный момент я работаю над созданием первого прототипа для корпуса с применением изомата. 3

Строительство подобных кабинетов настолько точный и сложный процесс, что для возможности применения таких конструкций на практике требуются дополнительные исследования в этой области.

Примечания (от переводчика)

1 К сожалению, автор измерений не отметил, из какого именно дерева он изготовлял тестовые панели. Твердые лиственные породы: дуб, бук, граб, ясень, клён, саксаул и другие. Возможно, что с переходом от одной породы дерева к другой существенных изменений в наблюдаемой картинке не происходит.

ISOMAT ) - (не путать с туристическими ковриками!) прессованный звукоизолирующий композит. Обладает высокой удельной массой, жесткостью и твердостью. Дает отличные результаты при звукоизоляции листовой стали, алюминия, дерева и пластика.

Оригинал статьи можно посмотреть здесь: www.hsi-luidsprekers.nl Автор проделал поистине колоссальную и полезную работу! Если увидит.. Thanks!

Надеюсь, перевод статьи многим окажется полезным и с одной стороны поставит точки во множественных спорах, а с другой подтолкнет наших умельцев на новые увлекательные обсуждения, но уже предметные и с аргументациями.

*Название темы на форуме должно соответствовать виду: Заголовок статьи [обсуждение статьи]

В звукоизоляции шума с выраженной низкочастотной составляющей (буханье барабанов, спецэффекты при просмотре фильма), прослушиваемый на всех смежных стенах, необходимо применять конструкцию "комната-в-комнате". Термин подразумевает под собой устройство "плавающего" пола на звукопоглощающей подложке и облицовке стен и потолка по виброразвязанному каркасу. Например, самым эффективным и одновременно экономически выгодным способом борьбы с ударным шумом от соседа сверху (звуки шагов, передвижения мебели и пр.) является акустический "плавающий" пол в помещении верхнего уровня. Гораздо проще контролировать шум в месте его возникновения, чем проводить дорогостоющие мероприятия по звукоизоляции всех конструкций, по которым он распостроняется.

В звукоизоляции низкочастотного звука большее значение имеет не количество плотных слоёв в облицовке стены, а расстояние между стеной и плотными слоями - чем больше относ от стены, тем меньше низких частот будет проникать в помещение.

Звукоизоляция единственного элемента ограждающих конструкций (пола, потолка или одной стены) не всегда решит проблему звукоизоляции квартиры. Эффективность этого мероприятия будет зависеть от того, насколько выражена опосредованная передача шума по ограждающим конструкциям. Например, если прослушивается только на смежной с соседом стене и не переизлучается на другие, то звукоизолирующая облицовка звукоизоляционным материалом одной стены скорее всего решит проблему. Если же шум прослушивается и на примыкающих стенах, то звукоизоляция одной стены будет малоэффективна. Желательно начертить план квартиры с указанием толщины стен и перегородок и мест, где вы слышите звук при их прослушивании. Это поможет получить ясное представление о зонах повышенного звукоизлучения и выбрать адекватное решение по звукоизоляции.

Борьба со звуком в источнике

Это самый эффективный, но, к сожалению, не всегда реализуемый метод звукоизоляции. Например, самым эффективным и одновременно экономически выгодным способом борьбы с ударным звуком от соседа сверху (звуки шагов, передвижения мебели и пр.) является акустический "плавающий" пол в помещении верхнего уровня. Гораздо проще контролировать звук в месте его возникновения, чем проводить дорогостоящие мероприятия по звукоизоляции всех конструкций, по которым он распространяется.

Учитывая тот факт, что практически весь новострой сдаётся сегодня без внутренней отделки помещений, с межквартирными ограждениями, не соответствующими действующим нормам звукоизоляции, ответьте на вопрос: кто кроме Вас станет вкладывать средства в Ваш комфорт .

Нет такого способа звукоизоляции как обклеить помещение неким тонким материалом. Предлагаемые на рынке материалы применяются только в составе звукоизолирующих конструкций. Например, высокая плотность материала «Тексаунд » увеличивает массу конструкций, практически не занимая места. Это означает, что возможно достичь высоких показателей звукоизоляции за счет минимальной толщины и применяется как демпфирующая (анти-резонансная) прокладка между слоями гипсокартона, и совместно с мягким слоем звукопоглощающего материала, можно добиться лучших результатов. В тонких перегородках и акустических потолках это свойство материала позволяет получить эффект, который можно сравнить с созданием дополнительной бетонной стены толщиной 20 см. Этого будет достаточно, чтобы ослабить мешающий Вам шум до уровня, который уже никогда не будет досаждать Вам и членам Вашей семьи. Оклеивание же материалом Тексаунд непосредственно стен или потолка никак не повлияет на акустические свойства помещения.

Чего делать не нужно

Столкнувшись с проблемой звукоизоляции вы наверняка уже получили множество рекомендаций от знакомых, консультантов в магазине. Перечень рекомендуемых материалов как правило сводится к недлинному списку: пенопласт, пробка, пенополиэтилен, яичные лотки. Перечисленные материалы не относятся к звукоизолирующим материалам и не применяются в составе звукоизолирующих конструкций.

Некоторые мастера применяют пенопласт, пробку, пенополиэтилен в составе конструкций плавающего пола. Эффективность конструкций, включающих упомянутые материалы, в снижении уровня ударного звука не высока.

Пользуясь распространёнными вымыслами о "звукоизолирующих" свойствах упомянутых материалов их производители и продавцы настойчиво муссируют и поддерживают эти мифы, не вдаваясь ни в тонкости физических процессов, ни в особенности терминологии.

Индекс звукопоглощения упомянутых материалов (отношение неотраженной энергии звуковой волны к излучённой) не превышает 0.3, в то время как звукопоглощающими принято считать материалы с индексом звукопоглощения 0.7 - 1.

Факт: облицовка стены пенопластом (пенополистиролом) с последующим оштукатуриванием практически не снизит индекс звукоизоляции квартиры.Другими словами, если Вы планируете использовать пенопласт, пробку, пенополиэтилен в качестве звукопоглощающего материала - самое время отказаться от этой идеи.

Не тратьте так же своё время и средства на "звукоизоляцию" коврами, матрацами, соломой, камышом, "специальными" обоями и красками, целлюлозными штукатурками - некоторые из перечисленных материалов хотя и обладают незначительными звукопоглощающими свойствами, но дело, однако, не в этом: задача предотвратить проникновение постороннего шума в помещение, а не поглощать уже проникший шум.

Заполнение пустот каркаса звукопоглощающим материалом

Заполнение свободного пространства внутри каркаса производится с целью снижения резонансных явлений в перегородке.

Акустическая минеральная вата плотностью 30-50 кг/м3 является эффективным звукопоглощающим материалом. Заполняйте пространства не менее чем на половину всего объёма пространства.

В защите от низкочастотного шума большую роль играет увеличение поверхностной массы обшивки и расстояние между стеной и отражающим слоем конструкции - чем дальше относ плотных слоёв от стены, тем выше звукоизолирующая способность конструкции на низких частотах. Устройство независимых каркасов для перегородок снизит косвенную передачу шума по элементам каркаса.

Применение пластичных мембран Tecsound, между слоями обшивки каркаса :

• Для трёхслойной обшивки прокладку следует помещать между наружным и средним слоем.
• Обшивка каркаса должна быть гибкой и массивной, поэтому не следует стремиться увеличивать жесткость каркаса.
• Смещайте отверстия для розеток, электрических доз, выключателей друг относительно друга для каждой из обшивок перегородки (отверстия в перегородке не должны быть сквозными).

Инструкция по монтажу звукоизолирующих перегородок и облицовки стен

В зависимости от высоты возводимой гипсокартонной перегородки, предполагаемой нагрузки, желаемого уровня звукоизоляции применяют профили шириной 50, 75 или 100 мм.

1. Для ограничения переизлучения вибрации (шума) с ограждающих конструкций на каркас, и как следствие, на его обшивку используют звукоизоляционный профиль со встроенными узлами виброразвязки.
2. Расстелите подложку под направляющий профиль, выпустив её на 25 мм со стороны монтажа гипсокартонного листа.
3. Уложите профиль на подложку, просверлите отверстия перфоратором под анкерное крепление сквозь узел виброразвязки и закрепите профиль.
4. После монтажа направляющего профиля на полу и потолке вставьте в него стоечный профиль с шагом 600, 400 или 300 мм.
5. Если консольная нагрузка на перегородку будет велика (например, необходимо повесить телевизор, книжные полки и пр.), то жесткость каркаса перегородки можно увеличить деревянными закладными, сокращением дистанции между стойками.
Для облицовок следует выбрать конструкцию с креплением каркаса к стене виброразвязывающими креплениями.
6. Пространство между профилями заполните акустической минеральной ватой плотностью 50-60 кг/м 3 .
7. Рекомендации по устройству каркаса:
8. Устройство двойного каркаса для перегородки с расстоянием между ними в 5 мм увеличит звукоизолирующие свойства конструкции.Например устройство двух независимых каркасов, используя профиль 50 мм, вместо одного с профилем 100мм.
Относ каркаса облицовки стены или потолка от жесткого ограждения увеличит звукоизолирующие свойства конструкции, включая звукоизоляцию низких частот.
9. Устройство независимых каркасов перегородки снизит косвенную передачу вибрации по элементам каркаса.

Немного о распространенных ошибках монтажа

Рассмотрим два аспекта звукоизоляции такой конструкции.

Звукоизоляция воздушного шума (звуковые волны, распространяющиеся в упругой среде воздуха).

Громко работающий музыкальный центр, и даже обычный разговор за стеной вызывает вибрацию ограждения - это один из способов проникновения нежелательной звуковой волны в помещение.

Мастера часто связывают каркас конструкции со стеной для того, чтобы обеспечить высокую "надёжность" конструкции.

Эти жесткие связи передают вибрацию стены практически без потерь на каркас и обшивку, которая, вследствие этого, вибрируя, излучает звук в помещении. Если пространство не заложено звукопоглощающим материалом, то воздух (в качестве пружины), усиливает излучение шума на собственной частоте резонанса системы.

Если пространство заложено звукопоглощающим материалом, то он остаётся незадействованным, так как два отражающих слоя конструкции связаны жестко и колеблятся почти синхронно.

Поэтому каркас облицовки стены либо не связывается с защищаемым ограждением, либо связывается специальными виброразвязывающими креплениями, если планируется высокая консольная нагрузка на облицовку стены (кухонные шкафы, книжные полки и прочее).

Звукоизоляция структурного шума (звуковые волны, распространяющиеся по ограждающим конструкциям).

При отсутствии акустической развязки каркаса от ограждающих конструкций помещения, структурный шум, проводимый стенами и перекрытиями будет легко переизлучаться на каркас конструкции и его обшивку. Обшивка каркаса, вибрируя, излучает звуковую волну в помещение в виде воздушного шума.

Звукоизолирующая перегородка или облицовка стены представляет собой конструкцию резонансного типа, которую с точки зрения физики можно рассматривать как колебательную систему [масса1]-[пружина]-[масса2] , где масса1 и масса2 - это отражающие слои (обшивка каркаса или стены звукоизолирующим материалом), а пружина - это слой эффективного звукопоглощающего материала(в перегородке находится между звукоизоляционными материалами, а в стене идет первым слоем, т.е. перед звукоизолирующим материалом).

Не нужно стремиться к созданию конструкций с более чем двумя отражающими слоями, и более чем одним зазором между ними, так как это снижает эффективность конструкции на низких частотах. При монтаже перегородок каркас звукоизоляционной конструкции лучше обшивать разным количеством слоёв , состоящим из материалов с различными механическими свойствами и различной толщины (например, ГВЛ толщиной 10 мм и ГКЛ толщиной 12.5 мм) - при этом происходит рассогласование частот волнового совпадения слоёв обшивки (критической частоты слоя), что приводит к повышению дополнительной изоляции на 2-3 дБ.

Звукоизолирующие конструкции

Общий принцип устройства звукоизолирующей конструкции - это чередование массивных (отражающих) и пористого (звукопоглощающего) слоя.

Основными факторами влияющими на звукоизоляцию конструкции являются:

• акустическая развязка в местах примыкания к полу, потолку, стенам;
• относ звукоизолирующей конструкции от защищаемой ограждающей конструкции;
• масса отражающего слоя конструкции.

Использование эффективного звукопоглощающего материала внутри каркаса, несколько слоев его обшивки не дадут потенциально возможных 15 дБ дополнительной звукоизоляции если монтаж каркаса осуществлен без акустической развязки с ограждающими конструкциями (пол, потолок, стены).

Структурный шум легко переизлучается по так называемым "звуковым мостикам" (узлы крепления профиля, его укладка на жесткое основание) на каркас и его облицовку.

"Плавающим " считают пол, устроенный на слое звукопоглощающего материала, не имеющего жестких связей с плитой перекрытия, стенами, коммуникациями (трубы отопления, вентиляции) и другими конструкциями здания.

С этой целью стяжка плавающего пола должна быть отделена по контуру от стен, коммуникаций и других конструкций здания зазорами шириной не менее 1 см, содержащими звукопоглощающий материал.

Конструкция "плавающий" пол является наиболее эффективным средством защиты от шума для межэтажных перекрытий.Её защитная способность "симметрична", т.е. она не только предотвращает передачу шума падения предметов, звука шагов, передвижения мебели от соседа сверху, но и в обратном направлении - существенно снижает шум от соседа снизу, например низкочастотный звук домашнего кинотеатра и пр.Конструкция добавляет перекрытию 6-10 дБ звукоизоляции по воздушному шуму. Для перекрытия это очень высокий показатель.

Показали, как сделать акустические звукопоглощающие панели для домашней студии своими руками. По словам авторов ролика, несмотря на DIY, самодельные аксессуары прекрасно подходят для любой студии звукозаписи, а стоимость одной панели составляет порядка $26 (может быть и дешевле).

Планирование

Прежде чем браться за производство панелей, нужно определиться с двумя вещами: количеством панелей и их местом установки.

Один из самых популярных вариантов расположения такой - две панели слева от точки прослушивания, две справа. Суть такого размещения в том, чтобы погасить ненужное распространение звука как можно раньше, в месте его первого удара об окружающее пространство.

Материалы и инструменты

Чтобы сделать акустическую звукопоглощающую панель, потребуется:

• Древесина (панели из ПВХ, фанера или аналоги). Из древесины будет изготовлены рамки панелей, их корпус. Так как дерево не будет видно после установки, авторы говорят, что для производства панелей можно купить самую дешевое дерево. Если не уверены в выборе, посоветуйтесь с продавцом в строительном магазине.
• Утеплитель/наполнитель (Rockwool). С помощью этих материалов будет происходить поглощение звука. Одним из самых популярных выборов считается наполнитель Owens Corning 703 (фактически, обыкновенная минеральная вата), но так как в России найти его практически нереально, то подойдет любая продукция Rockwool. Чтобы сделать правильный выбор стоит обратиться к таблице звукопоглощения .
• Ткань. Подойдет любая ткань и текстиль, любой расцветки по вашему вкусу. Ткань не участвует в процессе поглощения, а выступает в роли барьера для звукопоглотителя, предотвращающего его выпадение из конструкции.

Из инструментов понадобятся пила, молоток, отвертки или шуруповерт, степлер (скобозабивной пистолет), а также комплект саморезов и гвоздей.

Сборка

Размер и форма панелей могут быть любыми, в зависимости от того, насколько большую область в помещении вы хотите закрыть. Авторы видео не стали изобретать велосипед и сделали прямоугольные панели.

Аккуратно распилите дерево и сделайте корпус панели (саморезы и гвозди - ваши друзья). Затем поместите ткань внутрь корпуса, следом положите наполнитель, а потом натяните ткань поверх. Закрепите текстиль с помощью степлера.

Каркас звукопоглощающей панели

Как установить звукопоглощающие панели

Звукопоглощающие панели нужно разместить в местах «первого контакта» звука с комнатой. Чтобы найти такие места, потребуется помощь друга.

Сядьте в точке прослушивания напротив своего студийного оборудования. Выдайте своему другу зеркало или любую другую отражающую поверхность. Попросите друга двигаться вдоль стены за вашим студийным столом влево: место, где в зеркале появится отражение левого студийного монитора, и есть точка первого контакта для установки первой звукопоглощающей панели. Вторую панель нужно установить там, где в отражении появится правый студийный монитор. Повторите те же самые действия для поиска места установки панелей с правой стороны.

Найти место для установки панелей можно и самому при помощи длинной палки и небольшой карманного зеркала. Методика действий аналогично, только вместо друга с зеркалом вы будете использовать палку.

При установке панелей не забудьте оставить немного места между самой панелью и стеной - это создаст специальный воздушный карман, который улучшит звукопоглощение. Чем больше карман - тем лучше.

Вместо заключения

По данным интернет-магазина Леруа Мерлен , самый дешевый лист фанеры 76×76 см обойдется в 211 рублей (цены приведены для Москвы и Московской области). Одного листа хватит на 1,5-2 панели при экономном использовании материалов. Стоимость изоляции Rockwool составляет 653 рубля за упаковку (Rockwool Лайт Баттс Скандик 100 мм, 4.32 м2), которой вполне хватит на 4 панели. Самая бюджетная портьерная ткань для закрепления конструкции и создания барьера обойдется в 120 рублей за погонный метр. Упаковка саморезов обойдется в 150 рублей, еще 26 рублей будет стоить пачка скоб для степлера.

Материал	Количество, шт.	Стоимость за штуку, руб.	Сумма, руб.
Фанера ФК шлифованная 12x760х760 мм, сорт 3/4	2	211	422
Изоляция Rockwool Лайт Баттс Скандик 100 мм, 4.32 м2	1	653	653
Ткань 1 п/м 280 см тергалет	10	120	1200
Саморезы по дереву 3.5x41 мм, 1 кг	1	150	150
Скоба для степлера 53 тип 14 мм 1000 шт.	1	26	26
		ИТОГО:	2451

При покупке материалов с запасом (2 листа фанеры, 10 п/м ткани и т. д.) можно собрать 4 звукопоглощающие панели за 2 500 рублей. Подсчет очень грубый, но при таких суммах дополнительная тысяча рублей не играет особой роли. При средней цене одной заводской панели в районе 3 000-5 000 рублей выгода от самостоятельного изготовления вполне очевидна.

Спад амплитудно-частотной характеристики в 100 - литровых колонках начинается примерно с 60 Гц, для обеспечения качественного звука от 30 Гц требуется объем колонок уже 400 литров. Эти противоречия иллюстрируются табл.1

Таблица 1. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ И СОВРЕМЕННАЯ ТОЧНОСТЬ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКА.
Основные параметры.	Числовая запись и воспроизведение электрических сигналов звукового диапазона.	Предельные возможности человека.	Мировой уровень электроакустических преобразователей (выходных колонок) MONOLITH-111X	Отечественные колонки 35-АС (ходовые для меломанов)	Лучшие отечественные колонки 3 SL-113
Полоса воспроизведения частот, Гц.	10-20000	16-22000	28-24000	50-20000	63-25000
Неравномерность АЧХ, дБ.	0.5	0.5	+ / - 2	+ / - 5	+ / - 3
Нелинейные искажения (клир-фактор), %.	0.005	0.05	1	12	2
Динамический диапазон, дБ.	90	120	120	100	110
Предпочтительная громкость (динамический диапазон), дБ.	-	80 для любителей. 90 для профессионалов	-	-	-
Объем, литры.	-	-	380	70	125
Стоимость, долл. США.	500	-	7000 за пару	300 за пару	500 за пару

Как видим, даже в очень дорогих колонках, объемом до 400 литров, неудовлетворительно воспроизводится целая октава - 16:32 Гц, а гармонические искажения в 20 раз превышают допустимые значения. В колонках средней стоимости, объемом 60:100 литров неудовлетворительно воспроизводится вторая октава - 32:64 Гц и практически отсутствует первая, гармонические же искажения превышают допустимый предел в 50:100 раз.

Последним словом в решении этой проблемы является активный сабвуфер - отдельный громкоговоритель, предназначенный для воспроизведения исключительно низкочастотной области звукового спектра. Габариты таких сабвуферов колеблются в пределах 70:40 литров, частотный диапазон, как правило, 30:150 Гц, зато "сладкоголосые" колонки к нему не превышают 10:12 литров. Подъем низких частот в сабвуферах обеспечивается за счет форсированных режимов усиления, встроенным в него усилителем, что неизбежно порождает увеличение гармонических искажений. Для согласования сабвуфера с парой стандартных колонок требуется специальный цифровой фильтр - все вместе взятое приводит к цене порядка 500 американских долларов.

Как видим, улучшение акустических характеристик малогабаритных колонок с помощью звукопоглощения внутри бокса остается по-прежнему привлекательным.

Предлагаемое новое оригинальное техническое решение для формирования звукопоглощающей среды может существенно упростить ситуацию. Экспериментально получено уменьшение звукового давления в такой среде до 50 раз. Кроме того, звукопоглощающая среда по сравнению с воздухом обладает существенно большей вязкостью, это качество в сочетании со способностью уменьшать звуковое давление самым благоприятным образом сказывается на подавлении многочисленных резонансов в боксе, т.е. ведет к сглаживанию (спрямлению) амплитудно-частотной характеристики и уменьшению гармонических искажений. Нет ограничений на габариты и форму поглощающей среды, на величину звукового давления.

Современная акустическая система содержит, как правило, 3 электроакустических преобразователя: высокочастотный, среднечастотный и низкочастотный (вуфер). Первые 2 преобразователя не требуют больших объемов для качественного воспроизведения звука, поэтому поставляются уже корпусированными, а вуфер требует больших объемов, поэтому его корпусом является корпус акустической колонки. Новое техническое решение позволит сократить физические размеры корпуса вуфера до размеров самого вуфера и открывает возможность поставлять его также корпусированным, тогда исчезают специальные требования к корпусу акустической системы.

Например, корпусирование 10-дюймового вуфера со звукопоглощающей средой в объеме 6 литров обеспечивает следующие характеристики:

• Диапазон частот (при неравномерности 0,5 дБ и спаде на 31,5 Гц-6 дБ) - 31,5...1250 Гц.
• Максимальное акустическое давление - 110 дБ.
• Коэффициент гармоник на уровне 90 дБ - 0,5 %

Результаты исследований иллюстрируются графиками на рис.1 и рис.2, из которой следует, что по сравнению с современным сабвуфером воспроизведение низких частот с помощью предлагаемого решения глубже на пол-октавы даже с акустическим оформлением закрытого типа, диффузор испытывает пневматическую нагрузку не больше, чем в свободном пространстве, среда является вязкой, о чем свидетельствует исчезновение собственного резонанса акустической системы - все это обеспечивает предельно низкие гармонические искажения. Если принять во внимание, что новое техническое решение обеспечивает габариты на порядок меньше, не нуждается в усилителе и дорогом цифровом фильтре, обеспечивает цену в несколько раз ниже, то невольно начинаешь солидироваться с теми, кто считает, что современные сабвуферы это "шаг в сторону":"жест отчаяния, порожденный сознанием серьезных ограничений по достижению самых глубоких басов при использовании классических акустических систем". Настоящий путь решения проблемы глубоких басов открывает Российский патент № 2107949 на изобретение "Устройство для высококачественного воспроизведения звука".