Коррекция акустики музыкальной комнаты и домашнего театра

[AndreyKamyshin]

Мне кажется, не совсем так.
По СНиПу (СП) область статистической акустики для приведенного вами примера комнаты начинается примерно со 180 Гц, а это уже диапазон C, проверьте, если я ошибаюсь.
По работам, например, Щевьева, примерно аналогичные расчетные значения.

[Андрей Смирнов]

Если подходить упрощенно, то область статистической акустики начинается тогда, когда заканчивается яркое влияние комнатных резонансов (мод), т.е. когда модальная плотность уже достаточно высока.
Для определения рассматриваемой границы используют разные формулы. В Европе и США как правило применяют приведенную мной формулу Манфреда Шредера (Manfred Schroeder, 1962).
В российском СНиП 23-03-2003 на который вы ссылаетесь, используется другая формула
fкр =125 (180 /V)^1/3
Кстати, полученные результаты в обоих случаях очень близки.
Все нормативные документы (СНиПы, СП и т.п.) являются прикладными инструментами, с помощью которых можно провести лишь некоторую приближенную оценку акустической ситуации. Это касается и акустики помещений и звукоизоляции и виброизоляции.
В нормативном документе не может быть "размытых" оценок и поэтому принимаются какие-то показатели с определенным уровнем приемлемых допущений.
На практике большинство акустиков берут во внимание промежуточный диапазон C, в котором поведение звуковых волн нельзя однозначно описать ни волновой ни статистической теорией акустики и поэтому увеличивают границу начала "статистического диапазона". Так сказать, для «запаса прочности»
Например, в международных стандартах, регулирующих акустику студийных помещений, все ранние отражения (а они подчиняются законам геометрической акустики) должны быть исключены в диапазоне 1000-8000 Гц.

[ultrasilent]

Андрей, у меня паника. честно....

1. всётаки можно узнать откуда формулы по определению этих границ частотного диапазона?

viewtopic.php?p=14620#p14620

2. в силе вопрос: почему, если на НЧ не действуют геометрические законы, то продолжают применять (для SBIR эффекта) мнимые источники, расстояния до преграды и прочее что обычно работает только в геометрических законах?
тангенциальные и наклонные моды (взаимодействие высших порядков) - рассматривать геометрически нельзя тем более... однако... рассматривают ведь. Хоть и частоты еще ниже, чем при SBIR.

3.

Отсюда следует вывод о частоте, соответствующей первому провалу на АЧХ при взаимодействии громкоговорителя с ограждением (SBIR)
f = c/(4*d), где d - расстояние от громкоговорителя до стены
или вывод о частоте, соответствующей первому провалу на АЧХ при сложении в ушах слушателя прямого и отраженного звука от площадки первого отражения (Comb Filtering)
f = 1 / (2 · Δ t) где Δ t - задержка времени из-за разности хода прямого и отраженного звуков.

эти формулы идентичны. за 1 мс звук проходит 34 см. если мы стоим перед колонкой у стены, то это 17 см до стены от динамика. теперь подставьте эти 17 см и 1 мс в свои формулы и получите 500гц на выходе.
у Эвереста гребенчатая фильтрация выражается формулой через расстояние:

A delay of 1 msec (1.13 ft) produces a first null at 500 Hz with subsequent
notches 1,000 Hz apart. The constructive interference peaks lie midway between successive
nulls.
The location of the first notch is given by the speed of sound divided by twice the
total path-length difference. The spacing between subsequent notches is twice this frequency.

то бишь получается, что явления совсем разные, происходят на разных частотах а формулу используем одну и ту же и результат при одинаковых расстяониях от преграды по ней получаем одинаковый.... не сходится както....
4.

f = c/(4*d), где d - расстояние от громкоговорителя до стены

можно источник откуда взята эта формула?

5. и главное: если на НЧ не работают законы геометрии, то зачем мы говорим о SBIR в контексте отражений от стены? ведь на НЧ работают только модальные законы.

[ultrasilent]

Сигналы звуковых волн пришедшие в одну точку в противофазе складываются и получается ослабление исходного сигнала

при сложении в ушах слушателя прямого и отраженного звука от площадки первого отражения (Comb Filtering)

оба явления суть одно и то же. сигналы расходятся в фазе, второй приходит позднее и действует на конечную ачх. оба явления меряются расстояниями и временем. это как стыковка двух сабов в разных местах комнаты. казалось бы НЧ, геометрические законы не действуют а мы всё равно считаем расстояния , вы ставляем задержки. поясните?

[ultrasilent]

The SBIR is averaged over
all listening positions with the loudspeaker located 4 ft from one, two, and three walls
surrounding the loudspeaker.

если ачх на графике усредняется (а она усредняется, т.к. с увеличением частоты пики и провалы сглаживаются по сравнению с гребенчатой фильтрацией в чистом виде), значит в разных точках получаем немного разные ачх, значит положение слушателя сильно влияет на результат, значит снова возвращаемся к мнимым источникам, геометрии и т.д. в то время как в Вашей статье указано что положение слушателя вообще не влияет.

[Андрей Смирнов]

ultrasilent,
наверное я очень плохой "объяснятель", извините, я не в состоянии сказать по сабжу больше, чем сказал. У вас есть книга Алтона Эвереста, есть ссылка на подборку профильной литературы viewtopic.php?f=13&t=1081 , читайте, изучайте и получите ответы. А я не могу отвечать на одни и те же вопросы с очевидными ответами...

[ultrasilent]

Андрей, а почему Вы не ставите панельный поглотитель над сабом? ведь SBIR эффект там явно в НЧ диапазоне....
первичные отражения фронтов от стен и потолка тоже явно имеют первый провал в НЧ области ачх, но Вы не ставите панельных поглотителей в зонах первичных отражений.
поясните?

[Андрей Смирнов]

ultrasilent,
я не знаю сколько раз вам надо повторять одно и тоже. Посмотрите пожалуйста на схему, которую я выкладывал выше. На этой схеме ясно показаны участки стен, отвечающие за первичные отражения и за SBIR - эффект.
Площадки первых отражений потому так и называются, что отражения от них приходят к слушателю первыми. Повторяю, отражения от ограждений, направленные в сторону слушателя!!! Помимо первых отражений в сторону слушателя есть вторые и т.д.
Отражения, отвечающие за SBIR эффект, происходят от участков ограждений в проекциях громкоговорителя на соответствующее ограждение и они не связаны с направлением на слушателя!!!
Вы воспринимаете фразу "первичные отражения" универсально для всех случаев, а на самом деле это не так. Для SBIR эффекта первичные отражения расположены на проекции АС, например, на стену. Для случая сложения прямого и отраженного звука в точке прослушивания первыми отражениями от стен будут участки, расположенные между АС и слушателем. У того же Алтона Эвереста в обоих случаях название звучит одинаково - First reflection, но поскольку он рассматривает разные явления, то смысл этого понятия в обоих случаях разный.
В своих проектах я всегда акустически обрабатываю площадки первых отражений и касательно SBIR эффекта и касательно отражений в зону прослушивания. Использую для этого такие типы поглотителей, которые адекватны по характеристикам звукопоглощения проблемным частотам.

[ultrasilent]

ultrasilent,

1. Вы воспринимаете фразу "первичные отражения" универсально для всех случаев, а на самом деле это не так. Для SBIR эффекта первичные отражения расположены на проекции АС, например, на стену. Для случая сложения прямого и отраженного звука в точке прослушивания первыми отражениями от стен будут участки, расположенные между АС и слушателем. У того же Алтона Эвереста в обоих случаях название звучит одинаково - First reflection, но поскольку он рассматривает разные явления, то смысл этого понятия в обоих случаях разный.

2. В своих проектах я всегда акустически обрабатываю площадки первых отражений и касательно SBIR эффекта и касательно отражений в зону прослушивания. Использую для этого такие типы поглотителей, которые адекватны по характеристикам звукопоглощения проблемным частотам.

1. да, я уже понял трактовку первичных отражений в НЧ диапазоне. они расположены не там где зеркала.
но т.к. формулы и графики этих эффектов одинаковы, то с какой частоты следует перестать ставить поглотители на перпендикуляры и начинать ставить на зеркала? я думаю Вы слёгкостью ответите на этот вопрос исходя из своих практических исследований...
2. на какие частоты вы настраивали поглотители над сабом за свою практику?

[ultrasilent]

что меня сильно смущает: Вы пишете что расположение слушателя не влияет совсем на SBIR эффект а Эверест говорит об обратном, что именно расположением слушателя и колонок можно решить данную проблему. и предлагает воспользоваться для этого софтом который подробно описывает в своей книге.

[Андрей Смирнов]

Эверест не говорит об обратном. Вы просто не совсем понимаете разницу между двумя явлениями, почему-то не можете разделить эти два процесса. И формулы совершенно разные.
То, что я и большинство акустиков называет SBIR-эффектом, связано со взаимодействием самого громкоговорителя со звуком, отраженным от ближайшей стены к этому же громкоговорителю. Не в сторону слушателя, а назад к источнику звука!!!
То, что я и большинство акустиков называют гребенчатой фильтрацией, связано с наложением прямого звука громкоговорителя, приходящего к слушателю и отраженного от площадок первых отражений, и тоже приходящему к слушателю.
Поймите наконец разницу и посмотрите еще раз на мой рисунок.
Слушатель, сидящий в кресле, слышит влияние двух разных акустических процессов!!!
Первый процесс (SBIR) зависит только от расстояния громкоговорителя до ближайших ограждений.
Второй процесс (гребенчатая фильтрация) зависит только от разности хода прямого и отраженного звука, приходящего в уши слушателя.
Пока вы не поймете эту разницу, мне невозможно будет объяснять вам аспекты этого вопроса.

[ultrasilent]

давайте начну с тезисов а вы подтвердите или опровергните.

1. Эверест считает что положением слушателя можно управлять SBIR эффектом.

цитаты из книги Эвереста по SBIR эффекту:

The distance from a virtual source to the listener is equal to the reflected path from source to listener.

It is important to note that once this notch is created, due to poor placement, it is virtually impossible to eliminate it without moving the listener and loudspeaker, since it is not good practice to electronically compensate for deep notches.

By moving the loudspeakers and listeners to optimum positions in the
room, the coloration produced by the room transfer function can be greatly reduced.

2. формулы для SBIR и гребенчатой фильтрации одинаковы:
Ваша для SBIR: f=c/(4*d).
у Эвереста для гребёнки:
The location of the first notch is given by the speed of sound divided by twice the
total path-length difference.

Андрей, я замечатльно понял и уже давно какое отличие Вы видите в этих явлениях. я не понимаю почему они не стыкуются с книгой Эвереста. поэтому я в частности задал пару практических вопросов выше:

с какой частоты следует перестать ставить поглотители на перпендикуляры и начинать ставить на зеркала?
на какие частоты вы настраивали поглотители над сабом за свою практику?

и сейчас хотел бы добавить ещё один чтобы поставить все точки над и. Вы считаете что SBIR и гребенчатая фильтрация это совершенно разные явления и они будут действовать одновременно на колонку у стены? каково будет их влияние на саб находящийся в 2 метрах от потолка и в 3 метрах от слушателя?

[Андрей Смирнов]

Отличия, о которых идет речь, полностью стыкуются с книгой Эвереста. Я много раз уже говорил об учете контекста. На самом деле аббревиатуру SBIR можно отнести к обоим случаям. Но для лучшего понимания в среде акустиков эти два явления разделяются названиями SBIR и Comb Filtering.
В обоих случаях есть взаимодействие громкоговорителя с ограждением.
В обоих случаях на АЧХ появляются чередующиеся пики и провалы.
В обоих случаях есть зависимость от положения слушателя, поэтому Эверест и называет оба явления SBIR, он просто описывает оба явления одновременно, НО...
В первом случае (SBIR) перемещение слушателя не приводит к изменению значения частоты первого провала на АЧХ. Это подтверждает формула f=c/(4*d), в которой нет расстояния от громкоговорителя до слушателя, есть только расстояние от громкоговорителя до ограждения.
Во втором случае (Comb Filtering) перемещение слушателя приводит к изменению значения частоты первого провала на АЧХ, т.к. это значение зависит от разности хода прямого и отраженного звука, поступающего к слушателю. В формуле f = 1 / (2 · Δ t) эта разность хода заключена в задержке Δ t, т.е. эффект зависит от расположения слушателя.

с какой частоты следует перестать ставить поглотители на перпендикуляры и начинать ставить на зеркала?
на какие частоты вы настраивали поглотители над сабом за свою практику?

Опять же повторяю, что это разные явления и нельзя говорить об окончании SBIR эффекта и начале Comb Filtering.
В идеале надо устанавливать поглотители на перпендикуляры (проекции), настроенные на частоту первого провала и широкополосные поглотители, которые захватывают частоту первого провала гребенчатой фильтрации на площадки первых отражений или как вы их называете "зеркала".
На практике идеалов не существует. Все описанные явления ярко выражены только в помещении с идеально отражающими звук поверхностями. В реальности в каждой комнате есть какие-то звукопоглотители в виде мебели, элементов интерьера, отделочных материалов и т.п. Все эти звукопоглощающие элементы влияют на характер отражений звука и взаимодействие громкоговорителей с ограждениями, внося фазовые искажения, которые несколько изменяют частоты пиков и провалов на АЧХ. Поэтому бывает, что расчеты точно не совпадают с результатами прямых натурных измерений.
Поглотители "над сабом" никогда не ставил, т.к. определение месторасположения саба в комнате это отдельная тема. Саб в составе домашнего кинотеатра работает на частотах до 80 Гц. На этих частотах происходят сложные процессы взаимодействия саба с комнатными модами и одновременно наблюдается SBIR эффект. Поэтому саб как правило приходится таскать по комнате, определяя его оптимальное расположение опытным путем. Расчетным путем можно определить положение саба только в качестве стартовой позиции для дальнейших экспериментов.

и сейчас хотел бы добавить ещё один чтобы поставить все точки над и. Вы считаете что SBIR и гребенчатая фильтрация это совершенно разные явления и они будут действовать одновременно на колонку у стены? каково будет их влияние на саб находящийся в 2 метрах от потолка и в 3 метрах от слушателя?

Я не понимаю вопроса. Как SBIR и гребенчатая фильтрация могут "действовать одновременно на колонку у стены"? SBIR и гребенчатая фильтрация это эффекты, результат взаимодействия источника звука и ограждений. Нельзя сравнивать килограммы с километрами.
Возможно вы не совсем корректно сформулировали свой вопрос.
Саб никакой гребенчатой фильтации не произведет, т.к. его рабочий диапазон находится гораздо ниже диапазона, в котором действуют законы геометрической акустики. Поэтому некорректно говорить о разности хода прямого и отраженного звука саба в сторону слушателя.
По поводу SBIR-эффекта в отношении саба я написал выше.

[ultrasilent]

1. На самом деле аббревиатуру SBIR можно отнести к обоим случаям. Но для лучшего понимания в среде акустиков эти два явления разделяются названиями SBIR и Comb Filtering.
В обоих случаях есть зависимость от положения слушателя, поэтому Эверест и называет оба явления SBIR, он просто описывает оба явления одновременно, НО...
2. В первом случае (SBIR) перемещение слушателя не приводит к изменению значения частоты первого провала на АЧХ. Это подтверждает формула f=c/(4*d), в которой нет расстояния от громкоговорителя до слушателя, есть только расстояние от громкоговорителя до ограждения.
Во втором случае (Comb Filtering) перемещение слушателя приводит к изменению значения частоты первого провала на АЧХ, т.к. это значение зависит от разности хода прямого и отраженного звука, поступающего к слушателю. В формуле f = 1 / (2 · Δ t) эта разность хода заключена в задержке Δ t, т.е. эффект зависит от расположения слушателя.
3. Опять же повторяю, что это разные явления и нельзя говорить об окончании SBIR эффекта и начале Comb Filtering.
В идеале надо устанавливать поглотители на перпендикуляры (проекции), настроенные на частоту первого провала и широкополосные поглотители, которые захватывают частоту первого провала гребенчатой фильтрации на площадки первых отражений или как вы их называете "зеркала".
4. Поглотители "над сабом" никогда не ставил, т.к. определение месторасположения саба в комнате это отдельная тема. Саб в составе домашнего кинотеатра работает на частотах до 80 Гц.
5. Я не понимаю вопроса. Как SBIR и гребенчатая фильтрация могут "действовать одновременно на колонку у стены"?
Возможно вы не совсем корректно сформулировали свой вопрос.

большое спасибо за столь подробный ответ!
1. я не заметил чтобы Эверест называл оба явления SBIR и описывает он их в разных главках. поэтому меня это и смущает... не похоже что это одно и то же как утверждает Игорь.
2. давайте облегчим нам задачу.
колонка стоит в 1.1 метра от фронтальной стены на перпендикуляре от слушателя к стене, т.е. также на перпендикуляре колонки к стене. в итоге частота первого провала для SBIR и гребёнки будет на 80гц. как будет выглядеть итоговое влияние обоих явлений на ачх?
3. то бишь в примере выше оба явления будут одновременно просаживать частоту 80гц?
4. емнип то саб должен играть полный LFE канал который прописан до 120гц.
5. да, я уже зарапортовался совсем. три спеца говорят прямо противоположные вещи, пойди разберись кто прав...

и ещё маленький вопросик про первичные отражения в диапазоне 1000-8000 гц. почему они не подпали под гребенчатую фильтрацию? в чём принципиальное отличие этого явления?

[Андрей Смирнов]

Перечитайте внимательнее книгу. Эверест ссылается на SBIR и для случая взаимодействия АС с ограждением (перпендикулярно) и для случая отражения звука в сторону слушателя от боковой стены (это касается также пола, стен и потолка). Громкоговорители в отличие от слушателя не располагаются на оси помещения (за исключением центрального канала в домашнем кинотеатре).
Приведу пару картинок, из которых должна быть понятнее разница между процессами. Для простоты я взял частный случай взаимодействия с одной стеной и с полом.

SBIR_2.jpg (33.87 Кб) Просмотров: 17376

Comb_filtering.jpg (39.2 Кб) Просмотров: 17376

В гипотетическом случае, когда АС и слушатель находятся на одной линии перпендикулярно стене, эффекты будут тождественны.
Указанный диапазон частот 1000-8000 Гц определен в стандартах для студийных помещений, я приводил эти цифры только в качестве примера.

[Андрей Смирнов]

Кстати, я неоднократно приводил пример рекомендаций по снижению влияния SBIR эффекта за счет расположения громкоговорителей относительно, например, фронтальной стены. На рисунке видна зависимость диапазонов частот от расстояния монитора до стены.
Если монитор установлен далеко от стены, SBIR эффект наблюдается на очень низких частотах и им можно пренебречь.
При установке мониторов на расстоянии 1-2 м от стены неравномерность АЧХ за счет SBIR попадает в диапазон 40-80 Гц, в котором очень активны комнатные моды. Кроме того, в этом диапазоне достаточно проблематично применение звукопоглотителей.
При установке мониторов до 1 м от стены проблемные частоты имеют более высокие значения и с ними относительно легко бороться широким спектром звукопоглотителей.

Расположение мониторов в студии.JPG (44.61 Кб) Просмотров: 17373

[ultrasilent]

Андрей, спасибо за ответы, но я просил конкретики а Вы снова мне пишете о том что я давно и так знаю....

пример:
колонка (центр в 5.1 системе) стоит в 1.1 метра от фронтальной стены на перпендикуляре от слушателя к стене, т.е. также на перпендикуляре колонки к стене. в итоге частота первого провала для SBIR и гребёнки будет на 80гц. как будет выглядеть итоговое влияние обоих явлений на ачх? и чем влияние первинчых отражений выше 600гц будет отличаться от гребенчатой фильтрации?

т.е. как примерно будет выглядеть ачх колонки в идеальных условиях при влиянии всех трёх вредных явлений?

В гипотетическом случае, когда АС и слушатель находятся на одной линии перпендикулярно стене, эффекты будут тождественны.

что значит в данном контексте тождественны? они будут действовать одинаково и одновременно , т.е. просаживать проблемную частоту вдвое сильнее или они будут одним и тем же явлением и можно говорить только о работе одного негативного эффекта? и как он будет тогда называться если это только один эффект?

[ultrasilent]

Эверест ссылается на SBIR и для случая взаимодействия АС с ограждением (перпендикулярно) и для случая отражения звука в сторону слушателя от боковой стены (это касается также пола, стен и потолка).

можно цитату из книги где он называет первичные отражения термином SBIR? и желательно название главы чтобы я мог прочитать контекст этой цитаты... спасибо.

[Андрей Смирнов]

ultrasilent, мне кажется, что вы меня просто троллите.
Я даю развернутые ответы на ваши вопросы, а вы пишете "...спасибо за ответы, но я просил конкретики а Вы снова мне пишете о том что я давно и так знаю...."
Я никогда не писал, что Эверест "называет первичные отражения термином SBIR", я писал: "Эверест ссылается на SBIR и для случая взаимодействия АС с ограждением (перпендикулярно) и для случая отражения звука в сторону слушателя от боковой стены (это касается также пола, стен и потолка)", а это не одно и тоже. Вы сами приводили ссылку на этот момент

...
Speaker-Boundary Interference Response
...The four virtual images on opposite sides of the main room boundaries are responsible for firstorder
reflections....

Контекст "прочитать" нельзя, это не текст, это общий набор знаний по описываемому предмету и его можно только принимать во внимание, изучив весь материал полностью.

[ultrasilent]

Андрей, у меня такое впечатление, что вы видите только половину моего поста и отвечаете только на эту половину. только этим я могу объяснить Ваши подозрения. иначе никак. поэтому напишу только ту часть на которую вы так и не ответили, хотя я спрашивал уже наверное раз пять об этом....

пример:
колонка (центр в 5.1 системе) стоит в 1.1 метра от фронтальной стены на перпендикуляре от слушателя к стене, т.е. также на перпендикуляре колонки к стене. в итоге частота первого провала для SBIR и для гребенчатой фильтрации будет на 80гц. как будет выглядеть итоговое влияние обоих явлений на ачх?
ранее Вы писали что влияние этих эффектов будет тождественно. это значит, что они будут действовать одинаково и одновременно , т.е. просаживать проблемную частоту вдвое сильнее или они будут одним и тем же явлением и можно говорить только о работе одного негативного эффекта? и как он будет тогда называться если это только один эффект?

и чем влияние первинчых отражений выше 600гц будет отличаться от гребенчатой фильтрации?

т.е. как примерно будет выглядеть ачх колонки в идеальных условиях при влиянии всех трёх вредных явлений?