ЗАХИСТ ВІД ШУМУ І ВІБРАЦІЙ

Таємниця акустики яєчних лотків

Яєчні лотки як «інструмент акустичної обробки» приміщень для прослуховування музики з'явилися на арені Hi-Fi в середині 70-х років. Досить швидко цей популярний у країнах метод проник на простори Радянського Союзу і досить міцно закріпився у свідомості аудіофілів.
З того часу витекло багато води, але тема яєчних лотків, як обов'язковий атрибут просунутої музичної кімнати, досі хвилює уми деяких «ентузіастів» звуку.

Яєчним лоткам приписується багато чарівних акустичних властивостей. Нібито вони чудовим чином покращують акустику приміщення, роблять звучання акустичних систем прозорим і наповнюють кімнату «повітрям», крім того, істотно збільшують звукоізоляцію стін приміщення і є чудовими конструкціями, що звукорозсіюють.

Нещодавно, всього кілька місяців тому, до нас звернувся власник одного боулінг-клубу. Йому була необхідна допомога в розробці рекомендацій щодо акустичного оздоблення ігрової зони та машинного відділення боулінгу. Крім того, він попросив надати йому спеціальні звукопоглинаючі матеріали.
Як він сказав: «…нам потрібні матеріали не менш ефективні, ніж яєчні лотки. Ми вже облицювали ними машинний зал з пінсетерами, але звукоізоляція все-таки недостатня ... ».

Крім цього випадку «з кеглями», я часто чую, в тому числі, і від технічно освічених людей (архітекторів, будівельників, аудіофілів) висловлювання на користь ефективності застосування яєчних лотків.

Настав час розставити крапки над "i".

      Звукоізоляція
Яєчні лотки не є звукоізолюючим матеріалом.
Для звукоізоляції необхідно застосовувати масивні, герметичні конструкції, такі як цегляні перегородки та/або багатошарові каркасні конструкції, в яких чергуються звуковідбивні шари (гіпсокартон, фанера, ДСП, МДФ і т.п.) і звукопоглинаючі шари (мінеральна склопоглинаюча).
Зрозуміло, що яєчні лотки не відповідають цим вимогам.

      Звукорозсіювання
Використання яєчних лотків як звукорозсіювальних конструкцій (дифузорів) абсолютно невиправдано.
По-перше, різниця значень хвильового опору повітря і пористої целюлози, з якої виготовлені лотки дуже невелика і на поверхні лотка відображення звуку буде незначним, а значить і розсіювання буде невеликим.

По-друге, поверхнева структура лотків занадто дрібна і регулярна, і тому розсіюють звук вони в дуже вузькій смузі частот у діапазоні ~9 кГц, який не має особливого інформаційно-значущого гармонійного змісту ні для музики, ні для мови.

      Звукопоглинання
Яєчні лотки (як матеріал пухкий і пористий) природно мають деяке звукопоглинання і, змонтовані на стіни в порожній кімнаті, безсумнівно, трохи змінять акустику приміщення на краще (зменшать гучність). Але це стосуватиметься лише дуже порожньої та дуже гучної кімнати. Якщо в приміщенні вже є м'які меблі, килим на підлозі, штори на вікнах, книжкові полиці на стінах, то акустичну дію яєчних лотків можна навіть не помітити.
Невеликий позитивний вплив яєчні лотки можуть зробити на зниження небажаного ефекту луна, що пурхає, що виникає між двома плоскопаралельними поверхнями стін, але тільки на високих частотах.

На цьому «чудові» акустичні властивості яєчних лотків, власне, і закінчуються.

У 1988 році на замовлення компанії Alfa Audio в акустичній лабораторії Riverbank Acoustical Laboratories (USA) було проведено дослідження звукопоглинаючих характеристик яєчних лотків. Випробування проводилися згідно зі стандартом ASTM C423-84a.

Протокол вимірювань КЗП яєчних лотків (PDF)

Результати показали, що «яєчні абсорбери» мають середній коефіцієнт звукопоглинання NRC≈0,40. Досить невисокий результат. Проте графік частотної характеристики поглинання дає більше інформації, ніж просто середнє значення (рис 1).

У той час, як більшість комерційних звукопоглинаючих панелей має «гладку» криву поглинання, частотна характеристика яєчних лотків має глибокий «провал» в області 2000Гц.
У зв'язку з цим, наприклад, їх не рекомендується використовувати як абсорбер для корекції перших відбиттів, оскільки частотна характеристика коефіцієнта звукопоглинання для цих ділянок внутрішніх поверхонь стін у музичній кімнаті повинна мати згладжену форму без яскраво виражених піків і провалів. В іншому випадку відбувається значне порушення тонального балансу вихідної фонограми.
Для порівняння, на рис. 1 наведено частотну характеристику поглинання звичайної оксамитової штори. Середній коефіцієнт звукопоглинання у штори значно вищий, ніж у яєчних лотків і становить NRC ≈ 0,58.

Таким чином, навіть звичайне драпірування стін важкою тканиною акустично значно ефективніше, ніж облицювання «чарівними» яєчними лотками.

Не менш важливим аргументом проти застосування яєчних лотків в обробці музичних кімнат та студійних приміщень є їхня висока горючість. Звичайно ж, їх можна просочити спеціальними вогнестійкими складами (антипіренами), але це знизить і без того невисоке звукопоглинання лотків, а головне зведе нанівець їхню основну перевагу - низьку собівартість.

Андрій Смирнов
Acoustic Traffic LLC
2007

  

Тайна акустики яичных лотков

Яичные лотки, как «инструмент акустической обработки» помещений для прослушивания музыки появились на арене Hi-Fi в середине 70-х годов. Достаточно быстро этот популярный на Западе метод проник на просторы Советского Союза и достаточно прочно закрепился в сознании аудиофилов.
      С того времени утекло много воды, но тема яичных лотков, в качестве обязательного атрибута продвинутой музыкальной комнаты, до сих пор будоражит умы некоторых «энтузиастов» звука.
      Яичным лоткам приписывается множество волшебных акустических свойств. Якобы они чудесным образом улучшают акустику помещения, делают звучание акустических систем прозрачным и наполняют комнату «воздухом», кроме того, существенно увеличивают звукоизоляцию стен помещения и являются великолепными звукорассеивающими конструкциями.

Совсем недавно, всего несколько месяцев назад, к нам обратился владелец одного боулинг-клуба. Ему была необходима помощь в разработке рекомендаций по акустической отделке игровой зоны и машинного отделения боулинга. Кроме того, он попросил предоставить ему специальные звукопоглощающие материалы.
      Как он выразился: «…нам нужны материалы не менее эффективные, чем яичные лотки. Мы уже облицевали ими машинный зал с пинссетерами, но звукоизоляция все-равно недостаточная…».

Помимо этого случая «с кеглями», я довольно часто слышу, в том числе, и от технически образованных людей (архитекторов, строителей, аудиофилов) высказывания в пользу эффективности применения яичных лотков.

Пришло время расставить точки над "i".

      Звукоизоляция 

      Яичные лотки не являются звукоизолирующим материалом.
      Для звукоизоляции необходимо применять массивные, герметичные конструкции, такие как кирпичные перегородки и/или многослойные каркасные конструкции, в которых чередуются звукоотражающие слои (гипсокартон, фанера, ДСП, МДФ и т.п.) и звукопоглощающие слои (минеральная звукопоглощающая вата, стекловолокно).
      Понятно, что яичные лотки не отвечают этим требованиям.

      Звукорассеяние 

      Использование яичных лотков в качестве звукорассеивающих конструкций (диффузоров) совершенно неоправданно.
      Во-первых, разница значений волнового сопротивления у воздуха и пористой целлюлозы, из которой изготовлены лотки очень небольшая и на поверхности лотка отражение звука будет незначительным, а значит и рассеяние будет небольшим.
      Во-вторых, поверхностная структура лотков слишком мелка и регулярна, и поэтому рассеивают звук они в очень узкой полосе частот в диапазоне ~9 кГц, который не имеет особого информационно-значимого гармонического содержания ни для музыки, ни для речи.

      Звукопоглощение 

      Яичные лотки (как материал рыхлый и пористый) естественно обладают некоторым звукопоглощением и, смонтированные на стены в пустой комнате, несомненно, немного изменят акустику помещения в лучшую сторону (уменьшат гулкость). Но это будет касаться только очень пустой и очень гулкой комнаты. Если в помещении уже есть мягкая мебель, ковер на полу, шторы на окнах, книжные полки на стенах, то акустическое воздействие яичных лотков можно даже и не заметить.
      Небольшое положительное влияние яичные лотки могут оказать на снижение нежелательного эффекта порхающего эха, возникающего между двумя плоскопараллельными поверхностями стен, но только на высоких частотах.

      Вот на этом «замечательные» акустические свойства яичных лотков, собственно, и заканчиваются.

В 1988 году по заказу компании Alfa Audio в акустической лаборатории Riverbank Acoustical Laboratories (USA) были проведены исследования звукопоглощающих характеристик яичных лотков. Испытания проводились согласно стандарту ASTM C423-84a.

Протокол измерений КЗП яичных лотков  (PDF)

Результаты показали, что «яичные абсорберы» обладают средним коэффициентом звукопоглощения NRC ≈ 0,40. Достаточно невысокий результат.
      Тем не менее, график частотной характеристики поглощения даёт больше информации, чем просто среднее значение (рис 1).

В то время, как большинство коммерческих звукопоглощающих панелей имеет «гладкую» кривую поглощения, на частотной характеристике яичных лотков имеется глубокий «провал» в области 2000 Гц. 
      В связи с этим, например, их не рекомендуется использовать в качестве абсорбера для коррекции первых отражений, т.к. частотная характеристика коэффициента звукопоглощения для данных участков внутренних поверхностей стен в музыкальной комнате должна иметь «сглаженную» форму без ярко выраженных пиков и провалов. В противном случае происходит значительное нарушение тонального баланса исходной фонограммы.
       Для сравнения, на рис. 1 приведена частотная характеристика поглощения обычной бархатной шторы. Средний коэффициент звукопоглощения у шторы значительно выше, чем у яичных лотков и составляет NRC≈0,58. 

Сравнительные значения реверберационных коэффициентов звукопоглощения

 

Таким образом, даже обычная драпировка стен тяжелой тканью акустически значительно эффективнее, чем облицовка «волшебными» яичными лотками.

Не менее важным аргументом против применения яичных лотков в отделке музыкальных комнат и студийных помещений является их высокая горючесть. Конечно же, их можно пропитать специальными огнестойкими составами (антипиренами), но это снизит и без того невысокое звукопоглощение лотков, а главное сведет на нет их основное преимущество - низкую себестоимость.

Андрей Смирнов
Acoustic Traffic LLC
2007