Домашние студии звукозаписи: акустическое оформление и звукоизоляция. Часть 2

27.08.2011

В прошлой статье мы уяснили для себя разницу между звукопоглощением и звукоизоляцией, и твёрдо запомнили, что любая преграда, стоящая на пути звука, частично отражает его, частично поглощает, и частично пропускает через себя. Собственно, разница между суммой отражённой и поглощённой энергии звука, и энергии падающего на преграду звука и есть величина, характеризующая «тишину» в вашей студии. Также мы убедились в том, что для успешного отражения звуковой волны в большом диапазоне частот, преграда должна обладать весьма большой массой, что делает весьма сомнительной возможность строительства в домашних условиях полноценных звукоизолирующих конструкций. Вот о том, как с минимальными потерями «обойти» законы физики, мы сейчас и поговорим.

Прочитав написанное выше, можно сделать вывод о том, что добиться желаемого можно применяя комплексный метод: не только наращивать общую массу конструкции, но и  увеличивая звукопоглощение внутри неё. Таким образом, средние и высокие частоты мы успешно «отразим» преградой с достаточно небольшим удельным весом, а низкие частоты, которые достаточно свободно проходят сквозь такую перегородку, попробуем «погасить» внутри неё. 

Для начала рассмотрим процессы, за счёт которых в материалах поглощается энергия звуковых колебаний:

• Во-первых, это потери энергии при изменении направления волны, то есть при её отражении. 
• Во-вторых, потери при контакте с материалом перегородки (фронт падающей волны попросту «прогибает» стену, либо «наводит» в ней собственные колебания) и, соответственно,   нагреве материала перегородки. 
• В третьих, это потери на нагрев воздуха при распространении звуковой волны, соответственно, чем более длинный путь она пройдет, тем больше «потеряет в весе». 

Таким образом, можно сделать вывод о том, что для создания акустической перегородки, наиболее эффективно отражающей и поглощающей звуковые волны, имеет смысл применять «сэндвичи» из различных материалов, каждый из которых будет выполнять свою часть работы по звукопоглощению:

• Первые, жёсткие, и с большим удельным весом, отражать и резонировать на низких частотах,
• Вторые,  вязкие и тяжёлые, демпфировать первые, и наконец, 
• Третьи, пористые, будут удлинять путь звуковой волны на микроуровне, способствуя потере энергии звука.  

Перейдём теперь к  конкретным конструкциям.  

Первая конструкция, которую  я хочу описать, описана в книге знаменитого акустического дизайнера Филипа Ньюэлла «Маленькие студии для больших записей», каковую, кстати, настойчиво рекомендую к прочтению всем заинтересованным лицам. В общем-то это та же самая «комната в комнате», но построенная на основе композиции разных материалов, каждый из которых выполняет свою функцию.

Перегородка представляет собой каркас из деревянного бруса, обшитого со стороны капитальной стены двойным слоем гипрока со слоем гидробита между ними. Со стороны комнаты в проёмы каркаса вставляется минеральная вата плотностью 30-40 кг/м куб. и закрывается ещё одним слоем гидробита. Между этой перегородкой и капитальной стеной  также закладывается минеральная вата.

Теперь подробности: гидробит -  это кровельный материал, произведённый на основании битума, продаётся на строительных рынках под общим названием «еврорубероид» (торговых наименований – десятки), представляет из себя плотный, тяжёлый лист, толщиной около 5-10мм, слегка напоминающий обычный рубероид, продаётся рулонами. Внимание!! Этот материал может выделять в воздух вредные вещества!! Как, впрочем, и минвата. А потому следует заранее позаботиться о мощной приточно-вытяжной вентиляции, и приобретать  гидробит только с пометкой «для внутренних работ»!

Рассмотрим теперь, как работает данная перегородка. Падающая звуковая волна частично отражается назад от гидробита (высокие частоты), частично поглощается в нём, за счёт вязкого трения в материале (средние частоты), то, что прошло дальше, гасится слоем минваты, а затем отражается назад от «сэндвича» из двух слоёв гипрока с гидробитом между ними. Несколько иначе работает эта конструкция на низких частотах.  Её масса слишком мала чтобы отразить энергию низких частот, поэтому на НЧ она работает как панельный поглотитель. Панельный поглотитель, это устройство, основанное на «отъеме» энергии звука за счёт внутренних потерь в материале демпфированной мембраны. В «чистом» виде панельный поглотитель представляет собой  каркас, установленный на капитальной стене,  закрытый спереди массивной, хорошо демпфированной  панелью, и заполненный звукопоглотителем внутри. Как видите, наша перегородка как раз и представляет из себя такой панельный поглотитель, правда размером со всю комнату!   Панельный поглотитель представляет собой резонансную конструкцию, а потому наиболее эффективно «работает» в области частот, близкой к резонансной. Чем больше удельный вес материала панели, и чем больше расстояние до капитальной стены, тем более низкие частоты поглощаются.  Подробнее о панельных поглотителях, и о многом другом можно узнать здесь.

Небольшое пояснение, касающееся термина «демпфирование». Демпфирование - это свойство гасить колебания, хороший пример – амортизатор в автомобильной подвеске. Ну, можно ещё провести следующий эксперимент, поясняющий суть явления:  возьмите хрустальный  бокал, и слегка стукните по нему ложечкой, звенит? А теперь прилепите к нему кусочек пластилина, что теперь? Вот этот самый кусочек пластилина эффективно демпфировал собственные колебания бокала. В нашей конструкции роль демпфера выполняет гидробит.

Таким образом, на низких частотах, звуковая волна, проходя сквозь перегородку, частично поглощается в ней, частично в слое минваты, затем частично проходит сквозь капитальную стену, частично отражается от неё, и, возвращаясь назад, опять поглощается материалом перегородки. 

Таким образом, мы обеспечили себе весьма хорошую звукоизоляцию на СЧ и ВЧ, за счёт практически полного отражения от двух слоёв гипрока, и частичного поглощения в слое минваты, и приемлемую звукоизоляцию на НЧ, за счёт поглощения энергии внутри перегородки.  Надо сказать, что эффективность звукоизоляции такой перегородки на самых низких частотах всё-таки недостаточно велика, а потому на барабанах в квартире, оборудованной такой конструкцией, всё-таки вряд-ли не поиграешь, да и на бас-гитаре тоже. Впрочем, если имеется необходимость, и желание, то можно «удвоить» ограждающие конструкции, при этом звукопоглощение на НЧ увеличится не всего на 3 дБ, а гораздо больше, т. к. помимо удвоения массы конструкции, увеличатся потери в перегородке, а также потери из-за переотражения внутри перегородок.  К примеру, наша студия расположена в железобетонном монолитном офисном здании, с внутренними перегородками в полкирпича, и огромным окном на очень шумную улицу, однако  помехи  возникают только в области инфранизких частот, ниже 50 Гц, малозаметны при записи,  к тому же с успехом отсеиваются фильтрами, а по сравнению с величиной звукового давления от бас-бочки или басового кабинета, просто ничтожно малы.  К тому же мы сами не мешаем соседям из тихого офиса, а деревообрабатывающий станок у соседей слева не мешает нам.

Ещё несколько замечаний по поводу данной конструкции: ОБЯЗАТЕЛЬНЕЙШЕЕ условие «правильной» работы такой конструкции является полная её развязка от капитальных стен и пола. Так, к примеру, каркас должен «опираться» на резиновые кубики, или, как у нас на студии, на пористую резину достаточной толщины, при этом жёсткость резины должна быть рассчитана таким образом, чтобы она не «просела» под весом конструкции. Обычно такая перегородка сначала собирается на полу, а затем поднимается и прикрепляется к капитальной стене, так вот, это крепление тоже должно быть виброразвязанным. Можно применить резиновые втулки, вставленные в рассверленные в каркасе отверстия, и пропускать крепёж через них. Мы вообще обошлись без крепления к стенам, установив технологические крепления,  которые были сняты после полной сборки конструкции, и приобретения ею достаточной жёсткости.  Таким же способом строится потолок, при этом балки, к которым он будет крепиться, также нужно «развязать» со стенами, на которые они будут опираться, мы применили всё ту же пористую резину, щели между стеновыми и потолочными конструкциями необходимо залить строительной пеной. Кстати, чуть не забыл: полная герметичность – обязательное условие хорошей звукоизоляции, даже небольшая щель может свести все ваши усилия на нет! 

Вот как раз о «герметичности» нашей с вами студии мы и поговорим в следующей статье, а если точнее, то о конструкции «плавающих полов», окон, дверей, а также о её вентиляции. 

Дмитрий Розе
 RP-STUDIO

Читайте также:

	Домашние студии звукозаписи: акустическое оформление и звукоизоляция. Часть 1
	Домашние студии звукозаписи: акустическое оформление и звукоизоляция. Часть 3. О герметичности
	Домашние студии звукозаписи. Часть 4. О студийной вентиляции
	Домашние студии звукозаписи. Часть 5. Архитектурная акустика