Акустика жилых помещений

АКУСТИКА ПОМЕЩЕНИЙ

 

   В этой статье мы бы хотели рассказать о важной части проектной деятельности Артинсталл: об акустике современных жилых помещений. В нашей работе акустические проекты являются базисом для рабочего проекта в части акустического оформления.

   К сожалению, в наши дни изучение бытовой акустики (да и строительной тоже) находится на очень скромном положении в ВУЗах. Современные программы обучения базируются в лучшем случае на двух учебниках: "Архитектурная физика" Оболенского и "Архитектурно-строительная акустика" Ковригина, изданных еще в 80х прошлого века. 

 

Книги Оболенского и Ковригина

 

   Маркетинговые изыскания подтвердили наши опасения: на кафедре общетехнических дисциплин НГАХА общая продолжительность аудиторных часов отведенных акустике составляет всего 16 часов, на кафедре физики НГАСУ (Сибстрин) она еще меньше -14 часов, причем лектор курса с сожалением поведал, что "несомненно, строительная акустика на сегодняшний день находится в загоне".

   В этом смысле несколько порадовала столица, в МАРХИ на кафедре "Архитектурная физика" акустике отведено 32 аудиторных часа и курс преподает специалист по строительной акустике научно-исследовательского института строительной физики (НИИСФ), кандидат технических наук Климухин Андрей Александрович.

 

ЗВУКОИЗОЛЯЦИЯ

 

   Мы не зря разделили понятия музыкальной и строительной акустики. Строительная акустика опирается на ГОСТы и СНИПы, в терминологии которых, любые акустические колебания называются шумом, с которым обычно все борются. Если выражаться научно корректно, то бо‘льшая часть современной российской акустики посвящена вопросам звукоизоляции, т. е. изоляции одной зоны от другой от излишков громких звуков (шума).

   Уровень шума (в частном случае - звука) принято измерять в децибелах (Дб), в честь Александра Белла, который изобрел телефон. Суть этой сложной логарифмической величины очень трудно осмыслить простому человеку, но достаточно просто понять методом сравнений: 

  Шепот 30 Дб;

  Кондиционер 40 Дб;

  Разговор 60 Дб;

  Пылесос 70 Дб;

  Взлетающий самолет 130 Дб.

 

   Порог некомфортного человеческого восприятия уровня звука (шума) начинается около 100 Дб, болевой порог для ушей - 130 Дб.

 

График громкости звука

 

   Естественно, на этапе проектирования жилья, важно понимать в каких комнатах и помещениях будут источники звука и шума, чтобы максимально удалить их друг от друга. Если это невозможно, то нужно рассчитать достаточную для отдыха звукоизоляцию.

   Например: спальня соседствует с кинозалом; для сна необходимо минимум 20 Дб, а профессионально установленный кинотеатр - это 95 Дб, соответственно, нужна мощная звукоизоляция в 75 Дб. В данном случае это должна быть стена толщиной в 3 кирпича(!). Естественно, прогресс на месте не стоит, мировая строительная акустика предлагает огромный спектр звукоизоляционных материалов, намного более тонких, чем 3 кирпича, но с подобными звукоизоляционными свойствами. 

   По нашим наблюдениям, параметры звукоизоляции современных многоквартирных домов, мягко говоря, отличаются от ГОСТ 12.1.036-81 «Шум. Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях» и СНиП-23-03-2003 «Защита от шума». В доперестроечное время при Горсовете активно функционировала комиссия по "Борьбе с шумом", всем строительным организациям она была хорошо знакома. Сейчас ничего подобного в городе нет, жалобами на шум формально занимается городская Санэпидстанция.

   Что ж, как говорится, время скоростей... Еще печальнее, что новые собственники уделяют внимание звукоизоляции еще меньше строителей. Поэтому подчас премьера фильма (точнее его саундтрека) проходит сразу во всех комнатах и даже на нескольких этажах.

   К счастью, в настоящее время уровень гражданской ответственности у россиян повышается и Артинсталл начинает включать в акустические проекты раздел по звукоизоляции.

 

АКУСТИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

   Очень важно разделять принципиальные понятия звукоизоляции и звукопоглощения. Если звукоизоляция связана с борьбой с шумом, то звукопоглощение определяет акустические свойства помещения, правильную и естественную слышимость в нем.

 

 

Звукоизоляция и звукопоглощение

Звукоизоляция (слева) и звукопоглощение (справа)

   Все материалы в разной мере одновременно и отражают, и поглощают звук. Задача акустического проекта - настройка акустических систем и оптимизация помещения таким образом, чтобы максимально приблизить звук в проектируемом помещении к оригиналу, записанному в студии.

  Есть несколько принципиальных подходов к акустическому проектированию со смещенными акцентами: проектирование акустики киноконцертных комплексов, ресторанов и кафе, и квартирно-коттеджное.

   Назначение объектов акустического проектирования требует решения определенных задач, например, в оперном театре в любом кресле зала должна быть 100% разборчивость сценических диалогов, в ресторане - равномерное и комфортное звуковое давление фоновой подзвучки. Не меньшей щепетильности акустических расчетов требуют жилые помещения. В настоящее время системы объемного звучания ("Домашний кинотеатр") стали социальной нормой, при проектировании современного коттеджа - закладывается домашний кинозал, реже (но уже все чаще) встречаются специализированные комнаты для прослушивания музыки или музыкальные студии.

   Сами того не подозревая, важную роль в акустике помещения играют сами дизайнеры интерьеров. Бывает такое, что гипертрофированная креативность и "высота" творческого полета прямо пропорциональна последующей сложности акустических расчетов. Нередко случается и такое, что акустические системы подбираются исходя из визуальных (дизайнер) или стоимостных (заказчик) критериев. На этом все заканчивается. Как следствие, "домашний кинотеатр" за $50000 звучит на $500.

   Можно привести типичные акустические проблемы, связанные с неграмотным подбором акустических систем, их неправильным взаимным расположением и отсутствием настройки:

 

 Отсутствие локализации

   Невозможно определить место происходящего на экране события.

 

ДОЛЖНО: По замыслу г-на Спилберга вертолет должен появиться сзади справа, пролететь  над слушателем и  скрыться впереди слева.

ПОЛУЧАЕТСЯ: Вертолет появляется где-то сзади и исчезает где-то впереди.

 

Диаграмма локализации

 

Пример диаграммы локализации, рассчитанной для одного из наших проектов

  

    Неоднородность звукового поля

   Разные зрители-слушатели слышат происходящее на экране по-разному.

 

ДОЛЖНО: По замыслу Джона Ву пуля, пробившая окно, разбивает лампочку.

ПОЛУЧАЕТСЯ: Правый зритель услышал только звон разбившегося окна, а левый только звук лопнувшей лампочки.

 

    Какофония

   Диалоги персонажей звучат неразборчиво, звуковые детали сливаются в гул.

 

ДОЛЖНО: В зале суда идет яростная дискуссия между адвокатом, обвинителем и присяжными.

ПОЛУЧАЕТСЯ: Зал суда превращается в рынок, монологи персонажей превращаются в отдельные трудно разборчивые слова с непонятной принадлежностью.

 

     Чрезмерное звуковое давление

   Просмотр некоторых особо громких сцен вызывает осознанный дискомфорт.

 

ДОЛЖНО: Многочисленные разрывы гранат и взрывы снарядов в кинодраме "Взвод" Оливера Стоуна заставляют зрителя оказаться в самом пекле боя, осознать драматизм      положения героев.

ПОЛУЧАЕТСЯ: Зритель оказывается в эпицентре ядерного взрыва, на экране непонятно почему выжили вьетнамцы и янки. После просмотра кинокартины некоторое время уши плохо слышат.

 

График зависимости звуковой частоты от уровня громкости

График зависимости уровня звукового давления от частоты, рассчитанный для одного из наших проектов

 

     Стоячая волна

   Из-за явления акустического резонанса, в комнате появляются места с практически полным отсутствием низких частот.

 

ДОЛЖНО: Многочисленные разрывы гранат и взрывы снарядов в кинодраме "Взвод" Оливера Стоуна заставляют зрителя оказаться в самом пекле боя, осознать драматизм положения героев

ПОЛУЧАЕТСЯ: На фоне нервных диалогов американских солдат земля, трава и т.д. с некоторой периодичностью разлетается в разные стороны.

 

    ПРИЧИНОЙ ЭТИХ ПРОБЛЕМ ЯВЛЯЮТСЯ:

  Эффект реверберации (по-простому - эхо) возникает с разной интенсивностью на разных частотах. Время реверберации зависит от материалов стен, потолков, количества и материала мебели и даже количества зрителей!

   Излишне звонкое помещение с долгим эхом - смазывает звуковую картину, излишне глухое помещение тоже порождает некомфортное восприятие. Поэтому в качестве некоего стандарта уровня "эха" акустическим сообществом принят коридор или вилка реверберации  по стандарту МЭКIEC 268 - 13 «Soundsystemequipment - Part 13: Listeningtestsonloudspeakers».

 

График времени реверберации

Пример расчета частотной зависимости времени реверберации («вилка реверберации»)

   Эффект резонанса. Это легко представить на примере сходящихся и расходящихся волн в стакане воды. Через некоторый момент времени на поверхности воды будут неподвижные участки с устойчивыми впадинами и четко выраженными подъемами, в музыкальной акустике этот термин называется "Стоячая волна".

 

Возникновение стоячих волн

Возникновение стоячих волн

ЭЛЕКТРОННЫЕ ПОМОЩНИКИ

 

   Мы внимательно  следим за всеми попытками производителей адаптировать звук домашнего кинотеатра и кинозала под конкретное помещение.  Алгоритм настройки включает в себя использование микрофона (или даже нескольких) который устанавливают на месте слушателя. Генератор подает на акустические системы тестовый сигнал, а «микрофон» анализирует степень влияния стен, пола, потолка, мебели помещения на тестовый сигнал и вносит в исходный сигнал необходимые настройки тембра для коррекции.  Возможности современной электроники позволяют это делать «на лету», т.е. в режиме реального времени.

   Некоторые производители предлагают достаточно бюджетные и простые решения для коррекции акустики. Например, американская Audyssey Laboratories сотрудничает с производителями бытовой электроники и на этапе производства устанавливает свой «акустический» чип внутрь процессоров и ресиверов. 

   Эффективность акустических алгоритмов коррекции Audyssey Laboratories безусловно присутствует, но ей тяжело конкурировать с лидерами индустрии французкой Trinnov Audio и шведской Dirac. И тем более с безусловным лидером JBL Synthesis с ее непревзойденной программно-аппаратной системой акустической коррекции Arcos. Arcos система применяется в лучших частных кинозалах, позволяет добиться идеального звука одновременно для 8 (!) разных слушателей. Алгоритмы основаны на фундаментальных исследованиях архитектурной акустики и психоакустики. Одна из самых дорогих на рынке.

 

Система Arcos от JBL Synthesis

Система акустической коррекции Arcos от JBL Synthesis

 

АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

 

   Надо признать, что даже самые продвинутые и дорогостоящие электронные решения не способны сотворить чуда в акустически неподготовленном помещении. Поэтому в разделе рекомендации акустического проекта мы предлагаем конструктивные дополнения в строительный проект, также предлагаем материалы и решения для оптимального звукопоглощения. Ими могут быть как специализированные (продукция Vicoustic, RPG) так и "народные" средства, такие как минеральная вата, ковры с ворсом определенной высоты, книжные стеллажи и т. п.

 

Примеры акустических панелей и рассеивателей Vicoustic

Примеры акустических панелей и рассеивателей Vicoustic