Об акустической обработке площадок первых отражений

К вопросу о том, какого размера должны быть устройства, предназначенные для акустической обработки площадок первых отражений? И из какого материала они могут быть изготовлены?

Не все отражения, например, от боковой стены точно попадают в ухо слушателя... Очевидно, что часть из них пройдёт выше или ниже, а часть перед точкой прослушивания или за головой слушателя.
Так вот, в первую очередь, нас интересует именно та часть отражений, которая таки попадает в область головы. Исходя из этого, можно предположить, что акустический девайс может быть достаточно небольшим, например, примерно 60 см. высотой и примерно таким же в ширину.

Но не всё так просто.
Дело в том, что поглотитель или рассеиватель, монтируемый в площадке первых отражений на боковой стене, должен иметь такую ширину, которая помимо первых отражений от ближней к стене АС, также гасила бы первые отражения от дальней АС. Поэтому, как правило, на практике в малых комнатах ширина такого девайса составляет 1 - 1,2 м.
С другой стороны, обработка площадок первых отражений, помимо ослабления интенсивности, собственно, первых отражений, также позволяет регулировать общий уровень СЧ/ВЧ реверберации в комнате. То есть, "убивая" интенсивные отражения, мы автоматически останавливаем процесс их распада на множество мелких более слабых отражений в процессе дальнейшего переотражения от стен, пола и потолка помещения, суть, сокращаем время реверберации.
Таким образом, увеличивая площадь девайсов в площадках первых отражений, мы одновременно сокращаем время реверберации в комнате, что, несомненно, крайне полезно в акустически "живых" помещениях...

Но и это ещё не всё! .
Увеличивая ширину девайса в сторону АС, мы также захватываем зону "флаттера" в поперечной плоскости АС (между боковыми стенами)... .
В результате получаем: ширина примерно 1 - 1,2 м., высота 0,6 - 1,2 м. Обычно, центр девайса должен совпадать с центром АС, то есть, монтировать его от поверхности пола не имеет смысла.

Несколько слов о материалах, из которых изготавливают устройства для акустической обработки площадок первых отражений.
Следует понимать, что чем сильнее ослабляется интенсивность первых отражений, относительно интенсивности прямого звука, тем лучше характеристики звуковой сцены, но, в то же время, теряется "телесность" музыкальных образов. В этом плане наибольшую роль играют первые отражения от боковых стен (в меньшей степени это касается интенсивных отражений от потолка, тыловой и фронтальной стен). Баланс между этими двумя параметрами, отчасти, зависит от музыкальных жанров и звуковых предпочтений слушателя. Поэтому вопрос насколько следует ослабить первые отражения решается индивидуально в каждом конкретном случае.
Ослабить интенсивность первых отражений можно несколькими способами:
1. удалённая позиция АС от фронтальной и боковых стен;
2. размещение в площадках первых отражений широкополосных или СЧ звуковых поглотителей;
3. размещение в площадках первых отражений звуковых рассеивателей или акустических диффузоров;
4. разворот акустической оси АС в сторону точки прослушивания (от поверхности боковых стен);
5. использование АС с узкой диаграммой направленности.
Первый вариант актуален для просторных помещений или в случаях размещения АС у длинной стены. Выбор между вторым и третьим - дело личного вкуса и предпочтений.

Наиболее часто для акустической обработки площадок первых отражений в качестве поглотителей используют:
1. Панели из акустического поролона (Auralex, Mappysil и т.п.);
2. Оформленные панели из минеральной ваты плотностью 45 - 70 кг./м.куб. толщиной 5 - 10 см.;
3. Акустические панели из меламина (ЭхоКор/Basotect);
4. Оформленные панели Heradesign, демпфированные минеральной ватой;
5. Оформленные перфорированные гипсокартонные панели, демпфированные минеральной ватой;
6. Щелевые или планочные составные (широкополосные) резонаторы Гельмгольца.
В качестве звуковых рассеивателей применяют:
1. Рельефные рассеивающие поверхности;
2. Акустические диффузоры типа Skyline;
3. Акустические диффузоры Шрёдера.
В бытовых условиях для этих целей используют: настенные ковры, плотные драпировки, книжные полки и т.п.

Несколько слов о толщине целевых акустических устройств или о ширине их "рабочего" диапазона.
Данный параметр, главным образом, определяется степенью проявления эффекта "гребенчатой фильтрации", который возникает при взаимодействии прямого сигнала со звуковыми волнами, отраженными от стен, пола и потолка помещения, прибывающих с некоторой временной задержкой. При этом на частотах, на которых отраженный сигнал совпадает с основным по фазе, результирующий сигнал усиливается, а если взаимодействующие сигналы находятся в противофазе, соответственно, ослабевает, вплоть до полного взаимоуничтожения. На графике АЧХ это выглядит в виде циклического чередования высоких пиков и глубоких провалов, что визуально напоминает расчёску или гребень для расчёсывания волос, собственно, отсюда и название. При этом, из оригинального сигнала, доходящего до ушей слушателя, исчезает полезная информация в целом наборе информационно-значимых частотных полос, что сильно искажает тональный баланс исходной фонограммы, а звучание приобретает неестественную тональную окраску, отчасти, обусловленную физическими свойствами покрытия отражающей поверхности (отражающих поверхностей).
Частоты, на которых возникает эффект "гребенчатой фильтрации", пропорциональны расстоянию от АС до стен помещения и, как правило, находятся в диапазоне от 50 до 250 Гц. То есть, чем ближе АС к стене, тем частота "гребенчатой фильтрации выше" и наоборот. На частотах выше 350 - 400 Гц. эффектом «гребенчатой фильтрации» можно пренебречь, поскольку человеческое ухо интегрирует часто чередующиеся пики и провалы на АЧХ.
Таким образом, чтобы исключить эффект «гребенчатой фильтрации» и при этом не переглушить комнату по ВЧ, для обработки площадок первых отражений желательно применять акустические конструкции (не материалы!!!), поглощающие в диапазоне 100 - 500 Гц., но отражающие на более высоких частотах.

В плане "стратегической" важности все первые отражения в прямоугольной комнате, обычно, выстраиваются в следующей последовательности:
1. от боковых стен (причём, от обеих АС на каждой боковой стене);
2. от потолка;
3. от тыловой стены;
4. от фронтальной стены.
Данная последовательность обусловлена протяжённостью путей следования отражений от динамиков к ушам слушателя и, соответственно, значением временной задержки, относительно момента восприятия системой "уши/мозг" прямого звука. Само собой, при некоторых вариантах инсталляции АС и выборе позиции слушателя, эта последовательность может выглядеть несколько иначе...
Однако, в связи с вышесказанным возникает закономерный вопрос о чрезвычайной важности первых отражений от пола. Ведь, по идее, длина пути первых отражений от пола является, если не самой короткой, то легко конкурирует с длиной пути первых отражений от боковых стен. Действительно, это так. Но на полу, как правило лежит ковёр... Поэтому очень важно, чтобы он "начинался", как можно ближе к плоскости АС, а "заканчивался" , как можно ближе к точке прослушивания.
Но, несмотря на то, что напольное ковровое покрытие поглощает часть ВЧ/ВСЧ отражений, оно физически не способно поглотить более низкие частоты, что приводит к интерференции между прямой и отраженной звуковыми волнами и, как следствие, к ослаблению мид-баса. Это, так называемый, "эффект Эллисона", названый по имени конструктора громкоговорителей Роя Эллисона, который первым опубликовал описание данного явления.
Размер девайсов для обработки площадок первых отражений не определяется размером АС .

Приведу несколько цитат из постов Андрея Смирнова по этому поводу:
- "Вообще, выбор поглощающих или рассеивающих конструкций это больше искусство, нежели наука".
- "Если нравится острая и точная локализация музыкальных образов, то на площадки ранних отражений рекомендуется монтировать звукопоглощающие материалы. Если нравится объемный «живой» звук, то на эти участки стен и потолка рекомендуется смонтировать звукорассеивающие конструкции".
- "Очень важно монтировать на площадки ранних отражений акустические материалы с правильно рассчитанными или оцененными характеристиками. Как правило, в жилых комнатах это должны быть материалы с явно выраженным поглощением в диапазоне 200-600 Гц. Очень важным моментом является то, что характер частотной зависимости поглощения не должен быть высокодобротным!".
- "То, что однозначно нужно «глушить» первые отражения – справедливо для ДК, однако для КДП это не совсем верно, поскольку при этом невозможно соблюсти оптимальный баланс между поглощением и отражением, суть, локализацией сцены и пространственностью звучания. То есть, если в КДП «заглушить» все первые отражения, то то это сможет понравиться только ничтожно малому проценту аудиофилов".
- "Наиболее важен поглощающий контроль нижней части фронтальной стены и центральной области потолка, которые, соответственно, отвечают за глубину и высоту сцены. Тыловая стена может быть, как поглощающей, так и рассеивающей, что во многом зависит от предпочтений слушателя. Боковые стены отвечают за пространственность звучания, поэтому их надо обрабатывать очень осторожно и лучше поэтапно экспериментировать с раз-личными поглощающими материалами и рассеивающими конструкциями".
- "Короче, глушить нужно аккуратно, а рассеивать осторожно!!!"