В акустике для описания звуковых полей широко используется понятие звукового давления p, которое измеряется в паскалях (Па). Как и в случае с электрическими величинами в звукотехнике, часто удобнее использовать логарифмическую шкалу.

Вводится понятие уровня звукового давления (УЗД) L, которое определяется по формуле L = 20 lg (p/p0), где p0 = 2 х 10-5 Па — звуковое давление на пороге слышимости.

УЗД часто измеряют или вычисляют в отдельных частотных полосах. Наиболее распространены октавные или 1/3 октавные полосы с относительно постоянной шириной. Средние частоты этих полос регламентированы международными и отечественными стандартами.

Предпочтительный ряд средних частот для октавных полос: 125, 250, 500, ... Гц. Для 1/3 октавных полос: 125, 160, 200, 250, ... Гц.

Кроме узких частотных полос, используется широкополосная коррекция, форма которой обозначается буквами A, B, C и также строго регламентирована. Наиболее часто применяется кривая A. При её использовании говорят об уровнях звука по кривой A и обозначают их в децибелах (дБ).

Для оценки способности материала или конструкции поглощать звуковую энергию используется понятие коэффициента звукопоглощения (КЗП). Он равен отношению поглощённой звуковой энергии к падающей, то есть a = Епогл/Епад. Таким образом, в крайних случаях, когда вся звуковая энергия полностью поглощается материалом, a = 1, а когда вся энергия полностью отражается от материала, a = 0.

КЗП определяют в октавных (реже в 1/3 октавных) полосах, обычно в диапазоне от 125 до 4000 Гц. В справочной литературе иногда можно встретить значения КЗП больше 1.

Казалось бы, это физически некорректный результат, так как поглощённая энергия больше падающей. Однако принцип сохранения энергии не нарушается, а величины > 1 связаны с особенностями измерения КЗП при размещении материала в реверберационной камере.

Одним из ключевых понятий акустики помещений является время реверберации Т. Это временной интервал, в течение которого уровень звукового давления в помещении падает на 60 дБ после выключения источника звука.

Величины Т, как и КЗП, измеряют или вычисляют в октавных или 1/3 октавных полосах.

Говоря о классификации, обычно используют формулировки из нормативных документов. Стоит отметить, что организации по стандартизации не уделяли особого внимания акустическим показателям студий.

Существуют некоторые национальные и отраслевые стандарты, включая нормы, разработанные бывшим Гостелерадио, а также рекомендации международной организации по радиовещанию и телевидению (ОИРТ). Технический Комитет ОИРТ больше не существует, но стоит учесть, что недавно большинство рекомендаций ОИРТ в области акустики были пересмотрены и в основном остаются актуальными.

Поскольку в современных публикациях по акустике студий часто упоминаются эти рекомендации, их использование в данной статье оправдано.

Требования к уровню звукового фона в студиях приведены в таблице. В ней указаны предельно допустимые уровни звукового давления в октавных полосах и в децибелах (последние — только для приблизительной оценки).

Важно отметить, что измерения уровня звукового давления проводятся в пустой студии с закрытыми дверями и включёнными системами кондиционирования, специального освещения и технологическим оборудованием.

Эти требования характерны для телевизионных студий и означают, что при измерении уровня звукового давления должно быть включено специальное освещение в обычном режиме, а также камеры и мониторы, расположенные в студии.

Помимо требований к уровню звукового давления, также регламентируются оптимальные значения времени реверберации. Эти значения будут рассмотрены ниже, с учётом особенностей отдельных типов студий.

Таблица

обеспечение оптимальных акустических характеристик.

Основным этапом проектирования является подбор фонда звукопоглощения помещения, который обеспечивал бы требуемые значения времени реверберации при оптимальной структуре ранних звуковых отражений. Подобные расчеты обычно производятся по формуле Эйринга. Исходными данными для их проведения являются объем помещения, общая площадь его внутренних поверхностей и требуемый оптимум реверберации. Расчеты проводят для отдельных октавных полос, используя обычно частотный диапазон от 125 до 4000 Гц. В справочных руководствах приводятся значения КЗП различных звукопоглощающих материалов и конструкций, а также данные о звукопоглощении исполнителей, кресел и других предметов.

Прежде всего, необходимо отобрать те звукопоглощающие материалы и конструкции, которые будут намечены к использованию в проектируемой студии. Эта задача является наиболее сложной и ответственной, так как при этом приходится учитывать одновременно целый ряд факторов: стоимость материалов, их внешний вид, возможность поставки, требования пожарной безопасности и т.п. На этой же предварительной стадии следует решить вопрос и о способе монтажа материалов на поверхностях студии. Дело в том, что значения КЗП материалов зависят от способа их крепления. Например, наличие воздушного относа между задней поверхностью звукопоглощающей плитки и плоскостью стены (при креплении плитки по несущему каркасу) приводит к увеличению КЗП в низкочастотной области. Игнорирование этого факта при акустическом проектировании может привести к существенному "переглушению" студии на низких частотах, причем исправление этого дефекта в построенной студии обычно весьма сложно и требует больших дополнительных затрат. Помимо этого, следует принимать во внимание и ряд дополнительных чисто акустических требований. В частности, для музыкальных студий оказывается полезным размещать на потолке достаточно большое количество звукорассеивающих конструкций, в дикторских студиях следует избегать поступления первых интенсивных отражений в область размещения дикторского стола. Некоторые эти вопросы ниже рассмотрены подробнее.

После решения указанных проблем приступают к непосредственным расчетам. Суть их сводится к тому, чтобы путем варьирования площадей занимаемых выбранными материалами подобрать такой общий фонд звукопоглощения студии, при котором в ней будет обеспечен оптимум реверберации. В настоящее время подобные расчеты повсеместно производятся на ЭВМ по специально разработанным программам, позволяющим найти оптимальное решение. При расчете, как показывает опыт, обычно необходимо учитывать некоторые поправочные параметры, к которым относится так называемый коэффициент добавочного звукопоглощения. Этот коэффициент учитывает добавочное поглощение, обусловленное наличием осветительной арматуры, щелей и ряда других факторов. Его значения были определены на основании исследования большого числа студий разного назначения. После завершения расчетов приступают к заключительному этапу, на котором подготавливаются необходимые чертежи для проведения строительных работ.

Типовые акустические решения студий различного назначения

Указанные выше основные принципы защиты помещений от проникающих звуковых помех в целом являются общими для всех типов студий и аппаратных. По иному обстоит дело с проектированием акустических облицовок на внутренних поверхностях, требования к которым для различных типов студий существенно отличаются. Ниже кратко будут рассмотрены эти требования дифференцированно по отдельным типам помещений.

Приведенную выше классификацию музыкальных студий нужно рассматривать с учетом реальной сложившейся в настоящее время в России ситуации. Сейчас капитальное строительство новых аппаратно-студийных комплексов практически полностью прекращено. Строительные работы ведутся лишь на тех объектах, которые были начаты несколько лет назад (Курган, Новгород, Архангельск). Кроме того, в целом ряде городов ведутся или планируются работы по размещению аппаратно-студийных комплексов в приспособленных помещениях (бывшие дома политического просвещения, административные здания и т.п.). Частные студии звукозаписи также в подавляющем большинстве ориентируются на размещение студий в приспособленных помещениях. Во всех этих случаях в настоящее время не идет речь о строительстве или проектировании крупных музыкальных студий площадью более 150 кв. м. Поэтому в данном разделе мы остановимся лишь на вопросах акустики музыкальных студий меньшей площади.

Попадающая под действие современной классификации камерная студия С-150 должна иметь Т = 0,9-1,1 с при строго горизонтальной форме частотной характеристики времени реверберации.

Отметим, что последнее требование справедливо для всех музыкальных студий. Достаточно часто сооружаются музыкальные студии меньшей площади С-120, С-100 и т.п. Во всех случаях сооружение музыкальных студий площадью менее 60-70 кв. м является нежелательным. В одном из старых типовых проектов радиодомов были предусмотрены "камерные" студии площадью 46 кв. м. Однако, реально для записи камерных музыкальных программ они никогда не использовались и применялись, в основном, для речевых передач. С уменьшением размера студии ее оптимум реверберации должен иметь тенденцию к снижению. Так для студий С-100 обычно рекомендуют Т = 0,8-0,9 c, а для С-70 Т = 0,6-0,7 с.

Все указанные требования относятся к традиционным музыкальным студиям, ориентированным на режим так называемой "естественной акустики". В тоже время достаточно давно наметилась тенденция создания сильно заглушенных студий с "мертвой акустикой". Такие студии независимо от их размеров (они редко сооружаются с площадью более 100 кв. м) обычно проектируются на время реверберации от 0,35 до 0,55 с. Частотная характеристика времени реверберации здесь также должна быть строго горизонтальной.

При проектировании музыкальных студий нежелательно использовать типичные для ТВ студий плоские облицовки. Здесь необходимо применять достаточное количество звукорассеивающих конструкций, чередуя их со звукопоглощающими материалами. Проведенные исследования показывают, что большее количество звукорассеивающих конструкций должно размещаться на потолке студии. Хорошо зарекомендовали себя на практике конструкции в форме призм и пирамид, которые изготовляются в виде отдельных объемных модулей, крепящихся затем к потолку. При выборе данных конструкций следует учитывать их диаграммы рассеяния звука на разных участках звукового диапазона. Расчет подобных диаграмм встречает серьезные математические сложности. Приходится ориентироваться на экспериментальные данные, полученные, в основном, методом масштабного моделирования. Обычно звукорассеивающие конструкции изготавливаются в виде деревянного каркаса, который обшивается фанерными листами. Известны также примеры, когда их удавалось делать из гипса при использовании армирования и специальных отливочных форм.

В отечественной практике при проектировании музыкальных студий часто совсем отказываются от применения промышленных звукопоглощающих плит. Это связано как с их ограниченным ассортиментом, так и с недостаточно хорошим внешним видом, что весьма важно для музыкальных студий. При этом на стенах в ячейки несущего деревянного каркаса закладываются обернутые стеклотканью минерало-ватные плиты, а затем обращенная к студии их поверхность закрывается декоративным акустически прозрачным покрытием. В качестве последнего часто используются деревянные рейки. Такие весьма эффективно поглощающие звук конструкции выполняются в виде чередующихся фрагментов, а в промежутках между ними устанавливают звукорассеивающие элементы в виде членений разного профиля (пилообразного, треугольного и т.п.). Конструктивно эти элементы часто изготавливают из деревоплиты. При наличии соответствующих требований по технологии звукозаписи углы студии скашивают, размещая в них звукоизолированные кабины для ударной установки и отдельных исполнителей.