Статьи

Резонанс — это вибрация объекта на его собственной частоте, которая зависит от материала объекта и его размеров. Резонансы окружают нас постоянно: от колокольчика, звучащего на определенной ноте, до шипения выходящего газа, когда откупоривают бутылку с содовой. Певица, способная разбить стакан голосом, — еще один пример резонанса. Стакан бьется не потому, что певица поет громко, — когда основная частота ее голоса совпадает с резонансной частотой стакана, звуковая энергия многократно усиливается.

Будучи любителями музыки, мы интересуемся акустическим резонансом, то есть усилением отдельных частот в замкнутом объеме воздуха, каковым является комната прослушивания. Возбуждаемый громкоговорителями воздух в комнате будет резонировать на определенных частотах, зависящих от расстояния между стенами. Эти резонансы, называемые собственными частотами помещения, могут существенно окрасить басы, создавая большие пики и провалы в частотной характеристике. Собственные частоты помещения придают звучанию своеобразный характер.

Комната действует как эквалайзер, включенный между громкоговорителями и вашими ушами, усиливая одни частоты и подавляя другие. В результате ухудшается качество звука. В плохой комнате у басов может потеряться четкость отдельных тонов, или они будут звучать медленно и глухо; одни ноты могут звучать ярче других, а динамика ухудшаться.

Давайте рассмотрим, что происходит в различных точках комнаты, когда воздух внутри нее возбуждается громкоговорителями. Сейчас мы проигнорируем тот факт, что у комнаты есть высота и ширина, рассмотрим только резонанс между стенами, ограничивающими длину комнаты.

Резонансные частоты помещения определяются расстоянием между его стенами. Чем дальше стены друг от друга, тем ниже частота резонанса. Например, самая низкая резонансная частота, называемая основным резонансом, характер на для комнаты, длина которой равна половине длины волны звука. Иными словами, резонанс возникает, если длина звуковой волны в два раза превышает длину комнаты.

Другие резонансные частоты в два, три и более раз выше частоты основного резонанса. Резонанс возникает при условии, что по длине помещения укладывается полное число полуволн.

Рассчитать резонансные частоты помещения несложно (помните, что мы учитываем пока только длину помещения). Формула для расчета следующая:

F1=340/(2хL),

где F1 — первая резонансная частота, 340 — скорость звука в воздухе (выраженная в м/с), 2хL — удвоенная длина комнаты (в м). Например, если длина комнаты составляет 6,3 м, то ее первая резонансная частота — 27 Гц (340/(2x6,3).

Мы знаем, что следующий резонанс возникнет, когда длина волны сравняется с длиной комнаты, т.е. на частоте 54 Гц (2хF1), затем он возникнет еще через полволны на частоте 81 Гц (ЗхF1), 108 Гц (4хF1) и так далее. Необходимо рассматривать резонансы до частот порядка 300 Гц; на более высоких частотах плотность резонансов настолько велика, что они уже не составляют проблем.

Ширина и высота помещения создадут дополнительные резонансные частоты. Если высота потолка 2,4 м, то резонанс возникает на частотах 71 Гц (340/4,8), 141 Гц, 212 Гц и т.д. При ширине комнаты 3,9 м резонансы возникнут на частотах 43 Гц (340/7,8), 87 Гц, 130 Гц, 174 Гц, 217 Гц, 261 Гц и т.д.

Для меломанов, желающих получить максимально точное воспроизведение, важно понимать, что в комнате размером 6,3x2,4x3,9 м эти частоты будут выделены вследствие собственного резонанса помещения. Такие выраженные пики в частотной характеристике исказят звук. Резонансы помещения могут вызывать в области нижних частот пики и провалы величиной до 30 дБ. Собственные частоты помещения — это серьезный источник дополнительного окрашивания звука в комнатах прослушивания; они служат причиной слабой артикуляции, гулкости и тяжести басов.