Стоячие волны: что это и как с ними бороться

Чтобы получить идеальный звук в миксе, недостаточно иметь качественные источники звука, хорошее оборудование и руки, растущие из плеч. Потому что существенное влияние на качество и контроль вашего микса оказывает акустика помещения. Это касается его размеров, количества отражающих поверхностей и углов, материалов отделки поверхностей (стен, потолка), применяемых звукопоглощающих материалов и т.д.

В любом помещении есть зоны высокого и низкого звукового давления, любая музыка содержит большинство частот, которые может услышать человеческое ухо. Конечно, каждый, кто работает со звуком, хочет быть уверен, что сможем услышать все воспроизводимые частоты. Современные мониторы и инструменты выдают хороший звук: чистый и точный. Они имеют хороший баланс в передаче всех частот, которые мы способны слышать. Поэтому мы должны приложить усилия, чтобы помещение, в котором мы работаем со звуком, не мешало нам наслаждаться музыкой.

Звуковая энергия, которая излучается динамиками или музыкальными инструментами, должна спокойно проходить области высокого и низкого давления в помещении. Если сравнить звуковую волну с самолетом, а пространство комнаты с воздушным путем, то при наличии зон турбулентности с высоким и низким давлением, самолет не сможет лететь прямо. Он будет делать зигзаги, подниматься и опускаться. То же самое со звуковой волной.

Акустика помещения – это характеристики помещения, связанные с отражением звуковых волн различных поверхностей, их поглощением, реверберацией, эхо - тем, что сильно влияет на восприятие звука. Особое влияние на объективность контроля звука оказывают стоячие волны. Именно с их появлением приходится бороться в любой студии звукозаписи.

Физика стоячих волн

Звук – это механическая волна. Для ее возникновения и распространения требуются источник и упругая среда. Источник, излучающий звуковые волны, является первичным. Им может служить какой-либо музыкальный инструмент или, например, монитор. Волна, попадая на поверхность, испытывает частичное отражение. Отраженная волна распространяется в направлении, противоположном направлению первичной волны. Препятствие или отражающая поверхность является как бы источником вторичных звуковых волн.

Звуковая волна называется бегущей и характеризуется частотой и распределением амплитуд в пространстве. Звук распространяется в воздухе со скоростью примерно 340 м/с, точное значение которой определяется влажностью, давлением и плотностью атмосферы.

Когда в пространстве встречаются первичные и отраженные звуковые волны, они накладываются друг на друга и взаимодействуют. В результате образуется стоячая волна. Ее название обусловлено тем, что распределение узлов и пучностей в ней постоянно во времени.

В результате наложения первичной волны и ее отражения, образуется стоячая волна со своими максимумами и минимумами (области, где волны усиливают друг друга, резонируя, или полностью гасят), положение которых остается неизменным. «Стоячая» обозначает неподвижность распределения амплитуды в пространстве.

Соответственно, стоячие звуковые волны можно получить при наличии источника звука и отражающей поверхности, которой может служить стена, потолок, шкаф и т.д.

Стоячие звуковые волны образуются, как правило, в области низких частот (примерно 40-300 Гц). В этом диапазоне частот помещение представляет собой резонатор. Частота стоячей волны определяется расстоянием между источником звука и отражающей поверхностью.

Что в них плохого?

Проявление стоячих звуковых волн в помещении можно наблюдать в неравномерности распределения звука в области низких частот в различных точках комнаты. То есть, в одной точке помещения будет слышен басовый гул, в другой - басов не будет слышно вовсе, а в третьей - будет соблюден баланс. Наблюдать образование стоячих волн в таком случае можно, перемещаясь по комнате и слыша в разных точках разный звук.

К чему это приведет? Находясь в одной точке помещения, например, за пультом, вы можете услышать избыток или недостаток басов и начать исправлять положение эквалайзером. Прослушав же готовый микс в наушниках или другом помещении, вы поймете, что сделали что-то не то, но виноваты будете не вы, а стоячие волны. То есть, получив в одной тональности и в данном помещении идеальный микс, в другой тональности (частотах, на которые помещение реагирует по-особенному) или в другом помещении вы можете услышать совершенно другую картину и начать по-другому сводить.

Как определить «опасную» частоту?

Опасные частоты – это частоты стоячих волн, которые совпадают с собственными резонансными частотами помещения, так называемыми модами, которые в свою очередь определяются размерами помещения. Моды будут равны таким частотам, при которых расстояние между, например, стенами (отражающими поверхностями) равно целому числу полуволн.

Например, при длине или ширине помещения 4,25 м частота первой моды будет равна примерно 40 Гц (расстояние между отражающими поверхностями равно половине длины волны), второй – 80 Гц, третьей – 120 Гц и т.д. То есть именно такой частоты образуются стоячие волны именно в этом помещении, для данных размеров, а значит эти частоты будут по-разному восприниматься в разных частях комнаты и влиять на объективность контроля за звуком. Чем больше порядок моды, тем слабее ее влияние. Как правило рассчитывать стоит только до четвертой моды (частота Шрёдера), дальнейшее влияние слабо выражено.

Что делать?

Во-первых, следуйте рекомендациям о том, как оптимально расположить источники звука и организовать рабочее место, чтобы получить максимально сбалансированную звуковую картину.

Не располагайте в студии без особой необходимости массивные предметы, которые имеют большую площадь поверхности, потому что они, взаимодействуя с низкими частотами, могут создать дополнительные стоячие волны и вообще повлиять на акустику помещения.

Можно, конечно, экспериментальным путем попытаться найти точку в помещении, где звук полностью сбалансирован. Но найти ее будет непросто, к тому же это может быть неудобным местом для работы.

Можно также слушать в наушниках, уж им-то стоячие волны не страшны или даже слушать микс, находясь в другой комнате (сомнительное удовольствие).

Еще можно использовать специальные анализаторы спектра, которые помогут найти «неправильные» частоты.

Но самым эффективным способом борьбы со стоячими волнами является акустическое оформление студии: возведение звукопоглощающих конструкций и обшивка стен и потолка специальными панелями. Для низкочастотной области звукового спектра, например, эффективными являются мембранные поглотители, которые имеют большую массу и размеры.

Или можно использовать басовые ловушки в углах помещения. Они существенно уменьшают долю отраженной звуковой волны, поглощая основную ее часть или рассеивая. Как итог происходит уменьшение амплитуды резонансных частот, то есть понижается громкость и сокращается время их время распада. Если вам всё это кажется сомнительным, то просто попробуйте использовать басовые ловушки (можно подобрать недорогие) и вы услышите разницу. Басовые партии станут четкими, где слышна каждая нота, пропадет фоновый гул, повысится детальность вокальных и инструментальных партий. Короче, они того стоят!

Подведя итоги, можно сказать, что пространство, в котором мы работаем со звуком (производим звукозапись, занимаемся сведением, аранжировкой и т.д.) имеет свои акустические характеристики, которые могут сильно повлиять на звучание конечного микса. Особое влияние оказывают стоячие волны, полностью предотвратить появление которых невозможно, но можно ослабить их или найти место, в котором их влияние минимально, либо использовать наушники. Можно также примерно рассчитать моды – резонансные частоты. Для борьбы со стоячими волнами применяют акустическую обработку помещений: басовые ловушки, звукопоглощающие материалы и конструкции. Какие методы подойдут именно вам зависит от ваших требований, возможностей и финансов. Поэтому экспериментируйте и совершенствуйте ваш звук.