Басовая ловушка - Bass trap

Типичная басовая ловушка

Басовые ловушки поглотители акустической энергии, которые предназначены для гашения низких частот звук энергии с целью получения более плоского низкочастотного (НЧ) отклика помещения за счет уменьшения резонанса НЧ в помещении. Они обычно используются в студии звукозаписи, освоение комнат, домашние кинотеатры и другие комнаты, построенные так, чтобы обеспечить критическую среду для прослушивания. Как и все звукопоглощающие устройства, они работают, превращая звуковую энергию в тепло за счет трения.

Общее описание - типы

Обычно существует два типа басовых ловушек: резонансные поглотители и пористые поглотители. Резонансные поглотители подразделяются на панельные поглотители и резонаторы Гельмгольца.^[1]

Оба типа эффективны, но в то время как резонансный поглотитель должен быть настроен механически, чтобы резонировать в соответствии с поглощаемыми частотами, пористый поглотитель не резонирует и не нуждается в настройке.

Пористые поглотители, как правило, меньше по размеру, их легче проектировать и строить, а также они в целом менее дороги, чем резонансные поглотители. Однако затухание глубоких басов пористым поглотителем обычно хуже, поэтому его полезность для ослабления низкочастотных резонансов в помещении более ограничена.

Резонирующие поглотители имеют тенденцию поглощать более узкий спектр, а пористые поглотители имеют тенденцию поглощать более широкий спектр. Спектр обоих типов может быть либо сужен, либо расширен конструкцией, но общая разница в полосе пропускания и настраиваемости доминирует над их соответствующими характеристиками.

Примеры басовых ловушек резонирующего типа включают жесткий контейнер с одним или несколькими иллюминаторами или пазами (т.е. Резонатор Гельмгольца ), или жесткий контейнер с гибкой диафрагмой (т.е. мембранный поглотитель). Басоловушка резонансного типа обеспечивает поглощение звука за счет симпатической вибрации какого-либо свободного элемента устройства с воздушным объемом помещения.

Резонирующие поглотители различаются по конструкции: в одном типе мембранного поглотителя используется упругий деревянный лист, который крепится к корпусу только по краям / углам, а в другом - более гибкий лист тонкого материала, растянутый, как пластина барабана. Резонатор Гельмгольца может иметь один порт, настроенный на одну частоту, или несколько портов, настроенных либо на одну, либо на несколько частот, с круглым портом, портом с прорезями или даже перфорированной конструкцией. Резонирующие поглотители часто имеют пористое поглощение внутри, чтобы одновременно снизить резонансную частоту и расширить спектр поглощения.

Пористые поглотители чаще всего изготавливают из стекловолокно, минеральная вата или пенопласт с открытыми порами, который препятствует прохождению молекул воздуха через межклеточное пространство ^[2] . Пористые поглотители часто включают фольгу или бумагу для отражения частот выше 500 Гц. Облицовка также улучшает низкое поглощение низких частот за счет преобразования физического сжатия воздуха в облицовке в физическое сжатие волокон, которые находятся в контакте с облицовкой, при одновременном сохранении резистивных потерь воздуха, поскольку он проходит через большую часть волокна облицовкой. .

Концепции дизайна для создания басовых ловушек

Резонирующие басовые ловушки

Резонирующие басовые ловушки будут поглощать звук с высокой эффективностью на своей основной резонансной частоте. Таким образом, знание частот резонансов, требующих демпфирования, полезно перед проектированием и изготовлением резонирующей басовой ловушки. Этого можно добиться путем расчета режимы комнаты или путем прямого измерения самой комнаты.

Резонирующие поглотители могут быть в некоторой степени расширены в частотном диапазоне эффективности либо путем введения пористого поглощающего материала во внутреннюю часть сосуда, либо путем ограничения колебаний панели или мембраны, либо путем установки ряда резонирующих устройств, каждое из которых настроено на соседнюю частоту. диапазоны, так что в совокупности массив работает с расширенным диапазоном звуков. Такие устройства могут быть чрезвычайно эффективными в своем настроенном диапазоне, но могут занимать много места, особенно при установке в массивы, и поэтому иногда не являются практическим решением.

Панельный абсорбер

Простой панельный резонатор можно построить для подвешивания на стене, построив деревянную раму, добавив несколько дюймов минеральной ваты внутри и прикрепив лист фанеры сверху, прикрепленный только по краям. Между панелью и звукоизоляцией следует оставить небольшой зазор, чтобы панель могла свободно резонировать. Резонанс панели может быть увеличен за счет уменьшения точки соединения между панелью и рамой с помощью узкого разделительного материала, такого как петля из проволоки или сварочного стержня, проходящая по краю рамки так, чтобы панель располагалась на тонком крае. Приблизительные резонансы полноформатной фанерной панели [4 '× 8'] при установке на раму 1 × 4 глубиной 3,5 дюйма составляют:

Фанера 1/8 дюйма = 150 Гц
Фанера 1/4 дюйма = 110 Гц
Фанера 3/8 дюйма = 87 Гц

Резонатор Гельмгольца

Другими распространенными резонирующими басовыми ловушками являются формы резонатора Гельмгольца - например, коробка с жесткими стенками с отверстием на одной стороне [порт] или серия планок, установленных поперек лица в виде коробки с жесткими стенками, образующей узкие отверстия. в щелях между ламелями предкрылка.

Басовые ловушки с пористым поглотителем

Ловушка для басов обычно состоит из впитывающего влажного материала сердцевины, рамы и покрытия по эстетическим причинам.

Основной: Обычно используются полужесткие изоляционные плиты из стекловаты или минеральной ваты или плотный пенопласт с открытыми порами.
Рамка: Стальная внешняя рама предпочтительна, хотя рамы с деревянным каркасом являются обычным явлением. Каркас выполняет роль корпуса, позволяя крепить его к стенам и потолку, а также фиксирует облицовочный материал.
Покрытие: Обычно используется пористая ткань (похожая на ткань решетки динамика).

Позиционирование

Поскольку низкочастотные резонансы в комнате имеют точки максимального или минимального давления в углах комнаты, резонансные басовые ловушки, установленные в этих положениях, будут наиболее эффективными.^[3] В то время как пористые ловушки наиболее эффективны в точках с высокой скоростью частиц, например на расстоянии 1/4 желаемой длины волны от стенки.^[4] Басовые ловушки обычно используются для ослабления модальных резонансов, и поэтому точное размещение зависит от того, какой режим комнаты вы пытаетесь настроить. Басовые ловушки обычно сочетают в себе структурные механизмы, которые могут работать в обоих положениях: высокая скорость частиц / низкое давление (толстое стекловолокно) и высокое давление / низкая скорость частиц (мембраны).

Пористые поглотители басов должны быть очень толстыми, чтобы быть эффективными на низких частотах, поэтому они, как правило, выделяются либо в виде диагональных клиньев в углах, либо в виде толстого прямоугольного массива за фальшивыми стенами, где они не мешают и с меньшей вероятностью нарушат высокие частоты или комнатная функция. Воздушный зазор за поглотителем из пористой панели, например смещение угла также помогает гарантировать, что он больше выступает в комнату с большей скоростью воздуха, улучшая его поглощение на основе скорости и расширяя его полосу пропускания, вызывая некоторую рябь в его спектре поглощения. Резонансные поглотители басов должны иметь максимальное давление и иметь тенденцию быть тоньше, поэтому их удобнее и эффективнее располагать ровно у стены в углу с максимальным давлением, а не по обе стороны от угла, где скорость выше.

Стандартная практика состоит в том, чтобы исследовать применимость пористых поглотителей басов до исследования резонансных или гибридных поглотителей басов. Дополнительные методы, которые можно использовать в сочетании с пористым поглощением, включают строительство гипсокартона / каркаса стен / потолка и заполнение изоляцией в качестве формы сильно затухающего резонансного улавливания басов с использованием самого гипсокартона в качестве мембраны. Комбинация резонансных границ комнаты с естественными потерями и поглощение пористой басовой ловушки с бумагой или фольгой глубоко в треугольниках (там, где встречаются три границы комнаты) часто бывает достаточно для достижения приемлемого басового отклика даже в комнатах для прослушивания с несколько проблематичными резонансами.

Регулировка положения слушателя в границах комнаты и подъем сиденья с помощью стояка, заполненного пористой абсорбцией, - это еще один метод, который может улучшить басовый отклик, не прибегая к резонансному захвату басов, одновременно улучшая видимость экрана домашнего кинотеатра.

В небольших комнатах для прослушивания мало низкочастотных резонансов с промежутками между ними, поэтому еще один дополнительный метод - это добавление сабвуфера для управления звуком. комнатные резонансы из оптимального физического места, которое сводит к минимуму колебания частотной характеристики в месте прослушивания. Еще один дополнительный метод - разделение существующего распределения сабвуферов на несколько меньших сабвуферов в пространственно разделенных местах, что увеличивает степень свободы, доступную для настройки отклика. Несколько сабвуферов также имеют тенденцию сглаживать низкие частоты в большей зоне прослушивания, и их часто легче разместить для получения хорошего баса, чем один сабвуфер большего размера (или без сабвуфера).

Если при использовании этих методов отклик в некоторой степени однороден во всех положениях прослушивания, можно использовать эквализацию для формирования отклика низких частот в соответствии с желаемой целью и дальнейшего сглаживания оставшейся пульсации.

Некоторая комбинация пористого поглощения с этими дополнительными методами обычно предпочтительна из-за их простоты, доступности и удобства, но резонансные басовые ловушки более эффективны для поглощения сильных резонансов в комнате, где вышеупомянутые дополнительные методы неадекватны или непрактичны, особенно когда геометрия комнаты вызывает проблемные узкополосные резонансы, которые влияют на низкие басы, а композиция границ комнаты является сильно отражающей, а не с акустическими потерями.