Проведение акустических измерений помещения?

[Yuri]

Уважаемые знатоки!
Добрый день.

Порекомендуйте ресурсы сети либо прокоментируйте своё мнение по поводу проведения первичных акустических измерений помещения на рабоче-крестьянском уровне (для дилетантов).
Каким Hard&Soft бюджетным инструментом можно воспользоваться?
Какой опыт получен в результате этих мероприятий?

С уважением к Вам Юрий Шевляков.

[Николай Канев]

Добрый день, Юрий,

а какие акустические величины вам необходимо измерять?

В принципе обычный компьютерный микрофон является измерительным инструментом, и некоторые "бытовые" измерения можно произвести даже им.

[tortik2g]

Добрый день, Николай.

Мне необходимо провести измерение АЧХ помещения с целью последующей акустической обработки. Помещение - жилое, без лишней мебели, для установки ДК. Должно быть существует для этого специальная методика или просто моделирования конечной ситуации вполне достаточно: расставить колонки, аппаратуру, мебель и пр.; установить микрофон в центре места прослушивания, разместиться самому и вперёд? (Помещение сейчас пустое, идёт ремонт и аппаратуру с мебелью надо специально завозить - таскать!)

Раздобыл SpectraLab и старый микрофон "Октава" МД-201-IIIА-L ГОСТ 6495-73, измерил сопротивление - 286Ом и в нэте по нему нашел:



Диапазон воспроизводимых частот: 80-10000 Гц (максимальная неравномерность 14+-2 дБ)
Сопротивление: 250 Ом
Чувствительность: 1.3 мВ/Па (1000 Гц)
Направленность: круговая

Вот сильно смущает этот самый микрофон. Люди пишут винтажный звук получается
Я сильно сомневаюсь в пригодности любого микрофона, ведь его неравномерность может оказаться даже больше чем АЧХ помещения, да и вообще непонятен общий вид его АЧХ, хорошо если гладкая, ниже 200Гц и её падение ниже 100 Гц не слишком крутое, а если нет?
И так ясно, что микрофон паршивый, вероятно я смогу найти другой, какой-нить компьютерный, но о нем вообще ничего известно не будет...
Может быть есть какая-то методика калибровки?
Дайте пожалуйста совет, как мне действовать, что почитать по измерению АЧХ на бытовом уровне.

[Николай Канев]

Добрый день, Николай.

Мне необходимо провести измерение АЧХ помещения с целью последующей акустической обработки. Помещение - жилое, без лишней мебели, для установки ДК. Должно быть существует для этого специальная методика или просто моделирования конечной ситуации вполне достаточно: расставить колонки, аппаратуру, мебель и пр.; установить микрофон в центре места прослушивания, разместиться самому и вперёд? (Помещение сейчас пустое, идёт ремонт и аппаратуру с мебелью надо специально завозить - таскать!)

Добрый день!

Этот подход самый рациональный. Пока идет ремонт еще можно будет внести какие-нибудь изменения в отделку, если только, конечно, это понадобится.

Раздобыл SpectraLab и старый микрофон "Октава" МД-201-IIIА-L ГОСТ 6495-73, измерил сопротивление - 286Ом и в нэте по нему нашел:

Диапазон воспроизводимых частот: 80-10000 Гц (максимальная неравномерность 14+-2 дБ)
Сопротивление: 250 Ом
Чувствительность: 1.3 мВ/Па (1000 Гц)
Направленность: круговая

Это микрофон динамический, т.е. маленький динамик. Поэтому у него есть резонанс и из-за этого АЧХ совсем не гладкая. Мне приходилось сталкиваться с похожими микрофонами и измерять их характеристики. Обычно резонансная частота таких микрофонов составляет от 200 до 500 Гц. Задемпфированы они не сильно, поэтому резонанс весьма заметный. Кроме этого, с уменьшением частоты от резонансной резко падает чувствительность, поэтому для измерения низких частот не годится.

Таким образом, динамический микрофон я не рекомендую для таких измерений. А вот SpectraLab горячо поддерживаю

Вот сильно смущает этот самый микрофон. Люди пишут винтажный звук получается
Я сильно сомневаюсь в пригодности любого микрофона, ведь его неравномерность может оказаться даже больше чем АЧХ помещения, да и вообще непонятен общий вид его АЧХ, хорошо если гладкая, ниже 200Гц и её падение ниже 100 Гц не слишком крутое, а если нет?
И так ясно, что микрофон паршивый, вероятно я смогу найти другой, какой-нить компьютерный, но о нем вообще ничего известно не будет...
Может быть есть какая-то методика калибровки?
Дайте пожалуйста совет, как мне действовать, что почитать по измерению АЧХ на бытовом уровне.

На мой взгляд. более подходящим является обычный компьютерный микрофон. Этот микрофон электретный, никаких проблем с резонансами нет. С уменьшением частоты, конечно, есть спад чувствительности, но в интересующем нас диапазоне с ним можно работать. Калибровать проще всего по профессиональному микрофону, но для этого нужно иметь профессиональный микрофон. Для прикидочных измерений можно обойтись и без калибровки... По крайней мере структуру АЧХ можно будет рассмотреть в низкочастотной области.
Стоит только начать и все получится

[tortik2g]

Доброго времени суток, Николай.
Я нашел микрофон прямо у себя под носом в ноутбуке Dell, я не знал что он там есть, в панели инструментов указано: набор микрофонов. Он очень даже рабочий этот самый набор, правда фоновый шум велик из-за работы системы охлаждения, и в SpectraLab я увидел сильный пик от шума в районе 140Гц - конкретно фонит, примерно -10дб, сравнимо и измеряемыми уровнями. У микрофона регулируется усиление и видимо напряжение порта в ноутбуке, обе регулировки действенные.
Для внешнего микрофона есть только одна регулировка 0+10+20дб, но она как оказалось для серьезного внешнего динамического микрофона слаба: уровни были ~ -40дб, поэтому хоть фона и нету, но и толку тоже нету.

Поиграл со SpectraLab, в целом понял что это за софт, но так и не нашел в нем как же проанализировать результаты измерений и получить ЛАЧХ помещения. К сожалению help почему-то не рабочий (надо поработать над этим).
Зато софт Room EQ Wizard for Windows 4.11 завелся моментально. Насчёт калибровки (SPL) я толком ничего не понял, уровень смог поднять только выкрутив усилитель посильнее... Снял тучу графиков, потренировался в комфортных условиях в жилом помещении, не том в котором надо делать коррекцию. Вменяемые результаты получились только от встроенных микрофонов в Dell XPS M1330.
Общий вид ЛАЧХ на рисунке Room EQ_1_ внушает мне мысль о том что встроенный микрофонный блок в Dell вполне пригоден, но меня смущает тот факт, что от 55 Гц при росте частоты к 63 Гц на слух звук крепчает и как раз на 62-63 он достигает максимума, а дальше если и спадает, то лишь слегка. На графике же видно ровно обратное:Room EQ_2_

Семейство ЛАЧХ снятых при разных условиях показывает их общность:Room EQ_5_ Прослушивание я проводил до того как сделал их измерения, чтобы услышанное воспринялось независимо от измерений. Частоты 51Гц и 90 были выделены сразу, так как явно прослушивались пики, общий уровень пика на 90Гц был заметно громче всей АЧХ до 100Гц. В районе 63Гц тоже прослушивается подъем, но не резкий. Вот этот самый подъём и "портит" всю картину измерений: измерения показывают там ПРОВАЛ! Один из графиков (синий) , где там заметно изменилась картина был получен вне зоны прослушивания, ближе к углу комнаты.

Вопрос к специалистам: можно ли считать мои результаты измерений достаточно точными? Пока речь идёт всего лишь о тренировке в комнате из которой я переезжаю на другую квартиру по окончании ремонта. Я не понимаю почему слышу небольшой пик, а вижу самый глубокий провал.

Если смысл искать все-таки внешний от ноутбука микрофон, или может быть даже переставить оборудование в соседнюю комнату другой размерности, чтобы посмотреть как моя измерительная система поведет себя там. Сразу не делаю замеры в конечной комнате от того что речь идет о переезде в другой город.

[Николай Канев]

Добрый день, полученные результаты выглядят вполне правдоподобно. Наблюдается некоторая корреляция измерений с расчетом резонансных частот помещения.

Небольшой комментарий к сомнениям.
Звуковое поле на низких частотах в помещения без специальной отделки очень неравномерное. Такая неравномерность может ощущаться ушами даже при небольших перемещениях головы – буквально в пределах одного полуметра. Поэтому если уши и измеряющий микрофон расположены разных точках, то их «показания» могут не совпадать. Это нормально.
Подтверждением этому служит последняя серия графиков Room EQ_5_.gif. В частности синяя кривая не имеет такого провала и неплохо совпадает с Room EQ_2_.gif (красная кривая).

Что касается внешнего микрофона, то он удобнее для измерений. Его легче перемещать, чем ноутбук. ИМХО.

[tortik2g]

Благодарю, Николай.

Вы как в воду глядели, то что Вы мне ответили я увидел воочию: all.jpg
Сильнее всего АЧХ меняется при приближении к стене, ну и в частном случае (повезло ли?) АЧХ как раз у стены наиболее ровная, а там чаще всего и находятся уши.

Мебель! Убедился воочую, что "лишняя" мебель недопустима!
На рисунке lr_sum.jpg три графика:красный-левый, желтый-правый, фиолетовый-сумма. В комнате несимметрично расставлена мебель: справа большой массивный шкаф, слева легкий стол. Как увидел разницу, так просто обомлел. Менял местами колонки(каждая ведь свою собственную АЧХ имеет), каналы усилителя, каналы источника - все изменения ничтожны, на фоне изменения картины от места установки.

Оба канала ведут себя совершенно по-разному по мере смещения микрофона по глубине центра зоны прослушивания, я нашел причину своих сомнений, просто увидел её воочию! Николай, Вы были совершенно правы: на рисунке left_dept.jpg видны все безобразия, которые творятся с левым каналом - провал заменяется горбом при изменении расстояния от стены, а в некотором положении АЧХ вообще ведет себя монотонно!

Вопросы:

1.
Насколько я прав, когда думаю о том, что коррекцией АЧХ помещения на НЧ для ДК с использованием резонансных поглотителей следует заниматься на этапе ремонта помещения тогда и только тогда, когда явно и очевидно на АЧХ имеются большие узкополосные выбросы, которые более-менее устойчивы по частоте в зоне прослушивания? Ведь если пики серьезно дрейфуют по частоте - что же тогда - голову в тиски, чтобы не смещалась?

2.
А что относительно амплитуды, если пик то есть, то нет при перемещении в зоне прослушивания, а в моем случае вообще инверсия: ПП - не решение? Оставить как есть или использовать другие решения?

3.
Если использовать только угловые нерезонансные поглотители в четырех углах, не взирая на то, что размеры близки к кратным: 1:1.16:2.11 бетон (1:1.21:2.2 дер.пол на лагах) то приведет ли их использование к существенным улучшениям. Теперь, понасмотревшись всякого, когда речь идет о +-5дб, мне это кажется хорошим результатом.

[Николай Канев]

Добрый день,
Как оказалось акустические измерения не такая уж и сложная вещь/ не правда ли?

Более сложным обычно, является анализ полученных данных и принятие решения по акустической коррекции помещения...

Ответы на вопросы:

1. На самом деле есть два мощных методы выравнивания АЧХ. Один из них – это применение специальных поглощающих устройств – в нашем случае это панельные поглотители. Это позволяет поправить само помещение, точнее его дефекты. И, конечно, данные мероприятия нужно выполнять на этапе ремонта, до работ по внутренней отделке.

2. Правильным подбором НЧ поглотителей этот эффект сгладится. Нужно разобраться какие моды помещения создают такую картину, и подобрать и разместить НЧ поглотители таким образом, чтобы максимально задемпфировать эти моды.

3. Угловые поглотители с одной стороны хороши тем, что сразу охватывают весь проблемный диапазон, но с другой стороны они менее эффективны, чем ПП на своих резонансных частотах. Мой совет: если нет уверенности в том, что сможете правильно спроектировать ПП, то примените угловые нерезонансные поглотители.

[tortik2g]

Спасибо, Николай.

Я буду надеятся что в моем помещении картина с модами будет хорошо анализируемой и я построю резонансные ПП, правда с расчетами конечно туго...

А есть хотя бы приблизительный метод расчета УНП? Так чтобы хоть грубо оценить КЗП по частотам, чтобы уж совсем не попасть впросак?

[Николай Канев]

Оценить КЗП очень просто:

он примерно равен КЗП слоя ваты толщиной вполовину меньше, чем высота треугольника, являющегося сечением угловго поглотителя.
Т.е. если угловой поглотитель имеет стороны 600 мм, т.е. его гипотенуза (ширина внешней стороны поглотителя) составляет 850 мм, высота треугольника - 420 мм. Стало быть толщина эквивалентого слоя около 200 мм. Вот только результаты испытаний ваты такой толщины на низких частотах мне неизвестны, поэтому можно только предполагать....

Кроме того, как мы уже обсуждали, КЗП материала напрямую нельзя привязать к эффективности снижения низкочастотных резонансов, которая зависит еще и от положения поглотителя.

[tortik2g]

Добрый день, Николай.

Размышляю над графиками, полученными в моей новой комнате 5.6*3.08*2.55. Графики сняты в пустом помещении, но с установленным на место прослушивания диваном с микрофоном по центру дивана в области расположения головы. Громкость средняя, задействована напольная стереопара JBL.

Пик на 32Гц очень устойчивый при практически любом размещении колонок и микрофона в зоне прослушивания и как-то есть сомнения, что с ним вообще можно успешно бороться, уж больно низка частота. Глубокий провал в районе 100Гц также устойчив.Свистопляска АЧХ в районе 60Гц очень заметна при изменении места измерения, наилучшая ситуация как раз по центру дивана в районе головы.

Вообще в процессе измерений сделаны следующие наблюдения:

1. До 45Гц в актуальной зоне прослушивания практически никакие манипуляции с положением стереопары, микрофона, слушателя и даже внесение в помещение дивана едва заметно влияют на форму измеряемой АЧХ. Room EQ Wizard к сожалению даже не рассчитывает T60 на этих частотах, так что тут вообще темный лес.(на 45-90Гц Т60 упало на треть)

2. От 45Гц до 70Гц на АЧХ в основном влияет только место измерения, влияние положения колонок минимально. На частотах повыше влияние положения колонок становится более существенным.

3. Как бы я не двигал колонки, существенных улучшений по виду АЧХ не наблюдается, общая форма крупных пиков и провалов сохраняется, поэтому искать предпочтительное место для колонок не вижу смысла.

Чем объяснить перепад в 30дб при переходе от 92 к 102Гц? Я не могу здесь пенять на звуковой тракт, так как предыдущие измерения в другой комнате (см выше) ни о чем таком прямо не свидетельствуют, да и на слух там было всё в порядке. Заодно привожу все начальные моды, что характерно от 93 до 107Гц вообще нет мод!

Сейчас все звучит просто очень гулко и паршиво. В моей старой маленькой обжитой комнате все было на порядок лучше. Я сейчас думаю о резонансных ПП, фронтальная стена у меня свободна и на ней можно разместить два вертикальных и три горизонтальных ПП. Но АЧХ слишком уж извилиста и я теряюсь в выборе решений.

Уважаемые специалисты! Нужен совет относительно выбора решения по коррекции помещения.

[Николай Канев]

Добрый день,

замечательные измерения, есть с чем работать

Попрубую написать пару мыслей, которые появились при прочтении поста, но по существу добавить нечего - все очень прозрачно.

Во-первых, понятие время реверберации на столь низких частотах на мой вкус некорректно. Это параметр статистический, а статистический подход в модовом анализе малоэффективен.

Во-вторых, такой большой разброс между минимумами и максимумами, конечно, одной только перестановкой АС не исправить, поэтому надо сначала выполнить НЧ решения, а уже затем отрегулировать положение АС.

В третьих, посталенный диагноз - верен. Между 92 и 107 Гц просто нет собственных частот помещения, поэтому энергия туда плохо "закачивается". А вот в промежутке 2 Гц (от 91 до 93 Гц) собралось сразу три моды. Интересно
Такая неравномерность распределения мод по частоте обусловлена соотношениями размеров.

Ну а совет остается прежним. Сначала выполняете НЧ отделку, потом замеряете и подбираете СЧ и ВЧ отделку.

[tortik2g]

Спасибо, Николай.

Собственно ПП я хотел бы делать только на фронтальной стене: она свободна и её не жалко. Техника установлена у меньшей стены, и моды 31, 61, 92Гц вдоль помещения как раз очень сильны. Я думаю делать мембраны ПП из половины листа фанеры 4 и 6мм 1525*1525, по углам на фронтальной стене удается разместить ровно пять штук.

Думаю сделать 2 ПП на ~60Гц (по углам вертикально от пола) и 2 ПП на ~90Гц (горизонтально у потолка), а пятый как получится, возможно на ~30 Гц, но я сомневаюсь в его эффективности.

1. Нормальный ли это ход, или быть может у Вас есть мысли сделать как-то иначе, может лучше на тыловой стене УПП шириной 55см на 60Гц?

2. Если делать ПП на моды в ~90Гц, то лучше покрыть эти частоты правым или левым краем резонансной кривой ПП, т.е. прихватывать 100Гц или наоборот этого избегать? Я помню слова о том что любые поглотители сглаживают и провалы тоже, но не могу тогда взять толк как именно: если уж на 100Гц и так мало энергии, то откуда же ей там взяться, я не могу всерьез думать о том что пики снижаются до уровня провалов, но предполагаю что видимо на провалы ПП почти не влияют и они при попадании в полосу поглощения ПП просто минимально его раскачивают. Но тогда КЗИ ПП сильно зависит от уровня сигнала и вносит амплитудные искажения, т.к. поглощение зависит от уровня сигнала, сильные сигналы затухают быстрее слабых.
Это с пористыми поглотителями всё просто: амплитуда сигнала не имеет значения, но беда что частоты низкие. Как-то наметились противоречия с ПП, но даже пускай и без четкого понимания процессов мне практически надо знать: прихватывать провал с помощью ПП, или наоборот этого избегать, ведь они у меня впритык.

[Николай Канев]

Боюсь, что пяти-шести поглотителей будет маловато. По нашему опыту для того, чтобы выровнять АЧХ приходится "покрывать" НЧ поглотителями почти все стены и потолок... К тому же у вас не очень удачные пропорции, что привело к некоторой "концентрации" (если можно так выразиться) резонансов около некоторых частот.

Что касается первого резонанса, то у соответствующей моды максимум давления расположен на стенках, перпендикулярных самой длинной стене. Поэтому располагать поглотители этого резонанса лучше на этих стенках.

Но тогда КЗИ ПП сильно зависит от уровня сигнала и вносит амплитудные искажения, т.к. поглощение зависит от уровня сигнала, сильные сигналы затухают быстрее слабых.

Все расчетные модели ПП (и простые и сложные) основаны на линейном приближении, т.е. зависимость КЗП от амплитуды возбужнающего поля не учитывается. Каких-либо теоретических или практических исследований нелинейного поглощения ПП мне не известно. Но судя по реальным амплитудам поля - там действительно все должно быть линейно...

По поводу провалов. Вы будете их охватывать автоматически, ведь частотная полоса ПП не очень уж узкая. Кроме того, на практике выставить РЧ ПП с точностью 1-2 Гц не получается. Поэтому неточность настройки также приведет к некоторому разбросу КЗП по частоте. И по этой причине также есть необходимость делать больше ПП.

Вот пример успешного выравнивания АЧХ с помощью ПП.
http://forum.acoustic.ru/viewtopic.php?t=1263
Здесь нам пришлось обшивать все (!) стены и потолок помещения

[tortik2g]

Добрый день, Николай.

Боюсь, что пяти-шести поглотителей будет маловато.

Я сейчас думаю о том, что мне нужно сосредоточиться на наиболее проблемных зонах, потому что у меня нет возможности облепить все стены ПП. Кроме того, выяснилась одна забавная вещь:
Балконные двери у меня двойные, деревянные, и не очень плотно прилегают и как оказалось если внутреннюю дверь плотно закрыть на два шпингалета (с большим усилием, возникает подпружинивание), то горб на АЧХ в 31 Гц становится заметно менее выраженным! Если же открыть обе двери на остекленный балкон, то проблема на 31Гц и вовсе исчезает: во первых резко падает его высота и он уже при прослушивании свип-тона вовсе не выглядит проблемным, во вторых его центральная частота становится примерно на 5Гц выше, что для ушей явно хуже, зато легче поглощается помещением. Если же дверь закрыта с усилием, то 31Гц тоже серьезно душится, но возникает непонятная чувствительность вот здесь: 55.9 hz 3.08м (0,1,0 Axial), и дверь-то расположена вдоль, резонансной длины, а как Вы заметили давление при этом возникает на перпендикулярных стенах.

1. В общем зальная старая деревянная оконная рама с дверями по середине стены у меня явно проблемная, я думаю о том, чтобы её заменить ПВХ-шной. Но тут есть сомнения в практическом результате. Как Вы думаете, над чем мне стоит поколдовать и подумать, чтобы спрогнозировать акустические результаты возможной замены? Сразу скажу, что в моем городе мне не удастся найти какой-то особенной рамы, будет только стандартный стеклопакет со стеклами 4мм.

2. Я все чаще задумываюсь о звукоизоляции той самой единственной с соседями стены, на которой собираюсь размещать ПП. Меня очень смущает проблема крепления ПП на облицовку из двойного ГКЛ, ГВЛ же я вообще никогда не видел в продаже, хоть и специально искал, а везти из столицы далеко и дорого. Раз уж ПП упираются в углы, то я думаю о креплении деревянного каркаса преимущественно изнутри: в пол, потолок, боковые бетонные стены, и опять же через два слоя Вибростека-М. Но к ГКЛ все равно ведь прижать каркас надо, иначе герметичности не будет (мембраны без перфорации). Прямая связь с ЗИ облицовкой и через прокладку с бетоном... Всё это меня сильно смущает. Какие рекомендации Вы можете мне дать на этот счет? Спрашиваю не от хорошей жизни, разнести ЗИ облицовку и ПП не могу, а на сайте я нигде не встречал информации по подобному вопросу, может проблема надуманная, и на ГКЛ можно навесить ребрами доски 10см ширины?

3. И, наконец, может всё проще? Пики на 90 и 120Гц очень высоки, может быть более разумно только ими и заняться, при этом и глубину ПП можно будет уменьшить вдвое, снизив проблемы сопряжения с ЗИ облицовкой? Как мне показалось обычно идёт борьба за самые низкие частоты (то ли потому что там моды достаточно изолированы и проще создать узкополосный ПП, то ли это важнее?), но может мне следует заниматься именно средним басом? Однако По поводу провалов. Вы будете их охватывать автоматически, ведь частотная полоса ПП не очень уж узкая. Пожалуйста оцените ситуацию.

По поводу провалов. Вы будете их охватывать автоматически, ведь частотная полоса ПП не очень уж узкая.

Вот это и погано. Как я понял нереально сделать ПП с крутым спадом КЗП слева или справа от максимума, проблемнее слева и тем больше, чем выше частота максимума. По идее для 120Гц надо делать ПП вообще без поглотителя с тонкой неперфорированной мембраной. Но что-то я сомневаюсь что можно создать разницу в КЗП на частотах 90 и 100, а также 120 и 100 хотя бы вдвое. Ведь если ПП линеен, я просто тупо опущу участок АЧХ в районе 70-140Гц, выбросы будут сглажены, но провал-то станет еще глубже!

О чём говорит Ваш опыт, направьте первопроходца!

P.S.
22.04. Походил по помещению послушал все проблемные частоты. Ничего сильно раздражающего на НЧ снизу нету, однако неравномерность в области 85-130 очень даже заметна, а резонанс на 112Гц просто выносит мозги в углах фронтальной стены, такое ощущение что гудит не только в голове, но и в грудной клетке. Установка одного запакованного в полиэтилен тюка стекловаты во фронтальный угол дала едва заметные результаты. Открытие форточки приводит к дальнейшему ослаблению самой низкочастотной моды, здесь как раз всё предельно ясно, но что же делать зимой...