Комнатные моды — это набор резонансов , которые существуют в комнате, когда комната возбуждается акустическим источником, таким как громкоговоритель. Большинство комнат имеют свои основные резонансы в диапазоне от 20 Гц до 200 Гц, каждая частота связана с одним или несколькими измерениями комнаты или их делителем. Эти резонансы влияют на низкочастотный низко-среднечастотный отклик звуковой системы в комнате и являются одним из самых больших препятствий для точного воспроизведения звука.
Ввод акустической энергии в помещение на модальных частотах и их кратных вызывает стоячие волны. Узлы и пучности этих стоячих волн приводят к тому, что громкость конкретной резонансной частоты становится разной в разных местах помещения. Эти стоячие волны можно считать временным хранилищем акустической энергии, поскольку им требуется конечное время для накопления и конечное время для рассеивания после удаления источника звуковой энергии.
Комната с обычно твердыми поверхностями будет демонстрировать высокодобротные , остро настроенные резонансы. Для гашения таких резонансов в комнату можно добавить поглощающий материал, который работает за счет более быстрого рассеивания накопленной акустической энергии.
Чтобы быть эффективным, слой пористого, поглощающего материала должен быть толщиной порядка четверти длины волны, если он размещен на стене, что на низких частотах с их длинными длинами волн требует очень толстых поглотителей. Поглощение происходит за счет трения движения воздуха об отдельные волокна, при этом кинетическая энергия преобразуется в тепло, и поэтому материал должен иметь правильную «плотность» с точки зрения упаковки волокон. Слишком рыхлый, и звук пройдет, но слишком твердый, и произойдет отражение. Технически это вопрос согласования импеданса между движением воздуха и отдельными волокнами. Стекловолокно, используемое для теплоизоляции , очень эффективно, но должно быть очень толстым (возможно, от четырех до шести дюймов), если в результате комната не будет звучать неестественно «мертво» на высоких частотах, но оставаться «гулкой» на более низких частотах, так что оно обеспечивает поглощение в широком диапазоне частот. Шторы и ковры эффективны только на высоких частотах (скажем, 5 кГц и выше).
Как правило, звук распространяется со скоростью один фут в миллисекунду (344 м/с), поэтому длина волны нот на частоте 1 кГц составляет около фута (344 мм), а на частоте 10 кГц — около дюйма (34 мм). Даже шесть дюймов стекловолокна не оказывают большого эффекта на частоте 100 Гц, где четверть длины волны составляет более 2 футов (860 мм), и поэтому добавление поглощающего материала практически не оказывает никакого эффекта в области нижних басов в диапазоне 20–50 Гц, хотя может значительно улучшить звучание в области верхних басов выше 100 Гц.
Открытые отверстия, дисперсионные цилиндры (большого диаметра и обычно высоты стены), тщательно подобранные и размещенные панели и нерегулярные формы комнат являются еще одним способом либо поглощения энергии, либо разрушения резонансных мод. Для поглощения, как и в случае с большими пенопластовыми клиньями, которые можно увидеть в безэховых камерах , потеря в конечном итоге происходит из-за турбулентности, поскольку сталкивающиеся молекулы воздуха преобразуют часть своей кинетической энергии в тепло. Демпфированные панели, обычно состоящие из листов ДВП между стекловолоконными планками, использовались для поглощения басов, позволяя поверхности панели двигаться и поглощать энергию за счет трения с волоконными планками.
Если строится комната, можно выбрать размеры комнаты, при которых ее резонансы будут менее слышимыми. [1] Это делается путем обеспечения того, чтобы множественные резонансы комнаты не были на одинаковых частотах. Например, кубическая комната будет демонстрировать три резонанса на одной и той же частоте.
Выравнивание звуковой системы для компенсации неравномерной частотной характеристики, вызванной резонансами помещения, имеет очень ограниченное применение, поскольку выравнивание работает только для одной конкретной позиции прослушивания и фактически ухудшит отклик в других позициях прослушивания. Кроме того, большие усиления басов эквалайзером звуковой системы могут серьезно сократить запас по громкости в самой звуковой системе. Некоторые поставщики в настоящее время предоставляют сложное оборудование для настройки помещения, которое требует точных микрофонов, обширного сбора данных и использует компьютеризированную электронную фильтрацию для реализации необходимой компенсации мод помещения. Существуют некоторые разногласия относительно относительной ценности улучшения в обычных помещениях, учитывая очень высокую стоимость этих систем. [ необходима цитата ]
Очень большие помещения, такие как концертные залы или большие телевизионные студии, имеют фундаментальные резонансы, которые намного ниже по частоте, чем небольшие помещения. Это означает, что близко расположенные гармонические резонансы, скорее всего, будут лежать в области низких частот, и, таким образом, отклик будет более равномерным.