“Учебник по размещения колонок ближнего поля” Stereophile Oct 12, 1998, Перевел статью - приглашаю всех к обсуждению.

По басу.

Вначале базис:
Говоря о звуке, часто применяют термин "звуковое давление". В самом деле, то, что воспринимает ухо - главным образом локальные повышения/понижения давления воздуха с некоторой частотой.
Но это только половина явления. Суть звуковой волны в том, что любое такое повышение должно смениться понижением, воздух при этом меняет свое состояние с более плотного на менее плотное. Т.е. чтоб в локальной области повышенное давление сменилось пониженным, часть молекул воздуха должна уйти с этого места. Звуковая волна это двуединство колебаний давления воздуха (то, что мы слышим) и механических колебаний, скорости молекул воздуха.


Это как-бы самоочевидно. Но смотрим дальше. Конкретизируем, выберем волну длиной, скажем 2 метра (частота ~170 Гц).
Пусть в точке с координатой "0" расположена зона максимального давления, тогда аналогичная зона повышенного давления будет и в точке с координатой " 2 метра", а в точке "1 метр" будет зона разряженного воздуха.
В точке 0.5 метра и точке 1.5 метра давление будет равно атмосферному.
Теперь посмотрим на скорость молекул воздуха. В точках 0.5 метра и точке 1.5 метра молекулы воздуха будут максимально быстро перетекать из области повышенного давления в область пониженного. А в точках экстремумов давления (0, 1, 2 метра) молекулы окажутся неподвижны.
Обратим внимание. Волна описывается синусоидой, т.е. изменение скорости и давления с расстоянием довольно плавные. И для нашей волны скорость колебаний плавно нарастает от нуля до максимума на расстоянии в полметра.

Теперь к комнате. В комнате есть стены. Звуковая волна от стен обыкновенно отражается. Посмотрим внимательнее, что происходит с волной на стене. Как-бы понятно, что молекулы воздуха не проникают сквозь стену. Отклонить стену "наскоком" они не могут. Т.е. скорость звуковых колебаний молекул воздуха у стены всегда равна нулю (компонента нормальная к стене). Т.е. для нашей волны 170 Гц колебательная скорость воздуха достигнет максимума на удалении от стены в пол-метра.
С другой стороны, колебания звукового давления у стены всегда максимальны, уменьшаясь по мере удаления от стены.


Данный пример имеет важный практический аспект. Часто речь идет о минимизации отражений. Как это выглядит на физическом уровне. Волна пришла к стене, у стены образовалась область повышенного давления, дальше что? По логике, для минимизации отражения это давление должно куда-то необратимо исчезнуть. Как это реализовать? Наверное можно как-то откачать немного воздуха, но это означает, что это будет уже проницаемая стена, т.е. уже совсем не стена. Причем забирать воздух нужно было-бы не только от стены, но от всей области повышенного давления - пол метра для 170 Гц.
Можно наверное попытаться в нужной фазе, с нужно амплитудой отодвинуть всю стену - тоже не выглядит простым.
В то-же время в природе звук глушится с легкостью. Просто глушится обычно не давление, а скорость. Т.е. в тех областях пространства, где скорость колебаний молекул воздуха должна быть большой, нужно создать какое-либо препятствие - вата, шторы, листва и т.д. Что это означает на практике? Ну например, для нашей волны 170 Гц нужно покрыть стену ковром с ворсом под пол-метра (чтоб достать ворсом до областей больших скоростей воздухе) .

Понятно, что подобный способ отлично работает для более высоких частот, когда зона повышенной колебательной скорости хотя-бы частично, но уже попадает в ворс. Но на басу, когда длина волны оказывается несколько метров уже ни ворс, ни шторы (на некотором удалении от стены) не могут быть достаточно эффективны. А это значит, что в типичном случае с отражениями приходится жить.




Теперь к сабжу.

Основное проявление комнаты на НЧ - резонансы. Часто говорят про "комнатные моды". В принципе, про это можно почитать где угодно. Основных путей - два.
1. Когда АС - типичные полочники, нормальный уровень баса они не могут отдать просто физически. Рекомендация - устанавливать их так, чтоб все комнатные резонансы работали на подчеркивание баса. То, что это будет сплошной гул - приемлемая плата за то, что хоть какой-то бас будет слышен.

2. Когда АС нормальная, стоит попробовать сделать так, чтоб комнатные моды не мешались, поднять качество баса. Минус тут коварно кроется в том обстоятельстве, что АС должны способны отдать реально много баса. Скажем пары "восьмерок" в ЗЯ никак не хватит, чтоб прокачать хотя-бы герц 40 практически в любой комнате.


Раз уж речь о "модах", нужно представлять, что это такое. Это стоячие волны. Возникает резонанс на тех частотах, половине длины волны которых кратен какой-либо из размеров комнаты. Резонанс этот имеет четкие геометрические рамки. Как уже упоминалось, возле стен - максимумы колебаний давления (пучности давления) и нулевые колебания скорости, по комнате максимумы давления/скорости распределены в соответствии с длиной конкретной стоячей волны. Причем там где у колебательной скорости максимум у давления всегда ноль.

Важно, что мы воспринимаем только давление, и то, что АС тоже способна генерировать исключительно звуковое давление.
После чего возникают картинки для пояснения происходящего. Как расположены стоячие волны в помещении:

И как они могут раскачиваться/не раскачиваться АС:


Ну а дальше - свободный выбор. Можно либо не раскачивать моду (ставить АС в точки нулей звукового давления), либо раскачивать (ставить АС произвольно), но не слушать (самому садиться в место, где у моды "ноль")
Если условия неслышности моды будут выполнены, слышен будет только прямой сигнал в сочетании с его ранними отражениями, без резонансных пиков и провалов. Что и требуется.


Практически стоит рассматривать два случая

1. Моды 1 и 3. Обе они не возбуждаются, если АС стоит ровно по центру между двумя стенами. Что интересно, если АС две и они синфазны (как оно обычно и бывает на НЧ), то симметрично (!) разводя АС от центра в стороны, условие невозбуждения моды будет сохранятся, потому как одну и ту-же стоячую волну разные АС будут пытаться возбуждать в противоположной фазе (одна АС в "плюс", другая в "минус").
Таким образом, две АС, расположенные симметрично на центральной линии комнаты, не будут возбуждать ни одну из 1-х и 3-х мод комнаты.

2. Мода 2. Чтоб она была не слышна, или АС или слушатель должны находиться в точке 1/4 от соответствующего размера комнаты.

Как пример конфигурации:
а)
* АС на средней линии (нет мод 1 и 3);
* на расстоянии 1/4 ширины комнаты от стен (не возбуждается 2-я горизонтальная мода);
* 1/4 высоты комнаты от пола (не возбуждается 2-я вертикальная мода).
* Слушатель посередине, на расстоянии 1/4 глубины комнаты от задней стены (не слышна 2-я продольная мода).

б)
* АС возле передней стены, на 1/4 глубины комнаты от передней стены и
* на 1/4 ширины комнаты от боковых стен и 1/4 высоты от пола (не возбуждаются все 2-е моды, поперечные 1-я и 3-я не возбуждаются за счет симметрии).
* Слушатель - на середине высоты (не слышны 1-я и 3-я вертикальные моды)
* и на середине комнаты по глубине (не слышны 1-я и 3-я продольные моды).

Конфигураций можно наплодить много, но с учетом нежелательности ранних отражений и особенностей расположения поглощающих поверхностей, все уже оказывается довольно индивидуально.


Можно прикинуть-посчитать как это может быть в реальном случае. Простейшая программка с интуитивным интерфейсом выглядит например так.

Несмотря на примитивность, она вполне справляется с задачей. В силу того, что длины волн на НЧ довольно велики, они не очень уж сильно замечают всякие мелочи вроде шкафов-кресел. Разумных поправок зачастую вполне достаточно.


В жизни это может выглядеть примерно так:

Слева на право:
1. тоновая посылка на частоте комнатной моды (что-то около 30 Гц), при условии "правильного расположения АС" (комната прямоугольная + кишка, идеального положения просто не может быть) на удалении 2 метра от АС;
2. Те-же условия, чуть другая частота;
3. Какое-то произвольное положение АС.

Обратить внимание можно на то, что из-за отражений посылка имеет не совсем прямоугольную форму, наличествует хвост от отражений. Но в сравнении с тем, что получается в условиях "неподавленных мод", видно, что все эти артефакты - мелочи.
Можно обратить внимание на уровень шума. При подавленных модах он сильно забивает сигнал, при неподавленных в комнате столько баса, что чувствительность пришлось убрать, и шум просто не заметен.


Замечание.

То, что в сабже обозвано "бас" и "мидбас" - это просто речь и разных колебательных модах.
Большая длина волны (первая мода) - типа бас, меньше длина волны (третья, к примеру) - типа мидбас. На самом деле в конкретной комнате, с разными размерами, такая систематизации хромает.

Слова про "малую скорость баса у стены" - это не про "быстрый/медленый" бас, а про малую скорость колебаний молекул воздуха.
"Много баса у стены" - это про повышенные колебания звукового давления у стен.