Встроенная акустика для жилых комнат, кухни, ванной – как выбрать и сделать своими руками

Встраиваемая акустика в жилых помещениях обычно используется, чтобы меньше загромождать комнаты и не вносить чужеродные по облику объекты в интерьер. Первое особенно актуально в тесных наполненных предметами помещениях – кухне, ванной – а последнее в интерьерах лаконичных стилей.

Однако мало кому известно, что встроенная акустика позволяет также существенно улучшить качество озвучивания небольших комнат с неважными собственными акустическими параметрами, используя недорогие динамики среднего уровня верности воспроизведения звука. Почему? Встроенные акустические системы (АС) такого назначения в принципе не могут изготовляться на продажу с доставкой к месту установки, их нужно делать прямо в помещении; как правило, в порядке несложного строительного ремонта. Цель настоящей публикации – дать читателю сведения, позволяющие как правильно установить покупную встаиваемую АС, так и вмонтировать самодельную в обшивку стен, фальшпотолок, арку, др. гипсокартонные конструкции или мебель.

Конструкции

Встроенная домашняя акустика по способам конструктивного исполнения разделяется на 2 большие группы: интегрированную и модульную встраиваемую. Последняя выпускается в виде АС в уплощенном корпусе или широкополосных моноблочных излучателей звука (ИЗШМ), см. рис. Модульно-встраиваемые АС при тех же, формально, технических данных стоят существенно дороже отдельно устанавливаемых, а звук дают заметно хуже. Причина – габаритная глубина модульной АС не должна быть больше толщины обшивки стен; как правило – 60 или 80 мм. Поэтому, во-первых, в динамиках для модульных АС крайне затруднительно оказывается применять мощные и сложные магнитные системы, обеспечивающие длинный ход диффузора и наилучшее качество звука. Во-вторых, пропорции корпуса оказываются далекими от оптимальных. С другой стороны, монтаж модульных АС ни малейших сложностей не представляет: вырезают в обшивке проем по размерам, указанным с паспорте АС, выводят из него провода, подключают к АС и просто вставляют ее на место: корпус снабжен защелками, а на лицевой панели есть отверстия, через которые их отжимают при необходимости демонтажа. Так что с модульно-встраиваемыми АС на этом и закончим.

ИЗШМ – системы звуковоспроизведения среднего или базового класса качества. В квартире широкополосные излучатели звука используют для озвучивания небольших загроможденных помещений: кухни, ванной, прихожей, в которых ставить высококлассную акустику смысла нет. Выпускаются ИЗШМ, как правило, под монтаж в гипсокартонную обшивку и потому имеют также небольшую конструктивную глубину. Однако звучание ИЗШМ можно заметно улучшить, встроив их в мебель; один из примеров будет рассмотрен далее.

Интегрированные системы

Встроенная акустическая система интегрированного типа с точки зрения озвучивания неразделима с конструкцией или предметом мебели, в который встроена, т.е. последние являются акустическим оформлением первичного источника звука (возбудителя системы). Первичным источником звука может быть как ИЗШМ, так и обычный 2-3 полосный комплект готовок громкоговорителей ГГ (динамиков) в разделительными фильтрами и аттенюаторами частотных каналов (в высококлассных системах). Именно интегрированные АС позволяют получить высококачественный звук в небольших помещениях с посредственной собственной акустикой, т.к. размеры акустического оформления оказываются соизмеримы с длинами волн наинизших слышимых частот звука.

Оформление и АЧХ

Конструктивное оформление интегрированной акустики для дома может быть выполнено 2-мя принципиально различными способами. Если подать музыкальный сигнал на ГГ, просто лежащую на столе, то басов (низких частот, НЧ) слышно не будет: длинные звуковые волны от фронтальной и тыльной поверхностей диффузора тут же сойдутся в противофазе и погасят друг друга. «Глушить» излучение с тыла непосредственно на динамике нельзя: во-первых, от большой упругости запертого в малом объеме воздуха собственная резонансная частота ГГ возрастет настолько, что басы все равно пропадут. Во-вторых, по той же причине диффузор будет прогибаться и давать призвуки, т.е. появятся искажения звука на средних частотах (СЧ) в виде хрипов. Задача любого акустического оформления динамиков как раз и заключается в том, чтобы или подавить излучение с тыла диффузора, не увеличивая существенно резонансной частоты ГГ и противодавления на диффузор, либо, «перевернув» тыльное излучение на 180 градусов по фазе, переизлучить его с фронта или, по крайней мере, из области, удаленной от фронтальной стороны АС на расстояние, много меньшее длин волн НЧ. Примерами акустического оформления 1-го рода являются закрытый ящик или щит (акустический экран) со звукопоглощающей структурой; 2-го – фазоинвертор, лабиринт, пассивный излучатель и др.

Примечание: известно также акустическое оформление АС, так сказать, комбинированного действия – открытый ящик, он же с панелью акустического сопротивления (ПАС), рупоры разных типов. Открытые ящики не годятся для современных компрессионных динамиков и, также как и рупоры, не могут быть встроены в уплощенные по одной координате предметы/конструкции. Поэтому о них ограничимся упоминанием.

Ящик

По схеме закрытого ящика выполняются чаще всего встроенные колонки в составе мебели. Закрытый ящик несколько повышает резонансную частоту ГГ, но спад его АЧХ (амплитудно-частотной характеристики) в сторону НЧ монотонный и пологий (слева на рис.), что делает звук более прозрачным и мягким. Это важно в помещениях с плохой собственной акустикой – кухнях, ванных. Не менее важно там и то, что закрытый ящик возможно сделать герметичным: в сочетании с влагостойким динамиком (см. далее) можно получить АС, длительное время выдерживающие тяжелые условия эксплуатации.

Щит

Акустический экран теоретически не влияет на собственные АЧХ и резонансную частоту ГГ. На стандартном экране специальной конструкции как раз и снимают техданные ГГ в звукомерных камерах. Однако динамики на щите, встроенном в стену, подвержены действию пыли и, возможно, климатических факторов, если здание не утеплено как следует снаружи, поэтому на щит-обшивку желательно ставить динамики той же конструкции, что и в кухню/ванную (см. далее). Вследствие невозможности применять в них мощные сложные магнитные системы собственная добротность таких ГГ Q>0,7, отчего АЧХ на НЧ падает уже не монотонно, но и без больших провалов, в центре на рис. Свыше 95% слушателей, в т.ч. ординарных музыкантов, ухудшения качества звучания из-за этого не отмечает.

С поворотом фазы

АС с вращением фазы тыльного излучения позволяют получить максимальную звуковую отдачу ГГ на НЧ, в т.ч. и на частотах ниже собственной резонансной динамика. Цена этого – «горбатая» АЧХ и резкий ее спад на НЧ, справа на рис. Применительно к встраиваемым АС – также интенсивный воздухообмен с комнатой (кроме систем с пассивным излучателем). Поэтому интегрированные АС с поворотом фазы тыльной волны делать нежелательно.

Примечание: если вы поклонник Heavy Music (группа Doors), ранних Pink Floyd, тяжелого рока и металла, то вам как раз и нужны АС малого объема с фазоинвертором или рупорные – у них самый «злой» звук.

О динамиках в потолке

Потолочные динамики используются в системах звуковоспроизведения домашних кинотеатров, о чем мы еще вспомним в конце. Но встраивать АС в потолок имеет полный смысл и для прослушивания обычного стерео, на высоте не более 2,5 м. Дело в том, что человек плохо определяет локализацию источников звука по высоте. Басы по высоте источника различаются несколько лучше (за счет резонанса в полостях тела, между прочим), но как раз они основного стереоэффекта не создают.

В небольших комнатах зона полного стереоэффекта оказывается очень малой, поз. 1 на рис. Если же поднять динамики вверх, расположив их с наклоном, то «хвост» стереозоны за счет того же подъема вверх стянется в проекции на пол (поз. 2), и реальная зона стереоэффекта расширится, поз. 3.

Гостиная, спальня и т.п.

Делать интегрированную акустику в жилых комнатах целесообразно прежде всего экономически. Почему – см. цены на модульные АС. Еще лучше, если стена, на которой будут размещены динамики, утеплена снаружи или смежная с соседней комнатой. В таком случае, если обшивка под акустику выполнена правильно (см. ниже), можно просто взять доску (переднюю панель) от старых колонок вместе с динамиками и разделительными фильтрами и поставить в стену. Нужный объем воздуха за доской легко получается установкой горизонтальных перегородок. Главная задача при этом – обшить стену так, чтобы гипсокартон не резонировал.

Схемы обрешетки под обшивку стен гипсокартоном с установкой встроенной акустики для музыки и телевизора с сабвуфером (общей для обоих каналов басовой АС) даны на рис. Акустическое оформление комбинированное – щит с поглощающей структурой, ее образуют перфорированные рейки обрешетки совместно с полостями между ними, и/или закрытый ящик. Размер ячей обрешетки – не более 400х400 мм. Шаг установки крепежа гипсокартона – не более 80 мм. Если полости за обшивкой заполнить минватой (лучше – синтепоном, см. также далее), звук только улучшится. Наклон угловых секций относительно базовой стены – 10-30 градусов. Обрешетка одноуровневая, ее рейки врезаются на перекрестьях вполдерева. Каналы перфорации «дырявых» реек обрешетки должны располагаться параллельно стене. Поскольку басовых динамиков конструктивной глубиной 40 мм не бывает, под сабвуфер нужно из цельных реек или досок толщиной 40 мм выгородить надставку-ящик. Динамики в соотв. ячейки обрешетки монтируются обязательно на досках толщиной от 20 мм.

Об объеме за динамиками

Если в описанное акустическое оформление будут устанавливаться динамики с фильтрами от старой АС с фазоинвертором, то всю обрешетку нужно будет собрать из цельных реек, а объем за динамиками подогнать до величины его в исходной АС с помощью горизонтальных перегородок, т.к. иначе работа фазоинвертора нарушится.

Если же устанавливаются динамики от старых АС типа закрытый ящик, то объем за угловыми динамиками в стене нужно пересчитать на максимально допустимый по какой-либо из известных методик либо воспользоваться упрощенной (см. далее). Дело в том, что на производстве, в т.ч. в очень солидных фирмах, дизайнеры, маркетологи, экономисты и эргономисты часто всем скопом давят на конструкторов, заставляя их делать АС – закрытые ящики объема много меньше оптимального. Напр., объем потенциально очень неплохой 6АС-1 сделали 6,5 л в расчете на определенную категорию потребителей, а технически оптимальный для тех динамиков – 30 л. Звук тех же динамиков с фильтрами в подходящем ящике меняется поразительно – не в худшую сторону.

Ванная

То, что в ванную нужна влагостойкая акустика, очевидно. Цены на динамики-«непромокашки» категории Hi-Fi в фирменных прайсах также очевидны и способны вызвать бурю разнообразных эмоций, кроме радости. Итак, перед нами задача – сделать достаточно высококачественную встроенную акустику для ванной, обойдясь динамиками более доступными.

Динамики

Условия эксплуатации акустики в ванной комнате довольно сходны с таковыми в автомобиле. Отличия в том, что в ванной 100% влажность воздуха при повышенной его температуре возникает гораздо чаще, и не исключено регулярное попадание на АС брызг воды. Отсюда следует, что нам нужно в ванную подобрать автомобильные динамики возможно более влагостойкие «с лица», а с тыла защитить их от тумана и конденсата, т.к. наиболее уязвимые для климатических воздействий части любого динамика – катушка и магнитная система.

Динамики для самодельной акустики в ванную должны, во-первых, иметь пластиковый диффузор. Звук такие дают до четверочного (по пятибалльной шкале) с ма-а-леньким плюсиком, но в гигиеничной ванной на лучший рассчитывать и не приходится. Ванные комнаты с обшивкой по обрешетке оставим в умолчании: они полезнее для микробов и пауков, чем для людей. Применительно к условиям эксплуатации в ванной комнате придется дополнительно обратить внимание на некоторые конструктивные особенности автодинамиков, а как их выбрать по техническим данным, см. видео ниже.

Видео: выбор автомобильных динамиков для встраивания по тех. характеристикам

Для повышения стойкости АС к микроклимату ванной нужно использовать динамики или широкополосные, или моноблочные ИЗШМ; разделительных фильтров в корпусе АС не должно быть. Если динамик представляет собой ИЗШМ, то диффузоры всех звеньев (НЧ, СЧ, ВЧ) должны быть пластиковыми или металлическими (металлизированными), СЧ-ВЧ звенья должны быть расположены на влагостойком монтажном модуле, а проводка к ним выполнена скрытой (слева на рис.); автодинамики, диффузор хотя бы одного звена которых целлюлозный, а проводка к СЧ-ВЧ открытая (справа на рис.), в ванную не годятся, хоть бы в салоне машины они пели, как хор Александрова в Большом Театре.

Ящик

Защитить тыл динамика от ванного климата возможно, применив акустическое оформление закрытый ящик. Встраивать АС-ящики придется либо в углы, боковые или верхний, под потолком, либо в ванную мебель: шкаф, тумбу, трюмо.

Правильные пропорции закрытого ящика для акустики даны на поз. 1 рис., а минимально допустимый объем для широкополосных и автодинамиков долговременной мощности 6-20 Вт (20-60 Вт музыкальной) приблизительно можно взять (в литрах) равным 1,4 долговременной мощности или 0,47 музыкальной (пиковой). Максимально допустимый объем берем равным от 1,8 пиковой мощности или 5,4 от долговременной. Обратите внимание, что динамик устанавливается не точно по центру лицевой панели: так нужно, чтобы избежать искажений звука вследствие интерференции внутри ящика звуковых волн. Если объем ящика ближе к минимальному, звук на СЧ будет громче и четче, но нижняя граница воспроизводимых частот сдвинется вверх, т.е. глубокие басы приглушатся или затухнут. Если ближе к максимальному – наоборот.

Примечание: с мощностями динамиков нужно разбираться по спецификации, т.к. в обозначениях наличествует разнобой. Напр., 10ГДШ-1 по-новому стал 10ГД-36К, и «10» обозначает его долговременную мощность в ваттах. А вот у 25ГДН-1-8-80 долговременная мощность тоже 10 Вт.

Материал корпуса – МДФ или фанера толщиной 18-24 мм. Детали из того и другого 2-3 раза пропитываются насквозь водно-полимерной эмульсией. Сборка акустической системы «закрытый ящик» для ванной производится след. образом:

1. Собирается на силиконовом клею и стойком к коррозии крепеже коробка без передней стенки (лицевой панели);
2. Сквозь заднюю (боковую) стенку проводится кабель, выводится наружу из проема прим. на 0,5 м, а кабельный ввод герметизируется силиконом;
3. В корпус вкладывается заполнение (см. ниже);
4. В проеме с отступом от края на толщину лицевой панели крепится для нее монтажная рамка из рейки от 20х20 до 40х40;
5. На лицевую панель устанавливается динамик;
6. Стык корпуса динамика и лицевой панели герметизируется силиконом;
7. Провода припаиваются к клеммам динамика. Не вставляются в штатные зажимы! И следите за полярностью (фазировкой), потом не исправишь! Пайки защищаются нитролаком;
8. На монтажную рамку змейкой наносится силиконовый клей;
9. Лицевая панель с динамиком устанавливается на место и закрепляется никелированным или хромированным крепежом: по углам, посередине коротких сторон и по 2 точки крепления на длинных сторонах;
10. Окно с диффузором динамика затягивается защитной микросеткой, напр., из лоскута женских колготок на рамке;
11. Монтируется брызгозащитная решетка (см. далее);
12. АС дважды лакируется акриловым лаком и устанавливается на место.

Заполнение

Встроенная акустика для ванной должна быть как можно более компактной, и давно известно средство увеличить физический объем ящика против геометрического. Для этого в корпус АС помещают вертикально рыхлый рулон синтепона, поз. 2 на рис. Заполнение поглотит энергию внутренних звуковых волн, отчего термодинамический процесс в ящике станет изотермическим, а не адиабатическим. Это эквивалентно увеличению объема ящика в 1,4 раза (показатель адиабаты). Т.е., прикидываем, как описано выше, объем ящика, делим его на 1,4, затем по полученному значению и пропорциям ящика вычисляем его внутренние размеры, а по ним и толщине материала – наружные и размеры деталей.

Жалюзи-линза

Совместно с микросеткой надежно защитит динамик от брызг жалюзи из наклонных вниз под 45 градусов жестких влагостойких пластин с полированной (во избежание искажений звука) поверхностью, поз. 3. Устанавливается жалюзи во всю ширину лицевой панели, а по ее высоте сверх окна под динамик – неограниченно. Шаг установки пластин – 12-18 мм. Рационально будет также выполнить жалюзи в виде акустической линзы, расширяющей зону стереоэффекта, что в ванной немаловажно. Выкройка пластин для жалюзи-линзы дана на поз. 4.

Ящик для резвых

Относительно недороги во влагостойком исполнении широкополосные маломощные динамики с коротким ходом диффузора; недорогие автодинамики часто того же типа. Американские радиолюбители прозвали такие динамики резвыми за большую громкость звучания при малой подводимой мощности и жесткий, резкий звук. Причина последнего – большая неравномерность АЧХ во всем рабочем диапазоне.

В последние годы звучание «резвых» стало гораздо лучше: производители в массу для отливки диффузора стали добавлять мелко нарубленные шелковые нити, но для влагостойких «резвых» такое решение неприменимо, т.к. их диффузоры отливаются из пластика. Тем не менее, заставить «резвые» звучать на уровне базового Hi-Fi возможно. Кроме динамического диапазона, но в небольшой ванной или кухне это ограничение несущественно.

Первое, «резвые» динамики объединяются синфазно в четверки-квадруплеты. Кроме некоторого сглаживания АЧХ, резонансная частота квадруплета оказывается прим. в 1,7 раза ниже, чем одинарного динамика из него. Т.е., у одного 110 Гц, а у квадруплета будет 65 Гц, что уже тянет на Hi-Fi. Но увлекаться «размножением» динамиков не стоит, т.к. при этом падает четкость и сила, «упругость» басов. Напр., если 24 динамика с резонансом в 150 Гц запихать и один ящик, то итоговая резонансная частота будет 20 Гц. Однако верно воспроизводить это скопище будет только синусоидальный сигнал, а если дать музыку, то пойдет невнятное утробное уханье, в котором и музыкант не разберет, где большой барабан, а где контрабас.

В дополнение к объединению в четверки улучшить качество звучания «резвых» можно, помещая квадруплет в корпус треугольной в плане формы. Для встроенных АС это тем более хорошо, что таким образом реализуется и боковая, и потолочная акустика. Чертежи разработанной американскими радиолюбителями акустической системы «Четверка резвых» даны на поз. 5 рис. Обратите внимание, что ось квадруплета также смещена от центра лицевой панели. Размеры – по внутри. Заполнение синтепоном улучшает звук, как и в прямоугольном ящике.

Кухня

В кухне удобно слушать музыку от кухонного радио-плеера со штатными динамиками, поз. 1 на рис., которые наверняка те же «резвые» с шелком. Стоит такое хозяйство в общем недорого, а получить от него вполне приличный бас можно, встроив динамики в спинку кухонного уголка, поз. 2. Если у вас есть желание сделать кухонный уголок точно под свою кухню своими руками (что вполне под силу рядовому домашнему мастеру), подумайте об этом варианте.

Полость за спинкой дивана сверху, снизу и с боков плотно отгораживается, а посередине разгораживается глухой перегородкой (поз. 3), чтобы не портить стерео. Ящики заполняются синтепоном, и все сзади зашивается ДВП. Чтобы стерео в небольшом загроможденном помещении было четче, а звук сочнее, верхний угол над акустикой (под потолком или подвесным шкафом) скругляют гипсокартоном или фанерой, вверху на поз. 2. Подобное техническое решение впервые было применено в широко известной когда-то АС «Кюхетта». К сожалению, стерео «Кюхетта» так и не родилась: для нее нужны были два совершенно свободных смежных угла на короткой стене, что в современных квартирах вряд ли реально.

5-1 и кино

Для домашнего кинотеатра, как известно, используется акустика системы 5-1 с дополнительными потолочными динамиками. Ее создатель, выдающийся, даже, без преувеличения, великий звукотехник Чарльз Долби не раз сетовал, что 5-1 слишком уж ретиво выхватили для коммерческого использования. Он-то придумал акустику 5-1 для полнообъемного кино будущего, где зритель, по идее, сможет ходить по сцене, рассматривая персонажей и обстановку со всех сторон. Кино 3D – только иллюзия объемности; в сущности, это усовершенствованная стереопара. Как и 5D, 7D, 9D. Куда там фантастам прошлого с их несчастным четвертым измерением. Но все эти «D» объемны не более, чем изображение кубика в изометрии.

Звук 5-1 может, конечно, оживить и фильм на плоском экране, но для этого нужна совершенно иная культура постановки, которой пока нет и в теории. А ощущения проезжающего сквозь зрителя автомобиля или топот за спиной, когда персонаж бежит перед глазами, не дают ничего, кроме вреда душевному и, через него, физическому здоровью. Но вернемся к технике: если кто обзавелся домашним кинотеатром, то настроить его акустику под помещение нужно правильно, система 5-1 к этому очень критична.

Расположение динамиков для домашнего кинотеатра с системой озвучивания 5-1 показано слева на рис. Его основа – т. наз. рисующие АС (показаны красными стрелками), образующие обычную акустическую стереопару. Настройка 5-1 под комнату производится подбором правильного их расположения, поэтому рисующие АС звука 5-1 встроенными делать не следует, либо нужно изначально проектировать 5-1 под помещение. Для чего требуется полное знание электроакустики в теории и на практике или весьма и весьма значительные денежные средства.

Чтобы самостоятельно сделать акустику для домашнего кинотеатра, рисующие акустические системы нужно делать напольными; для удобства настройки и возможности спрятать их среди мебели – в виде высоких узких колонок (показаны красными стрелками справа на рис.). Оптимальный вид акустического оформления для такого случая – лабиринт, тем более что звуковые колонки лабиринтного типа можно сделать своими руками, обладая лишь самыми начальными познаниями в электроакустике и обычным домашним инструментом.

Примечание: подробную информацию об общей теории и практике конструирования акустических систем своими руками рекомендуем изучить по ссылке.