Объективный параметр восприятия звука
Часто можно наблюдать обсуждение прослушиваний компонентов, резолютивная часть которого вырождается в вердикт "в салоне играло, дома не играет". Или просто категорическое несогласие друг с другом двух разных слушателей о характере звучания одного и того же компонента. Помимо субъективных причин, связанных с личным восприятием, есть набор вполне объективных параметров. Одними из таких недооцениваемых любителями хорошего звука объективных параметров являются климатические. Конечно, когда покрытая потом спина при просмотре фильма прилипает к креслу о кондиционере невольно, да вспомнишь. Но во всех прочих случаях, не имеющих критических проявлений, этому не уделяют должного внимания. А зря, ведь звук, который мы слышим - распространяется по воздуху и предметам интерьера, на свойства которых климатические параметры оказывают непосредственное влияние. Разница в них может внести весомый вклад в впечатление от прослушивания. Увлажнение это последняя инфраструктурная задача, которая мной в домашнем кинотеатре пока не решена.
Влияние влажности на скорость звука
Прямые факторы, влияющие на качество звука :
1. Скорость звука в воздухе меняется в зависимости от влажности, причем для каждой частоты зависимость будет своя. Мне не удалось найти научных исследований, в которых демонстрировался бы график общей зависимости частота/влажность/скорость. Но удалось найти несколько исследований с измерениями на разных частотах, из которых можно сделать вывод о возрастании влияния влажности на скорость звука с ростом частоты. В целом изменения не велики составляют несколько %, но все-таки они есть.
2. Скорость звука в дереве (и других материалах) меняется в зависимости от влажности значительно сильней. Наткнулся на исследование, в котором измеренная скорость звука в сосне находилась в диапазоне от 1400 до 2600 м/с (больше 3000 м/с для единичного экземпляра). Наиболее "быстрыми" были сосны, растущие на болоте (максимальная влажность), а "медленными" городские посадки (минимальная влажность). Разница в данном случае составляет уже десятки % и это весьма значимый показатель.
Если влажность самого воздуха может играть не слишком значительную роль, то предметы интерьера (получающие ее через воздух) будут реагировать на нее гораздо сильнее и изменять свои звукопроводящие свойства, а с ними неизбежно и коэффициенты поглощения и отражения звука. С учетом того, что большая часть акустики и мебели сделаны или из дерева (где влияние влажности на скорость звука велико), или из его производных - поддержание корректной влажности в помещении ощутимым образом должно определять АЧХ помещения. Тут же можно упомянуть высокие гигроскопичность бетона и гипса - тех строительных материалов, из которых сделаны: стены, полы и потолок помещения.
Себе на заметку, учесть при изготовлении средств акустической обработки - согласно изученному материалу продольное и поперечное распространение звука в древесине происходит с разной скоростью из-за наличия "годовых колец", при этом сам возраст дерева никак не влияет на эту скорость. Самым значимым фактором скорости распространения звука являются дефекты, связанные с повреждением целостности древесины или ее загниванием. При этом любопытно, что в очень влажной "быстрой" болотной сосне и ей же "подгнившей" разница в скорости звука составляет до 10 раз. Таким образом определяющим критерием качества помимо самого сорта дерева становится его "целостность". Это значит, что нужно полностью исключить при изготовлении средств акустической обработки материалы любых сортов, кроме "экстра" в силу наличия дефектов, а также учесть места "сращивания".
На что еще влияет влажность в помещении
Из смежных факторов, напрямую не влияющих на качество звука:
3. Появления и накопление статического электричества в отопительный сезон при очень низкой влажности - частое явление. В случае выключенной техники это просто неприятно/больно, в случае работающей еще и представляет угрозу ее корректной работе/существованию. Если в одежде или мебели есть ткани с синтетикой - ситуация усугубляется. Сам имею опыт в зимний сезон после подъема с кресла первым делом идти к батарее "разрядиться".
4. Продолжительность жизни и сохранность акустических систем и мебели. Соблюдение условий хранения позволяет дереву жить достаточно долго, сохраняя свои свойства и привлекательный вид. В противном случае возможны варианты. Простояв какое-то количество лет в условиях низкой влажности в отопительный сезон отделка моей акустики со стороны, наиболее близкой к батарее - пошла сеточкой трещин.
5. Самочувствие слушателя.
Требования к влажности в домашнем кинотеатре со стороны нормативной документации
Требования к влажности закреплены в ГОСТ 30494-2011 "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях". Домашний кинотеатр является помещением 1-й категории "помещения, в которых люди в положении лежа или сидя находятся в состоянии покоя и отдыха", а коммерческий кинозал попадает в категорию 3а (три-а) "помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя без уличной одежды".
Для холодного времени года оптимальной относительной влажностью в обоих случаях является влажность в диапазоне 30-45%, а максимально допустимой 60% - при той разнице, что для домашнего кинотеатра эти значения должны быть достигнуты при температурах 20-22/18-24 (оптимальная/допустимая) градусов, а для коммерческого кинозала при температурах 20-21/19-23 градусов. Для теплого времени года оптимальной относительной влажностью в обоих случаях является влажность в диапазоне 30-60%, а максимально допустимой 65% - при температурах 23-25/18-28 градусов.
Проще говоря, зимой влажность порядка 45% при температуре порядка 21 градуса, летом 48% при 24 градусах (средние оптимальные показатели).
Требования к влажности в кинотеатрах также присутствуют в СНиП II-73-76 "Кинотеатры" в разделе "5. Отопление и вентиляция". Согласно документу в зрительном зале вместимостью до 800 мест в теплый период года температура должна быть не более 26 градусов при относительной влажности 50-55%. Интересно, что по температуре указано ограничение "не более", а вот по влажности дан конкретный ориентир, причем гораздо более узкий (чем вы вышеупомянутом ГОСТ). Для холодного времени года при прочих равных приведено окно влажности в 40-45%. В целом к документу подошли очень творчески, например, разрешили не устанавливать отопительные приборы в кинотеатре, если между последним сеансом "сегодня" и первым сеансом "завтра" температура падает не более, чем на 8 градусов. Однако при этом подогреть воздух перед первым сеансом все же надо, но до какого значения - непонятно. Даны температуры для проектирования отопления (14 градусов) и вентиляции (16-18 градусов), но как они соотносятся с конечной температурой в помещении - не вполне понятно. Условно за нижнее ограничение по температуре можно взять 17 градусов (среднее по значениям для проектирования вентиляции).
Тогда по этому документу целевые значения - влажность 53% летом и 43% зимой при температуре 22 градуса (средняя по ограничениям сверху и значению для проектирования вентиляции).
Диапазон пересекающихся требований по обоим документам (по большему ограничению): летом влажность 50-55% при 23-25 градусах, зимой влажность 40-45% при 20-22 градусах.
Требования к увлажнителю при просмотре фильмов
Ориентир по влажности понятен, теперь нужно понять каким инструментом его достигнуть. На мой взгляд при просмотре фильмов наиболее критичным параметром работающей техники является ее шум (менее критично при просмотре концертов и в играх). Вот смотрю я какой-нибудь ужастик, типа "Чужих", смелая героиня прячется от смертоносного ксеноморфа, и тут в окутанном тьмой трюме космического корабля в перехватившей дыхание зловещей тишине... я слышу веселое бульканье мембраны барабана традиционного увлажнителя с постукивающим валом. Журчание воды наверное неплохое звуковое сопровождение на сон грядущий, но в домашнем кинотеатре такой вариант не очень подходит.
Остаются ультразвуковая, форсуночная и паровая технологии увлажнения. Последняя в виду повышения температуры воздуха при работе, в условиях домашнего кинотеатра, где техника итак греет помещение - не очень логичный вариант, а первые два вполне. Вторым и третьим требованиями я бы выделил автономность и незаметность (в помещении домашнего кинотеатра ничего лишнего не должно быть на виду). Они связаны друг с другом - скрытность установки влияет на удобство эксплуатации. Еще один минус традиционного увлажнителя из предыдущего абзаца в бытовом исполнении - его эксплуатация при скрытой установке осложнена необходимостью периодической чистки емкости с водой. Так на битву за место в домашнем кинотеатре выходят ультразвуковая и форсуночная технологии. Обе могут быть реализованы как в канальном исполнении (внутри приточной вентиляции), так и бытовом (устройства в помещении).
Для решения задачи автономности (вообще не задумываться о заливе воды) в случае бытового увлажнителя можно воспользоваться поплавковым клапаном. Я ради интереса купил 15 метровую трубку ПВХ 6 мм, поплавковый клапан и подключил 19 литровую бутыль к системе обратного осмоса с перепадом по высоте 4 метра (по два вверх и вниз). Давления для прокачки хватило и недельная эксплуатация не выявила нарушений в работе. С таким же успехом поплавок можно установить в емкость с водой для увлажнителя и он будет пополнять себя сам уже фильтрованной водой, не оставляющей налета на мебели. Увлажнители в канальном исполнении обычно уже содержат такое решение на борту, а бытовые за редким исключением не имеют подключения к водопроводу. Почему важна автономность? Потому что производительности, по крайней мере одного увлажнителя, для помещения домашнего кинотеатра может оказаться недостаточно и тогда долив воды превратится в слишком затратное действие.
На графике выше замер влажности в помещении домашнего кинотеатра в период новогодних праздников (недельный график) без работающего отопления (!) с увлажнителем работающим с производительностью 300 мл/час (нашел старенький для эксперимента). С учетом непрерывной работы и наполнении резервуара четыре раза в сутки он смог поднять влажность до среднего уровня порядка 28%, в то время как без него влажность составляла 21%. Получается семь литров воды требуется для поднятия влажности на семь процентов, значит чтобы получить заветные 40-45% по требованиям стандартов нужно поднять производительность увлажнения до 40-45 литров в сутки (условно-линейный расчет). Производительность - это последнее требование. В моем случае ему соответствуют минимум два высокопроизводительных ультразвуковых увлажнителя с расходом от 1000 мл/час, любой форсуночный увлажнитель или канальная модель по любой из этих технологий.
На чем остановилось решение вопроса
Я склоняюсь к канальному варианту, но камнем преткновения является сложность размещения и обслуживания под потолком в квартире готового канального решения - изначально я не заложился на канальное увлажнение. Поэтому планирую использовать форсуночную технологию в бытовом исполнении, встроив форсунки вместо самого помещения в канал приточной вентиляции, и использовав длинный участок вентиляционной трубы в качестве камеры распыления. Специалисты отговаривают меня от этого варианта, но пока не убедительно.
Будет интересно посмотреть на замер АЧХ в помещении домашнего кинотеатра при разных нормированных уровнях влажности (20%, 40%, 60%) и сравнить субъективно восприятие звучания кинотеатральной системы на тестовом материале, когда задача будет решена. Принять решение предполагается в этом месяце, закрыть задачу - в следующем.
