Как добиться тишины?

 Проблема снижения шума от работающего компьютера и компьютерной периферии с каждым годом приобретает все большую остроту...

Содной стороны, ПК сегодня все более широко используются не только в офисах, но и в жилых помещениях, где посторонние шумы особенно ощутимы, а при превышении некоторой критической величины могут негативно отразиться на здоровье. А с другой стороны, повышение производительности процессоров, видеокарт, винчестеров и CD/DVD-приводов предъявляет повышенные требования к температурному режиму их работы и требуют дополнительных систем охлаждения, вызывающих неизбежное увеличение шумового фона.

Кроме того, с появлением у компьютера дополнительных бытовых функций, таких как использование его в качестве мультимедийного центра, цифрового аудио- и видеомагнитофона, игровой приставки или Интернет-терминала, время эксплуатации и интенсивность задействования компьютерных устройств в быту возрастает, а следовательно, потребность минимизации уровня их шумности становится особенно острой.

В самом деле — кому понравится слушать высококачественную музыкальную запись в сопровождении навязчивого фона, заметно ограничивающего динамический диапазон данного музыкального произведения?

Современные экологические и эргономические требования налагают строгие ограничения на шумность работы любых бытовых приборов, и компьютеры здесь не являются исключением. А с экономической точки зрения особенно актуальной проблема шума становится тогда, когда на базе персональных компьютеров или компьютерных компонентов пытаются делать домашние кино- и аудиоцентры. Нет смысла тратиться на высококачественные аудио- и видеокомпоненты, если звук будет сопровождаться раздражающим акустическим фоном от цифровых составляющих.

В результате ведущие производители компьютеров и комплектующих стали обращать повышенное внимание на акустические характеристики производимой продукции. И чем больше компьютер сближается с бытовой электроникой, тем более строгими становятся эти требования. А пока по уровню шума наши домашние компьютеры серьезно уступают видеомагнитофонам, и до той поры, пока разработчики не изменят подходы к производству компьютерного оборудования, мы должны будем сами дорабатывать существующие конструкции и подбирать необходимые компоненты.

Немного теории…

Прежде чем перейти к практике и рассмотреть конкретные способы снижения шума, необходимо разобраться в особенностях человеческого восприятия звука.

Принято считать, что область слышимых нами звуков ограничивается по частоте диапазоном примерно от 20 до 20 000 Гц (реально это зависит от конкретного человека и не поднимается для большинства из нас до 16-18 кГц, а с возрастом неизбежно снижается). Впрочем, наивно полагать, что звуки с частотой ниже 20 Гц или выше 20 кГц не оказывают никакого влияния на организм человека.

Для оценки шума (в абсолютной величине) используют такие единицы измерения, как звуковое давление и сила звука. Звуковое давление — это величина относительная, которая характеризуется повышением давления воздуха на барабанную перепонку под воздействием звуковых колебаний (оно выражается в паскалях, 1 Па = 1 Н/м²), а сила звука — это мощность звуковой волны, приходящаяся на единицу площади (выражается в Вт/м²), то есть величина, пропорциональная квадрату звукового давления.

Диапазон воспринимаемой человеком силы звука ограничен снизу чувствительностью барабанной перепонки, или так называемым порогом слышимости, а сверху — болевым порогом (то есть уровнем максимально возможного растяжения барабанной перепонки, сверх которого уже возникают болезненные ощущения).

Порог слышимости зависит от частоты, и принято считать, что звук в 1 кГц при температуре 20 °C, производящий звуковое давление около 20 мкПа, является уже различимым (сила звука при этом давлении равна 1 пВт, что значительно слабее комариного писка). Этот порог принимается за уровень в 0 децибел (дБ). Болевой порог на той же частоте соответствует звуковому давлению в 20 Па (а сила звука здесь равна 1 Вт/м², что примерно эквивалентно реву взлетающего поблизости истребителя). Этот уровень звука равняется 120 дБ.

Как видим, диапазон мощности звука, различаемого человеком, достаточно широк, поэтому для его измерения удобно использовать относительные единицы, то есть уровень относительно порога слышимости. Громкость измеряется в децибелах и зависит от звукового давления (D = 20 lg (P/Pmin), где P — текущая величина звукового давления, Pmin — величина звукового давления для порога слышимости), а уровень шума (точнее, его интенсивность) имеет вдвое меньший коэффициент пропорциональности (D = 10 lg (I/Imin), где I и Imin — соответственно сила звука).

Поскольку результаты измерения звукового давления являются менее достоверными, в качестве характеристики шума чаще применяется именно сила звука (мощность звуковой волны). При этом результаты измерений мощности, естественно, должны нормироваться в зависимости от звуковой частоты. Субъективное восприятие звуков одинаковой интенсивности (уровня шума), но разной частоты тоже различается. Слуховой аппарат человека устроен так, что при небольших уровнях шума ухо хорошо различает звуки в интервале 1000-2000 Гц, тогда как звуки с частотами больше или меньше этих значений воспринимаются на слух хуже. С увеличением уровня шума разность в восприятии звука уменьшается, и для уровня шума, близкого к пороговому (80-100 дБ), субъективное восприятие практически перестает зависеть от частоты этого звука.

Логарифмическая шкала измерений выбрана в соответствии с особенностью человеческого восприятия — дело в том, что для любых органов чувств прирост силы ощущения пропорционален логарифму отношения энергий двух сравниваемых раздражений. И именно такая модель восприятия наиболее близко отражает то, что в быту мы называем громкостью звука. С целью приближения значений, получаемых в шумоизмерительных приборах, к субъективному восприятию шума человеком применяют специальные функциональные зависимости, но в случае шума от компьютера, то есть звука, приблизительно равномерно распределенного по всему спектру, оценки чувствительности уха дают разброс примерно в 2-3 дБ, поэтому в дальнейшем мы не будем это оговаривать.

Динамическим диапазоном источника звука считают разность его максимальной и минимальной громкости в децибелах. Так, например, минимальная громкость для восприятия речи равна 25-30 дБ (шепот), негромкий разговор соответствует примерно 35-45 дБ и т.д.

Но в нашем случае важнее учесть такую особенность человеческого слухового восприятия, как «глушение» звука шумом, то есть маскирование одного звука другим. Попросту говоря, посторонний шум, на который накладывается тот или иной звук, способен поглотить часть этого звука, сделав его плохо различимым для человека. Четкое восприятие звука возможно только в случае, когда его интенсивность заметно превышает уровень помех в том же частотном диапазоне, причем это превышение должно быть не менее чем на 10-15 дБ.

Таким образом, посторонний шум вреден еще и тем, что снижает динамический диапазон полезных источников звука, причем зачастую настолько значительно, что их невозможно отличить от фона.

Так, например, типичный шум современного компьютера составляет 35-45 дБ. Это значит, что, находясь вблизи него, мы вряд ли сможем понимать шепот и с трудом различим негромкую речь, а потому будем вынуждены повышать голос примерно до 50-55 дБ, чтобы хоть как-то понимать друг друга на фоне шумов, издаваемых компьютером. А уж о прослушивании высококачественной музыки здесь можно смело забыть, поскольку это потребовало бы неестественно большого увеличения громкости — вплоть до болевого порога.

Кроме того, долгое нахождение рядом с работающим компьютером нередко вызывает повышенную усталость, даже если вы ни с кем не общались. Вы, наверное, замечали, что после выключения компьютера долго сохраняется шум в ушах.

Тот факт, что средний шумовой фон домашнего помещения не превышает 25-35 дБ, а ночью снижается до 15-20 дБ, определяет требования к домашнему компьютеру: если вы планируете работать только днем, то уровень его шума не должен превышать 25-30 дБ, а для комфортной ночной работы ему потребуется еще более радикальное снижение шума — как минимум до 20 дБ.

Естественно, что требования к компьютерам, предназначенным для работы в профессиональных звуковых студиях и тон-ателье, должны быть еще выше (поэтому там не гонятся за последними новинками в области процессоров, а покупают дорогие корпуса с хорошей шумоизоляцией).

Посмотрим, как можно уменьшить шум от уже имеющегося у нас компьютера и попробуем привести его в соответствие как минимум элементарным «гигиеническим нормам», по возможности не ограничивая себя в выборе современных технологий и не тратясь на дорогие специальные решения.

Почему шумит компьютер

Шум от компьютера — это колебания, порождаемые в нем различными механическими приводами, многократно усиливаемые всевозможными резонирующими элементами конструкций и передаваемые в воздушной среде невольным слушателям (то есть пользователям компьютера) в виде различных паразитных шумов.

Источниками механических колебаний и различных вибраций в персональном компьютере являются:

• блок питания компьютера (его вентилятор и трансформаторы);
• вентилятор охлаждающего кулера центрального процессора;
• вентилятор на высокопроизводительной видеокарте;
• дополнительные вентиляторы охлаждения в корпусе системного блока (или в корпусах других периферийных устройств);
• жесткие диски (винчестеры) — в результате вращения шпинделя (постоянно) и перемещения головок во время поиска (периодически);
• другие дисководы (FDD, CD-ROM, DVD-ROM и пр.);
• источники бесперебойного питания;
• корпус (резонансные колебания).

Конечно, щелканье кнопок клавиатур, шуршание мыши по столу, стрекотание печатающего принтера, завывание работающего сканера и другие посторонние звуки при работе с компьютером тоже можно отнести к паразитным шумам, но их интенсивность (а главное — монотонность и воздействие на окружающих) не идет ни в какое сравнение с выделенными.

Вентиляторы

Как нетрудно заметить, самый существенный вклад в какофонию паразитных звуков от современного компьютера и периферии вносят многочисленные вентиляторы. Средний уровень шума одного современного вентилятора составляет примерно 35 дБ, причем разброс от модели к модели может быть весьма широк (см., например, «Энциклопедию кулеров» на http://www.3dnews.ru/reviews/mainsystem/coolers/).

Даже несмотря на то что сами вентиляторы год от года совершенствуются, их совокупный взнос в общую зашумленность системы все возрастает (поскольку увеличивается число самих вентиляторов в одном системном блоке).

В конструкции первых персональных компьютеров не было ни одного вентилятора. Тактовые частоты и интеграция первых процессоров были настолько низкими, что не вызывали значительного тепловыделения, которое могло бы потребовать дополнительную вентиляцию. Для охлаждения вполне хватало теплопередачи через радиаторы и корпус компьютера, а свободной конвекции воздушных потоков через вентиляционные отверстия было достаточно для отвода тепла из корпуса. В первых блоках питания гудели только мощные трансформаторы. Затем блоки питания стали импульсными, трансформаторы маленькими и бесшумными (шипение высокочастотных трансформаторов современного блока питания говорит только о некачественной сборке и, безусловно, требует замены), но появился другой серьезный источник шума — вентилятор в блоке питания, который должен был вытягивать теплый воздух из корпуса компьютера или, наоборот, закачивать туда холодный извне (принцип охлаждения зависел от предпочтений производителя).

Затем, начиная с процессора Intel 486, радиаторы с вентиляторами появились и на процессорах. Но особенно остро проблема шума от вентиляторов встала у систем на базе процессоров Intel Pentium 4 и AMD Athlon, которым потребовалось более интенсивное охлаждение. Здесь уже появились не только вентиляторы в блоке питания и на процессоре, но и один-два дополнительных прокачивающих вентилятора в самом корпусе компьютера. Одновременно с этим вентиляторами начали обзаводиться и наиболее мощные видеоадаптеры (одним, а то и двумя). Потребовали вентиляторов и некоторые дисковые подсистемы. А сейчас отдельным радиатором с дополнительным вентилятором оснащаются уже и чипсеты материнских плат. Таким образом, количество вентиляторов в современном высокопроизводительном компьютере зачастую достигает шести-восьми.

Основными источниками звука в любых вентиляторах являются механический шум самого вентилятора и воздушный шум (airborne acoustics) — то есть шум воздуха в крыльчатке, а также воздуха, прокачиваемого через ребра охлаждения радиатора, через мелкие отверстия в боковых стенках и через отверстия в задней или передней панели корпуса.

Шум любого вентилятора зависит от типа применяемого в нем подшипника, диаметра крыльчатки, формы лопастей и скорости вращения ротора.

Основные компоненты механического шума: вибрации в подшипниках и возможное «биение» вследствие плохой центровки ротора пропеллера. Впрочем, если вентилятор «бьет» даже слегка (это можно определить на глаз или чуть прижимая пальцем ротор), то его лучше сразу заменить: помимо повышенного уровня шума это еще и признак того, что он быстро выйдет из строя.

Подшипники для компьютерных вентиляторов бывают двух типов: подшипники качения, то есть шарикоподшипники (ball bearing), и подшипники скольжения (sleeve bearing), где втулка ротора просто скользит в статоре за счет тонкой прослойки масла. Последние, на первый взгляд, являются более тихими, поскольку лишены подвижных шариков, имеющихся у подшипников качения, но со временем они быстро вырабатываются, начинают издавать скрипучие звуки и даже могут заклинить. Впрочем, срок службы таких вентиляторов можно существенно продлить, регулярно смазывая опорные втулки невязким машинным маслом. Зато у вентиляторов на хороших подшипниках скольжения отсутствуют дополнительные дребезжащие звуки, характерные для подавляющего большинства подшипников качения, и их звук практически не отличается от шума воздуха в лопастях, чего не скажешь о шарикоподшипниковых вентиляторах.

Подшипники качения считаются более надежными и долговечными (они способны работать 3-5 лет, а при должном уходе и значительно больше), однако шумят они больше — сказывается большое количество вращающихся деталей. Для снижения шума необходимо их регулярно смазывать (но уже вязким маслом — типа «Литола») или уменьшать скорость вращения.

В принципе, если ставить себе главной целью уменьшение шума от компьютера, то можно пользоваться только качественными подшипниками скольжения и тщательнее их обслуживать.

Чтобы дополнительно снизить уровень шума (особенно шума воздуха в лопастях), издаваемого вентиляторами, можно выбрать вентилятор большего диаметра, в небольших пределах варьировать угол атаки лопастей или, опять же, уменьшить скорость вращения. Для снижения скорости вращения вентилятора можно применить несколько схем (описанных, например, на http://fanspeed.chat.ru/ или на http://wapr-old.chat.ru/onoise.htm). Схемы могут быть как простыми (с ручной регулировкой напряжения), так и с автоматической регулировкой от термодатчика. Однако здесь следует предостеречь от чрезмерного упрощения: любой 12-вольтовый вентилятор способен стабильно работать при напряжении питания 5-6 В (при этом скорость его вращения будет примерно вдвое меньше номинальной), но не всякий запустится на таком напряжении. Поэтому самый простой способ — подать на вентилятор 7 В (взяв, например, в качестве земли +5 В, а в качестве второго провода +12 В) — может привести к остановке вентилятора при повторной загрузке. Схема должна быть не проще, чтобы запускать вентилятор на номинальном напряжении, а затем снижать его до половинного.

Впрочем, температура радиатора или просто воздуха внутри корпуса компьютера является очевидным показателем необходимости выбора той или иной скорости вращения лопастей, поэтому многие производители выпускают современные вентиляторы уже со встроенными термодатчиками или с возможностью управления от материнской платы либо комплектуют их специальными контроллерами для выбора скорости вращения. До тех пор пока выставленная температура не превышает некоторой определенной величины, вентиляторы могут работать вполсилы или вообще останавливаются, и напротив, с повышением температуры такие вентиляторы будут постепенно ускоряться до своей максимальной мощности.

Конечно, для каждого применения критическая температура регулировки вентиляторов может быть своя, однако в большинстве случаев подойдет универсальная настройка, которую всегда можно будет откорректировать в соответствии с необходимостью. А ведь если скорость вентилятора снизить хотя бы наполовину, то его шум уменьшится на 10-15 дБ!

Обратите внимание на то, что современные вентиляторы с разъемами для материнской платы имеют три провода для подсоединения (третий — для управления). Обычно они комплектуются переходниками под стандартные разъемы питания , но тогда у них будут задействованы только два провода питания, которые при таком подсоединении постоянно будут работать на максимальной мощности. Если же у вас современная материнская плата с трехконтактными разъемами для подключения вентиляторов, а дополнительные вентиляторы — двухпроводные, то их следует заменить на современные. А если к тому же параллельно поставить ручной контроллер (еще больше снизив таким образом скорость вращения вентилятора), то вы получите малошумящую систему с автоматической коррекцией.

Замена штатного вентилятора на больший позволяет снизить скорость его вращения (а соответственно, и производимый им шум), сохраняя мощный воздушный поток даже на малых оборотах. При этом производительность вентилятора зависит не только от диаметра крыльчатки, но и от формы и количества ее лопастей. Вентиляторы большего диаметра имеют, как правило, большее количество лопастей, однако их угол атаки меньше и они создают меньше воздушных завихрений, производящих дополнительный шум в корпусе компьютера.

Хорошим базовым решением для увеличения вентилятора могут стать комбинированные кулеры, или так называемые Cooler Kit, состоящие из отдельного радиатора и вентилятора на кронштейне. Такие комбинированные решения для различных компонентов компьютера (процессора, видеокарты и др.)  впервые выпустила корейская компания Zalman Tech. Co, Ltd (http://www.zalman.co.kr/english/intro.htm), специализирующаяся на создании малошумных систем охлаждения и источников питания для компьютерных систем. Компания зарегистрировала 15 патентов и 5 торговых марок в рамках общей концепции уменьшения шума от компьютеров — Computer Noise Prevention System.

Радиатор для процессора от компании Zalman представляет собой замысловатую конструкцию из «лепестков», а вентилятор, обдувающий эти лепестки, подключается к системной плате с помощью специального переходника, в питающий провод которого вмонтирован регулятор скорости, понижающий напряжение с 12 до 6 В. По заявлению инженеров компании, таким образом можно снизить шум до уровня 20 дБ и меньше.

Блок питания

Системами управления скоростью вентилятора снабжены и некоторые современные блоки питания. Поскольку их радиаторы при типовой конфигурации долго остаются холодными (обычная нагрузка на приличном блоке питания составляет менее половины от максимально возможной), то им нет необходимости крутить свой вентилятор на максимальных оборотах, тем более что именно этот вентилятор часто производит максимальный шум при работе компьютера. Несмотря на то что такие блоки питания со встроенной функцией регулировки скорости вращения вентилятора стоят несколько дороже обычных, мы настоятельно рекомендуем вам приобретать именно их (или непосредственно корпус с таким блоком питания), и ваш компьютер сразу станет работать заметно тише обычного.

Кроме того, можно поменять вентилятор в блоке питания на более низкооборотный. Как правило, в современных блоках питания используются вентиляторы на 2800-3200 об./мин. А если вы поставите вентилятор с более низкой частотой вращения — 2100-2300 об./мин, то шум от его работы, даже в режиме максимальной мощности, сразу упадет с 30-35 до 20-25 дБ.

Следующим шагом в борьбе с шумом может стать доработка решетки вентилятора блока питания (а также других дополнительных вентиляторов, монтируемых на корпусе компьютера). Как правило, эти решетки делают довольно грубыми, с рваными краями, которые создают дополнительный шум и снижают эффективность охлаждения, создавая препятствия свободному течению воздуха в виде различных завихрений. Поэтому под вентилятор лучше вырезать ровное круглое отверстие, а в качестве защитной решетки поставить гладкую проволочную сетку. Впрочем, для еще более радикального шумоподавления за сеткой можно закрепить лист тонкого поролона (если, конечно, такое дополнительное сопротивление воздушному потоку не приведет к значительному повышению температуры).

И наконец, можно приобрести специальный блок питания (например, от той же компании Zalman; со встроенными функциями шумопонижения.

Процессор и его кулер

Несмотря на небольшие размеры, это одна из самых шумных частей современного компьютера (шум от него достигает 35-40 дБ). А поскольку частота процессоров растет в геометрической прогрессии, то очевидно, что растет и количество выделяемой ими теплоты и требуется все более мощное охлаждение.

В отличие от вентиляторов в корпусах или блоках питания, вентиляторы процессорных кулеров обязательно имеют систему управления и подсоединяются к специальному разъему на материнской плате.

Однако и здесь есть широкое поле деятельности для принудительного снижения их скорости без ущерба для охлаждения процессора. Во-первых, при работе компьютера процессор далеко не всегда загружен работой на полную мощность. Более того, большое число приложений (особенно интерактивных, то есть ожидающих вмешательства человека, таких, например, как текстовые и графические редакторы, Интернет-браузеры и др.) вызывает лишь кратковременные всплески активности процессора, тогда как остальное время он практически бездействует или имеет крайне низкую загрузку.

Чтобы снизить тепловыделение процессора во время таких простоев, так называемые оверклокеры (то есть люди, разгоняющие компьютеры) давно прибегали к различным программным «охладителям», таким, например, как CPUidle, Waterfall, которые при помощи специальных команд «усыпляли» процессор во время пауз в работе, благодаря чему его температура резко снижалась и соответственно скорость вентилятора падала (уменьшая при этом его шум и существенно увеличивая срок службы). Более того, подобные средства программного охлаждения уже встроены в ядро многих современных операционных систем (Windows 98SE/Mе/2000/XP, Linux и др.), и для того, чтобы их активизировать, достаточно лишь до установки системы включить в BIOS’е материнской платы поддержку опции управления питанием (ACPI). Кстати, не забудьте выставить там необходимые параметры «усыпления» других устройств — чтобы они тоже зря не грели систему и не шумели. Температура «бездействующего» процессора будет снижаться автоматически (впрочем, дополнительные программные охладители тоже не помешают — они имеют более гибкое управление).

Охлаждение видеокарты

Ситуация с системами охлаждения для графических плат практически аналогична положению дел с центральными процессорами. Приходится выбирать, что лучше: быстродействие графического процессора или невысокий уровень шума.

Проблемы охлаждения видеокарт стали возникать с момента появления 3D-акселераторов, причем если для первых акселераторов вполне хватало радиатора, то сегодня уже практически все карты обзавелись вентилятором (а то и не одним). Здесь для стабильной работы требуется уже повышенное охлаждение — и не только графического процессора, но и микросхем видеопамяти. При этом даже пресловутый «нижний» монтаж, появившийся «в пику» ISO’-вым платам (имеется в виду монтаж элементов на той стороне платы, которая в корпусах-башенках обращена вниз), приводит к быстрому перегреву элементов современного видеоакселератора. Таким образом, без дополнительного вентилятора ни одна современная высокопроизводительная видеокарта работать не будет (впрочем, даже довольно старые видеокарты, оснащенные низкопрофильными кулерами, легко перегреваются в современных системах и требуют для обеспечения стабильной работы установки «постороннего» радиатора).

Максимальным уровнем шума отличаются графические платы, в которых вентилятор установлен на игольчатом радиаторе. Там он обычно прижат «саморезами» непосредственно к радиатору, а соседство движущихся лопастей вентилятора и неподвижных ребер радиатора приводит к срыву потока воздуха и к возрастанию уровня шума. Иногда для снижения шума достаточно только чуть-чуть приподнять вентилятор над радиатором и закрепить его с помощью мягких шайб. Как альтернативный вариант можно использовать конструкции с внешними, выносными вентиляторами или с организацией вытяжки из щели между платами.

Поэтому если вам так важна тишина, то вы можете использовать менее производительную видеокарту и совместить ее охлаждение с обдувом центрального процессора. Можно также снять шумный вентилятор с видеокарты и воспользоваться и специальными вытяжками.

Кроме того, крепление радиаторов на графические процессоры (как, впрочем, и некоторых радиаторов на центральные процессоры), видимо в целях облегчения монтажа, осуществляется при помощи так называемой самоклеящейся теплопроводящей прокладки. А в действительности теплопроводность такой прокладки значительно хуже, чем у любой термопасты. Поэтому первым шагом по модернизации таких радиаторов должно быть отдирание этой прокладки и замена ее на термопасту. В результате и теплоотдача повысится, и шум от управляемого вентилятора снизится.

Жесткие диски

Жесткий диск остается одним из самых шумных компонентов компьютера. При этом следует различать шум от активной работы винчестера во время чтения/записи и шум мотора, который исходит от диска практически постоянно. Естественно, не следует забывать и о шуме от вибрации, который многократно усиливается в корпусе компьютера. Так, например, нередко диски, жестко закрепленные в металлическом корпусе системного блока, передают ему свою низкочастотную вибрацию (100-120 Гц) и в результате появляется заметный неприятный гул, полностью исчезающий при нежестком креплении.

В принципе, сейчас для большинства жестких дисков считается приемлемым уровень шума около 30-35 дБ (возрастание шума происходит при активном перемещении головок винчестера). Для высокоскоростных винчестеров со скоростью вращения шпинделя 7200/10 000 об./мин шум может быть несколько выше, а для менее быстрых (5400 об./мин) — ниже. Однако теперь, когда жесткими дисками оснащаются бытовые приборы (цифровые аудио- и видеомагнитофоны, спутниковые ресиверы, Интернет-приставки и пр.), требования к дискам заметно ужесточаются.

Действительно, в сфере бытовой электроники практически нет устройств, содержащих вентиляторы, и фактически единственным источником шума в них становятся жесткие диски. К тому же требования к тишине работы бытовых устройств значительно более жесткие, чем к настольным компьютерам, а низкий уровень шума у них часто ассоциируется с высоким качеством продукта.

Поэтому производители жестких дисков сегодня стремятся довести свои изделия до уровня шума в 15-20 дБ в пассивном режиме (на уровне фона тихой комнаты в ночное время) и на 2-3 дБ выше в режиме чтения/записи. Конечно, такой уровень удовлетворил бы даже самого взыскательного пользователя, однако на сегодня таких дисков практически нет, а снижения шума от существующих дисков приходится добиваться дополнительными средствами.

Самое простое решение избавиться от шума мотора — взять жесткий диск со скоростью вращения 5400 об./мин. Такой дисковый накопитель при работе имеет уровень шума 28-30 дБ и не будет слышен днем (когда фоновый шум тихого помещения находится на уровне 30 дБ), тем более если он заключен в хорошо изолированный корпус системы, который еще больше заглушает посторонние звуки. Впрочем, для бытовой электроники (например, для тех же цифровых видеомагнитофонов) и такой уровень шума неприемлем.

Основной источник шума в пассивном режиме — подшипниковый узел шпинделя. Будучи жестко закрепленным в корпусе компьютера, винчестер своими низкочастотными колебаниями небольшой амплитуды заставляет колебаться элементы корпуса. Большая поверхность корпуса компьютера становится своего рода резонатором — усилителем шумов, издаваемых жестким диском. Для предотвращения резонансов можно использовать упругие шайбы под болты крепления диска к корпусу компьютера, виброизоляторы или упругий подвес.

Однако некоторые винчестеры в процессе работы греются очень сильно, поэтому хороший тепловой контакт с корпусом компьютера является непременным условием для их надежной работы, а подвес или изоляция от корпуса неизбежно нарушает теплообмен. И хотя в самых современных моделях энергопотребление значительно снижено, опасность их перегрева при затрудненном теплоотводе до сих пор сохраняется.

Для таких винчестеров можно использовать устройства типа Mobile Rack (http://www.mobile-rack.ru/), представляющие собой пластиковый контейнер, в который на салазках вставляется жесткий диск. Он будет выполнять роль виброизолятора и гасить часть колебаний жесткого диска. Некоторые корпуса для лучшего теплоотвода снабжаются встроенными вентиляторами или специальными панелями.

Более радикальным методом снижения шума винчестера является применение специальных звукоизолирующих контейнеров типа Silent Drive (http://www.quietps.com/) с теплоотводящим контуром.

Заметим, что трехдюймовые отсеки для установки винчестеров в современных корпусах часто выполнены в виде нежестко закрепленной «корзины», которая является хорошей колебательной системой. В этом случае корзину из корпуса лучше совсем удалить, а диск установить в 5-дюймовый отсек (в контейнере или при помощи монтажных «салазок»).

Однако и сами производители дисков не стоят на месте и при конструировании новых моделей применяют все новые и новые технологии шумоподавления, включая использование амортизационных материалов внутри и снаружи накопителя.

Уровень шума винчестеров неуклонно снижается. Сейчас шпиндель хорошего диска практически бесшумен и издает характерный звук только при старте или при остановке. Кроме того, характерный треск издает механизм позиционирования головок, что особенно заметно при копировании множества мелких файлов, разбросанных по диску (для снижения шума при позиционировании головок можно смело рекомендовать регулярную дефрагментацию файловой системы). Впрочем, разработчики сознательно увеличивают у некоторых моделей время позиционирования головок с целью снижения уровня шума при чтении/записи мелких или сильно фрагментированных файлов.

Таким образом, использование дисков последних поколений обеспечивает более радикальное снижение шума, чем все вышеописанные методы, в том числе и при интенсивной работе механизма позиционирования.

Одними из наиболее удачных из быстрых, но малошумящих дисков являются винчестеры компании Seagate серии Barracuda ATA IV. Акустические показатели этих дисков впечатляют. Использование шумоизолирующих прокладок, защитных крышек SeaShield, жидкостно-динамических подшипников нового поколения (FDB, fluid dynamics bearing), применение стяжек между корпусом и двигателем, подбор специальных материалов и конструкций позволяют добиваться 20 дБ при «холостом» вращении и до 28 дБ при тихом поиске данных.

Отметим также и то, что некоторые производители предусматривают для своих изделий возможность программного снижения скорости позиционирования головок. Утилиты, позволяющие это сделать, размещены, например, на сайтах IBM и Fujitsu (см. врезку «Как сделать винчестер тише программными средствами»). Программное переключение винчестера в малошумящий режим хотя и приводит к снижению производительности в среднем на 5-10% (а в некоторых задачах и до 40%), однако винчестер в таком режиме практически не слышен даже при копировании большого количества мелких файлов.

Впрочем, в бытовых устройствах скоростные характеристики накопителей все-таки менее важны, чем производимый ими шум, — при современных технологиях производительности жестких дисков более чем достаточно и особое значение для пользователя приобретает уже акустический фон, создаваемый накопителем в системе. Понимая это, многие компании, производящие жесткие диски, вкладывают немало средств в научные исследования, в разработку более тихих дисков и в совершенствование конструкции систем с целью минимизации их специфического шума. Таким образом, акустический фактор (то есть шумы, которые накопитель производит во время работы) становится одним из важнейших параметров современных дисковых подсистем.

Что делать со скрежетом FDD

Перейдем, наконец, к звукам, издаваемым другими дисководами. Ну, привод для флоппи-дисков давно пора выбросить (а вслед за ним отправить в корзину и популярный некогда Zip-drive). Но, к сожалению, эта гибкая дискета еще всех нас переживет…

Впрочем, громкая работа дисковода для гибких дисков, в отличие от винчестера, не должна нас сильно беспокоить, поскольку мы ими уже практически не пользуемся. Однако некоторые флоппи-приводы при чтении/записи издают упорно повторяющиеся скрежещущие звуки. Но это уже явный признак того, что дисковод неисправен и что его необходимо заново отъюстировать или заменить. Помните, что дискеты, отформатированные или записанные на таком дисководе, помимо неприятных ощущений, доставляемых самим процессом, будут неустойчиво читаться на других компьютерах.

В заключение напомним, что одними из наиболее тихих FDD-приводов традиционно считались изделия от Sony.

СD/DVD-приводы

Как и трехдюймовый флоппи-дисковод, CD- или DVD-устройства на первый взгляд не являются постоянно задействованными устройствами типа жесткого диска или центрального процессора. Однако если вы активно используете мультимедийные возможности современных компьютеров, вы будете часто играть, просматривать мультимедийные диски, слушать музыку с CD или смотреть фильмы на DVD-носителях. Правда, в этих случаях от CD- или DVD-привода потребуется невысокая скорость, поэтому особенно шуметь он не будет.

Что же касается повышенных скоростей вращения, на которых эти устройства взвывают как реактивные самолеты, то они требуются очень редко и только на короткое время (для копирования дисков, инсталляции программ или для быстрого поиска нужной информации).

Медленные (и соответственно тихие) CD-модели давно перестали выпускаться, а современные 50-60-скоростные приводы в погоне за рекордами раскручивают компакт-диски до 10 000 об./мин и, конечно же, сильно шумят даже при идеальной центровке дисков и хорошей звукоизоляции.

Аналогичным недостатком с недавних пор обзавелись и высокоскоростные DVD-приводы. Правда, уже появились высокоскоростные приводы, имеющие несколько головок для чтения. Они не так быстро раскручивают диски (и соответственно работают практически бесшумно), но стоят при этом неоправданно дорого. Из обычных одноголовочных приводов можно порекомендовать Teac, Sony, Ricoh и Samsung, которые отличаются более низким уровнем шума.

Для искусственного снижения скорости CD-приводов разработано немало программ — как универсальных, типа CDSlow (http://www.vdruzhin.chat.ru/), Drivespeed2000 (http://www.come.to/cdspeed/) или CDbremse (http://www.cd-bremse.de/), так и специализированных, которые можно найти на сайтах соответствующих производителей (хорошая утилита для снижения скорости вращения дисков есть, например, у компании ASUS). Снизив максимальную скорость вращения шпинделя до 16х на внешних витках диска (на внутренних она будет вдвое ниже), мы получим практически бесшумное устройство. Кстати, не забывайте выставлять режим поддержки DMA для работы дисководов под Windows.

Дополнительной мерой по снижению шума накопителей может стать усовершенствование схемы крепления устройств в 5-дюймовых отсеках: необходимо хорошо укрепить сам отсек, а привод установить на виброизолирующих прокладках.

Корпус

Разобравшись с главными подозреваемыми, следует отметить, что различные акустические исследования доказывают, что доминирующим источником шумов в компьютерах является все-таки не все вышеперечисленное, а в первую очередь структурные шумы конструкции, то есть резонансные вибрации в корпусах и креплениях. При этом любая вибрация передается непосредственно на корпус персонального компьютера и на резонирующие элементы конструкции, которые превращаются в ее усилитель. В результате генерируется значительно больший шум, чем создавали сами источники вибраций. Подобный шум, распространяющийся по конструкции, и называют структурным (structure-borne acoustics). Все исследователи настаивают на том, что особое внимание необходимо уделять комплексному проектированию всей системы с учетом всех ее компонентов, и прежде всего, естественно, самому корпусу.

Итак, большие поверхности корпуса являются своеобразным усилителем акустических колебаний, возникающих внутри компьютера. Кроме того, сам корпус может вносить в эти колебания свои шумы, возникающие из-за вибрации его составных частей.

Механический резонанс, усиливающий колебания частей корпуса, можно предотвратить следующими методами:

1. Провести ревизию внутреннего устройства блока и выкинуть все лишние резонаторы и источники посторонних звуков. Там, где это невозможно, нужно ввести дополнительные демпфирующие элементы между источниками вибрации и резонаторами (гасящие колебания прокладки и эластичные соединения). Кроме того, следует хорошо закрепить все элементы и усилить жесткость конструкций.
2. Большие плоскости требуется оклеить по центру резиновыми листами. (Вы, наверное, замечали, что некоторые металлические кухонные мойки издают громкие утробные звуки при попадании на их дно воды из крана, тогда как другие воспринимают открывание крана практически бесшумно. Загляните под «бесшумную» мойку…) Резину лучше клеить невысыхающим эластичным клеем-герметиком (автомобильным или строительным).
3. Проклеить стыки и места крепления внутренних блоков и конструкций мягким материалом (толстым прорезиненным скотчем или каким-либо другим эластичным материалом).
4. Сдвинуть резонансную частоту какой-либо конструкции в другой спектр, приклеив к ней дополнительную массу (желательно достаточно тяжелую). Увеличение массы приводит к уменьшению амплитуды звука (а значит, и громкости звучания), а повышение жесткости ведет к увеличению частоты (вселяя надежду, что она покинет пределы слышимого диапазона).
5. Оклеить корпус изнутри тонким поролоном или другим звукоизоляционным материалом для гашения звуковых колебаний, распространяющихся внутри компьютера (эффективно работает материал, который используется для звукоизоляции автомобилей). Но если после такой оклейки корпуса температура внутри него сильно повысится, то понадобятся дополнительные вентиляторы, которые могут свести к нулю все достижения, полученные в результате такой оклейки.

Дополнительные вентиляторы лучше крепить не напрямую, а через демпфирующие элементы, выполненные из мягкого материала. Это обеспечит отсутствие жесткого механического контакта между источником вибрации (корпусом вентилятора) и панелью компьютера через крепеж.

Обратите внимание, что источником акустического шума от компьютера может быть не только системный блок, но и сама поверхность, на которой он стоит. Деревянный стол работает не хуже резонатора музыкального инструмента (немногим лучше ведет себя широко распространенная мебель из ДСП). Впрочем, последнего легко избежать, если положить под ножки системного блока резиновый коврик, пенополиуретан или даже пенопласт.

Периферия

Помимо самого компьютера, с достаточно сильным шумом приходится сталкиваться и у ряда периферийных устройств: принтеров, сканеров, модемов, а также блоков бесперебойного питания.

Конечно, принтером или сканером мы пользуемся только от случая к случаю, да и уровень их шума с каждой новой моделью снижается. А вот блоки бесперебойного питания или стабилизаторы — дело другое! Несмотря на то что в этих устройствах нет вентиляторов, они часто издают тихое, но отчетливое гудение на частоте 50 Гц, причем непрерывное. Причина гудения — резонанс корпуса, подставки или пола под воздействием вибрации трансформатора. Для снижения этого шума можно поступить так же, как в системном блоке компьютера, то есть приклеить изнутри по центру плоскостей резиновые заплатки, утяжелить крышку и корпус бесперебойника и, наконец, установить его на лист мягкого материала (пенорезины, поролона, пенопласта и пр.), и тогда гудение практически полностью прекращается.

С модемом бороться проще — достаточно в его настройках отключить громкость динамика и он перестанет противно хрустеть. Однако с характерными громкими щелчками справиться сложнее (впрочем, при должном навыке можно заменить его реле на бесшумную оптоэлектронную развязку).

Выводы

Перечисленные меры позволяют радикально уменьшить уровень шума от компьютера, причем не только не ухудшая его охлаждения, но даже в некоторых случаях несколько его улучшая. Было бы хорошо, если бы гармонические составляющие этого шума изменились в более приемлемую для человеческого уха сторону и стали бы оказывать на него менее утомляющее воздействие. При этом внешний вид компьютера не должен ухудшиться.

Конечно, более радикального улучшения можно добиться при использовании новых, современных технологий (в том числе и тех, которые специально направлены на улучшение акустических характеристик компьютера и его компонентов). Хочется надеяться, что придет время, когда наши компьютеры безо всяких переделок будут шуметь не больше бытового видеомагнитофона и органично впишутся в нашу домашнюю среду. Минимум шума, компактный, привлекательный дизайн — вот что требуется от современного домашнего компьютера.

Полезные ссылки:

1. Проект «Тихий компьютер» (http://silentpc.chat.ru/).
2. Silent PC Web-сайт (http://home.swipnet.se/tr/silence.html).

 Олег Татарников

Реквизиты для контактов