Akustyka pomieszczeń
Pomieszczenie gra razem z tobą: mody, odbicia, pogłos i ustawienie kolumn
Ta sama kolumna brzmi w dwóch pokojach zupełnie inaczej. Poniżej około 200 Hz pomieszczenie może zmienić głośność basu o 10 do 20 dB w zależności od tego, gdzie stoi kolumna i gdzie siedzisz. To więcej, niż jest w stanie popsuć źle zaprojektowana zwrotnica. Dlatego Loudsmith ma osobne narzędzie Pomieszczenie. Wyjaśniamy tu, co oblicza i dlaczego.
Co wprowadzasz
- Wymiary pomieszczenia: szerokość (ściana za kolumnami), długość i wysokość sufitu.
- Czas pogłosu T60, czyli czas, w którym dźwięk po wyłączeniu źródła słabnie o 60 dB. Typowy salon ma 0,4 do 0,6 s, puste pomieszczenie z twardą podłogą nawet ponad 0,8 s.
- Ustawienie: odległość od ściany za kolumną i od ściany bocznej, wysokość standu, odległość słuchacza od tylnej ściany i wysokość uszu.
- Opcjonalnie strefę odsłuchu, jeśli słuchasz tylko w części dużego pomieszczenia, zakres szerokości bazy stereo i stałe miejsce odsłuchu.
Wymiary kolumny i wysokość przetworników aplikacja pobiera z twojego projektu. Wie też, czy chodzi o zwykłą kolumnę, czy o dipol (odgrodę otwartą), który w pomieszczeniu zachowuje się inaczej.
Dwa zakresy: mody i pole rozproszone
Akustyka małych pomieszczeń dzieli się na dwa zakresy, których granicą jest częstotliwość Schroedera:
fS = 2000 · √(T60 / V)
gdzie V to objętość pomieszczenia w m³. Dla pokoju 4 × 6 × 2,6 m z pogłosem 0,45 s wychodzi około 170 Hz.
Poniżej tej częstotliwości pomieszczenie jest rezonatorem. Między równoległymi ścianami powstają fale stojące, czyli tzw. mody. Najsilniejsze są mody osiowe między dwiema ścianami:
f = n · c / (2 · L), dla n = 1, 2, 3…
Przy długości 6 m daje to 29, 57, 86 Hz i tak dalej. Oprócz osiowych istnieją też mody styczne i ukośne. Każdy mod ma w niektórych miejscach maksima, a w innych węzły. Bas może się więc w jednym miejscu podwoić, a pół metra dalej niemal zniknąć. Loudsmith sumuje udział wszystkich modów do częstotliwości około dwukrotności częstotliwości Schroedera (co najmniej 250 Hz). Dla kolumny uwzględnia położenie głośnika niskotonowego, dla miejsca odsłuchu – położenie głowy.
Powyżej częstotliwości Schroedera modów jest tak wiele, że zlewają się w równomierne pole pogłosowe. Tam aplikacja liczy dźwięk bezpośredni kolumny i rozproszony pogłos według metody Siegfrieda Linkwitza.
Odległość krytyczna
W pobliżu kolumny przeważa dźwięk bezpośredni, dalej – odbity. Granicą jest odległość pogłosowa (krytyczna):
rc = 0,1 · √(G · V / (π · T60))
G to kierunkowość źródła: 1 dla zwykłej kolumny, 3 dla dipola. Dipol promieniuje mniej na boki, dlatego jego odległość krytyczna jest około 1,7 raza większa. Jeśli siedzisz dalej niż trzykrotność rc, słyszysz głównie pomieszczenie, a obraz stereo się rozmywa.
Odbicia, które tworzą dołki
Dźwięk odbity dociera do ucha z opóźnieniem. Przy częstotliwości, dla której opóźnienie wynosi pół fali, odejmuje się od dźwięku bezpośredniego i powstaje dołek. Aplikacja oblicza trzy najważniejsze odbicia z różnicy dróg dźwięku bezpośredniego i odbitego:
- Ściana za kolumną. Dołek przy f = c / (4 · d), gdzie d to odległość przetwornika od ściany. Przy 1 m to 86 Hz. Blisko ściany dołek przesuwa się wyżej, ponad pasmo głośnika niskotonowego, dlatego pomaga też ustawienie kolumny tuż przy ścianie.
- Ściana boczna. Odbicie krótsze niż 3 ms zlewa się z dźwiękiem bezpośrednim i rozmywa obraz. Od 6 ms jest nieszkodliwe.
- Podłoga. Odbicie od podłogi między kolumną a słuchaczem. Jeśli dołek wypada w średnicy (120 do 600 Hz), korektor go nie naprawi. Pomoże inna wysokość głośnika niskotonowego albo dywan.
Dziewięć testów ustawienia
Z obliczeń powstaje tabela testów z wartościami docelowymi i wskazówkami:
| Test | Cel |
|---|---|
| Wpływ pomieszczenia na bas (25 do 250 Hz) | rozrzut do ±4 dB |
| Trójkąt stereo | kąt 60°, dopuszczalnie 40 do 90° |
| Odległość od ściany za kolumną | co najmniej 1 m (dipol 1,2 m), odbicie po 6 ms |
| Odległość od ściany bocznej | co najmniej 1 m lub odbicie po 6 ms |
| Odbicie od podłogi | dołek poza zakresem 120 do 600 Hz |
| Pogłos pomieszczenia | 400 do 600 ms |
| Słuchacz a odległość krytyczna | najwyżej 3 × rc |
| Wysokość głośnika wysokotonowego | na wysokości uszu, w granicach ±12 cm |
| Wielkość pomieszczenia | co najmniej 15 m² (dipol 22 m²) |
Szukanie najlepszego ustawienia
Przycisk Znajdź najlepsze ustawienie przeszukuje siatkę położeń kolumn i miejsca odsłuchu. Utrzymuje przy tym kolumny symetrycznie i szuka kombinacji z najrówniejszym basem w miejscu odsłuchu i kątem trójkąta stereo jak najbliższym 60°. Jeśli miejsce odsłuchu jest stałe, przesuwa tylko kolumny. Jeśli zdefiniowano strefę odsłuchu, pozostaje w jej obrębie.
Wynik widzisz na rzucie z mapą basu: zielone miejsca dają równiejszy bas, czerwone gorszy. Na rzucie zaznaczone są też punkty pierwszych odbić na ścianach bocznych, gdzie warto umieścić absorpcję lub dyfuzor. Wykres porównuje bas w pomieszczeniu z wolną przestrzenią, a tabela wypisuje mody osiowe do 200 Hz.
W widoku 3D twoja kolumna stoi w umeblowanym pokoju z mapą basu na podłodze i trójkątem stereo. Możesz spojrzeć z miejsca odsłuchu, z rogu lub z góry.
Praktyczne wskazówki
- Nie siadaj na środku pomieszczenia. W połowie długości leży węzeł pierwszego modu osiowego i brakuje tam basu. Lepiej zwykle siedzieć w okolicy 38% długości od ściany.
- Kolumny i miejsce odsłuchu jak najdalej od narożników. Narożnik pobudza wszystkie mody naraz.
- Jeśli kolumna musi stać przy ścianie, wybierz w kroku Założenia ustawienie „przy ścianie”. Model uwzględni wtedy mniejszy spadek basu, a zwrotnica mniejszą korekcję baffle step.
- Dywan między kolumnami a słuchaczem, zasłony i wypełniony regał z książkami skracają pogłos i osłabiają odbicie od podłogi.
Model zakłada prostopadłościenne pomieszczenie o sztywnych ścianach i stan ustalony. Prawdziwe ściany częściowo przepuszczają bas, meble tłumią, a otwarte drzwi zmieniają mody. Wynik jest wiarygodny przy porównywaniu ustawień, dokładne liczby potwierdzi dopiero pomiar mikrofonem w miejscu odsłuchu.