Akustika miestnosti
Miestnosť hrá s tebou: módy, odrazy, dozvuk a umiestnenie reprobední
Rovnaká reprobedňa znie v dvoch izbách úplne inak. Pod približne 200 Hz môže miestnosť zmeniť hlasitosť basov o 10 až 20 dB podľa toho, kde stojí bedňa a kde sedíš. To je viac, ako dokáže pokaziť zle navrhnutá výhybka. Preto má Loudsmith samostatný nástroj Miestnosť. Tu vysvetľujeme, čo počíta a prečo.
Čo zadávaš
- Rozmery miestnosti: šírku (stena za reprobedňami), dĺžku a výšku stropu.
- Dozvukovú dobu T60, teda čas, za ktorý zvuk po vypnutí zoslabne o 60 dB. Bežná obývačka má 0,4 až 0,6 s, holá miestnosť s tvrdou podlahou aj cez 0,8 s.
- Umiestnenie: odstup od steny za bedňou a od bočnej steny, výšku stojana, vzdialenosť poslucháča od zadnej steny a výšku uší.
- Voliteľne zónu počúvania, ak hráš len v časti veľkej miestnosti, rozsah šírky stereo bázy a pevné miesto na sedenie.
Rozmery bedne a výšku meničov aplikácia berie z tvojho návrhu. Vie tiež, či ide o bežnú bedňu alebo o dipól (otvorenú ozvučnicu), ktorý sa v miestnosti správa inak.
Dve oblasti: módy a difúzne pole
Akustika malých miestností sa delí na dve oblasti, ktorých hranicou je Schroederova frekvencia:
fS = 2000 · √(T60 / V)
kde V je objem miestnosti v m³. Pre izbu 4 × 6 × 2,6 m s dozvukom 0,45 s vychádza približne 170 Hz.
Pod touto frekvenciou je miestnosť rezonátor. Medzi rovnobežnými stenami vznikajú stojaté vlny, takzvané módy. Najsilnejšie sú osové módy medzi dvoma stenami:
f = n · c / (2 · L), pre n = 1, 2, 3…
Pri dĺžke 6 m to je 29, 57, 86 Hz a tak ďalej. Okrem osových sú aj tangenciálne a šikmé módy. Každý mód má na niektorých miestach maximá a inde nulové miesta. Basy sa preto môžu na jednom mieste zdvojnásobiť a o pol metra ďalej takmer zmiznúť. Loudsmith sčíta príspevky všetkých módov do frekvencie zhruba dvojnásobku Schroederovej (najmenej 250 Hz). Pri bedni počíta s polohou basového meniča a pri sedení s polohou hlavy.
Nad Schroederovou frekvenciou je módov toľko, že sa zlejú do rovnomerného dozvukového poľa. Tam aplikácia počíta s priamym zvukom bedne a difúznym dozvukom podľa postupu Siegfrieda Linkwitza.
Dozvuková vzdialenosť
V blízkosti bedne prevláda priamy zvuk, ďalej odrazený. Hranicou je dozvuková (kritická) vzdialenosť:
rc = 0,1 · √(G · V / (π · T60))
G je smerovosť zdroja: 1 pre bežnú bedňu, 3 pre dipól. Dipól vyžaruje menej do strán, a preto má dozvukovú vzdialenosť asi 1,7-krát väčšiu. Ak sedíš ďalej ako trojnásobok rc, počuješ hlavne miestnosť a stereo obraz sa rozplýva.
Odrazy, ktoré vytvárajú prepady
Odrazený zvuk prichádza k uchu oneskorený. Na frekvencii, kde je oneskorený o pol vlny, sa s priamym zvukom odčíta a vznikne prepad. Aplikácia počíta tri najdôležitejšie odrazy z rozdielu dráh priameho a odrazeného zvuku:
- Stena za reprobedňou. Prepad pri f = c / (4 · d), kde d je vzdialenosť meniča od steny. Pri 1 m je to 86 Hz. Blízko steny sa prepad posunie vyššie, nad pásmo basového meniča, preto pomáha aj bedňa tesne pri stene.
- Bočná stena. Odraz kratší ako 3 ms splýva s priamym zvukom a rozmazáva obraz. Od 6 ms je neškodný.
- Podlaha. Odraz od podlahy medzi bedňou a poslucháčom. Ak prepad padne do stredného pásma (120 až 600 Hz), ekvalizér ho neopraví. Pomôže iná výška basového meniča alebo koberec.
Deväť kontrol umiestnenia
Z výpočtu vznikne tabuľka kontrol s cieľmi a radami:
| Kontrola | Cieľ |
|---|---|
| Vplyv miestnosti na basy (25 až 250 Hz) | rozptyl do ±4 dB |
| Stereo trojuholník | uhol 60°, akceptovateľne 40 až 90° |
| Odstup od steny za reprobedňou | aspoň 1 m (dipól 1,2 m), odraz po 6 ms |
| Odstup od bočnej steny | aspoň 1 m alebo odraz po 6 ms |
| Odraz od podlahy | prepad mimo 120 až 600 Hz |
| Dozvuk miestnosti | 400 až 600 ms |
| Poslucháč a dozvuková vzdialenosť | najviac 3 × rc |
| Výška výškového meniča | vo výške uší, do ±12 cm |
| Veľkosť miestnosti | aspoň 15 m² (dipól 22 m²) |
Hľadanie najlepšieho umiestnenia
Tlačidlo Nájdi najlepšie rozmiestnenie prejde mriežku polôh reprobední a miesta na sedenie. Bedne pritom drží symetricky a hľadá kombináciu s najrovnejšími basmi v mieste počúvania a uhlom stereo trojuholníka čo najbližšie k 60°. Ak je sedenie pevné, hýbe len bednami. Ak je zadaná zóna počúvania, zostane v nej.
Výsledok vidíš na pôdoryse s mapou basov: zelené miesta dávajú rovnejšie basy, červené horšie. Na pôdoryse sú vyznačené aj body prvého odrazu na bočných stenách, kam sa oplatí dať absorpciu alebo difúzor. Graf porovná basy v miestnosti s voľným priestorom a tabuľka vypíše osové módy do 200 Hz.
V 3D pohľade stojí tvoja bedňa v zariadenej izbe s mapou basov na podlahe a stereo trojuholníkom. Pozrieš sa z miesta na sedenie, z rohu alebo zhora.
Praktické rady
- Nesedávaj v strede miestnosti. V polovici dĺžky leží nulové miesto prvého osového módu a basy tam chýbajú. Lepšie býva sedieť okolo 38 % dĺžky od steny.
- Bedne aj sedenie čo najďalej od rohov. Roh vybudí všetky módy naraz.
- Ak bedňa musí stáť pri stene, vyber v kroku Návrh umiestnenie „pri stene“. Model potom ráta s menším poklesom basov a výhybka s menšou korekciou baffle step.
- Koberec medzi bednami a poslucháčom, závesy a plná knižnica skrátia dozvuk aj odraz od podlahy.
Model počíta s pravouhlou miestnosťou s pevnými stenami a ustáleným stavom. Skutočné steny čiastočne prepúšťajú basy, nábytok tlmí a otvorené dvere menia módy. Výsledok je spoľahlivý na porovnanie umiestnení, presné čísla potvrdí až meranie mikrofónom v mieste počúvania.