akustyka część 3

AV
AKUSTYKA POMIESZCZE¡
 Tekst: Filip Kulpa  Rysunki: Monika Markowska
TECHNIKA HI-FI
AKUSTYKA WN¢TRZ (3)
ZESTAWY G¸OÂNIKOWE W SYSTEMACH
WIELOKANA¸OWYCH – KONFIGURACJA I USTAWIENIE
Wiele z zasad dotyczàcych ustawiania g∏oÊników w systemach stereofonicznych
znajduje zastosowanie równie˝ w systemach wielokana∏owych. Problem w tym,
˝e w wi´kszoÊci przypadków oznaczajà one jeszcze wi´ksze wymagania odnoÊnie
pomieszczenia ods∏uchowego, o czym – niestety – wi´kszoÊç producentów
i u˝ytkowników ca∏kowicie zapomina...
poprzednim numerze AV omówiliÊmy zasady ustawiania kolumn g∏oÊnikowych w systemie stereo. W tym odcinku radzimy, jak ustawiç g∏oÊniki w konfiguracji wielokana∏owej, która
zdobywa coraz szerszà popularnoÊç nie tylko za sprawà kina domowego,
ale i systematycznego wzrostu liczby nagraƒ w formacie SACD Multichannel. Poni˝ej rozwa˝ymy dwa „rodzaje” systemów wielokana∏owych: muzyczne (budowane z myÊlà o wiernym odtwarzaniu muzyki) i kinowe (majàce w za∏o˝eniu odtwarzaç przede wszystkim Êcie˝ki filmowe).
W
SYSTEM MUZYCZNY W TEORII
I W PRAKTYCE
Dla wielokana∏owych zestawów muzycznych najw∏aÊciwsze jest ustawienie
g∏oÊników zgodne z mi´dzynarodowà normà ITU-R BS. 775-1 (rys. 1). Ze
standardu tego korzystajà re˝yserzy nagraƒ oraz specjaliÊci od miksowania
i masteringu. Wszystkie g∏oÊniki sà rozmieszczone na planie okr´gu, w którego Êrodku znajduje si´ s∏uchacz. Zalecany promieƒ okr´gu wynosi od 2 do
4 m, zale˝nie od wielkoÊci pomieszczenia i g∏oÊników. Zestawy przednie poRys. 1. Optymalne rozmieszczenie g∏oÊników w systemie muzycznym
na planie okr´gu, zgodne z normà ITU-R BS. 775-1. W ustawieniu tym
nie zachodzi potrzeba wyrównania czasowego poszczególnych g∏oÊników
(co jest szczególnie wa˝ne w odtwarzaczach SACD/DVD-A). G∏oÊniki sà
skierowane w stron´ s∏uchacza
L
C
Sub
P
30°
110°
LT
62 AUDIOVIDEO
PT
winny tworzyç (z g∏owà s∏uchacza) kàt 60 stopni, to znaczy ka˝dy z tych
g∏oÊników powinien znajdowaç si´ o 30 stopni od linii Êrodkowej (osi symetrii systemu). Ka˝dy z g∏oÊników efektowych (tylnych) powinien tworzyç kàt
100-120 stopni z tà linià. Osie akustyczne (czyli z grubsza g∏oÊniki wysokotonowe) wszystkich zestawów winny znajdowaç si´ na tej samej wysokoÊci
wzgl´dem uszu s∏uchacza. Dopuszczalne jest umieszczenie g∏oÊników tylnych nieco powy˝ej uszu s∏uchacza, ale nie wy˝ej ni˝ 15 stopni w p∏aszczyênie pionowej wzgl´dem niego. Niestety, powy˝sze zalecenia trudno zastosowaç w praktyce. Potrzebna jest bowiem znaczna iloÊç miejsca w pokoju,
ze wzgl´du na jednakowà odleg∏oÊç s∏uchacza od g∏oÊników tylnych
i przednich.
Twórcy formatów SACD i DVD-Audio zalecajà ponadto, by wszystkie zestawy
g∏oÊnikowe by∏y identyczne. Warunek ten pozornie wydaje si´ logiczny, gdy˝
w powy˝szych formatach wszystkie z kana∏ów sà technicznie równowa˝ne.
Zalecenie to jest jednak równie ma∏o realistyczne jak samo ustawienie kolumn na planie okr´gu. Zestawy g∏ówne sà na ogó∏ zbyt du˝e, by mo˝na by∏o pokusiç si´ o proste zwi´kszenie ich liczby w pomieszczeniu do pi´ciu.
Poza tym drastycznie zwi´ksza to koszt systemu, jeÊli kolumny majà byç odpowiednio wysokiej jakoÊci. Trzeba te˝ pami´taç, ˝e informacja muzyczna
w kana∏ach tylnych nigdy nie obejmuje takiego zakresu pasma akustycznego
i nie wykorzystuje tak szerokiego spektrum dynamiki, jak ma to miejsce w kana∏ach przednich. Z tego wzgl´du, zalecenie co do identycznoÊci wszystkich
g∏oÊników jest czysto teoretyczne. W wielu wypadkach ma∏e g∏oÊniki tylne
o konstrukcji zbli˝onej do zestawów przednich (w zakresie Êrednio-wysokotonowym) zapewnià optymalne rezultaty.
Nawet gdyby powy˝sze warunki zastosowaç w praktyce, to i tak barwa
brzmienia z ka˝dego kana∏u b´dzie inna, co ∏atwo stwierdziç, pos∏ugujàc si´
odpowiednià p∏ytà testowà z nagranym szumem. Przyczynà tego stanu rzeczy
jest interakcja zestawów g∏oÊnikowych z pomieszczeniem ods∏uchowym – zagadnienie, które szerzej omawialiÊmy dwa miesiàce temu na przyk∏adzie systemów stereofonicznych. Problemy akustyczne wyst´pujàce w instalacji 2-kana∏owej ulegajà nasileniu w systemach 5- lub 7-kana∏owych, ze wzgl´du na
wi´kszà liczb´ êróde∏ dêwi´ku oddzia∏ywajàcych z pomieszczeniem.
Aby zminimalizowaç interakcj´ g∏oÊników tylnych i centralnego ze Êcianami
pomieszczenia, zwykle dobre efekty daje ustawienie ich w menu procesora
A/V jako ma∏ych (small). Cz´stotliwoÊci poni˝ej okreÊlonej przez nas wartoÊci nie b´dà odtwarzane z tych kana∏ów (zostanà przekierowane do subwoofera i g∏oÊników „du˝ych”), dzi´ki czemu bas mo˝e zyskaç na precyzji.
AV
TECHNIKA HI-FI
Rys. 2. Typowa konfiguracja 5.0 (bez subwoofera), mo˝liwa do zrealizowania
w wi´kszoÊci pomieszczeƒ. Sàsiedztwo Êcian wzgl´dem g∏oÊników przednich
i tylnych to wyraêny kompromis. W takiej konfiguracji lepiej zastosowaç
ma∏e g∏oÊniki tylne o skromnym fundamencie basowym. W systemie
muzycznym powinny si´ one znajdowaç niedaleko za g∏owà s∏uchacza,
tworzàc ze sobà kàt 120-160° (i byç skierowane w stron´ s∏uchacza)
Rys. 3. P∏aszczyzna pionowa ustawienia g∏oÊników tylnych:
nie powinny si´ one znajdowaç wy˝ej ni˝ 15 stopni powy˝ej p∏aszczyzny
ods∏uchu. W wi´kszoÊci przypadków zalecane jest skierowanie osi
g∏oÊników do do∏u
60°
0-15°
120-150°
G¸OÂNIKI TYLNE
Wbrew pozorom, doÊç problematyczne okazuje si´ optymalne rozmieszczenie g∏oÊników centralnego i tylnych. Zazwyczaj zestawy tylne sà umieszczane w pobli˝u naro˝ników pomieszczenia i jest to – jak wiadomo – najgorsza
mo˝liwa konfiguracja. Silne uwypuklenie niskich tonów zaburza równowag´ tonalnà w kana∏ach tylnych, a co za tym idzie, pogarsza przejrzystoÊç
i dok∏adnoÊç brzmienia pozosta∏ych zakresów. JeÊli ze wzgl´dów praktycznych nie jesteÊmy w stanie ustawiç g∏oÊników w wi´kszej odleg∏oÊci od Êcian
(przynajmniej 0,5 m, pami´tajàc, aby odleg∏oÊci od pod∏ogi, Êcian bocznych
i tylnej by∏y ró˝ne!), to dobrym rozwiàzaniem sà ma∏e g∏oÊniki podstawkowe (promieniujàce bezpoÊrednio) o budowie sekcji Êrednio-wysokotonowej
zbli˝onej do zestawów g∏ównych. Nie jest to jednak warunek konieczny, poniewa˝ – znów to podkreÊlimy – warunki akustyczne wokó∏ g∏oÊników tylnych sà zwykle znaczàco ró˝ne od otoczenia zestawów g∏ównych. ObecnoÊç Êcian mo˝e w wielu przypadkach silniej modyfikowaç równowag´ tonalnà ni˝ zastosowanie takich czy innych kolumn. Nale˝y jednak zadbaç, by
zestawy efektowe nie by∏y znacznie gorsze ni˝ zestawy frontowe. Ró˝nica
dwóch, trzech umownych klas jakoÊciowych mo˝e ju˝ skutkowaç wyraênym
pogorszeniem spójnoÊci brzmienia.
JeÊli dà˝ymy do sytuacji, aby scena dêwi´kowa by∏a jak najbardziej spójna,
trójwymiarowa i pozbawiona dziur, co w najwi´kszej mierze determinuje
atrakcyjnoÊç wielokana∏owego odtwarzania muzyki, to optymalne efekty
zapewni szerokie rozstawienie g∏oÊników tylnych, zgodne z zaleceniami
ITU-R. Kàt tworzony przez te zestawy (wraz z g∏owà s∏uchacza) nie powinien
byç mniejszy ni˝ 120 i nie wi´kszy ni˝ 150 stopni. W´˝sze ich rozstawienie
(bardziej za s∏uchaczem) powoduje rozszczepienie panoramy dêwi´kowej
na dwie oddzielne cz´Êci, zaÊ ustawienie dok∏adnie po bokach miejsca ods∏uchu sprawi, ˝e lokalizacja instrumentów z ty∏u b´dzie mocno utrudniona
(efekt s∏uchawkowy).
si´ niekorzystnymi charakterystykami kierunkowymi w p∏aszczyênie poziomej
(lewo-prawo), co oznacza zwi´kszone podbarwienia dêwi´ku. W efekcie rzadko które g∏oÊniki centralne sà spójne pod wzgl´dem barwowym z zestawami
przednimi (z analogicznej serii). Na efekt ten ma równie˝ wp∏yw zazwyczaj ma∏o szcz´Êliwe ustawienie wzgl´dem Êcian bocznych – dok∏adnie poÊrodku. Takie ustawienie jest niekorzystne, gdy˝ doÊç silnie sà wzbudzane rezonanse niskotonowe w pomieszczeniu. JeÊli pokój jest du˝y (szeroki), to warto rozwa˝yç
mo˝liwoÊç niewielkiego przesuni´cia systemu w bok, zwracajàc jednak uwag´,
by symetria ustawienia wszystkich g∏oÊników nie by∏a ewidentnie zaburzona.
Rys. 4a. Du˝a ró˝nica wysokoÊci ustawienia g∏oÊnika centralnego wzgl´dem
osi akustycznej zestawów g∏ównych niekorzystnie wp∏ywa na pogorszenie
realizmu sceny dêwi´kowej i barwy kana∏u centralnego, niezale˝nie od tego,
czy mamy do czynienia z systemem muzycznym, czy kinowym
d max. 30-40 cm
Rys. 4b. Zdecydowanie najlepsze efekty brzmieniowe zapewni zastàpienie
konwencjonalnego g∏oÊnika centralnego trzecià kolumnà, identycznà jak
w kana∏ach g∏ównych (lewy/prawy). Niestety w kinie domowym taka
konfiguracja staje si´ zupe∏nie niepraktyczna
G¸OÂNIK CENTRALNY
Ustawienie g∏oÊnika centralnego pozornie wydaje si´ oczywiste. Ma on staç poÊrodku, pomi´dzy kolumnami lewà a prawà. I to wszystko, co zwykle mówi si´
na ten temat. Zwykle zapomina si´ jednak, ˝e kana∏ centralny powsta∏ g∏ównie
z myÊlà o odtwarzaniu Êcie˝ek filmowych. Ponadto najcz´Êciej spotykane, poziome (le˝àce) konstrukcje 2-dro˝nych g∏oÊników centralnych charakteryzujà
AUDIOVIDEO 63
AV
AKUSTYKA POMIESZCZE¡
TECHNIKA
TEST/PRODUKT
HI-FI
Rys. 5a. Prawid∏owe rozmieszczenie g∏oÊników w systemie 5.1,
w p∏aszczyênie poziomej. Zestawy przednie i tylne sà ustawione nieco
w´˝ej ni˝ w systemie muzycznym, co z jednej strony jest podyktowane
koniecznoÊcià zsynchronizowania dêwi´ku z obrazem (g∏oÊniki przednie),
a z drugiej – odmiennym sposobem realizacji Êcie˝ek filmowych 5.1
i muzycznych
Rys. 5b. W sytuacji gdy nie jest mo˝liwe klasyczne ustawienie g∏oÊników na
planie prostokàta i zachodzi koniecznoÊç ustawienia ekranu w naro˝niku
pomieszczenia, nale˝y zadbaç o symetri´ ustawienia g∏oÊników wzgl´dem
Êcian - tak jak przedstawiono to na rysunku. Naj∏atwiej b´dzie to
zrealizowaç w pomieszczeniach kwadratowych
Sub
Lewy
Prawy
20-25°
20-25°
100-120°
100-120°
Lewy tylny
Prawy tylny
Zarówno w systemach muzycznych, jak i kinowych, niekorzystne jest równie˝
umieszczenie g∏oÊnika centralnego nisko nad pod∏ogà (np. pod telewizorem), gdy˝ powinien si´ on znajdowaç na równi z osià akustycznà zestawów
przednich. Ró˝nica wysokoÊci nie powinna przekraczaç 30 cm. W przeciwnym razie, uzyskanie równomiernego wype∏nienia sceny dêwi´kowej mo˝e
okazaç si´ problematyczne.
Z tych wzgl´dów, trudno jednoznacznie oceniç przydatnoÊç g∏oÊnika centralnego w systemie muzycznym. Jego rol´ powinien przejàç konwencjonalny, trzeci zestaw g∏oÊnikowy przedni, identyczny jak kolumny lewa i prawa.
Jest to jednak rozwiàzanie dosyç bezkompromisowe, gdy˝ w konfiguracji kina domowego rodzi rozmaite problemy praktyczne (brak ekranowania,
trudnoÊci w ustawieniu ekranu, telewizora). W sytuacji gdy nie mo˝na zainstalowaç trzeciej kolumny przedniej, warto – zamiast typowego g∏oÊnika
centralnego – rozwa˝yç konfiguracj´ 4.0 (lub 4.1).
Posiadacze zestawów kina domowego nie majà tego zmartwienia, poniewa˝
popularny „central” odgrywa znaczàcà rol´, odtwarzajàc dialogi i przykuwajàc
akcj´ do Êrodka ekranu, co ma szczególne znaczenie dla widzów siedzàcych nie
na wprost ekranu.
SYSTEM KINOWY
Powy˝sze zalecenia i obserwacje majà istotne znaczenie szczególnie w przypadku systemów przeznaczonych do s∏uchania muzyki, bez wzgl´du na to, czy
b´dà to nagrania zrealizowane w formatach wysokiej rozdzielczoÊci (DVD-A,
SACD), czy z kompresjà (Dolby Digital, DTS), jakkolwiek w tym drugim przypadku uzyskiwana jakoÊç dêwi´ku jest s∏absza.
Panuje doÊç powszechna opinia, ˝e optymalne ustawienie g∏oÊników w systemie kinowym jest inne ni˝ w systemie muzycznym. W rzeczywistoÊci zasady
rozmieszczania g∏oÊników sà podobne, przy czym mo˝na je traktowaç mniej
rygorystycznie ni˝ w systemach muzycznych. Dwie podstawowe ró˝nice dotyczà szerokoÊci (kàta) rozstawienia g∏oÊników frontowych (L/R) oraz sposobu
ustawienia i rodzaju g∏oÊników tylnych.
Zestawy g∏oÊnikowe przednie powinny byç ustawione w kàcie nie wi´kszym
ni˝ 45 stopni wzgl´dem s∏uchacza. Chodzi o to, aby êród∏a dêwi´ków
w przedniej cz´Êci sceny dêwi´kowej by∏y lokalizowane w obr´bie wyÊwietlanego obrazu (jak ma to miejsce w kinie), a nie daleko poza nim. OczywiÊcie warunku tego nie da si´ spe∏niç, jeÊli do reprodukcji obrazu s∏u˝y
64 AUDIOVIDEO
klasyczny telewizor. Dopiero du˝e ekrany projekcyjne pozwalajà na dobre
zsynchronizowanie przestrzenne dêwi´ku z obrazem.
Optymalne po∏o˝enie g∏oÊników tylnych w∏aÊciwie powinno byç takie samo
jak w systemach muzycznych (g∏oÊniki ustawione pod kàtem 100-120° do linii Êrodkowej). Nie jest jednoznacznie okreÊlone, czy powinny promieniowaç w stron´ s∏uchacza, czy byç skierowane na wprost, zwi´kszajàc w ten
sposób udzia∏ dêwi´ku odbitego w polu akustycznym. W ciasnych pomieszczeniach, w których odleg∏oÊci do g∏oÊników tylnych muszà byç bardzo ma∏e (poni˝ej 1,5-1,8 m), warto rozwa˝yç zastosowanie g∏oÊników dipolowych
lub bipolarnych. Powodujà one lepsze rozproszenie informacji z kana∏ów
tylnych ni˝ kolumny konwencjonalne, co skutkuje bardziej realistycznym oddaniem efektów surround.
5.1 CZY 7.1?
Cz´Êç u˝ytkowników kina domowego rozwa˝a rozbudow´ systemu 5.1 do
konfiguracji 6.1 lub 7.1. Ta pierwsza daje gorsze efekty ni˝ druga, nie warto
wi´c sobie nià zaprzàtaç g∏owy. Kiedy jest sens dodania dwóch dodatkowych g∏oÊników tylnych? Odpowiedê b´dzie nieco przewrotna. Z pewnoÊcià
nie wtedy, gdy kanapa czy fotel stoi pod Êcianà tylnà lub mniej ni˝ 1,5 m od
niej. Wówczas prawid∏owe ustawienie jednej pary g∏oÊników tylnych jest ju˝
utrudnione. JeÊli jednak dysponujemy na tyle du˝à iloÊcià miejsca za
punktem ods∏uchu, by dostatecznie zró˝nicowaç po∏o˝enie dwóch par
g∏oÊników tylnych (zgodnie z przedstawionymi zaleceniami), to wówczas
system 8-kana∏owy zapewni bardziej realistyczne doznania dêwi´ku dookólnego. Trzeba jednak zaznaczyç, ˝e b´dzie to dotyczyç raczej ods∏uchu Êcie˝ek filmowych, a nie muzyki (pomimo ˝e nowoczesne procesory A/V majà
odpowiednie dekodery THX z trybem Music).
USTAWIENIE SUBWOOFERA
Ustawienie g∏oÊnika subniskotonowego doÊç cz´sto przysparza problemów,
poniewa˝ bardzo silnie oddzia∏uje on z pomieszczeniem. Firma Genelec zaleca, by subwoofer ustawiaç pod Êcianà lub w odleg∏oÊci nie wi´kszej ni˝
90 cm, wskazujàc na istotny problem wygaszania fali niskotonowej przez jej
pierwsze odbicie od Êciany tylnej. JeÊli g∏oÊnik niskotonowy znajduje si´ np.
w odleg∏oÊci 1 metra od Êciany tylnej, to powracajàca fala od niej odbita,
majàca d∏ugoÊç 4 m, jest przesuni´ta w fazie o 180° w miejscu, gdzie
AV
TECHNIKA HI-FI
Rys. 6. Cz´sto zaleca si´, aby g∏oÊniki tylne znajdowa∏y si´ wy˝ej ni˝
pozosta∏e, na wysokoÊci 1,5-1,8 m. JeÊli jednak tylna Êciana znajduje si´
blisko za s∏uchaczem (mniej ni˝ 1,5 m), to zestawy tylne powinny
znajdowaç si´ odpowiednio ni˝ej
Rys. 7. System kina domowego w swej najbardziej z∏o˝onej formie – 7.1.
Zestawy efektowe (surround) powinny byç ustawione
dok∏adnie po bokach s∏uchacza, lub nieco z ty∏u, zaÊ zestawy tylne
efektowe – za s∏uchaczem, pod kàtem 135-150° do linii Êrodkowej (0°)
Lewy
1,5-1,8 m
min. 1,5 m
Prawy
20-25°
90-110°
135-150°
Prawy efektowy
Lewy efektowy
znajduje si´ g∏oÊnik. Oznacza to, ˝e fala o d∏ugoÊci 4 m (f = 86 Hz) ulegnie
wygaszeniu. Jak nietrudno sprawdziç, im odleg∏oÊç subwoofera od Êciany
jest wi´ksza, tym dla ni˝szych cz´stotliwoÊci wyst´puje ten efekt – czyli ju˝
w obszarze dzia∏ania subwoofera (zwykle subwoofer jest odcinany przy cz´stotliwoÊci 80 Hz). OczywiÊcie efekt ten mo˝na spo˝ytkowaç na swojà korzyÊç, próbujàc zminimalizowaç jeden z bardziej dokuczliwych rezonansów
pomieszczenia. Z kolei ustawienie g∏oÊnika basowego przy samej Êcianie tylnej tylko pozornie stoi w sprzecznoÊci ze „sztukà audiofilskà“, gdy˝ regulacja czu∏oÊci pozwala skompensowaç nadmiar niskich tonów, a dzi´ki silniejszemu wspomaganiu pomieszczenia, subwoofer mo˝e zagraç g∏oÊniej.
Istotnym zaleceniem jest równie˝ to, aby unikaç ustawienia g∏oÊnika subniskotonowego w du˝ej odleg∏oÊci od g∏oÊników przednich oraz w jednakowej odleg∏oÊci od wszystkich Êcian (zwielokrotniony efekt opisany wy˝ej).
Lewy tylny
Prawy tylny
PODSUMOWANIE
Mog∏oby si´ wydawaç, ˝e zwi´kszenie liczby g∏oÊników w pomieszczeniu oraz
liczby kana∏ów Êcie˝ek dêwi´kowych jest prostym lekarstwem na niedomagania klasycznej stereofonii. Paradoksalnie jednak, problemy wzrastajà proporcjonalnie do liczby zainstalowanych g∏oÊników, co jest zwyk∏à konsekwencjà
ich jeszcze silniejszego oddzia∏ywania z pomieszczeniem ods∏uchowym. Decydujàc si´ na zestaw wielokana∏owy do ods∏uchu muzyki, warto uwzgl´dniç
mo˝liwoÊci poprawnego ustawienia g∏oÊników i w zale˝noÊci od tego wybraç
najodpowiedniejszy wariant, choçby 4.0. Nie wolno te˝ zapominaç, ˝e w ka˝dym systemie wielokana∏owym nadrz´dnà rol´ sprawujà ZAWSZE g∏oÊniki
przednie (lewy, prawy). To od ich jakoÊci w najwi´kszej mierze zale˝y brzmienie ca∏ego zestawu. Posiadacze systemów 5.1 równie˝ powinni dobrze
przemyÊleç sens rozbudowywania instalacji do wersji 7.1 w kontekÊcie
ustawienia dodatkowej pary g∏oÊników tylnych. Ustawienie ich byle gdzie
i byle jak nie przyniesie oczekiwanej poprawy jakoÊci dêwi´ku, a w niektórych
sytuacjach mo˝e go nawet pogorszyç.
W powy˝szym kontekÊcie rola zastosowanej elektroniki ma mniejsze znaczenie, oczywiÊcie o ile nie pope∏nimy ewidentnych b∏´dów, jak np. zastosowanie
amplitunera A/V do wzmacniania sygna∏u z odtwarzacza SACD za 10 tysi´cy
z∏otych i do zasilania zestawów g∏oÊnikowych za 20 tysi´cy. Absolutnà przesadà jest natomiast inwestowanie np. w drogie monofoniczne wzmacniacze
mocy w sytuacji, gdy pomieszczenie ma 16 m2 i brak w nim mo˝liwoÊci prawid∏owego rozstawienia g∏oÊników. Potrzeba taka mo˝e realnie pojawiç si´ dopiero wówczas, gdy warunki akustyczne sà zbli˝one do optymalnych, a êród∏o
sygna∏u (SACD, DVD-A) jest naprawd´ wysokiej klasy.
AUDIOVIDEO 65