akustyka część 2

AV
AKUSTYKA POMIESZCZE¡
 Tekst: Filip Kulpa  Rysunki: Monika Markowska
TECHNIKA HI-FI
AKUSTYKA WN¢TRZ (2)
USTAWIANIE ZESTAWÓW G¸OÂNIKOWYCH
Dla jednych to niekoƒczàce si´ eksperymenty i mozolne poszukiwanie
najlepszego brzmienia zestawu hi-fi, dla innych – êród∏o frustracji i walka
z trudnà do ogarni´cia akustykà pokoju ods∏uchowego. Mowa o ustawianiu
kolumn g∏oÊnikowych. Co i jak robiç, by uzyskaç dobry dêwi´k?
ielu doÊwiadczonych audiofilów przyznaje, ˝e bez dok∏adnego
ustawienia g∏oÊników nie mo˝e byç mowy o wiernym odtwarzaniu muzyki. Z drugiej zaÊ strony, wielu melomanów i audiofilów ustawia kolumny niestarannie, cz´sto podÊwiadomie godzàc si´ na kompromisy. W drugiej cz´Êci cyklu artyku∏ów o akustyce wn´trz omawiamy zasady prawid∏owego rozmieszczenia zestawów g∏oÊnikowych, z uwzgl´dnieniem
konfiguracji stereofonicznej. Radzimy, jak post´powaç, by w Êwiadomy sposób
zoptymalizowaç ustawienie kolumn.
Stereofonia wykorzystuje naturalnà zdolnoÊç ucha ludzkiego do detekcji nat´˝enia dêwi´ku i ró˝nic fazy. JeÊli jedna z kolumn gra g∏oÊniej, to s∏uchacz rejestruje przesuni´cie sceny dêwi´kowej w kierunku tej w∏aÊnie kolumny. Podobnie jest, jeÊli jeden z g∏oÊników znajduje si´ bli˝ej s∏uchacza ni˝ drugi – równie˝
wtedy us∏yszymy asymetri´ obrazu dêwi´kowego.
tj. o du˝ym czasie pog∏osu, w którym wyst´pujà silne wczesne odbicia od Êcian
bocznych, s∏abiej eksponujà omawiany efekt. W takich warunkach ods∏uchowych nie mo˝e byç mowy o dok∏adnej reprodukcji efektów przestrzennych, nagranych na p∏ycie. Miarà symetrii ustawienia g∏oÊników jest test nagrania lub
szumu monofonicznego. JeÊli zestawy g∏oÊnikowe pracujà w zgodnej fazie, to
dêwi´k powinien byç lokalizowany w wàskim obszarze, dok∏adnie w Êrodku
pomi´dzy kolumnami. Im obszar ten jest mniejszy (wp∏yw na to ma wyt∏umienie Êcian, sufitu oraz odleg∏oÊç g∏oÊników od tych˝e p∏aszczyzn), tym lepiej.
Symetria w ustawieniu g∏oÊników to nie tylko ich równe oddalenie od s∏uchacza, ale równie˝ równe wysokoÊci ustawienia g∏oÊników, kàta ich skr´cenia
w kierunku s∏uchacza oraz równe odleg∏oÊci od Êcian bocznych. W wielu sytuacjach nie jest mo˝liwe ustawienie g∏oÊników dok∏adnie symetrycznie wzgl´dem Êcian bocznych. Jest to kompromis do przyj´cia, o ile tylko wprowadzona
asymetria nie jest drastyczna (np. odleg∏oÊç do Êciany lewej wynosi 0,5 m,
a do prawej – 2 m).
1. SYMETRIA
Aby mo˝liwe by∏o precyzyjne odtworzenie efektów stereofonicznych, zgodne
z zamiarami realizatora nagrania, konieczna jest wi´c symetria ustawienia
g∏oÊników wzgl´dem miejsca ods∏uchu. Obydwie kolumny powinny znajdowaç si´ w identycznych odleg∏oÊciach od s∏uchacza, z dok∏adnoÊcià do pojedynczych centymetrów. Precyzja w tym wypadku naprawd´ pop∏aca – w tym
celu warto pos∏u˝yç si´ taÊmà mierniczà (nie, nie przesadzam!). W dobrze przygotowanym pomieszczeniu ods∏uchowym nietrudno jest us∏yszeç przesuni´cie
Êrodka sceny dêwi´kowej, spowodowane nierównym o 4-5 cm oddaleniem
g∏oÊników od s∏uchacza. Efekt ten jest ∏atwiejszy do us∏yszenia w pomieszczeniach silnie lub Êrednio wyt∏umionych. Pokoje o s∏abo kontrolowanej akustyce,
2. SZEROKOÂå BAZY STEREO
W uj´ciu geometrycznym, zestawy g∏oÊnikowe wraz ze s∏uchaczem stanowià
trzy wierzcho∏ki trójkàta, który oznaczymy jako LPS (rys. 2). Przyjmuje si´, ˝e
kàt α, którego wierzcho∏ek pokrywa si´ z miejscem ods∏uchu, powinien byç zawarty w przedziale 45-60°. Oznacza to, ˝e odleg∏oÊç s∏uchacza od ka˝dego
z g∏oÊników (s) jest równa bàdê wi´ksza ni˝ szerokoÊç bazy (B). W praktyce, pos∏ugiwanie si´ odleg∏oÊcià s jest mniej wygodne ni˝ odleg∏oÊcià s∏uchacza od
bazy (d), dlatego powy˝szy warunek mo˝na zapisaç jako:
0,866 x B < d < 1,207 x B
Na przyk∏ad, dla typowej szerokoÊci bazy B = 2,5 m, optymalna odleg∏oÊç
punktu ods∏uchowego wynosi 2,16-3,02 m. OczywiÊcie, od zasady tej sà wy-
W
ZAGADNIENIA OGÓLNE
Rys. 1. JeÊli pomieszczenie ods∏uchowe jest asymetryczne, nale˝y dà˝yç do
uzyskania symetrii wzd∏u˝ Êcian bocznych (przyk∏ad b). W ustawieniu a scena
dêwi´kowa mo˝e byç nierównomierna
a)
Rys. 2. Trójkàt ods∏uchowy optymalnego ustawienia
g∏oÊników. SzerokoÊç bazy B powinna byç równa lub
nieco mniejsza ni˝ odleg∏oÊç do g∏oÊników (d)
b)
P
materia∏ t∏umiàcy
materia∏ t∏umiàcy
L
L
B
s
s
d
(45°<α<60°)
C
66 AUDIOVIDEO
AV
TECHNIKA HI-FI
jàtki. Zestawy g∏oÊnikowe elektro- lub magnetostatyczne (panele) zwykle preferujà ustawienia w´˝sze, to znaczy takie, w których zestawy sà rozstawione
wzgl´dem s∏uchacza w kàcie mniejszym ni˝ 45 stopni (oznacza to, ˝e odleg∏oÊç d w naszym przyk∏adzie wynosi∏aby wi´cej ni˝ 3,02 m). Jednak dla wi´kszoÊci konwencjonalnych zestawów g∏oÊnikowych warto przestrzegaç podanej
zale˝noÊci. Z moich obserwacji wynika, ˝e zbyt wàskie ustawienie g∏oÊników
jest cz´sto stosowane przez audiofilów. Najcz´Êciej prowadzi to do nienaturalnego ÊciÊni´cia sceny dêwi´kowej, os∏abienia separacji êróde∏ dêwi´ków oraz
do ogólnego zmniejszenia realizmu przestrzennego. Ponadto, znacznie trudniej jest wówczas uzyskaç realistycznà g∏´bi´ obrazu stereo. Wàskie ustawienie
kolumn wià˝e si´ bowiem ze wzrostem udzia∏u dêwi´ków odbitych w polu
akustycznym s∏uchacza (w miejscu, gdzie siedzi) w stosunku do fali dêwi´kowej
bezpoÊredniej. PisaliÊmy o tym dok∏adniej miesiàc temu.
Z kolei zbyt szerokie rozstawienie kolumn lub te˝ zbyt bliskie po∏o˝enie punktu
ods∏uchowego wzgl´dem kolumn najcz´Êciej jest przyczynà problemów z w∏aÊciwym ogniskowaniem instrumentów, powstawaniem dziury na Êrodku sceny,
jak równie˝ os∏abieniem spójnoÊci dêwi´ku. Mo˝na przyjàç, ˝e dla uzyskania
optymalnej stereofonii szerokoÊç bazy (B) powinna zawieraç si´ w przedziale
2-3,5 m. W przypadku bardzo du˝ych kolumn wielodro˝nych, w których
odleg∏oÊci pomi´dzy przetwornikami sà znaczne, podana górna granica mo˝e
si´ okazaç niewystarczajàca dla osiàgni´cia satysfakcjonujàcej integracji poszczególnych przetworników.
3. KÑT SKR¢CENIA KOLUMN
Czasem potocznie okreÊlany jako dogi´cie kolumn, jest bardzo istotnym parametrem warunkujàcym charakter i precyzj´ stereofonii, jak równie˝ równowag´ tonalnà (barw´). W du˝ej mierze jest to kwestia indywidualnych preferencji
s∏uchacza, czy osie kolumn zostanà nakierowane na, przed, czy za miejsce ods∏uchu. Istniejà jednak istotne zale˝noÊci, okreÊlajàce, jakiego rodzaju dêwi´k
otrzymamy w ka˝dej z wymienionych sytuacji.
Skr´cenie kolumn w kierunku miejsca ods∏uchowego generalnie poprawia
ogniskowanie êróde∏ pozornych i g∏´bi´ sceny dêwi´kowej. Czasem odbywa si´
to jednak kosztem s∏abszego oderwania dêwi´ku od kolumn i szerokoÊci sceny.
Zwykle trzeba wi´c osiàgnàç kompromis pomi´dzy precyzjà ogniskowania
i g∏´bià sceny oraz swobodniejszà projekcjà sceny, mniej przywiàzanà do samych g∏oÊników. Warto te˝ mieç na uwadze, ˝e w przypadku wi´kszoÊci zesta-
Rys. 3. Kàt skr´cenia kolumn warunkuje poziom wczesnych odbiç
docierajàcych do uszu s∏uchacza. Ustawienie (a) w polu prawie
swobodnym (bliskim) daje wi´kszà mo˝liwoÊç ustawienia kolumn na
wprost ni˝ ustawienie bliskie Êcian bocznych (b), w którym lepsze efekty
zapewni zazwyczaj skr´cenie osi kolumn do Êrodka
b)
materia∏ t∏umiàcy
a)
wów g∏oÊnikowych skr´cenie kolumn do Êrodka zapewnia lepszà równowag´
wy˝szych rejestrów. Charakterystyki cz´stotliwoÊciowe zestawów g∏oÊnikowych sà bardziej p∏askie na osi g∏ównej ni˝ poza nià, a ponadto wi´kszy kàt
skr´cenia kolumn minimalizuje nat´˝enie odbiç od Êcian bocznych, a tym samym ich udzia∏ w polu akustycznym. Inaczej mówiàc, staje si´ ono bardziej
bezpoÊrednie ni˝ dyfuzyjne (patrz poprzedni odcinek artyku∏u w AV 4/04).
Optymalny kàt skr´cenia kolumn jest równie˝ uzale˝niony od akustyki pokoju,
a w szczególnoÊci od Êredniego wspó∏czynnika poch∏aniania Êcian bocznych
oraz ich odleg∏oÊci od kolumn oraz od charakterystyki zestawów g∏oÊnikowych.
a) G∏oÊniki w polu swobodnym
JeÊli pokój jest du˝y i kolumny mogà byç ustawione z dala od Êcian, to mamy
do czynienia z sytuacjà, w której zarówno silne dogi´cie osi kolumn do Êrodka,
jak i ustawienie niemal na wprost sà poprawne i mogà daç dobry efekt brzmieniowy (rys. 3a). Jeszcze wi´kszà elastycznoÊç ustawienia zyskujemy, jeÊli na Êcianach bocznych znajdujà si´ elementy t∏umiàce lub rozpraszajàce. Wówczas
energia pierwszych odbiç jest t∏umiona (rozpraszana) i tylko w niewielkiej cz´Êci dociera do uszu s∏uchacza.
b) G∏oÊniki blisko Êcian bocznych
Ta sytuacja odpowiada realiom wi´kszoÊci pomieszczeƒ ods∏uchowych, którymi nierzadko sà pokoje codziennego u˝ytku. W takim przypadku dogi´cie osi
kolumn do Êrodka zmniejsza poziom wczesnych odbiç fal dêwi´kowych i z tego wzgl´du lepsze efekty zapewni zazwyczaj silne skr´cenie g∏oÊników do wewnàtrz (kàt 15-20° lub wi´kszy). Z ca∏à pewnoÊcià nie jest dobrym pomys∏em
ustawienie g∏oÊników na wprost (zerowy kàt skr´cenia), gdy stojà one pó∏ metra od Êcian bocznych.
4. ODLEG¸OÂå OD ÂCIAN
Z regu∏y ustawienie kolumn w jak najwi´kszej odleg∏oÊci od Êcian bocznych
i tylnej (za kolumnami) sprzyja uzyskiwaniu lepszej przestrzennoÊci dêwi´ku,
swobodniejszej stereofonii. Dêwi´k staje si´ lepiej oderwany od g∏oÊników
ni˝ w przypadku ustawienia w pobli˝u Êcian. Oddalanie kolumn od Êciany
tylnej generalnie powi´ksza g∏´bi´ sceny dêwi´kowej, o efektach dalszego
ustawienia od Êcian bocznych pisaliÊmy w poprzednim akapicie. Drugim pozytywnym skutkiem oddalania kolumn od Êcian (w szczególnoÊci tylnej) jest
zmniejszenie podbarwieƒ niskich tonów. Regu∏a ta nie jest jednak Êcis∏a,
o czym piszemy w dalszej cz´Êci artyku∏u. Trzeba mieç te˝ na uwadze to, ˝e
wraz z poprawà jakoÊci basu (w wyniku odsuwania kolumn od Êciany)
zmniejsza si´ jego nat´˝enie, co w pewnym momencie mo˝e zak∏óciç równowag´ tonalnà systemu. Uwarunkowanie to dotyczy szczególnie ma∏ych
kolumn podstawkowych, cz´sto wymagajàcych wspomagania ze strony
pomieszczenia.
Warto pami´taç, ˝e kolumny du˝e generalnie wymagajà wi´kszego oddalenia od Êcian ni˝ zestawy ma∏e. Jako punkt wyjÊcia mo˝na przyjàç odleg∏oÊç
60-70 cm od Êciany bocznej (liczonà od osi g∏oÊnika wysokotonowego)
i 30 cm od Êciany tylnej (liczonà od tylnej Êcianki kolumn) dla zestawów
g∏oÊnikowych o typowych gabarytach. Wi´kszoÊç z nich brzmi wyraênie gorzej, jeÊli odleg∏oÊci od Êcian sà mniejsze, zw∏aszcza gdy mamy do czynienia
z basrefleksem na tylnej Êciance obudów. Wbrew temu, co powszechnie si´
sàdzi, kolumny tego typu nie sà jednak istotnie bardziej k∏opotliwe w ustawieniu ni˝ konstrukcje wentylowane do przodu. Kolumny z basrefleksem umieszczonym z ty∏u nie powinny staç pod samà Êcianà, tak aby przep∏yw powietrza
przez tunel rezonansowy nie by∏ zak∏ócany. Dok∏adna odleg∏oÊç od Êciany tylnej mo˝e byç okreÊlona wy∏àcznie w drodze eksperymentów ods∏uchowych,
a zalecenia w rodzaju „te kolumny powinny staç minimum 60 cm od Êciany“
nale˝y traktowaç z dystansem, gdy˝ ka˝de pomieszczenie jest inne.
AUDIOVIDEO 67
AV
AKUSTYKA POMIESZCZE¡
TECHNIKA
TEST/PRODUKT
HI-FI
Do tej pory skupiliÊmy si´ g∏ównie na wp∏ywie geometrii ustawienia g∏oÊników
na aspekty przestrzenno-barwowe. Równie wa˝nym, a w wielu wypadkach
bardziej k∏opotliwym problemem jest uzyskanie równomiernego, dobrze zdefiniowanego basu. W praktyce najcz´Êciej niestety nie jest mo˝liwe równoczesne
zoptymalizowanie obydwu aspektów ustawienia g∏oÊników.
Metoda post´powania w takich przypadkach mo˝e polegaç na wyszukiwaniu,
w drodze eksperymentów ods∏uchowych, dwóch optymalnych ustawieƒ g∏oÊników: jednego – pod kàtem basu, drugiego – pod kàtem najlepszej stereofonii. W wi´kszoÊci pomieszczeƒ ods∏uchowych, których rozmiary sà niewielkie,
a mo˝liwe obszary ustawienia g∏oÊników ograniczone np. rozmieszczeniem
mebli, obydwa ustawienia nie b´dà od siebie zbyt odleg∏e. Stosujàc proste
uÊrednianie obydwu po∏o˝eƒ g∏oÊników, pr´dzej czy póêniej uzyskamy satysfakcjonujàcy kompromis. Trzeba tylko wykazaç si´ cierpliwoÊcià i nie zak∏adaç
na wst´pie, ˝e ca∏a sztuka uda si´ nam w ciàgu jednego popo∏udnia! Zwykle
zajmie to kilka dni, tydzieƒ, a czasem nawet miesiàc.
Aby skróciç ten czas do minimum, warto wprowadziç Êcis∏à dyscyplin´ ods∏uchów. Trudno jest podaç jeden, uniwersalny schemat post´powania, gdy˝ ka˝dy ma innà wra˝liwoÊç uszu i koncentracj´. Niemniej jednak warto zastosowaç
si´ do nast´pujàcych zasad:
• Podczas ods∏uchów nale˝y byç ca∏kowicie wypocz´tym, a one same nie powinny trwaç zbyt d∏ugo (jedna sesja nie d∏u˝ej ni˝ 40-60 minut). Trzeba pami´taç, ˝e s∏uch ma tendencj´ do adaptacji i po pewnym czasie niedoskona∏oÊci
brzmienia zaczynajà byç traktowane jako norma.
• Nale˝y wybraç dwa, trzy nagrania, b´dàce testem reprodukcji basu, i tyle samo nagraƒ testujàcych stereofoni´/przestrzennoÊç. Testy jednego i drugiego
ustawienia rozdzieliç w czasie – nie przeprowadzaç ich na przemian lub równoczeÊnie. WÊród nagraƒ do testu basu powinny znaleêç si´ utwory zró˝nicowane pod wzgl´dem iloÊci i zakresu pasma odtwarzanych instrumentów (kontrabas, gitara basowa, gitara akustyczna, b´bny, dêwi´ki elektroniczne, etc).
WÊród nagraƒ do testowania stereofonii warto wybraç utwory orkiestrowe lub
chóralne o wysokiej jakoÊci nagrania oraz mniejsze sk∏ady z wyraênym wokalem, ró˝niàce si´ sposobem nagrania (bliskie i dalekie ustawienie mikrofonów).
• Nale˝y pos∏u˝yç si´ p∏ytà testowà, zawierajàcà sygna∏y niskocz´stotliwoÊciowe (cz´stotliwoÊci pojedyncze oraz sinusoida p∏ynnie przestrajana), do ustale68 AUDIOVIDEO
ju
ko
po
BAS A STEREOFONIA
Rys. 4. Diagonalne ustawienie g∏oÊników w pokoju
zbudowanym na planie kwadratu
a
tn
kà
ze
pr
5. WYSOKOÂå USTAWIENIA G¸OÂNIKÓW
(PUNKTU ODS¸UCHU)
Z tym zagadnieniem majà do czynienia przede wszystkim posiadacze kolumn
podstawkowych. Znana zasada podpowiada, ˝e uszy s∏uchacza oraz oÊ akustyczna zestawów g∏oÊnikowych (zwykle jest to wysokoÊç, na której znajduje si´
g∏oÊnik wysokotonowy) powinny znajdowaç si´ na tym samym poziomie. Ró˝nice rz´du 10-20 cm przy odleg∏oÊci s∏uchacza od bazy 2,5 m nie sà znaczàce
i w tych graniach zwykle mo˝na (a nawet nale˝y) swobodnie eksperymentowaç. Problem w∏aÊciwej wysokoÊci ods∏uchu pojawia si´ niekiedy równie˝
w odniesieniu do ma∏ych zestawów wolnostojàcych. Coraz cz´Êciej spotyka si´
konstrukcje pod∏ogowe o wysokoÊci 85 cm lub nawet mniej, co oznacza, ˝e oÊ
akustyczna takich zestawów znajduje si´ ok. 70 cm nad pod∏ogà. Wydaje si´,
˝e nie zawsze projektanci uwzgl´dniajà problem wysokoÊci miejsca ods∏uchowego, szczególnie w przypadku osób wysokich. Warto wtedy pomyÊleç o wykonaniu 10-20-cm coko∏ów pod zestawy g∏oÊnikowe, które sprawià, ˝e scena
dêwi´kowa podniesie si´ przynajmniej na wysokoÊç g∏owy, a równowaga tonalna zbli˝y do neutralnej. Dodatkowà zaletà takiego rozwiàzania jest zwi´kszenie odleg∏oÊci g∏oÊnika basowego od pod∏ogi, co w wielu wypadkach poprawi reprodukcj´ niskiego zakresu.
nia g∏ównych rezonansów pomieszczenia. Nie chodzi tu o dok∏adny pomiar
cz´stotliwoÊci, tylko o stwierdzenie skali wyst´pujàcych podbiç (strza∏ek) i dziur
(w´z∏ów) w paÊmie akustycznym.
• Zaawansowani u˝ytkownicy mogà si´gnàç po specjalistyczny miernik SPL
(poziomu ciÊnienia akustycznego). Powinien mieç on mo˝liwoÊç odczytu wa˝onego C typu slow (wolnego) i skal´ decybelowà z podzia∏kà 1-2 dB.
USTAWIENIE DIAGONALNE
Pokoje o regularnym, prostopad∏oÊciennym kszta∏cie sà najmniej korzystne pod
wzgl´dem rozk∏adu modów w∏asnych. Szczególnie krytyczne warunki stwarzajà pokoje zbudowane na planie kwadratu lub zbli˝onym do kwadratu. W pomieszczeniach takich du˝y sens ma diagonalne ustawienie kolumn. Jako oÊ symetrii ustawienia traktujemy przekàtnà pod∏ogi. Kolumny znajdujà si´ dzi´ki temu w du˝ej odleg∏oÊci od naro˝ników. W wi´kszoÊci sytuacji, ustawienie diagonalne zapewni bardziej równomierne odtwarzanie basu, mniejszy poziom
podbarwieƒ rezonansowych, bez uszczerbku dla jakoÊci sceny dêwi´kowej.
WSPOMAGANIE BASU
PRZEZ POKÓJ
WÊród audiofilów panuje rozpowszechnione przekonanie, ˝e im dalej kolumny ustawimy od Êcian, tym lepsza jest reprodukcja basu. Twierdzenie to
ma ograniczone zastosowanie w praktyce, jest bowiem prawdziwe tylko dla
doÊç wàskiego obszaru (pasa) w pobli˝u Êcian. Obowiàzuje zatem dla
pomieszczeƒ ma∏ych.
Wspó∏czesna wiedza z dziedziny akustyki podpowiada, ˝e êród∏o promieniowania o charakterystyce dookólnej, umieszczone przy nieskoƒczonej p∏aszczyênie ograniczajàcej, zwi´ksza nat´˝enie promieniowanego dêwi´ku o 3 dB, czyli dwukrotnie. Fala dêwi´kowa jest bowiem emitowana nie w pe∏nym kàcie bry∏owym (4π), tylko w kàcie 2π. Ograniczenie êród∏a dêwi´ku drugà p∏aszczyznà
prostopad∏à do pierwszej powoduje kolejne zaw´˝enie (2-krotne) kàta emisji
fal dêwi´kowych, a zatem wzrost g∏oÊnoÊci o kolejne 3 dB. Ograniczenie êród∏a
dêwi´ku trzema prostopad∏oÊciennymi p∏aszczyznami (czyli ustawienie go
w naro˝niku pomi´dzy pod∏ogà a Êcianami bocznymi) spowoduje podbicie poziomu g∏oÊnoÊci o 3+3+3 = 9 dB. Dla konwencjonalnych kolumn g∏oÊnikowych (nie dipoli) przybli˝enie takie jest dopuszczalne, gdy˝ niskie tony sà odtwarzane niekierunkowo.
AV
TECHNIKA HI-FI
Rys. 5. Poglàdowa ilustracja zale˝noÊci poziomu niskich tonów od
ustawienia g∏oÊników wzgl´dem Êcian pomieszczenia. Ustawienie kolumn
w naro˝niku pomieszczenia powoduje zwi´kszenie poziomu basu o 9 dB
To proste rozumowanie jest s∏uszne tylko dla sytuacji, gdy êród∏o dêwi´ku (kolumna) stoi przy samej Êcianie. Choçby niewielkie oddalenie g∏oÊnika od Êcian
(naro˝nika) silnie zmienia rozk∏ad strza∏ek i w´z∏ów fal stojàcych wewn´trz
pomieszczenia. Wynika to z faktu, i˝ fale akustyczne rozchodzà si´ ze skoƒczonà (niewielkà) pr´dkoÊcià. Fala odbita od Êciany ma przesuni´tà faz´ wzgl´dem
fali bezpoÊredniej w dowolnym punkcie pomieszczenia. Jest to prawda dla dowolnej cz´stotliwoÊci, jednak najwi´kszy wp∏yw tego efektu na charakterystyk´
cz´stotliwoÊciowà typowego pokoju ujawnia si´ dla fal najd∏u˝szych, czyli
w zakresie basu. Dla wi´kszych cz´stotliwoÊci nast´puje uÊrednianie poziomów, gdy˝ przesuni´cia fazowe, wywo∏ane odbiciami od Êcian, wielokrotnie
przekraczajà okres fal o cz´stotliwoÊciach Êrednich i du˝ych. JeÊli wyobrazimy
sobie, ˝e ka˝dy typowy pokój ma szeÊç powierzchni ograniczajàcych i od ka˝dej z nich fale dêwi´kowe odbijajà si´, to nat´˝enie dêwi´ku w danym punkcie
pomieszczenia dla cz´stotliwoÊci okreÊlonej f jest superpozycjà (z∏o˝eniem) fali
bezpoÊredniej (promieniowanej przez g∏oÊnik) oraz jej odbiç od szeÊciu p∏aszczyzn. Nic dziwnego, ˝e obliczenie nat´˝enia dêwi´ku w zadanym punkcie pokoju ods∏uchowego wymaga u˝ycia zaawansowanych metod numerycznych.
Najwa˝niejsze sà jednak wnioski jakoÊciowe, wyp∏ywajàce z powy˝szego rozumowania. Pierwszy, podstawowy jest taki, ˝e tylna Êciana jest tylko jednà z szeÊciu powierzchni ograniczajàcych. Równie istotna interakcja g∏oÊników zachodzi ze Êcianami bocznymi, które nierzadko znajdujà si´ bli˝ej g∏oÊników ni˝ Êciana tylna. Ka˝de ustawienie g∏oÊników inne ni˝ w naro˝niku zmienia po∏o˝enie
strza∏ek fal stojàcych w pomieszczeniu w stosunku do po∏o˝eƒ charakterystycznych dla modów w∏asnych pomieszczenia (∏atwo jest wyznaczyç te
najprostsze, czyli osiowe). Dzi´ki temu zjawisku, w drodze ˝mudnych prób ods∏uchowych, mo˝emy zmniejszyç ich nat´˝enie lub rozk∏ad w taki sposób, aby
by∏y mniej s∏yszalne w punkcie ods∏uchowym. Nigdy nie uda si´ jednak wyeliminowaç problemu rezonansów niskotonowych w pomieszczeniu.
Du˝y wp∏yw na odtwarzanie basu ma odleg∏oÊç g∏oÊnika basowego (lub
g∏oÊników basowych) od pod∏ogi. W przypadku g∏oÊników podstawkowych
+3 dB
+6 dB
+9 dB
równie˝ i to warto uwzgl´dniç. Wy˝sze ustawienie g∏oÊników generalnie
zmniejszy poziom niskich tonów, przy czym nale˝y zwróciç uwag´, aby
odleg∏oÊç woofera od pod∏ogi by∏a ró˝na od odleg∏oÊci do Êciany bocznej,
a ta z kolei ró˝na od odleg∏oÊci od Êciany tylnej (wszystkie odleg∏oÊci mierzymy od cewki g∏oÊnika). Na iloÊç i charakter niskich tonów majà wp∏yw nie
tylko odleg∏oÊci od wszystkich powierzchni ograniczajàcych (szczególnie od
Êciany tylnej i Êcian bocznych), ale równie˝ wzajemne relacje tych odleg∏oÊci
(powinny byç one maksymalnie ró˝ne), jak równie˝ szerokoÊç rozstawienia
g∏oÊników, czyli bazy stereo.
KONKLUZJA
Z mojego doÊwiadczenia wynika, ˝e metoda Cardasa daje bardzo dobre wyniki. Nawet jeÊli nie zawsze mo˝liwe jest ustawienie g∏oÊników zgodnie z zasadà
z∏otego wspó∏czynnika lub te˝ pokój okazuje si´ zbyt ma∏y, to rezultaty sugerowanych ustawieƒ mogà szybko naprowadziç na w∏aÊciwy trop. Tak czy inaczej,
znalezienie optymalnego ustawienia g∏oÊników w pomieszczeniu jest sztukà,
wymagajàcà cierpliwoÊci, precyzji i nieraz ˝mudnych eksperymentów. Pom´czyç si´ jednak warto. Efekty prac mogà bowiem przejÊç nasze oczekiwania.
Nast´pny odcinek w cyklu Akustyka wn´trz poÊwi´cimy ustawianiu g∏oÊników
w systemie wielokana∏owym.
METODA G. CARDASA
Istnieje bardzo ciekawa koncepcja optymalizacji
po∏o˝enia g∏oÊników w pomieszczeniu, propagowana
przez George’a Cardasa – za∏o˝yciela firmy kablowej
Cardas Audio. Metoda ta sprytnie wykorzystuje
ciekawà w∏aÊciwoÊç elementów matematycznego
ciàgu Fibonacciego (0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, ...). Ka˝dy
z nich (Fn) jest liczbà naturalnà b´dàcà sumà dwóch
poprzednich elementów (Fn = Fn-1 + Fn-2, przy czym
F1 = 0, F2 = 1). Interesujàca jest w∏aÊciwoÊç tego
ciàgu, polegajàca na tym, ˝e stosunek dowolnych
dwóch kolejnych jego elementów wynosi
w przybli˝eniu 1,618 (dà˝y do tej wartoÊci). Cardas
argumentuje, ˝e odpowiednie wykorzystanie tego
wspó∏czynnika (Golden Ratio) gwarantuje maksymalne
rozproszenie modów pomieszczenia w obecnoÊci
zestawów g∏oÊnikowych. Chodzi o to, aby w jak
najmniejszym stopniu wyst´powa∏o niekorzystne
zjawisko nak∏adania si´ sàsiednich modów drgaƒ
w∏asnych pomieszczenia. W zale˝noÊci od proporcji
pomieszczenia ods∏uchowego, Cardas proponuje trzy
ró˝ne odmiany swej metody, wszystkie jednak majàce
jednà wspólnà cech´: stosunek odleg∏oÊci g∏oÊników
od Êcian tylnej i bocznych powinien byç równy liczbie
1,618 lub jej odwrotnoÊci (w pokoju kwadratowym).
A. POKÓJ PROSTOKÑTNY
Ods∏uch w polu bliskim, quasi-bezpoÊrednim
(ma∏y udzia∏ wczesnych odbiç w polu
ods∏uchowym). Kolumny i s∏uchacz na planie
trójkàta równobocznego; odleg∏oÊç kolumn
od Êciany tylnej (liczona od przodu obudów)
jest równa szerokoÊci bazy (1). Âciany boczne
w odleg∏oÊci 0,618 (szerokoÊci bazy) od osi
g∏oÊników. Wadà tej metody jest to, ˝e ma
ona znikome zastosowanie w ma∏ych
pomieszczeniach, mniejszych ni˝ 4,5 x 5 m
(dla takiego pokoju trójkàt ods∏uchu ma bok
o d∏ugoÊci zaledwie 2 m).
B. POKÓJ PROSTOKÑTNY (USTAWIENIE NA ÂCIANIE D¸U˚SZEJ)
JeÊli, ze wzgl´dów praktycznych, kolumny nie mogà staç na Êcianie krótszej
(co jest korzystniejsze), to mo˝liwe jest zastosowanie odwrotnej proporcji
z∏otego wspó∏czynnika: stosunek odleg∏oÊci g∏oÊników od Êcian bocznych
do odleg∏oÊci g∏oÊników od Êciany tylnej powinien wynosiç 1,618.
1
1
1,618
1,618
C. POKÓJ KWADRATOWY
1,618
1
1
0,618
60°
0,618
60°
60°
Alternatywà dla diagonalnego ustawienia
g∏oÊników w pokoju na planie kwadratu
jest ustawienie zgodne z wariantem A, ale
bez wskazania szerokoÊci bazy stereo.
Kolumny nale˝y przesuwaç wzd∏u˝ linii
wychodzàcych z naro˝ników za
kolumnami i przechodzàcych przez
punkty oddalone o 8 (lub 13) jednostek
d∏ugoÊci od Êciany tylnej i o 5 (lub 8)
jednostek d∏ugoÊci od Êcian bocznych.
8
8
13
13
5
5
8
8
AUDIOVIDEO 69