Akustika místnosti – partyzánská metoda

Akustika místnosti

Nejslavnějším partyzánem světa je Che Guevara. Pro mnoho lidí je známý svým charakteristickým portrétem a čepicí s červenou hvězdou. Zde v Evropě je spíše výraz partyzán známý díky příběhům o slavných činech hrdinských sovětských partyzánů.

Opravdu nevím, jak blízko se Che Guevara dostal během svého života k tlumení zvuku nebo hudbě, ale musím se přiznat, že jsem zvýše uvedeného obrázku jednoduše udělal fotomontáž. Přesnou definici slova partyzán najdeme také na internetu, ale v současné době také používáme toto slovo pro další jev.

Jako partyzánští zahrádkáři, kteří pod rouškou tmy naplňují město květinami a rostlinami pomocí svých vlastních zjednodušujících metod, aby mohla tahle betonovou džungli vzkvétat, tak tuto metodu můžeme použít také pro odstranění našich akustických problémů v místnosti. Tím samozřejmě nemyslím, že bychom do studia měli zasadit spoustu květin.

Ti, kteří nevíte, že potřebujete akustické tlumení, co to je a na co slouží, si prosím přečtěte nejprve toto:

Můžeme přistupovat k prostorové akustice z teoretické i praktické stránky.

K dosažení dobrého výsledku potřebujeme oba, ale vzájemně se nevylučují. Guerillová akustika dává přednost praktickému přístupu, ale v tomto článku si můžeme přečíst také důvody.

Co byste rozhodně měli vědět o teorii

K problému akustiky můžeme přistupovat prakticky ze dvou stran:

zvuky nízké frekvence a střední / vysoké frekvence. V malých místnostech jsou zvuky pod 300 Hz považovány za nízké frekvence, v těchto případech problém způsobují stojaté vlny. Zvuky nad 300 Hz považujeme za střední / vysoké frekvence, v těchto případech jsou problémem odrazy. V zásadě můžeme říci, že v malé místnosti slyšíme zvuk reproduktorů nad 300 Hz a zvuk místnosti pod touto úrovní.

Můžeme považovat střední / vysoké frekvence za energie šířící se radiálně, jako je světlo, které se odráží od povrchu, aniž by do něj proniklo. V případě nízkých frekvencí je vhodnější vlnové přiblížení.

1. Postava

rychlost částic a akustický tlak

zvukový tlak

rychlost částic

velikost místnosti

Zvuk je ve skutečnosti pohybem částic vzduchu, což má za následek tlak na náš ušní bubínek.

Když se zvuk šíří, částice se volně pohybují ve vzduchu jako tzv. podélné vlny. Když zvuková vlna zasáhne tvrdý povrch, který je akusticky neproniknutelný (zeď), částice se zmenšují, zpomalují a zastavují, přenášejí svou energii na zeď.

Povrch se do určité míry zdeformuje a když znovu získá svůj původní tvar, vrací zbývající energii do částic a vlna začne opět opačným směrem, jinými slovy se odráží.

Částice se ve skutečnosti nepřesouvají do směru šíření vlny, pouze přijímají svůj pohyb (viz animovaný obrázek). Když narazí na povrch, vytvoří na povrch tlak a kondenzace částic zvyšuje také tlak vzduchu.

Na obrázku 2 můžete vidět, jak se rychlost částic a hodnota akustického tlaku mění ve velikosti místnosti volitelným směrem. Díky stojatým vlnám může být tlak konstantní nejen podél stěn, ale také podle 1/2 a 1/4 velikosti místnosti v závislosti na frekvenci.

Proč je důležité, abychom to věděli?

Protože na tomto základě můžeme absorbující akustické panely rozdělit do dvou skupin. Jeden z nich transformuje kinetickou energii částic na tepelnou energii, tj. zpomaluje je, druhý transformuje tlak na kinetickou energii, pak tepelnou energii.

Tlumicí panel pracující na principu zpomalení je proto zcela neúčinný, když se částice již nepohybují nebo se pomalu pohybují (tj. podél stěn). A tlumící jednotky, které mění tlak, jsou neúčinné tam, kde je malý nebo žádný zvukový tlak (tj. daleko od stěn).

 

Vysoké / střední kmitočty můžeme upravit prvními tlumicími panely, které zpomalují rychlost, a s nízkými kmitočty můžeme efektivně zacházet pouze s druhými panely, které absorbují tlak, jako u nástrojů přijatelné velikosti.

Co je to partyzánská (pokojová) akustika?

Akustika je bohužel složitá věda, která vyžaduje nejen rozsáhlé znalosti fyziky a matematiky, ale také rozsáhlé materiální znalosti a ještě více zkušeností. To, co z nich můžeme jednoduše získat, je zkušenost.

Stručně to znamená:

Zatímco posloucháme hudbu (nebo zvuky) v našem studiu, náš kamarád provádí změny uvnitř studia a pozorujeme účinek těchto změn na ozvučení. Pokud cítíme, že hudba byla vyrovnanější, podrobnější, srozumitelnější, je daná změna prospěšná a stojí za to ji udržet. Pokud uslyšíme opak, pak se musíme vyhnout nežádoucí změně.

Toto je místnost ošetřená nesprávně.

Metody ve zkratce

Jako předběžné shrnutí uvádíme jednoduchou metodu, pomocí které můžeme snadno upravit akustiku místnosti:

• Váš kamarád drží v ruce velký (a pokud je to možné, silný) polštář a pomalu ho pohybuje podél stěny místnosti, zejména v úrovni uší posluchače a v rozích. Změnu uslyšíte okamžitě.
• Husté závěsy a koberce nebo měkká sedadla a lehátka mohou situaci jen zhoršit, protože jimi tlumíte pouze vysoké frekvence.
• Můžete si dát polštář na stůl nebo na mixovací desku před vámi a tím otestovat zkreslení vlivem efektu hřebenového filtru.
• Knihy jsou vyrobeny z papíru, který je vyroben ze dřeva. Jejich měrná hmotnost je 0,7 – 1,2 g/cm3, což je docela významné, takže dobře tlumí rychlost nízkofrekvenčních zvukových vln.
• Proto z nich lze vyrobit téměř basovou past. Za zmínku stojí jejich umístění v rozích nebo před přední a zadní stěnou. Mezi stěnou a tlumicími panely se vyplatí ponechat vzduchovou mezeru 10-20 cm. Guerillovou metodu používejte také pro určení optimálního umístění.

Pokud najdete vhodnou polohu, označte ji, abyste tam mohli umístit vhodnou tlumicí jednotku nebo tam nechat přemístěnou položku.

Tuto metodu samozřejmě využíváme hlavně ke zlepšení akustiky stávající místnosti a v tomto případě můžeme mluvit pouze o kompromisech. Pokud chcete mít místnost s dokonalou akustikou, musí to být místnost speciálně navržená a postavená pro účely studia a vědecký přístup je užitečný i ve fázi plánování.

Pocit

Vzhledem k tomu, že my partyzáni nemáme seriózní měřící zařízení, musíme se spoléhat hlavně na naše uši. .

Náš emoční stav, únava a akustické okolnosti, které jsme zažili před testováním, velmi ovlivňují náš sluch. Kromě toho se náš sluch snadno přizpůsobí okolnostem. Můžete to snadno vyzkoušet, pokud například snížíte nízkou frekvenci o 6 dB na EQ vašeho stávajícího reprodukčního přístroje, pak chvíli posloucháte hudbu v tomto nastavení, např. po dobu 10-20 minut.

Po 20 minutách nebudete cítit menší basy, ale pokud obnovíte EQ na 0 dB, okamžitě pocítíte změnu. S vysokými frekvencemi můžete samozřejmě dělat to samé.

(Mimo jiné proto stojí za to poslouchat referenční hudbu při mixování a odpočinout si alespoň 10 minut každou hodinu.) Aby se tento jev eliminoval, stojí za to použít metody, pomocí kterých můžete vyloučit kompenzaci – schopnost vašeho mozku.

Mikrofony snímají frekvence ve všech případech objektivně a neustále.

Pomocí bezplatného softwaru Room EQ Wizard můžete provádět všechna potřebná měření, pokud je to možné, je zapotřebí pouze měřicí mikrofon. Pokud potřebujete software pro automatickou opravu, který najdete na internetu hodně, nejoblíbenějším může být IK Multimedia ARC-2 systém. Bezplatné řešení je MathAudio Room EQ VST / AU a plugin Foobar2000. Zdarma ke stažení zde: http://mathaudio.com/

Podívejme se na podrobnosti

Pokoj pro posluchače vašeho domácího studia již usnadňuje váš úkol, protože nemusíte vytvářet všude v místnosti správné zvukové efekty. Stačí, když se při mixování řádně ozve místo, kde sedíte. To zvedá břemeno z vašich ramen, protože to bude mnohem snazší.

 

Jako první krok sledujte, co jste se dozvěděli o správném umístění monitorů, a nainstalujte je tam, kde je to podle nich optimální.

 

 

Tohle je nezbytné pro kvalitní poslech.

Přestože se názory liší, je vhodné oddělit monitory od okolního prostředí nějakým řešením absorbujícím vibrace. Umístěte nábytek, koberce a závěsy do místnosti rozdělené symetricky na pravou a levou stranu, je-li to možné, abyste předešli poškození stereofonního obrazu. Nemá smysl řešit problémy s akustikou v prázdné místnosti, pokud se změní po vybavení.

K tomu můžete použít také partyzánskou metodu.

Pokud má místnost tvrdou podlahu, je určitě velmi užitečné položit koberec pod stůl a židli jako první krok. Mezitím udržujte okna a dveře zavřené, protože poskytují místnosti další prostor, což výrazně ovlivňuje akustiku.

Pokud je váš pokoj velmi malý (2×2 nebo menší) a má dveře, které jsou umístěny symetricky ve srovnání s pokojem, můžete zkusit ponechat dveře otevřené, protože tím zvětšujete velikost místnosti, což je jistě výhodné pro dosáhnout dobré akustiky.

Pokud uvažujete o dosažení lepších výsledků u zavřených dveří, musíte je nechat zavřené, pouze pokud děláte hodnotné skladby. Pěkný vzhled ateliéru musí být nejméně důležitým aspektem dobrého zvukového inženýra.

Tlumení odrazů

Naším cílem je slyšet pouze zvukové vlny přicházející z reproduktoru (zelené šipky), a proto prvním a nejdůležitějším prvkem zlepšování akustiky místnosti je zabránění časným odrazům a ozvěnám (červené šipky vlevo).

V případě domácího studia můžeme uvažovat spíše o jejich tlumení, ale také tím můžeme dosáhnout vynikajících výsledků. Na obrázku můžete vidět, že tlumicí materiál umístěný do odpovídajícího bodu (žlutý obdélník na pravé stěně) absorbuje nepřímé zvukové vlny a neodráží se směrem našeho ucha. (Alespoň ne ve stejném rozsahu)

Primární odrazy přicházejí nejen z bočních stěn, ale z každého povrchu.

Je-li například boční stěna dále než strop, přicházejí od ní dřívější ozvěny dříve. Samozřejmě musí být také tlumeny, ale protože směrové slyšení je lepší horizontálně než vertikálně, nejprve tlumíme odrazy z pravé a levé strany.

První odrazy přicházejí také z našeho stolu a z mixovací desky, protože jsou umístěny nejblíže k nám a k reproduktorům. Tomu se můžeme vyhnout pouze vhodným umístěním zařízení.

Nemá smysl úplně absorbovat všechny odražené zvuky, když dosáhneme tzv. nedozvukové komory, která není vhodná pro poslech hudebních nahrávek. Najdete metodu měření a hodnotu standardní doby dozvuku (RT60) potřebné pro velikost našeho pokoje.
Samozřejmě musíme použít tlumení pro obě strany, na obrázku je umístěna pouze na pravou stranu, abychom demonstrovali rozdíl.

Porézní absorbující materiály:

Akustické problémy na středních / vysokých frekvencích patří k odrazům – jak již víme – proto musíme snížit rychlost zde. To se nám podaří přesměrováním částic tak, aby narazily na nejvyšší počet stěn, aniž by došlo ke změně směru.

Například trubkové formace, kterými musí projít. Proto pokud vedeme zvuk v takovém materiálu, částice pohybující se mezi vlákny materiálu a nepřetržitě narážející na vlákna ztratí svou kinetickou energii, zpomalí a poté zastaví.

Obecná kapacita pohlcování zvuku akustické pěny s otevřenými buňkami:

Tloušťka 10 cm, namontovaná přímo na tvrdou stěnu efektivní při frekvencích nad 600 Hz
Tloušťka 5 cm namontovaná přímo na pevnou zeď efektivní při frekvencích nad 1000 Hz

Je užitečné vědět, že hustota materiálu vložky určuje nejen jeho absorpční, ale také jeho odrazivou kapacitu.

Těžké a husté materiály (70-90 kg/m3) dobře absorbují nižší frekvence, ale jsou schopny odrážet vyšší frekvence. To je důvod, proč pěna, polystyrénové xps atd. nejsou schopny tlumit nízké frekvence.

Absorpční kapacita v případě materiálů hustších než  48 kg/m3 klesá směrem k vysokým frekvencím.

Je důležité vědět, že pěna, záclona, koberec atd. a tlumící panely vyrobené z tenkého porézního materiálu nejsou basovými pasti, protože pro ně by bylo zapotřebí mnohem tlustšího, takže těžšího materiálu vložky a tím pádem by bylo v malých místnostech nepraktické.

Kromě toho je důležité vědět, že i když se jedná o akustické izolační materiály, nemůžeme jejich použitím výrazně snížit hluk opouštějící nebo přicházející do místnosti. Jsou pouze schopny redukovat množství odraženého zvuku, proto musíme použít jiné řešení, pokud chceme vytvořit akusticky izolovanou místnost, např. pro neporušené nahrávky.

 

Nechci stavět ani kupovat tlumicí jednotku …

Bohužel musíme uznat, že špatné akustické prostředí hudbu zabije.

Nalezení prvního bodu reflexe:

Je praktické umístit tlumící jednotky na stojany, abychom je mohli snadněji pohybovat v ateliéru, když pomocí naší partyzánské metody hledáme jejich optimální polohu. Tlumicí jednotky stojící na nohou jsou zvláště praktické v domácích studiích, kde místnost funguje nejen jako nahrávací studio.

V takových případech můžeme odložit jednotky, které jsou v cestě, a vyměnit je – např. před dveřmi nebo okny – pouze pokud mixujeme nebo posloucháme hudbu. Další výhodou jednotek na stojanech je to, že je můžeme instalovat dále od zdi, protože tam jsou efektivnější – jak již víme – umístěny přímo na zeď.

Pomocí tohoto odkazu můžeme vypočítat první odrazový bod, ale sami to snadno určíme. Použijte jednu z populárních partyzánských metod, zrcadlový trik!
Sedět před vhodně umístěnými a nainstalovanými reproduktory ve zvolené poloze pro slyšení, aby byly na vrcholu rovnoramenného trojúhelníku složeného z reproduktorů a vaší hlavy.
Váš partyzánský kamarád umístí na stěnu zrcadlo ve výšce reproduktoru a kráčí směrem k vám, zatímco ho kolem zdi nepřetržitě posouvá.

Ve chvíli, kdy vnímáte reproduktor v zrcadle, je poloha prvního odrazu. To platí pro oba reproduktory.

Označte tento bod a umístěte tam panel střední velikosti. 1x1m je více než dost, nepotřebujeme delší rozměry. Máte-li menší prostor, střed panelu by měl být v úrovni vašich uší a shodovat se s označeným bodem. To samé aplikujte na zeď na druhé straně!
Tento proces můžete sledovat na videu v sérii RODE Microphones Studio Rescue.

Časné ozvěny mohou pocházet nejen z bočních stěn, ale také ze zadní stěny a stropu.

Kromě prvních odrazů generovaných na boční stěně byste měli také tlumit část stropu nad hlavou. K tomu můžete použít stejné řešení jako pro tlumení boční stěny.

V zásadě umístíte tlumící panel nad hlavu a jeho střed se musí shodovat se středem vaší hlavy. Pokud váš panel není dostatečně velký, měli byste přesunout menší panel do bodu, kde je dosaženo nejlepšího ozvučení, použitím metody partyzánů.

Stejně jako v případě bočních stěnových panelů platí, že byste to neměli připevňovat přímo ke stropu, ale mezi tlumícími panely a stropem by měla zůstat vzduchová mezera 10-20 cm. Pokud na strop připevníte tlumicí panel o tloušťce 20 cm nebo silnější, je vhodné jej nainstalovat diagonálně do rohu, protože tím můžete mírně snížit i nižší kmitočty. Dejte pozor, abyste jednotky instalované na stropě správně upevnili, aby nedošlo k jejich pádu na hlavu nebo na zařízení!

Stejně dobře byste měli postupovat také na zadní stěně.

Akustické difuzory

 

Kromě absorpce zvukových vln je dalším možným prvkem zlepšujícím akustiku tzv. akustický difuzor. Neabsorbuje, ale rozptyluje rozbíjející se silné zvukové vlny na několik malých slabších částí. Používáme je hlavně, pokud chceme dát iluzi větší místnosti ve srovnání se stávajícím pokojem.

Jeho použitím můžeme přidat tzv. AIR – vzdušnost – do naší jinak malé místnosti. Domácí akustické difuzory omezují pouze představivost, ale je důležité vědět, že musíte provést přesné výpočty, abyste dosáhli dokonalého řešení, protože nesprávné rozptylování spíše zhoršuje akustiku místnosti.

Toto nesprávné rozptylování existují ve všech průměrných domácích studiích, takže si nemyslete, že nesprávně naplánovaný a změřený akustický difuzor bude zázračně fungovat, když je nainstalován!
Je dobré vědět, že skutečný difuzor dokáže správně fungovat, tj. vytvořit skutečný prostor difuzoru – pokud jsou před instalací splněny všechny následující podmínky:

Je užitečné vědět, že skutečný difuzor dokáže nejlépe pracovat

 

– tj. vytvořit skutečný rozptýlený prostor – pouze pokud jsou před instalací splněny všechny následující podmínky:

 

• Lineární frekvenční charakteristika (+/- 2dB rozdíl)
• Doba dozvuku je téměř stejná v celé šířce pásma
• Doba dozvuku je stejná v každé části místnosti
• Reflexe jsou stejné v každé části místnosti

99,9% průměrných domácích pokojů splňuje tato kritéria až po instalaci akustického tlumení ve správném množství a kvalitě.

 

Efektivní fungování difuzorů nevyžaduje prostor dostatečné velikosti.

Proto se v poslechové místnosti zvukových studií používá hlavně na zadní stěně naproti reproduktorům nebo mezi reproduktory. S nimi uslyšíte, že místnost byla větší, než ve skutečnosti je. Váš stůl nebo mixovací deska může také fungovat jako difuzor, proto je testujeme pomocí pěny, peřiny nebo polštáře. Můžete vyloučit odrážející zvuky a tím i efekt hřebenového filtru.

Pokud tentokrát uslyšíte podrobný a méně zkreslený zvuk, musíte také zasahovat do těchto bodů. Ve většině případů je to možné pouze změnou polohy zařízení, protože nikdo nechce zakrýt míchací desku pěnou.

Pokračování příště…

ML