W kierunku lepszych brzmień. Akustyka wnętrz – ustawienie głośników

0
43

Stwierdzenie, że akustyka pomieszczenia odsłuchowego wpływa na jakość dźwięku odtwarzanego przez posiadany zestaw audio jest truizmem. Można się jedynie spierać jak istotny jest to wpływ. Niektórzy uważają, iż nadanie właściwej jakości akustyce wnętrza jest odpowiedzialne za połowę sukcesu jakim będzie uzyskanie odpowiedniego charakteru dźwięku reprodukowanego przez aparaturę audio. Są też tacy, którzy przesuwają tę granicę nawet do 80%. Innymi słowy, wpływ na ogół jest poważny, zaś posiadanie sprzętu o wyśrubowanych parametrach z głośnikami wciśniętymi w kąt pokoju nie ma sensu (z wyjątkiem specjalnie zaprojektowanych narożnych zestawów głośnikowych). Niestety zdarza się, że nawet audiofile nie traktują tych zagadnień zbyt poważnie. Znane są przypadki melomanów trzymających monitory upchnięte na regale czy pod stołem. A tymczasem poprawnie rozstawione głośniki potrafią wykreować odpowiednio trójwymiarową scenę muzyczną minimalizując różne przykre rezonanse oraz kontrolując odpowiedni pogłos.

Oczywiście aby przeprowadzić precyzyjną optymalizację ustawienia niezbędne są odpowiednie narzędzia pomiarowe (mikrofon, karta dźwiękowa, oprogramowanie), które w połączeniu z uchem (choć niedoskonałym, jednak niekiedy świetnie weryfikującym) stworzą odpowiednią kombinację zapewniającą najlepszy odbiór dźwięku. Podstawowym celem takich pomiarów jest zminimalizowanie wpływu rezonansów i uśrednienie czasów wybrzmiewania (pogłosu) poszczególnych częstotliwości na poziomie odpowiednim dla słuchanego najczęściej gatunku muzycznego. Nie znaczy to oczywiście, iż nie można podejmować zadań akustycznych posiadając na wyposażeniu samo ucho.

Pogłos, interferencja i rezonans

Fala dźwiękowa dociera do słuchacza bezpośrednio, ale także po odbiciu od ścian, podłogi i sufitu. Fala może odbijać się wielokrotnie, a czas po którym dźwięk zanika nazywany jest pogłosem. Można spotkać się z opinią, iż pogłos powinien być możliwie krótki, przez co jest szansa na uzyskanie precyzyjnego planu dźwiękowego. Niestety pociągnie to za sobą zmniejszenie pola dobrego odsłuchu. Zwiększając czas pogłosu powiększamy przestrzeń akustyczną, co odbywa się jednak kosztem detaliczności sceny. Pogłos zatem powinien być „odpowiedni”. Do tego dochodzi jeszcze postulowane przez specjalistów zróżnicowanie czasów pogłosu dla różnych gatunków muzycznych. Muzyka organowa wymaga większego pogłosu.

Innym zjawiskiem akustycznym jest interferencja czyli nakładanie się fal bezpośrednich i odbitych. Przy niektórych częstotliwościach efekt ten oznacza powstanie tzw. fali stojącej. Nakładanie się fal biegnących w przeciwnych kierunkach, w szczytach lub w dołkach amplitudy, prowadzące do wzmocnienia lub zniesienia (osłabienia) fali (występowanie miejsc cichych i głośnych), najbardziej ujawnia się dla niskich częstotliwości w postaci charakterystycznego dudnienia.

Częstotliwość w wyniku której powstaje fala stojąca nazywamy częstotliwością rezonansową. Rezonanse związane są z równoległymi i prostopadłymi powierzchniami oraz wielkością pokoju, którego wymiary zbliżone są do długości danej fali. Najbardziej słyszalne (dudnienie, zanikanie dźwięku) są tzw. rezonanse podstawowe, skorelowane z najniższą częstotliwością rezonansową danego pomieszczenia (rezonanse związane z częstotliwościami harmonicznymi nie są tak uciążliwe).

Odpowiedni wpływ na wymienione zjawiska akustyczne uzyskuje się dzięki właściwym parametrom pomieszczenia odsłuchowego, pozycji głośników i ustrojom akustycznym, zarówno naturalnym (zasłony, obrazy, dywany itp.), jak i profesjonalnym (Wood Equalizer, dyfuzor Schroedera, rezonator Helmholtz’a itp.). Ustrojom poświęcimy kiedy indziej nieco więcej miejsca. Poniżej kilka uwag dotyczących innego z czynników wpływających na jakość dźwięku – ustawienia kolumn głośnikowych.

Symetria

Niezwykle istotną kwestią jest symetria pracy. Obie kolumny powinny pracować w takich samych warunkach, w ostateczności zbliżonych. Oznacza to, iż wskazane jest ich usytuowanie na odpowiedniej i tej samej wysokości (monitory), w tej samej odległości od znajdujących się w pobliżu ścian, które powinny mieć podobną charakterystykę (jeśli nie można zastosować odpowiednich ustrojów akustycznych), czyli nie mogą różnić się fakturą czy rodzajem materiału, z którego zostały wykonane. Chodzi o stworzenie zbliżonych warunków środowiska dla rozchodzącej się fali akustycznej, co ma szczególne znaczenie dla uzyskania właściwego obrazu stereofonicznego. Z tych samych powodów niezwykle istotna jest ogólna symetria akustyczna – dźwięk wyemitowany przez głośniki nie powinien być różnicowany przez wyposażenie znajdujące się w pokoju. W przypadku specjalnie projektowanego pomieszczenia odsłuchowego łatwo to osiągnąć dzięki ustrojom akustycznym.

Odległości

Omawiane parametry determinują brzmienie ze względu na występowania fal odbitych, które przy niskim czasie dotarcia do odbiorcy mogą wpływać na zafałszowanie brzmienia, przy zbyt długim zaś odpowiadają za powstanie niekorzystnego echa. Z wyjątkiem specjalnie zaprojektowanych kolumn głośnikowych, należy unikać rozmieszczania źródeł dźwięku blisko ścian. Głośniki potrzebują „oddechu”, który zapewniają im odpowiednie odległości – minimum 50 cm od ścian bocznych i 60-150 cm od przedniej (widzianej od strony słuchacza). W przypadku tej ostatniej zastosowanie odpowiedniego i równego dystansu nie dopuszcza do powstania niekorzystnych przesunięć czasowych związanych z odbiciem fal niskich częstotliwości, co przekłada się na sposób reprodukcji basu. Zbytnie zbliżenie do ściany podbija bas, który przestaje być kontrolowany. Przesunięcia te mogą powstawać także w przypadku nierównomiernego rozmieszczenia głośników w stosunku do podłogi/sufitu. Odpowiednia odległość od ścian bocznych wpływa za to na kreację sceny muzycznej – głębię przestrzeni stereo.

Zmiana odległości potrafi zatem oddziaływać na brzmienie w bardzo istotny sposób, stąd właściwe usytuowanie głośników wydaje się być kluczowe.

Pewną wskazówkę dotyczącą optymalnego ustawienia planu odsłuchowego zaproponował George Cardas (Cardas Audio). Wyliczenie odpowiednich odległości, których stosunek powinien wynosić 1:1,618, oparte zostało na ciągu Fibonacciego.

Rozstawienie kolumn głośnikowych, czyli odległość pomiędzy ich centrami, na ogół mieści się w przedziale 1,5 – 3 m i jest zależna od wielkości pomieszczenia. Jest to tzw. baza. Powinna zostać tak dobrana aby scena stereo była zwarta, jednolita i odpowiednio głęboka, bez występowania niekorzystnego wrażenia obecności pustej przestrzeni czy przerysowania rozmiaru instrumentów.

Odległość słuchacza od bazy powinna wynosić 120-150% jej długości. Oczywiście aby scena muzyczna prezentowała się prawidłowo odbiorca powinien znajdować się w połowie bazy, czyli być równo oddalonym od głośników. Różnice w odległości spowodują przesunięcie w fazie, przez co zmienia się lokalizacja pozornych źródeł dźwięk. Przyjmuje się, iż najlepiej aby plan odsłuchu prezentował trójkąt równoboczny, którego wierzchołkami będą słuchacz i głośniki. Należy zaznaczyć, iż w kwestii usytuowania stanowiska odsłuchowego istnieją pewne rozbieżności. Niektórzy zalecają aby osie obu kolumn krzyżowały się przed słuchaczem, inni zalecają by punkt przecięcia wypadał za. Różnice w odbiorze dźwięku występują – dotyczą lokalizacji źródeł i wysokich tonów, niekiedy basu. Właściwe będą testy i wybory zgodne z własną preferencją.

Optymalne ustawienie kolumn uwzględnia nie tylko odległości głośników od ścian bocznych oraz przedniej, ale także od tej umieszczonej za plecami odbiorcy. Odsuwając zbytnio bazę od ściany przedniej można pogorszyć odbiór, zwłaszcza w małych pomieszczeniach, gdzie punkt odsłuchowy wypadnie zbyt blisko ściany tylnej. Większe pomieszczenia, bądź dłuższe, mogą w takim przypadku wypadać lepiej.

Pozycja

Kolumny podłogowe stawiamy na podłodze, producent powinien odpowiednio zaprojektować tego rodzaju zestaw głośnikowy i w tym względzie należy mu zaufać. Monitory ustawiamy na standach tak, aby wysokotonowy głośnik znajdował się na wysokości uszu. Oczywiście mogą istnieć pewne odchylenia, które można określić doświadczalnie. „Dostrajając” ustawienie, należy zaufać zmysłom, wybrać wysokość, przy której odsłuch będzie najpełniejszy, korygując w ten sposób charakterystykę kierunkową. Niektórzy dopuszczają niewielkie odchylenie głośników w górę lub ich pochylenie w dół w ramach poprawy odbioru.

Pomiędzy głośnikami na całej szerokości bazy nie powinny znajdować się żadne obiekty, zwłaszcza duże, posiadające wiele ostrych krawędzi, które mogą powodować dyfrakcję fal i zniekształcenia dźwięku. Raczej oczywiste jest pozostawienie wolnej przestrzeni pomiędzy głośnikami a miejscem przeznaczonym do odsłuchu. Co prawda, fale niskiej częstotliwości rozchodzą się wielokierunkowo i przysłonięcie głośnika nie wpłynęłoby aż tak bardzo negatywnie na dźwięk, jednak w przypadku średniej i wysokiej częstotliwości, których fale łatwo są pochłaniane i ulegają odbiciom, byłoby to skrajnie niekorzystne.

Kierunek

Istotne jest także ukierunkowanie głośników. Jako punkt wyjścia należy przyjąć ustawienie ich osi w stronę odsłuchu – precyzja optymalizacji kąta osi i tym samym warunków stereo zależy zarówno od samych kolumn, jak i charakterystyki pomieszczenia. Jeśli odległości od ścian, zwłaszcza bocznych, są małe, odpowiednie skierowanie głośników do środka pomaga zminimalizować fale odbite i skoncentrować reprodukowaną scenę. Odbywa się to jednak kosztem szerokości sceny muzycznej.

Proporcje pomieszczenia

Podczas optymalizacji położenia kolumn głośnikowych należy również brać pod uwagę najmniej korzystne miejsca pod względem akustycznym występujące w danym pomieszczeniu. W pokojach prostopadłościennych punkty takie występują w połowie oraz 1/4 wielkości pomieszczenia i lepiej nie umieszczać tam miejsc odsłuchowych. Uznaje się, iż najbardziej korzystnymi układami są stanowiska odsłuchowe lokowane w 1/6 wymiaru pokoju i wielokrotnościach tej wartości. Przy czym w pomieszczeniach na planie prostokąta lepiej organizować odsłuch wzdłuż pokoju, w pomieszczeniach kwadratowych, które nie są zbyt korzystne akustycznie, rozwiązaniem jest układ diagonalny (po przekątnej).

Należy zaznaczyć, iż wpływ rozmiarów pomieszczenia nawet przy tych samych proporcjach jest różny. Małe pokoje znacznie mocniej wpływają na brzmienie, zaś w miarę wzrostu ich wielkości łatwiejsze wydaje się zapanowanie nad pogłosem (choć powierzchnia tłumienia będzie oczywiście większa). Najbardziej niekorzystne ze względu na powstawanie rezonansów będą zaś pomieszczenia, których wymiary są do siebie zbliżone lub stanowią swoją wielokrotność.

Na koniec zaznaczmy, iż nawet bez stosowania ustrojów akustycznych, manipulując jedynie omawianymi parametrami – odległościami, wysokością, dystansem i kierunkiem – możemy w dużym zakresie wpłynąć na jakość reprodukowanego przez aparaturę dźwięku.