STILUS FRACTUS

Ustawienie kolumn głośnikowych a jakość basu

Drugim najważniejszym obok pomieszczenia czynnikiem decydującym o jakości dźwięku jest ustawienie kolumn głośnikowych. I nie mówię tu wcale o odległości między nimi i od słuchacza jako takiej ani o dogięciu osi: przede wszystkim należy zminimalizować wpływ rezonansów pomieszczenia i nakładania się fal bezpośrednich z odbitymi (SBIR – Speaker Boundary Interference Response).

To oznacza, że:

  • głośniki niskotonowe (problem dotyczy praktycznie tylko dolnej części pasma akustycznego) powinny znajdować się w takim położeniu, by fale dźwiękowe nie przecinały się w tych samych ani pobliskich punktach sinusoidy, bo wtedy następuje największe ich wzmocnienie albo wytłumienie;
  • kolumny i głowa słuchacza nie powinny znajdować się w miejscu, gdzie przechodzą rezonanse pomieszczenia.

I tak na przykład teoretycznie najgorszym miejscem dla słuchacza jest środek pokoju, a najgorszym położeniem głośnika niskotonowego jest punkt znajdujący się w takiej samej odległości od trzech najbliższych powierzchni: ściany tylnej, bocznej i podłogi.

Te zalecenia warto by pogodzić z innym: ustawić sprzęt i miejsce odsłuchowe tak, by efekt SBIR w największym nasileniu wystąpił albo poniżej pasma odtwarzanego przez kolumny, albo jak najwyżej, tam gdzie mniej da się we znaki. To oznacza ustawienie kolumn albo blisko ściany, w odległości poniżej, dajmy na to, 80 cm, albo daleko, co najmniej w odległości 220 cm. Pierwsze ustawienie sprawia, że w miejscu, gdzie znajduje się głośnik niskotonowy, nastąpi przecięcie fali o częstotliwości wyższej od 108 Hz, a drugie – że w tym samym miejscu nastąpi przecięcie fali o częstotliwości poniżej 40 Hz. Niestety, im dalej od przedniej ściany, tym bliżej tylnej, więc łatwo trafić z deszczu pod rynnę.

Analiza różnych tabel i wyników działania kalkulatorów wskazuje, że potrzeba pomieszczenia mniej więcej 35-metrowego, by pozostać w zgodzie ze wszystkimi podstawowymi zaleceniami. Minimalna szerokość takiego pomieszczenia powinna wynosić co najmniej 4,9 m, a długość –  co najmniej 7 m. Dopiero takie parametry pozwolą na przykład zastosować ustawienie Cardasa i zarazem oddalić się od przedniej ściany na 2,2 m, co zapewni, że tłumiona będzie fala o częstotliwości zaledwie 39 Hz. Jeszcze większe (oczywiście – przy zachowaniu optymalnych proporcji) byłoby jeszcze lepsze: najkorzystniej byłoby oddalić zarówno kolumny, jak i słuchacza na niemal 3 m od obu krótszych ścian, co pozwoliłoby przenieść ten punkt poniżej 30 Hz.

Łatwo się domyślić, że im większe efektywne pasmo przenoszenia kolumn, tym większy problem. Właściciel podstawkowców i tak nie ma co liczyć na to, że organy poruszą mu ściany, więc łatwiej przeniesie omawiane zjawisko poniżej tak zwanego punktu odcięcia, który w takich konstrukcjach przypada na 45–55 Hz (to częstotliwość, poniżej której kolumny nie są już zdolne odtwarzać sygnału w zakresie plus minus 3 dB).

We wcześniejszym wpisie, „Wpływ pomieszczenia na jakość dźwięku”, starałem się pokazać ogólny sens adaptacji oraz wpływ pomieszczenia i typowych elementów wystroju na dźwięk, w tym czas wybrzmiewania poszczególnych częstotliwości. Dzisiaj będzie wyłącznie o tym, jak duży wpływ na odtwarzanie najniższych rejestrów (przyjąłem zakres 20–250 Hz) ma ustawienie kolumn.

Pokój ma nieco ponad 19 mi nie najgorsze proporcje (2,49 m × 3,54 m × 5,45 m), mieszczące się (choć na styk) w normie Europejskiej Unii Radiowej dotyczącej pomieszczeń służących do słuchania muzyki. (Cały czas warto pamiętać o tym, że niezależnie od proporcji im mniejsze pomieszczenie, tym większy wpływ rezonansów oraz innych zjawisk). Efektywne pasmo odtwarzania moich kolumn (plus minus 3 dB) zaczyna się od 46 Hz (to podstawkowce), a pomieszczenie w trakcie pomiarów było już umeblowane (m.in. kanapa, fotel, kolekcja kilkuset CD z raczej grubymi książeczkami, regały z książkami w przednich rogach).

Teoretyczny rozkład rezonansów w moim pokoju odsłuchowym. Żródło: http://www.acoustic.ua/forms/calculator8.en.html
Teoretyczny rozkład rezonansów w moim pokoju odsłuchowym. Żródło: http://www.acoustic.ua/forms/calculator8.en.html

Zestaw pomiarowy to zintegrowany mikrofon UMIK-1 (indywidualnie kalibrowany, choć przy takich pomiarach wartości bezwzględne nie mają znaczenia) podłączany przez USB, program Room EQ Wizard i laptop działający na zasilaniu akumulatorowym (warto odłączyć komputer od sieci, zwłaszcza w razie użycia wbudowanej karty dźwiękowej). To zdecydowanie najwygodniejsze rozwiązanie, znacznie prostsze w użyciu od zestawu: mikrofon, wzmacniacz mikrofonowy, zewnętrzna karta dźwiękowa. Mikrofon wraz z transportem i opłatami celnymi kosztował około 500 zł, program jest bezpłatny.

Zgodnie z zaleceniami producenta mikrofonu pomiar odpowiedzi pomieszczenia w zakresie 20–250 Hz wykonałem z użyciem dwóch kolumn (w przypadku wyższych częstotliwości producent zaleca podłączenie tylko jednej). Mikrofon znajdował się na statywie w miejscu odsłuchu, skierowany, zgodnie z normą, pionowo w górę. Stosowałem cztery przejścia z próbką 512K, co dało ponad 43 sekundy na jeden pomiar.

Pamiętajcie, że różnica 3 dB oznacza dwukrotną różnicę w ciśnieniu akustycznym, a różnica 8–10 dB oznacza dwukrotną różnicę w subiektywnie postrzeganej głośności, mierzonej w sonach.

Najpierw zbiorczy wykres ciśnienia akustycznego, który świetnie pokazuje, jak różne – z pozoru całkiem rozsądne – ustawienia kolumn potrafią zmienić jego przebieg:

Ustawienie kolumn głośnikowych

Czas na wybrane ustawienia.

Najpierw ustawienie metodą Cardasa: centra głośników 154,5 cm od przedniej ściany, 95,5 cm od bocznych, mikrofon 154,5 cm od każdego z głośników.

Wpływ pomieszczenia na jakość dźwięku Wpływ pomieszczenia na jakość dźwięku Wpływ pomieszczenia na jakość dźwięku

Potem przesunąłem cały układ kolumny-mikrofon o 20 cm w kierunku tylnej ściany (za słuchaczem).

19 m2 Cardas + 20 cm 19 m2 Cardas + 20 cm - wodospad 19 m2 Cardas + 20 cm - spektrogram

Nie wyglądało to najlepiej: amplitudy były większe, a najniższe częstotliwości wyraźnie dłużej wybrzmiewały. Wróciłem więc do ustawienia według Cardasa, ale rozsunąłem każdą z kolumn o 10 cm:

19 m2 kolumny + 10 cm wszerz kazda 19 m2 kolumny + 10 cm wszerz kazda - wodospad 19 m2 kolumny 2 x 10 cm wszerz - spektrogram

Też nie to. Spróbowałem więc metody „38 procent”. Cały układ z ustawienia według Cardasa przesunąłem w kierunku tylnej ściany tak, że mikrofon znajdował się 207 cm od niej, czyli właśnie na 38% długości pomieszczenia.

19 m2 sluchacz na 38% od tylnej19 m2 sluchacz na 38% od tylnej - wodospad19 m2 sluchacz na 38% od tylnej - spektrogram

Słowem – masakra. Na koniec sprawdziłem w działaniu konfigurację, której spróbowałem na początku i która wydała się najbardziej naturalna. Kolumny przesunąłem względem ustawienia Cardasa o 42 cm w kierunku przedniej ściany, tak że głośniki znalazły się w odległości 112 cm (bliżej się nie da ze względu na okno balkonowe), i rozsunąłem je łącznie o 20 cm, na odległość około 175 cm, tak że głośniki grały mniej więcej 85 cm od bocznych ścian. Mikrofon stanął w trójkącie równobocznym.

19 m2 kolumny - 42 cm + 2 x 10 cm wszerz 19 m2 kolumny - 42 cm + 2 x 10 cm wszerz - wodospad 19 m2 kolumny - 42 cm + 2 x 10 cm wszerz - spektrogram

Średnia amplituda była całkiem niezła, ale znów problemem był czas wybrzmiewania dźwięków o częstotliwości mniej więcej 31 Hz, 62 Hz i 93 Hz (druga i trzecia wartość najpewniej reprezentują harmoniczne pierwszego rezonansu, najniższego ze wszystkich).

Stanęło więc na ustawieniu według Cardasa.

*

Ustawienie kolumn a jakość basu

Jak widać, nawet z pozoru drobna zmiana w konfiguracji kolumny-słuchacz może wprowadzić znaczące zmiany w dźwięku. Owszem, instrumenty nie grają wyłącznie częstotliwościami podstawowymi, a słuch nie działa jak mikrofon, więc kilkudziesięciodecybelowe spadki i wzmocnienia na wykresie zwykle nie przekładają się na większe sensacje podczas słuchania muzyki, ale to wystarczy, żeby na przykład perkusja straciła wszelką dynamikę. Do tego dochodzi nadmierny czas wybrzmiewania dźwięków, w niskim zakresie odczuwany między innymi jako dudnienie. Jak już pisałem w tekście „Wpływ pomieszczenia na jakość dźwięku”, wszelkie równoległe powierzchnie rezonują, i tyle, a ponieważ mówimy o falach o długości nawet kilkunastu metrów, żadne gąbki z Allegro w rogach nic nie zmienią w dole pasma, chyba żeby wypełnić nimi pół pokoju. Wszelkie zabiegi związane z dogięciem osi głośników i wyborem odległości bazy od słuchacza (trójkąt równoboczny wcale nie musi być optymalnym ustawieniem!) to dopiero drugi etap i trzeba wtedy uważać, by w budowaniu wirtualnej sceny nie trafić głową w tak zwany węzeł albo strzałkę.

WYBRANE WPISY
Tagged in:, , ,