Wstęp

Decydując się na zorganizowanie imprezy tanecznej lub koncertu często nie zdajemy sobie sprawy, że nawet najlepszy repertuar muzyczny straci swoje walory, jeżeli nie będą spełnione podstawowe warunki akustyczne, zapewniające czytelność odbioru dźwięku. O prawidłowym nagłośnieniu sali, czy zrealizowaniu występu estradowego, decyduje nie tylko wiedza techniczna, jaką powinien posiadać realizator, ale również znajomość podstawowych praw fizycznych dotyczących dźwięku. Konieczne jest również zrozumienie właściwości słuchu ludzkiego, gdyż ten czynnik będzie w znaczący sposób wpływał na efekty naszej pracy w roli akustyka czy też DJ-a. Tak więc zanim staniemy za konsoletą, warto się zastanowić nad pewnymi zagadnieniami z zakresu akustyki i elektroakustyki.

Właściwości słuchu ludzkiego

Ucho zdrowego człowieka potrafi odbierać dźwięki z zakresu częstotliwości 16 – 20000 Hz. Jednak twierdzenie to jest prawdziwe tylko w sytuacji, kiedy mamy do czynienia z dużymi natężeniami dźwięku. Przy bardzo małych wartościach poziomu ciśnienia akustycznego czyli SPL (ang. Sound Pressure Level), zakres ludzkiego słuchu spadnie do przedziału częstotliwości około 200 – 8000 Hz, a u osób z pogorszoną zdolnością słyszenia, górna granica pasma nawet do 5000 Hz. Przy definiowaniu twierdzeń i opisywaniu zagadnień dotyczących mechanizmów słyszenia oraz akustyki, konieczne będzie wprowadzenie skali logarytmicznej wyrażonej w decybelach (dB), gdyż istotną sprawą będzie określanie, o ile dany dźwięk jest głośniejszy lub cichszy od innego, a nie o ile wzrosła jego energia. I tak przykładowo, zwiększając moc słuchania z 1 W do 10 W, uzyskujemy zmianę głośności rzędu 10 dB. Zmianę takiego samego rzędu będziemy odczuwać również w przypadku mniejszych głośności np. zwiększając moc od 100 mW do 1 W. Aby móc określić zmianę poziomu dźwięku w belach (B), musimy dokonać porównania mocy emitowanej w danym momencie z mocą odniesienia oraz z tego stosunku wyciągnąć logarytm dziesiętny:

x = log₁₀  P/P₀

gdzie

P – moc emitowana

P₀ – moc odniesienia

x – przyrost mocy wyrażony w belach

Decybel jest jednostką dziesięciokrotnie mniejszą, więc wzór będzie wyglądał następująco:

x = 10 log₁₀  P/P₀

Powyższy wzór pozwala nam określić o ile wzrośnie natężenie dźwięku w dB, przy zwiększeniu mocy w W od poziomu odniesienia. Wiadomo, że nasz słuch subiektywnie ocenia wszelkie zmiany natężenia dźwięku. Okazuje się, że nasza ocena zmian głośności nie jest jednakowa dla całego pasma częstotliwości. Aby przybliżyć ten problem, konieczne jest poznanie krzywych izofonicznych Fletchera – Munsona, które przedstawiają zależność częstotliwości w Hz, odczucia głośności (Fon) i natężenia dźwięku (dB).

Rys 1.

Nieznajomość tych krzywych jest najczęstszą przyczyną błędnie wykonanych realizacji nagłośnienia. Nasze odczuwanie głośności dźwięku zależy nie tylko od natężenia, ale także od częstotliwości dźwięku. Słuch ludzki jest najbardziej wrażliwy w zakresie częstotliwości 2 kHz – 4 kHz. Tak więc w tym zakresie będziemy najsilniej odczuwać nawet małe zmiany głośności. Krzywe izofoniczne obrazują również, jak bardzo zależy brzmienie materiału dźwiękowego od głośności słuchania. Im głośniej słuchamy, tym muzyka brzmi pełniej, ponieważ dolny i górny zakres częstotliwości jest lepiej słyszalny. Większość wzmacniaczy do domowego odsłuchu ma zainstalowany filtr „kontur” (loudness), aby zrównoważyć brzmienie przy słuchaniu z małą głośnością. Filtr taki wprowadza wzmocnienie dla krańców pasma.

Przykładowo dla poziomu dźwięku 90 dB częstotliwości 100 Hz i 1 kHz będą odbierane przez słuchacza jako dźwięki o tej samej głośności. Jeśli natomiast obniżymy natężenie dźwięku do 70 dB, dźwięk 100 Hz będzie odbierany z poziomem 12 dB niższym od dźwięku 1 kHz przy tym samym natężeniu 70 dB. Są to bardzo ważne zależności i absolutnie nie do pominięcia przy pracy z dźwiękiem. Bardzo praktyczną rzeczą jest posiadanie wykresu krzywych izofonicznych podczas instalacji, strojenia i prób (jeśli nie znamy go na pamięć), gdyż znacznie ułatwia to zestrojenie akustyki.

Ocena własności akustycznych pomieszczenia

Szczególnie ważne jest, żeby przed rozpoczęciem instalacji sprzętu realizator czy DJ wykonał mały rekonesans w celu ustalenia, w jakich warunkach akustycznych przyjdzie mu pracować. Poprawna ocena akustyki będzie bardzo pomocna w prawidłowym zrealizowaniu nagłośnienia. Rozmiary pomieszczenia, jego kształt, materiał, z jakiego wykonane są ściany i podłoga – to wszystko ma wpływ na czas pogłosu i ewentualne odbicia. Ważna jest także liczba uczestników imprezy. Od wyżej wymienionych czynników będzie zależeć rozmieszczenie kolumn głośnikowych, ich ilość, a także proces strojenia charakterystyki częstotliwościowej.

Rozmieszczenie kolumn głośnikowych i strojenie charakterystyki częstotliwościowej pomieszczenia

Kolumny głośnikowe należy ustawiać tak, żeby każdy ze słuchaczy widział głośniki wysokotonowe prawej i lewej strony nagłośnienia. Znajdując się w polu promieniowania głośników, słuchacz nie powinien odczuwać wyraźnej różnicy głośności pomiędzy prawą i lewą stroną. Ewentualna różnica nie powinna przekraczać stosunku 1:2, czyli 6 dB. Należy również pamiętać o tym, że każdy głośnik wysokotonowy w wykonaniu tubowym ma określoną dyspersję, czyli kąt rozproszenia. Standardowa dyspersja to 90 x 60 stopni (H x V). W tym zakresie poziom dźwięku nie spada poniżej 6 dB od poziomu w osi głośnika w płaszczyźnie poziomej i pionowej. Należy zatem dobrze znać parametry kierunkowe danego zestawu głośnikowego, gdyż pomoże to w uzyskaniu równomiernego pokrycia sali dźwiękiem. Podczas instalacji należy również pamiętać, aby unikać ustawiania kolumn prostopadle do ścian. Zminimalizuje to wszelkiego rodzaju odbicia np. echo trzepoczące (ang. flutter echo), dudnienia i fale stojące. Należy pamiętać także, że ustawianie kolumn w rogach sali spowoduje zwiększenie poziomu basu o około 6 dB. Przy nagłaśnianiu pomieszczeń o dużej długości może się okazać, że konieczne jest zainstalowanie nagłośnienia strefowego (o tym w kolejnych artykułach). Jeszcze jedna ważna sprawa o której warto wspomnieć, to odległości kanału lewego od prawego. Zbyt duża odległość może spowodować rozerwanie ciągłości sceny dźwiękowej w środkowej części sali i utratę efektu stereofonicznego.

Przed przystąpieniem do strojenia charakterystyki częstotliwościowej pomieszczenia należy ustalić poziom dźwięku, jaki ma docierać do słuchaczy. Do tego celu posłuży nam generator różowego szumu lub zapis różowego szumu na płycie CD. Większość uniwersalnych urządzeń korygujących charakterystykę pomieszczeń, posiada również miernik natężenia dźwięku (SPL) wyskalowany w decybelach (dB), a także generator szumu i wejście mikrofonu pomiarowego. Jeśli jest to sala taneczna, należy ustawić mikrofon pomiarowy w centralnym punkcie pomieszczenia. Po włączeniu generatora różowego szumu należy regulować głośność, mierząc natężenie dźwięku miernikiem SPL. Różowy szum to taki, w którym jednakowa ilość energii przypada na pasmo częstotliwości odpowiadające temu samemu interwałowi (np. oktawa). Po uwzględnieniu krzywej izofonicznej dotyczącej danego natężenia dźwięku, rozpoczynamy strojenie charakterystyki przy pomocy tercjowego korektora graficznego (2 x 31 punktów). W tym celu obserwujemy analizator widma, ustawiając uprzednio najwolniejszą prędkość wskazań. Ma to na celu zachowanie przez dłuższy czas w miarę stałego wskazania na wyświetlaczu. Regulujemy każde z pasm na korektorze tak, aby uzyskać krzywą zbliżoną do danej izofony obowiązującej dla wybranego SPL. Próba strojenia charakterystyki do przenoszenia liniowego nie jest wskazana, gdyż w odsłuchu będzie nam znacznie dokuczał zakres 2 – 4 kHz. Sposób regulacji brzmienia przy pomocy analizatora widma jest najbardziej precyzyjny. Można jednak stroić charakterystykę poprzez porównanie bogatego brzmieniowo (szerokie pasmo) utworu muzycznego odtwarzanego z płyty CD przez słuchawki zamknięte, z odsłuchem przez głośniki. Musi być przy tym spełniony warunek, żeby subiektywna głośność odsłuchu przez słuchawki była taki sama, jak przez głośniki. Regulując korektor doprowadzamy do jak największego zbliżenia brzmienia głośników z brzmieniem w słuchawkach.

Podczas procesów regulacji charakterystyki należy wziąć pod uwagę fakt, że uczestnicy imprezy (publiczność) spowodują skrócenie czasu pogłosu i lekkie stłumienie najwyższych częstotliwości. Uwzględnienie tego przy pomiarach jest bardzo ważną rzeczą. Równie ważną rzeczą jest przystosowanie charakterystyki przenoszenia do pracy z mikrofonami. Osłabienie częstotliwości 160 Hz znacznie wpływa na zmniejszenie podatności na sprzężenia akustyczne. Można również stosować urządzenia typu feedback destroyer, będące częścią uniwersalnych procesorów akustycznych (np. DBX DriveRack PA+, Behringer 2496 Ultra Curve Pro, itp.). Taki procesor tworzy filtry typu szczelinowego (ang. notch filter), eliminujące częstotliwość wywołującą sprzężenia. Ponieważ filtr taki ma wysoką dobroć Q, zmiany wprowadzane w charakterystyce nie są znacznie odczuwalne.

Powyższe przykłady wskazują, że istnieją różne sposoby strojenia charakterystyki. Nie wolno jednak popadać w skrajności. Całkowite zdanie się na wskazania sprzętu pomiarowego i zignorowanie informacji, których dostarcza nam słuch (i vice versa), może dać efekt daleki od naszych oczekiwań. UWAGA! Tryb automatycznego pomiaru akustyki (a takie występują w w/w urządzeniach) będzie wymagał ręcznego skorygowania ustawień dla mikrofonów i redukcji sprzężeń!