Akustika místnosti nejen pro audiofily

Ani se sebedokonalejší audio sestavou nedosáhnete dobrého výsledku v mizerných akustických podmínkách. Zajímá vás, jak zlepšit akustiku místnosti?

Prolog: Není káva jako káva

Preciznost a smysl pro detail jsou charakteristické vlastnosti každého audiofila. Abychom si podání hudby vychutnali stejně tak jako pití kvalitního espressa, potřebujeme něco navíc.

Řada lidí kávu vůbec nepije, někteří lidé pro svou spokojenost kupují rozpustnou kávu, některým stačí pouze „něco“. Někteří lidé si vybírají kávu podle reklam a značek, jiní dávají přednost vlastní chuti a preferencím. Někteří lidé mají doma nesmyslně předražené a složité kávovary produkující nevalné výsledky, jiní dávají přednost jednoduchosti, přípravě kávy rozumí, vědí, že je důležitá čerstvost kávy po vypražení, správná hrubost jejího namletí hned před přípravou espressa, potom kvalita, tvrdost vody, tlak, teplota. Milovník espressa pak získá přesně to, co chce. Vědomosti, důslednost a preciznost přinášejí dokonalý výsledek.

Podobně jako u kávy je to i s domácím poslechem hudby. Řada lidí vůbec neposlouchá, některým stačí plážové rádio, některým pro jejich spokojenost sestava za sto dolarů. Velká část populace kvalitně reprodukovanou hudbu ještě neslyšela – stejně tak, jako ještě nepila kvalitní espesso. Někteří lidé mají doma předražené audio vybavení, ale výsledek je stejně nevalný. Mají doma to, co jim naservíroval prodejce, který se už ale zapomněl zmínit o důležitosti akustiky. Zákazník je nakonec spokojen s mizerným výsledkem, věře své vysněné značce. Najdou se mezi námi audiofily i takoví, kteří se řídí vlastními pocity při poslechu, rozumí technickým detailům, včetně velmi podstatné akustiky. Poslechový prostor mají v rámci možností akusticky vyvážený, reprosoustavy i poslechové místo správně umístěné. Výsledek je precizní, dokonalý, přesně takový, jaký milovník kvalitního audia vyžaduje.

Obrázek: Miloš Budík CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Obrázek: Peter Pawlowski CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Akustika místnosti nejen pro audiofily

Již nyní je jasné, že výsledná kvalita poslechu je dána nejen kvalitou celého řetězce audio komponentů, ale především akustickou kvalitou poslechového prostoru. Slušná akustika v klasickém obývacím pokoji není ničím nedosažitelným. Podstata věci však netkví v zázračném vúdú výrobku (ať již v podobě talířku či kostičky), jehož deklarované parametry patří spíše do jiného, než našeho vesmíru.

Cílem tohoto článku je seznámit pozorného čtenáře se základy akustiky v uzavřeném prostoru. Problematika akustiky je komplexní a poměrně obsáhlá. Článek shrnuje rady a tipy pro zlepšení akustiky vaší místnosti, od těch základních, k podrobnějším, vyžadujícím i trochu teorie týkající se chování zvuku. Příjemné čtení!

Akusticky vyvážená místnost

Ideální poslechový prostor nebo poslechová místnost se v odborné literatuře označuje jako akusticky vyvážená místnost. Ideálnost takového prostoru spočívá v tom, že všechny slyšitelné frekvence zde mají absolutně stejnou hlasitost a stejný dozvuk. Mít dokonale akusticky vyváženou místnost je v podstatě nemožné a přiblížit se k tomuto ideálu není vůbec snadné. Placatá frekvenční charakteristika místnosti je navíc pouze technický ideál, který by ale v praxi způsobil, že místnost by zněla velmi nepříjemně a nepřirozeně. Dobu dozvuku je třeba také vyvážit. Záleží na tom, jak moc se ideálu chceme přiblížit, jaké ústupky z hlediska vzhledu interiéru jsme ochotni akceptovat a jakou investici jste připraveni na zlepšení akustiky obětovat.

Akustický charakter poslechového prostoru je určen jeho velikostí, poměrem šířky, délky a výšky, dále akustickými materiály v tomto prostoru, jejich objemem a akustickými vlastnostmi. Zvukové vlny se od zdroje k posluchači dostávají přímo, nebo odrazy od stěn, stropu, podlahy a předmětů. Vyváženost přímých vln a odražených vln, jejich časové zpoždění, hustota a podobně určují výsledný charakter poslechu a akustické chování prostoru. Uvažujeme zde celé slyšitelné spektrum od 20 Hz až po 20 kHz. Velmi důležitá je také poloha reprosoustav a místa poslechu vůči sobě i vůči danému prostoru.

Obrázek: Adamantios CC BY-SA 3.0 or GFDL], via Wikimedia Commons

Co dodržet pro zlepšení akustiky v místnosti ve zkratce

• Vybrat místnost, jejíž rozměry (délka, šířka, výška) nejsou identické nebo mezi sebou netvoří celistvé násobky.
• Zvolit výkon zvukové aparatury adekvátně k velikosti prostoru.
• Vzdálenost mezi reprosoustavami a místem poslechu by měla tvořit rovnostranný trojúhelník.
• Umístit reprosoustavy symetricky k ose poslechu.
• Neumisťovat reprosoustavy těsně k přední stěně, ani do rohů.
• Nasměrovat osy reprosoustav do poslechového místa tak, aby se osy protínaly asi 1 m za poslechovým místem.
• Poslechové místo by nemělo být u zadní stěny, ale alespoň 1 m od ní.
• U bočních stěn dbát na symetrii akustických úprav.
• Doplnit poslechový prostor akustickými materiály tak, aby se optimalizovala doba dozvuku.
• Eliminovat nežádoucí odrazy (například boční okno).
• Vhodné rozložení akustických materiálů tak, aby jejich účinnost byla efektivní
• Pozor na sádrokartony, dřevěné obložení a podobně – někdy se chovají jako deskové rezonátory.

Rozměry poslechové místnosti

Délka, šířka, výška by neměly být stejné, ani by neměly tvořit násobky. Například místnost o velikosti 2,5 x 5 x 5 m není pro poslech zrovna ideální. V každé ose uzavřeného prostoru (délka, šířka, výška) vznikají rezonanční frekvence a jejich harmonické násobky. Lepší je, když má místnost tyto rezonanční frekvence rozdílné. Budou-li vzdálenosti protilehlých stěn stejné, nebo v násobku, budou i rezonanční frekvence v jednotlivých osách stejné a jejich vliv se bude sčítat.

Ideální rozměry poslechové místnosti

Výkon zvukové aparatury

Více neznamená lépe a u výkonu aparatury pro domácí poslech to platí dvojnásob. Kvalitní poslech je vyvážený při přiměřené hlasitosti, při které lze pohodlně poslouchat hodiny. Záleží na citlivosti reproduktorových soustav. Citlivost je udávána jako akustický tlak v decibelech (dB), kterého reprosoustavy dosahují při frekvenci 1 kHz a vzdálenosti 1 m. Například pro naše hornové reprosoustavy Evolution s citlivostí 98 dB bohatě postačí zesilovač o výkonu 1 až 2 W pro místnost o objemu 50 m³ (5 x 4 m). Čím menší citlivost, tím je výkon potřebný k vybuzení reprosoustav větší. Pro zvýšení hlasitosti o 3 dB je potřeba dvojnásobný výkon zesilovače. Reprosoustavy s mizernou citlivostí 83 dB je potřeba vybudit výkonem 32 W, aby se dostaly na hlasitost 98 dB.

Rozhýbejte basák

U klasických vícepásmových reprosoustav je pro rozhýbání basáku potřeba největší množství energie. To je dáno plochou membrány. Každá reprosoustava je výrobcem optimalizovaná na určitou hlasitost. Při tichém, hlasitém a velmi hlasitém poslechu se chovají vícepásmové reprosoustavy jinak. Líbivý hlasitý, přebasovaný zvuk z prodejny se při tichém poslechu v domácím prostředí mění v jednolité cvrlikání výšek bez náznaku pohybu basáku. Přidáním hlasitosti se basák rozjede, ale při tak velké hlasitosti, kdy reprosoustavy hrají dynamicky, zase nejste schopni dlouhodobě vydržet bez poškození vlastního sluchu.

Pro standardní velikosti obývacího pokoje bohatě postačí hlasitost 100 až 103 dB ve vzdálenosti 1 m od měniče. Dopočítáme potřebný výkon jak reprosoustav, tak i zesilovače. Hlavně přiměřeně.

Umístění reprosoustav a místo poslechu

Reprosoustavy, respektive jejich membrány by neměly být blíže ke zdi, než 1 m (minimálně 0,5 m), rovněž tak uši posluchače v poslechovém bodu. Vrchol rovnostranného trojúhelníku, který tvoří osy reproduktorů, by měl končit za hlavou posluchače.

Tlumení

Největším problémem malých místností o velikosti přibližně 30–40 m² je přemíra basové složky. Například kmitočet 345 Hz má vlnovou délku přesně 1 m a pro jeho zatlumení je třeba vzdálenost 1/4 vlnové délky, tj. 25 cm. Vhodný bude hustý závěs svěšený 25 cm ode zdi.

Přetlumená místnost zní tísnivě, nezatlumená má ozvěnu, ideál je někde mezi. Hledání ideálu v zařízeném obývacím pokoji je na dlouhou cestu plnou kompromisů. Většinou si lze poměrně jednoduše pomoci umístěním hustého závěsu do toho či onoho rohu, posunutím skříně a podobně. Máte-li jeden reproduktor umístěný přímo v rohu, bude hrát hlasitěji, posuňte ho o 10–20 cm a porovnejte.

Návod pro zlepšení akustiky místnosti podrobněji

V textu jsou dále použity některé odborné termíny jako decibel, dozvuk, půlvlna, rezonance, interference, a podobně. Teorií akustiky nezasažený člověk může dovysvětlení neznámých pojmů nalézt v článku Teorie akustiky – chování zvuku v uzavřeném prostoru.

Náš cíl je jasný – co nejvíce se přiblížit ideálu akusticky vyvážené místnosti. Doba dozvuku by se měla pohybovat mezi 0,25 a 0,5 s. Neobejdeme se tedy bez měření. Pomocí mobilu lze provést základní měření frekvenční charakteristiky, pro korektní měření dozvuku však budeme potřebovat notebook nebo PC, jeho propojení s audio aparaturou a mikrofon.

Měření frekvenční charakteristiky místnosti

Pro přibližné, orientační měření není potřeba drahá kalibrovaná technika. V dnešní době lze velice jednoduše změřit frekvenční charakteristiku místnosti pomocí mobilu. Umí to například aplikace Spectroid nebo jiný frequency meter. Přesnost získaných dat potom stojí a padá na kvalitě mikrofonu daného telefonu.

Měření se provádí v co největší tichosti. Do reprosoustav pustíme budící signál v přiměřené poslechové hlasitosti. Vhodný budící signál je buď bílý šum (ke stažení zde), nebo tzv. sweep signál (ke stažení zde). Tyto budící signály pokrývají celé slyšitelné frekvenční spektrum ve stejné hlasitosti -3 dB. Výsledná frekvenční charakteristika v poslechovém bodu by měla být co nejvyrovnanější. Když s mobilem provedeme několik měření na různých místech v prostoru, uvidíme rozdíly ve výsledcích měření. Tyto rozdíly vznikají díky interferencím, rezonancím a jejich harmonickým frekvencím. Podotýkáme, že pomocí telefonu lze změřit pouze frekvenční charakteristiku místnosti, ne dozvuk.

 

Měření frekvenční charakteristiky dozvuku místnosti

Pro vylepšení charakteristiky dozvuku v  poslechové místnosti budeme potřebovat mikrofon, nejlépe přímo měřící, kalibrovaný, který se dá pořídit v cenovém rozsahu 800 Kč – 5000 Kč, notebook nebo PC a propojení audio výstupu se zesilovačem audio sestavy. Zřejmě nejpoužívanější a osvědčený je software REW (Room EQ Wizard) (volně ke stažení zde). Měření dozvuku je jen jedna z funkcí tohoto šikovného programu.

Měřící mikrofon umístěte do poslechového bodu, v menu vlevo nahoře naleznete tlačítko „Measure“, v dialog boxu nastavíte měřený frekvenční rozsah na 20 Hz až 20 kHz, hlasitost signálu z PC a dobu měření. Pro začátek postačí doba měření nejkratší. Software REW z toho, co vysílá vlastním generátorem signálu a z toho, co slyší pomocí mikrofonu, vypočítá dobu dozvuku na jednotlivých frekvencích. Výsledný waterfall graf zobrazuje intenzitu signálu v dB (svislá osa Y) v závislosti na frekvenci (vodorovná osa X). Osa Z pak ve 3D zobrazení ukazuje čas dozvuku. Ten by měl být ideálně všude stejný.

 

Rezonanční frekvence místnosti

Všechny mechanické systémy mají své přirozené rezonance. V místnostech se zvukové vlny ovlivňují navzájem. Každý uzavřený prostor má rezonanční frekvence dané rozměry a geometrií místnosti. Základní rezonanční frekvence Fr mají i své modální násobky, kde prostor funguje stejně jako u jejich základních rezonančních frekvencí.

V grafu jsou na prvních třech špičkách vidět rezonanční frekvence místnosti, které odpovídají její velikosti Fr=345/2L.

• 39,9 Hz odpovídá vzdálenosti 4,3 m.
• 55 Hz odpovídá vzdálenosti 3,16 m.
• 75,3 Hz odpovídá vzdálenosti 2,3 m.
• 92 Hz je propad, který lze částečně řešit posunutím poslechového bodu nebo reprosoustav.

Modální frekvence místnosti – REW

Software REW dokáže rezonanční frekvence místnosti vypočítat včetně jejich násobků. Díky této simulaci lze rychleji najít optimální místo pro umístění reprosoustav i poslechového bodu. Podotýkáme, že veškeré výpočty se mohou od skutečnosti lišit díky zařízení pokoje apod. Simulace počítá místnost pouze jako uzavřený pravidelný kvádr bez oken.

 

Na obrázku výše lze vidět simulovanou místnost velikosti 5,1 x 5,3 x 2,4 m a její modální frekvence do 200 Hz při dané konfiguraci reprosoustav a pozici posluchače. Posunem reprosoustav, nebo pozice posluchače myší se frekvenční charakteristika ihned přepočítá. Takto si lze utvořit přibližnou představu, jak se chování místnosti změní při změně polohy reprosoustav, nebo místa poslechu.

Akustické materiály

Zvuk se od zdroje šíří ve vlnách, podobně jako když hodíme kamínek do vody. Jen si místo vody představme vzduch a šíření zvuku uvažujme ve 3D prostoru včetně odrazů. Za akustický materiál lze považovat vše, co v dané místnosti přijde do kontaktu se vzduchem. Zvuková vlna se od materiálu odrazí a vlna odražená bude mít vždy menší energii než vlna přímá. Základní vlastností akustických materiálů je schopnost tlumit akustickou energii. Měkké materiály akustické vlny tlumí hodně (koberec, závěs, látková sedací souprava, polštáře apod.), tvrdé materiály akustické vlny tlumí málo (betonová stěna, sklo, dlažba apod.).

Dále existují speciální materiály pro zlepšení akustiky, u kterých výrobce udává pohltivost i frekvenční charakteristiku. Využívá se i jejich selektivních vlastností pro různá kmitočtová pásma – například materiály pro stropní podhledy. Důležité je uvědomit si odlišnou funkci jednotlivých akustických materiálů a jejich účinnost v závislosti na frekvenci.

Přetlumený prostor

Většina laiků masírovaných komerčními nabídkami žije v domnění, že více znamená lépe. Nakoupí množství co nejlevnějších molitanových jehlanů a oblepí jimi co největší plochu poslechového prostoru. Přetlumený prostor s minimálním dozvukem je opak jeskyně s ozvěnou. V takovémto prostoru, kde budeme mít tendenci místo mluvení křičet, působí tísnivě a hudební nástroje v něm neznějí přirozeně.

Je třeba si uvědomit, jaké vlnové délky chceme potlačit a kolik měří čtvrtvlna této délky. Akustický molitan s 5 cm vysokými hroty bude fungovat na frekvencích okolo 1,7 kHz, což jsou výšky.

Obrázek: Guillaume Paumier CC BY 3.0, via Wikimedia Commons

Nezatlumený prostor

je opakem přetlumeného prostoru. Představme si prosklenou stěnu s výhledem na zahradu, uvnitř skleněný stůl, podlahu z kamenné dlažby a betonový strop. Minimalistický nábytek s rovnými plochami a nečalouněné židle. Každé slovo slyšíme díky ozvěně několikrát, cinknutí skleničky nebo lžičky nám způsobuje bolest. Pocitově, alespoň co se týče akustiky, okamžitě zařadíme tento prostor spíše k jeskyni – opět k něčemu, kde nechcete být.

Kompromis je ideál

Z pohledu akustiky poměr mezi přetlumeným a nezatlumeným prostorem určuje dozvuk. Proto je pro nás měření dozvuku důležité. Obyčejný obývací pokoj, kde bude nějaký koberec, nějaká čalouněná sedačka, nějaká otevřená knihovna a nějaké závěsy, bude vždy znít líp, než prostor přetlumený, nebo nedotlumený.

Každý uzavřený prostor má však své rezonanční frekvence a jejich násobky. Uplatňuje se zde interference, díky kterým změříme v každém bodě místnosti jinou frekvenční charakteristiku. Chování zvuku na nižších frekvencích je jednoznačně dáno rozměry místnosti, umístěním reprosoustav a umístění bodu poslechu. Obecně lze říci, že je lepší umístit reprosoustavy alespoň 0,5 m od zdi, nebo mimo roh místnosti, než je mít přiražené ke zdi. To samé platí o poslechovém bodu, kdy uši posluchače by také měly být ideálně 1 m nebo více od zadní zdi.

Co nám řekne frekvenční charakteristika dozvuku

Podle rozměrů místnosti jsme schopni rozdělit frekvenční charakteristiku na části a podle nich zvolit vhodnou skladbu akustického materiálu k potlačení dozvuku na nežádoucích (rezonančních) frekvencích. Ideální je vycházet ze změřené charakteristiky již zařízené místnosti. Podrobně se tomuto budeme věnovat dále v naší fiktivní místnosti o velikosti 3 x 4 x 7 m.

Rozdělení slyšitelného spektra

Vlnová délka slyšitelných frekvencí 20 Hz až 20 kHz odpovídá vzdálenosti 17,25 m až 1,7 cm a jejich půlvlny jsou tedy 8,625 m až 0,86 cm. Tento rozsah je v poměru k velikosti obývaného prostoru zásadní. Uplatňují se zde jevy jako rezonance, stojaté vlnění a podobně na nízkých kmitočtech, difuze na vyšších frekvencích, k tomu ještě odrazy a interference. Pro jednoduchost a názornost rozdělme slyšitelné spektrum na čtyři oblasti frekvencí A, B, C, D. Dále slyšitelné spektrum rozdělíme na oblast nízkých kmitočtů, kde musíme uvažovat model akustických vln a oblast vyšších frekvencí, kde se již celkem dobře uplatňuje paprskový model, kde úhel dopadu se rovná úhlu odrazu.

Oblast A

obsahuje velmi nízké frekvence, které se vyskytují pod hranicí přirozené rezonanční frekvence místnosti, tedy menší než Fr=345/2L. Kde Fr je rezonanční frekvence, 345 m/s je rychlost zvuku, 2 znamená půlvlnu a L je největší vzdálenost protilehlých stěn v daném prostoru. Na frekvence nižší než Fr se neuplatňuje vliv rezonance. I když budou v poslechovém prostoru existovat, nebudou vlivem rezonancí zesíleny, proto je nemusíme uvažovat.

V naší fiktivní místnosti bude tedy Fr=345/(2*7) = 24,6 Hz.

Oblast B

obsahuje frekvence, které svojí vlnovou délkou přibližně odpovídají rozměrům místnosti. Nejnižší frekvence je dána nejnižší rezonanční frekvencí prostoru Fr=345/2L. Přibližná horní hranice je dána takzvanou Schroederovou frekvencí, kterou je možné vypočítat pomocí rovnice Fs=2000*√(RT60/V). Schroederova frekvence určuje přibližnou hranici mezi chováním ozvěny v prostoru a diskrétním chováním místnosti.

• Fs = Schroederova dělící frekvence v Hz
• RT60 = požadovaný dozvuk místnosti v sekundách (za jak dlouho se sníží dozvuk o 60 dB)
• V = objem místnosti v m³

Naše fiktivní místnost má rozměry 3 x 4 x 7 m, tj. objem 84 m³. Dozvuk této místnosti předpokládejme 0,5 s. Potom dělící frekvence Fs=2000*√(0,5/84) = 154,3 Hz.

Oblast C

je přechodem mezi oblastí B, ve které musí být aplikován model vlnové akustiky a oblastí D, ve které je možno aplikovat zjednodušený paprskový model akustiky. Tato oblast je zleva ohraničena Schroederovou dělící frekvencí a zprava jejím čtyřnásobkem. V oblasti C převažují vlnové délky, které jsou vzhledem k objemu místnosti příliš dlouhé na použití paprskového modelu a příliš krátké pro použití modelu vln.

Oblast D

je přibližná hranice, od které lze začít uplatňovat paprskový model. V naší fiktivní místnosti bude tedy Fd=4*Fs = 4*154,3 = 617 Hz. Fd pokrývá vyšší frekvence, jejichž vlnová délka je příliš krátká, aby se na ně dala aplikovat geometrická akustika, jinými slovy se zde dá uplatnit pravidlo úhlu odrazu a můžeme zde také uplatnit předpokládanou dráhu zvuku. Oblast D bude tedy zleva ohraničena frekvencí Fd=617 Hz a zprava hranicí slyšitelnosti.

Shrnutí

Slyšitelné spektrum jsme rozdělili vzhledem k chování v uzavřeném prostoru do čtyř skupin a vysvětlili proč. Pro naši fiktivní místnost jsme určili dělící frekvence mezi oblastmi A, B, C, D.

Oblast A – 0 až 25 Hz je vlnová délka 7 m a více.

Oblast B – 25 až 154 Hz je vlnová délka v rozsahu od 1,12 m do 7 m.

Oblast C – 154 až 617 Hz je vlnová délka v rozsahu od 28 cm do 112 cm.

Oblast D je potom frekvence nad 617 Hz, tedy méně než 28 cm.

Opatření v akustické praxi

Oblast A neřešíme, ani v malém prostoru nejsme schopni vyřešit. Pro oblast B je vhodné použít basstrapy a rezonátory. Pro oblast C je vhodné použití difuzerů. Pro oblast D je vhodné použití absorberů.

Opět zmiňujeme, že zásadní je reálné měření doby dozvuku v závislosti na frekvenci. Podle měření potom vybereme frekvence, na které je potřeba se zaměřit a omezit je. V naší ukázce je potřeba potlačit dozvuk na nízkých frekvencích, viz. oblast označená kroužkem.

 

Samozřejmě je potřeba přistupovat individuálně k již zařízené místnosti. Z estetických důvodů jsou některé akustické doplňky přijatelné, jiné nikoliv. V našem případě budeme potřebovat měkký, akusticky pohltivý materiál, jako jsou molitanové basstrapy, hustý závěs a podobně. Nelze použít molitanové matrace, protože mají uzavřenou strukturu buněk. Je potřeba použít akustický nebo filtrační molitan s otevřenou strukturou buněk. Jeho nejvyšší účinnost pro tlumení nízkých frekvencí je v rozích místnosti. Závěs můžeme svěsit v rohu místnosti od stropu až podlaze, i když za ním nebude okno. Nakonec to může vypadat i zajímavě. Představte si cca 5 m závěsu shrnutého v rohu. Když jej odstrčíte kousek od zdi, zvýšíte účinnost tlumení. Čím bude mít závěs větší hustotu (větší gramáž), tím lépe. Molitan by měl být v průřezu alespoň 40 x 40 cm. Čtvercový průřez basstrapu bude mít větší účinnost, než trojúhelníkový průřez, ale zabere více prostoru. Akustický molitan lze umístit nastojato do vertikálních rohů, nebo také horizontálně ke stropu, nebo k podlaze. Velikost potlačení dozvuku závisí na množství akusticky pohltivého materiálu, které se v praxi stanovuje odhadem. V našem případě potlačuje basovou složku s velkou energií. Pro prostor 3 x 4 x 7 m = 84 m³ budeme potřebovat odhadem 1–2 m³ tlumícího materiálu, aby „se něco stalo“. Fyzika funguje.

Akustická absorpce

Pokud vybavíme zhola prázdnou místnost kobercem, nábytkem a závěsy, zcela určitě rozpoznáme změny v akustickém chování dané místnosti. Koberec slouží jako akustická absorpce, prostor místnosti (kvádr) jsme rozbili nábytkem (akustická difuze). Ačkoliv má některý nábytek schopnost absorbovat zvuk a dobře absorbuje vyšší frekvence, má své limity u nízkých frekvencí díky jejich vlnové délce. Jak velká absorpce akustické energie bude, je dáno typem materiálu, jeho plochou, tloušťkou a hustotou. Síla a hustota materiálu má přímý vliv na absorpci nízkých frekvencí.

Pro efektivní absorpci zvuku porézním materiálem se doporučuje tloušťka materiálu od 1/10 vlnové délky zvukové vlny. Nejvyšší absorpce nastává u 1/4 její vlnové délky. Studie dokazují, že síla materiálu má větší vliv na nízké frekvence, a u vyšších frekvencí je zvyšování absorpce se vzrůstající sílou materiálu zanedbatelné.

Umístění absorpčních materiálů

Efektivita absorpce zvuku je závislá na umístění a pozici těchto materiálů. Při použití několika absorberů je vhodné je umístit na konce, strany a strop místnosti tak, aby jimi byly ovlivněny všechny osy, ideálně symetricky. V obdélníkové místnosti je použití absorpčních materiálů nejvíce efektivní blízko rohů. Absorpční materiál použitý v rozích je až dvakrát účinnější než kdyby byl použit uprostřed stěny.

Vytvořením mezery mezi absorpčním materiálem a zdí se zvyšuje absorpční koeficient materiálu. Se zvyšující se vzdáleností absorbéru od stěny se jeho hodnota pohltivosti posouvá od vysokých a středních frekvencí směrem k frekvencím nízkým. Například při zvětšování vzdálenosti těžkého závěsu od zdi se bude jeho maximální absorpce posouvat směrem k nižším frekvencím.

Koeficient Absorpce α

Schopnost pohltit akustickou energii se měří pomocí koeficientu zvukové pohltivosti alfa α, který má hodnotu od 0 do 1,00. Nula představuje nulovou absorpci (úplný odraz) a 1,00 představuje úplnou absorpci nárazového zvuku. αW se počítá se podle normy ISO 11654.

Koeficient redukce hluku (NRC)

Počítá se podle normy ASTM C423 a poskytuje hodnocení pohlcování zvuku v podobě jediného čísla (vyšší hodnoty jsou lepší) za cenu menší přesnosti oproti αw. Jedná se o matematický průměr měřeného koeficientu pohlcování zvuku při frekvencích 250, 500, 1000 a 2000 Hz.

Návrh akustických opatření

Jedná se teprve o projekt na papíru, nebo je místnost již daná?

Projekt

• Poměr rozměrů místnosti stanovte s ohledem na rezonanční frekvence prostoru.
• Zvolte ideální umístění reprosoustav a poslechového bodu.
• Dbejte na symetrii akustických vlastností bočních stěn.
• Bude-li podlaha odrazivá (dlažba, parkety), použijte na strop akusticky pohltivé podhledy, ale s mírou.
• Velké prosklené plochy vždy doplňte hutným závěsem, který při poslechu umožní skleněnou plochu zakrýt.
• Za poslechový bod se snažte umístit difuzní materiál, ideálně difuzor, nebo otevřenou knihovnu, která zvukové vlny nepohltí, ale svou nepravidelností rozbije.

Stávající místnost

• Vždy je nutné zohlednit konkrétní situaci. Co všechno jsme a nejsme ochotni obětovat pro zlepšení akustiky?
  • Je posunutí reprosoustav a bodu poslechu do ideální pozice možné?
  • Je možné změnit konfiguraci nevhodného stávajícího nábytku, přesunout, nebo vyměnit za jiný?
  • Jaké máme finanční možnosti pro akustickou úpravu?
• Vždy vycházejte z měření dozvuku a podle toho, jestli je potřeba přidat, nebo ubrat akusticky pohltivého materiálu.
• Máte-li betonový strop a odrazivou podlahu (dlažba, lino, parkety), dejte na podlahu tlustý koberec.
• Umístěte vzhledově přijatelný akustický materiál na strop.
• Tlumení na nižších kmitočtech má největší účinnost v rozích místnosti.
• Máte-li neideální bod poslechu a sedíte hlavou těsně u zdi, oblast za hlavou co nejvíce zatlumte.
• Prosklené odrazivé plochy zakryjte hutným závěsem. Vzdáleností závěsu od stěny určíte frekvenci, na které bude závěs tlumit nejvíce.
• Pozor na sádrokartonové, palubkové podhledy nebo příčky. Jsou-li osazeny na širokém roštu, chovají je jako deskové rezonátory na nízkých frekvencích. Lze je zatlumit výplní z vaty, nebo dutiny vyplnit montážní pěnou.

Zpravidla

Doporučuje se umístění akustických molitanů efektivních na nízkých kmitočtech do rohů místnosti (platí rohy i u stropu a podlahy). Rovné tvrdé materiály jako je sklo, jsou nevhodné mezi reproduktory a za poslechovým místem. Okno, rovná stěna nebo skříň jsou nevhodné. Mezi reprosoustavami a za poslechovým místem jsou ideální difuzně pohltivé materiály (akustický difuzor, otevřená knihovna). Na boční stěny je nejlepší použití více odrazivých materiálů na středních a vysokých kmitočtech, je nutno dbát na symetrii akustických úprav. Strop by měl být buď zvukově pohltivý, nebo částečně pohltivý. Zadní stěna pak zvukově pohltivá, nebo difúzní (opět ideální je akustický difuzor). Podlaha částečně odrazivá, nebo pohltivá.

Závěrem

Nejčastější chyba zklamaného audiofila je umístění drahé aparatury do prázdného pokoje. Na druhou stranu přetlumení je také špatně, zvláště na vysokých kmitočtech. Zpravidla postačí vhodný závěs a rozumné množství akusticky vhodného nábytku. V běžných rozměrech poslechové místnosti bychom se měli snažit o utlumení nízkých kmitočtů, pak středního kmitočtového pásma. Vysoké kmitočty se zatlumí nejsnáze. V malých místnostech je většinou přemíra nízkých kmitočtů, skladby jsou přebasované. Nízké frekvence mají dlouhou vlnovou délku (např. vlnová délka frekvence 40 Hz je cca 8 m). Díky odražení vlny zpět vzniká interference (ovlivnění) další vlny a výsledkem je to, že tyto nízké frekvence budou znít v určitých místech hlasitěji a v určitých místech slaběji než frekvence ostatní. Velký akustický vliv má poměr rozměrů místnosti, který určuje její rezonanční frekvence.

Odkazy

• https://www.roomeqwizard.com
• http://www.linkwitzlab.com/rooms.htm