Sierpień 11, 2018

Niskie częstotliwości w pomieszczeniu

W zasobach internetu można natknąć się na ogromną liczbę informacji dotyczących propagacji najniższych częstotliwości, z przykrością jednak stwierdzam, że wiele z nich jest nieprawdziwa lub opisana zupełnie nie jasno tak, że końcowy użytkownik może się zgubić i zrozumieć nie to co trzeba. W niniejszym artykule postaram się wyjaśnić kilka problemów, które mogą się pojawić przy słuchaniu muzyki (lub każdym innym, akustycznym przeżyciu). Polecam też obejrzenie naszego filmu nagranego razem z ProperSound odnośnie basu w pomieszczeniach:

W pracy akustyka na przeróżnych forach i spotkaniach spotykałem się ze stwierdzeniem, że żeby usłyszeć niskie częstotliwości, mieć solidny bas, to pomieszczenie musi być odpowiednio duże. Niektórzy nawet sprowadzają to do tego, że musi być taki przypadek, żeby cała długość fali zmieściła się w pomieszczeniu, dodając mądrze że dla 20 Hz jest to 17 m, więc jak masz największy wymiar 6.8 m to max dla Ciebie to 50 Hz żeby w ogóle to usłyszeć. Pojawiają się różne warianty – cała długość fali, czasem 1/4 fali, czasem 1/2… niemniej każde z tych stwierdzeń o zupełna bzdura – każda częstotliwość propaguje zawsze, co najwyżej może potem wygasać na skutek interferencji. Oczywiście wymiary pomieszczenia mają ogromny wpływ na propagację niskich częstotliwości, ale na pewno nie w ten sposób że one w ogóle nie powstają. Wszystkie częstotliwości propagują zawsze, w każdym pomieszczeniu, o ile źródło jest w stanie je wytworzyć. To że potem są degradowane – to już inna sprawa.

Najpierw doprecyzujmy, dlaczego nie. Przejdźmy do sytuacji pola swobodnego – stawiamy głośnik na zewnątrz, słuchamy. Gra wszystko. Teraz zbudujemy dookoła klatkę, powiedzmy, z drewna, które odbije średnie i wysokie częstotliwości. Słuchamy – efekt jest taki że na skutek odbić fale dźwiękowe ulegają interferencji i miejscami może być ich mniej. Wymieniamy drewno na ciężki beton, który odbija wszystkie częstotliwości – efekt rozszerza się do całego pasma. Zazwyczaj w pomieszczeniach nie jest to aż tak krytyczne, bo ściany są pokryte różnymi materiałami, różnie umeblowane itd, więc w zakresie średnich/wysokich częstotliwości te efekty są mocno złagodzone, niemniej przy najniższym basie w niezaadoptowanym pomieszczeniu dźwięk odbija się z pełną mocą, przez co jest w pomieszczeniu znacznie słabszy. A więc problemy z basem są powodowane przede wszystkim przez odbicia dźwięku od ścian, a nie zbyt małymi wymiarami pokoju.

Z czysto fizycznego punktu widzenia problemy w propagacji niskich częstotliwości i wyjątkowo silnymi interferencjami mogącymi nawet zupełnie wytłumić fale mogą pojawiać się w zakresie częstotliwości poniżej pierwszego modu osiowego. Mody pomieszczenia, częstotliwości własne, częstotliwości rezonansowe – wiele nazw tego samego zjawiska, niemniej chodzi o to samo – mody związane są z wymiarami geometrycznymi pomieszczenia i w tych związkach widzę genezę tych mitów odnośnie wymaganej długości, konieczności zmieszczenia się fali w pomieszczeniu itd. A więc to ewentualnie częstotliwość pierwszego modu pomieszczenia powinna być tutaj punktem odniesienia, ale nie zmienia to faktu że częstotliwości niższego od niego i tak będą propagować w pomieszczeniu. W pomieszczeniu prostopadłościennym najniższy mod to ok 1/2 długości fali dla największego wymiaru (tutaj kolejne możliwe źródło mitów), ale nie zawsze, zwłaszcza że to przypadek bardzo wyidealizowany i bardzo rzadko aplikowany w praktyce bo choćby rozmieszczenie mebli czy różnych załamań pomieszczenia zupełnie zmienia sytuację. Obliczenie modów własnych można przeprowadzić np tym kalkulatorem – Kalkulator akustyczny. Jak widzicie, w pomieszczeniu o najdłuższym wymiarze 6.5 m najniższy mod własny to 26 Hz, czyli bez problemu każda częstotliwość dostarczona przez źródło może się rozchodzić swobodnie.

Rozwiązanie – zamontować pułapki basowe! Wprowadzenie chłonności akustycznej w zakresie niskich częstotliwości ograniczy odbicia w tym zakresie i pozwoli na znacznie swobodniejsze propagowanie fal basowych w pomieszczeniu, polecamy np. Corner Bass Trap CBT – rezonansowa pułapka basowa albo Pułapka basowa PB-PREMIUM. Zapraszamy do dalszej lektury na temat rozmieszczenia pułapek basowych: Rozmieszczenie pułapek basowych w pomieszczeniu – rezonanse pokoju odsłuchowego

Parę razy zetknąłem się też ze znacznie bardziej niedorzecznym stwierdzeniem o “ciśnieniowym odbieraniu niskich częstotliwości przez słuch człowieka”. Niestety nawet osoby głoszące te tezy nie potrafiły za bardzo wytłumaczyć co to znaczy i jak to dokładnie działa, a ja przez 5 lat studiów i kilka kolejnych praktyki w branży nigdy nie natrafiłem na żadne definicje, niemniej zostańmy przy tym mechanizmie słyszenia bo zapewne jest to kolejne źródło takich informacji. Ktoś gdzieś przeczytał, nie do końca zrozumiał, postaram się lepiej wyjaśnić. Istnieje coś takiego jak krzywe jednakowego słyszenia (Fletchera-Munsona) lub krzywe jednakowej głośności(według norm ISO):

Ten wykres również jest dość często cytowany przez brać audiofilską, a jeszcze częściej – nieprawidłowo cytowany lub wrzucany w formie “no przecież są te krzywe słyszenia, jak to nie rozumiesz o co chodzi”. Postaram się nieco wyjaśnić. Każda z tych krzywych odnosi się do określonego progu głośności względnej wyrażonym w fonach (ang. phon), gdzie jednostką odniesienia jest poziom ciśnienia akustycznego w częstotliwości 1 kHz (np. 80 dB dla 1 kHz to poziom 80 fonów). Analizując ten wykres – jeśli mamy do czynienia z dźwiękiem o poziomie 80 dB, czyli już dość głośnym, to aby te częstotliwości poniżej 100 Hz były tak samo słyszalne muszą mieć poziom o 10 dB większy. Jeśli zejdziemy niżej, na głośność 60 fonów, jest jeszcze gorzej – różnica musi być ponad 20 dB. Dokładając do tego spadek możliwości reprodukcji niskich częstotliwości przez zestawy głośnikowe obcinamy tego basu więcej i więcej. Niestety tego już nie oszukamy – przy cichym słuchaniu po prostu się nie da, dlatego te 80 dB to wartość powiedzmy zalecana przeze mnie. Absolutnie nie zachęcam do słuchania głośnego – przy takich 100 dB nasz słuch może i nie obcina żadnych niskich częstotliwości, ale jest to bardzo duża wartość która nawet przy krótkiej ekspozycji może powodować uszkodzenia słuchu, a w wypadku poziomów szczytowych ponad 130 dB (o które nietrudno przy takim hałasie) nawet bardzo krótka, wręcz chwilowa w postaci jednego dźwięku, może powodować nieodwracalne uszkodzenia.

W razie pytań do poruszanych zagadnień – zapraszam do kontaktu!

Bartłomiej Chojnacki

bchojnacki@mega-acoustic.pl