Akustyka kina domowego – część 1

Akustyka kina domowego – część 1

Akustyka kina domowego – część 1 820 600 Cinematic

Akustyka sali kinowej
Część 1 – odbicia

Akustyka pomieszczeń małych, czyli takich, których rozmiary są porównywalne lub mniejsze od długości fali to ogromne wyzwanie i nie istnieją doskonałe metody na symulację klimatu akustycznego wnętrza. Dlatego w większości przypadków bazuje się na wstępnych wytycznych z symulacji i programów symulacyjnych oraz metodologii uznanych instytucji i autorytetów. Metody akustyczne są w wielu przypadkach zbyt kosztowne i nieprecyzyjne aby sprawdzały się w praktyce. Błędem jest także stosowanie metod takich jak na co dzień używa się dla obiektów audytoryjnych czy sal koncertowych. Dlatego w przypadku wnętrz tego typu mówimy o mikroakustyce.

Zadaniem tego typu metodologii jest zapewnienie maksymalnej kontroli istniejących i niedających się wyeliminować ze względów praktycznych i funkcjonalnych niekorzystnych własności akustyki pomieszczenia, w szczególności tych dotyczących niskich częstotliwości.

Mikroakustyka małego wnętrza w przypadku kina domowego powinna zapewniać przede wszystkim wysoką zrozumiałość i rozdzielczość dialogów, jako że jest to najważniejsza informacja jaka przenoszona jest przez system audio. Elementy zawarte na ścieżce dźwiękowej powinny także być doskonale lokalizowane podczas odsłuchu, a pole akustyczne tworzone przez głośniki surround powinno być jak najbardziej rozproszone, aby zapewnić doskonały efekt szerszemu gronu odbiorców. Akustyka pomieszczenia jest także elementem wspomagającym i zapewniającym wysoką dynamikę systemu oraz wyrównaną charakterystykę wnętrza, co ma zdecydowany wpływ na jakość odtwarzanego materiału audio.

Dodatkowo należy zapewnić odpowiedni czas pogłosu, który we wnętrzach kina domowego powinien wynosić od 0,2-0,4s (RT60) dla pomieszczeń o kubaturze do 300 m3 do 0,5-0,6s (RT60) dla pomieszczeń większych. Dla pomieszczeń konferencyjnych priorytetem jest mowa i powinien czas ten zawierać się pomiędzy 0,4s do 0,8s dla pomieszczeń które maja możliwość pracy bez nagłośnienia.

Osiągnięcie tych parametrów i dobrych własności pomieszczenia wiąże się z ujarzmieniem problemów akustycznych wynikających z właściwości fizycznych samego pomieszczenia jak i otoczenia. Do podstawowych kwestii na jakie należy zwrócić uwagę należą:

  • odbicia od ścian pomieszczenia
  • echo
  • czas pogłosu
  • efekty brzegowe
  • fale stojące
  • drgania materiałowe
  • hałas zewnętrzny

Analiza tych problemów i wprowadzenie rozwiązań pozwalających na osiągnięcie zadowalających efektów już w zakresie adaptacji akustycznej pozwoli zredukować stopień problemów związanych z aplikacją nagłośnienia oraz ewentualnej korekcji, ograniczy też zniekształcenia i podkolorowania oraz zapewni akceptowalny klimat akustyczny w zazwyczaj trudnym do adaptacji wnętrzu.

Poniżej omówimy każdy z elementów z osobna oraz jego wpływ na wnętrze, w którym instalacja się odbywa.

Odbicia od ścian pomieszczenia.

Fala akustyczna może być reprezentowana – jej czoło – przez promień wyznaczający jej bieg.

Jednak w rzeczywistości rozchodzi się ona sferycznie powodując, że odbija się ona od ścian pomieszczenia tworząc odbicia, które wzajemnie ze sobą interferują. W kinie domowym i wnętrzach konferencyjnych zależy nam na dźwięku bezpośrednim, gdyż nadmierna interferencja pochodząca od odbić powoduje zakłócenia w lokalizacji źródeł dźwięku tworzonych przez system nagłośnienia.

dźwięk odbityRYSUNEK 1 –  różnica pomiędzy dźwiękiem bezpośrednim a odbitym od bocznych ścian

Wszelkie odbicia, szczególnie te, których całkowita droga do słuchacza jest znacznie dłuższa niż droga fali bezpośredniej, są uważane za niekorzystne i powodujące rozmycie obrazu akustycznego. Jeśli zaś docierają one w pewnych ustalonych odstępach czasowych dochodzi do powstania tzw. filtracji grzebieniowej (comb filtering), co stanowi bardzo niekorzystny efekt „drgającego” i niestabilnego dźwięku i jest przyczyną znacznych podkolorowań, gdyż
jeśli opóźnione względem fali bezpośredniej, fali odbite docierają w fazie z falą główną, częstotliwość ulega wzmocnieniu o 6dB, podczas gdy towarzyszące jej częstotliwości sąsiednie (połowa długości fali, czwarta jej część), ulegają teoretycznie wygaszeniu, a w praktyce osłabieniu o 6dB.

RYSUNEK 2 – Mechanizm znoszenia się i dodawania fal stojących w pomieszczeniu wynikający z różnicy drogi do ucha słuchacza.

Efektem jest „grzebień” powstający na charakterystyce częstotliwościowej pomieszczenia, co powoduje, że pasmo jest podzielone na obszary częstotliwości wyeksponowanych, jak i częstotliwości ulegających osłabieniu, w których to miejscach energia dźwięku jest bardzo mała.

RYSUNEK 3 –  Obraz zjawiska filtru grzebieniowego

Skrócenie różnicy czasowej pomiędzy docieraniem poszczególnych fal odbitych w stosunku do fali bezpośredniej jest dobrym rozwiązaniem, ale zazwyczaj mało praktycznym i dotyczy jedynie osób siedzących na brzegach obszaru najlepszego słyszenia lub jedynie w niektórych obszarach. Dlatego w tym miejscu należy rozważyć już zastosowanie metod ograniczających i tłumiących odbicia fal akustycznych. Należy więc rozważyć zastosowanie materiału absorpcyjnego lub dyfuzyjnego (rozpraszającego) w pomieszczeniu ze względu na pochłonięcie lub rozproszenie fal docierających do miejsca odbicia. Kluczowym w tym przypadku jest, aby nie próbować adaptować intuicyjnie i „na oko”, gdyż nie przyniesie to pożądanych rezultatów. Należy najpierw określić gdzie będą występować
odbicia, które będą najbardziej niekorzystne i w tym miejscu zaaplikować odpowiedni materiał absorpcyjny albo w postaci panelu, albo okładziny. Nie należy w żadnym wypadku doprowadzać do przytłumienia pomieszczenia lub umieszczania materiału na całości ściany i sufitu, gdyż doprowadzi to do bardzo niekorzystnego efektu przytłumienia pomieszczenia i obniży czas pogłosu, natomiast nie zlikwiduje problemu. Stosujemy tylko tam, gdzie występuje największa liczba odbić. Nadmierna ilość materiału tłumiącego będzie pochłaniać także niezbędną energię akustyczną promieniowaną do pomieszczenia. Należy stosować materiały o znanej i równomiernej charakterystyce w możliwie szerokim zakresie częstotliwości. Pamiętajmy także o tym, że materiał umieszczony bezpośrednio na ścianie o grubości 2,5cm nie wpłynie na niskie częstotliwości niemal wcale. Wynika to z faktu, że 2,5cm w stosunku do długości fali np. 20Hz, która wynosi 17m, jest znikoma. Aby uzyskać jakikolwiek efekt w przypadku niższych częstotliwości należy ustrój akustyczny lub panel zdystansować od ściany właściwej, czyli oprzeć ją na konstrukcji, która gwarantuje możliwie najdalsze odsunięcie je od powierzchni ściany. Każdy centymetr będzie miał tu niebagatelne znaczenie i poprawi efekt w niższych częstotliwościach.

Jako materiału można użyć, jeśli nie mamy do dyspozycji gotowych elementów z firm specjalizujących się w tego typu produkcji, paneli obitych materiałem zawierających wewnątrz np. gąbkę czy ustrój piankowy. W pewnym sensie pomogą ciężkie kurtyny lub tzw. ściany tapicerowane, należy jednak traktować to jako rozwiązanie bardzo ostateczne, gdyż tego typu elementy posiadają nierównomierną charakterystykę częstotliwością i są elementem pomagającym raczej w nieprzewidywalny sposób (zmienna odległość od ściany, gęstość itp.).

Często także zadowalające efekty otrzymamy stosując panele rozpraszające, tzw. dyfuzory, które powinny już zostać zaprojektowane, aby rozproszyć falę w możliwie największej liczbie kierunków, obniżając tym samym energię w kierunku słuchacza. Najlepiej jednak połączyć obie metody i zastosować absorpcję do wysokości 1,5-2m, a wyżej stosować już ustroje dyfuzyjne. Dzięki temu unikniemy przytłumienia wnętrza, zachowując jednocześnie energię akustyczną.

absorber w pokoju kinowymRYSUNEK 4 – Zastosowanie materiału tłumiącego

Doskonałym rozwiązaniem mogą być w przypadku rozpraszani dźwięku wszelkie nieregularne struktury takie jak elementy drewniane gęsto frezowane, półki z książkami (niezwykle popularny element, równie często nadużywany), ale także panele wykonane fabrycznie bądź na zamówienie.
Staranne umeblowanie lub konstrukcja meblowa też może stanowić doskonały element rozpraszający a zarazem korzystny stylistycznie i pasujący do ogólnego wystroju wnętrza.

rozpraszanie dźwiękuRYSUNEK 5 – Zastosowanie materiału (paneli) rozpraszającego

Ze względu na fakt, że ustroje akustyczne rzadko kiedy wyglądają estetycznie, zdecydowanie najlepiej jest wykorzystać do tego zabudowę pomieszczenia, która i tak w pewnym zakresie staje się konieczna. Zabudowa ta to może być przestrzeń za ekranem, elementy tapicerowane na stelażu umieszczone na ścianach, każda objętość która nie uczestniczy w użytkowej powierzchni pomieszczenia. Tu kluczową rolę odgrywać będzie architekt i w tym zakresie będziemy musieli rozwiązania sugerować i zapewniać, gdyż w przeciwnym wypadku ostateczny wystrój wnętrza może zrujnować nasz wysiłek instalacyjny.

CINEMATIC