Proč to ve studiu nejde bez basových pastí Jak odstraníme nežádoucí hukot?

Kmitočtová charakteristika režie a natáčecí místnosti

Pokud chceme postavit kvalitní domácí nebo i firemní – profesionální studio, měli bychom mít jak režii, tak natáčecí místnost rovnoměrně vytlumeny. Tak, aby obě vykazovaly vyrovnanou kmitočtovou charakteristiku. Aby nepřidávaly ani neposilovaly basy, středy či výšky. Stejně tak by jejich stěny měly vyrovnaně a v patřičné míře odrážet dlouhé, střední a krátké vlny, a tím produkovat kmitočtově vyrovnaný dozvuk.

Pozn. Je žádoucí, aby dozvuk v natáčecí místnosti byl úměrný žánru a počtu nástrojů, odrazy i dozvuk v režii by měly odpovídat typům poslechu a používaných reprobeden (pro blízký, střední či vzdálenější poslech či reprobedny).

Vlastně podobně to platí ve zkušebně i v koncertním sále.

Mělké panely nebo látky nepohltí basy

Pro korekci správné pohltivosti a odrazivosti slouží řada akustických obkládacích materiálů, které se zavěšují na zeď. V praxi to funguje tak, že muzikanti i zvukaři chtějí ušetřit, a tak místnosti tlumí tím, co mají při ruce: závěsy, textilními látkami, molitanem, dekami, pláty od vajíček (které slouží i jako difuzér i jako absorbér). I tyto obklady tlumí akustickou energii, ale neodstraníme jimi nepatřičné basy. Vzhledem k svým rozměrům, hmotnosti a poddajnosti stačí na to, aby absorbovaly výšky a středy, ale ne hluboké tóny. K tomu potřebujeme basové pasti – panely nebo válce dostatečně rozměrné s patřičně pohltivým materiálem uvnitř.

Délka vlny souvisí s výškou zvuku

Přenos signálu, tedy akustické energie probíhá ve vzduchu. Vlněním vzduchu vznikají pravidelné vlny a tedy tón, nebo vznikají vlny nepravidelné a hluk. Odmyslíme si různé příměsi ve vzduchu, různou teplotu a vlhkost a budeme předpokládat, že rychlost zvuku ve vzduchu je konstantní a odpovídá 343 metrů za sekundu (343 m/s).

Při této rychlosti bude vlna odpovídající komornímu jednočárkovanému a´ dlouhá 78 cm, poloviční délka vlny dvoučárkovaného a´´ ležícího o oktávu výš bude pak 39 cm. Naopak délka vlny odpovídající malému a bude měřit 1 m a 56 cm. Čím půjdeme s tónem hlouběji, tím se bude vlna prodlužovat: A ve velké oktávě bude odpovídat délce 3 m a 12 cm, délka A v kontra oktávě bude již 6 m a 24 cm a délka subkontra A (nejnižší klávesa na klavíru) odpovídá 12 m a 48 cm.

Pozn. Mimochodem délce vlny odpovídá i délka otevřených i polootevřených píšťal, a tím i rozměry nástrojů jako flétna, klarinet, fagot, ale i lesní roh.

Abychom eliminovali dlouhé vlny, nepotřebujeme materiál, který pohltí celou délku vlnu, ale pouze její čtvrtinu. Je tomu proto, že periodická (pravidelná) vlna obsahuje dva vrcholy – amplitudy. Kladnou a zápornou. V obou vrcholech je energie nejsilnější, pokud máme k dispozici absorbér, který pohltí čtvrtinovou vlnovou délku, zeslabíme právě její vrcholy.

I tak zůstane absorbér rozměrný. Pokud půjde o zmíněné subkontra A, u kterého potřebujeme porézním materiálem pohltit čtvrtinu, pak by měl mít absorbér délku 3 m a 12 cm.

Záleží ovšem, o jaký druh absorbéru půjde. Pro utlumení akustické energie se mohou použít porézní materiály, kmitající panely a štěrbinové rezonátory (u kterých jde o specifický způsob absorpce). Kombinací prvních a třetích pak vznikne přesněji laditelná basová past.

Jaké absorbéry pohltí basy?

Basová past z porézních materiálů

Porézní materiál je pevná látka obsahující ve svém objemu množství malých dutinek vyplněných vzduchem. Jedná se např. o různá vlákna, pěnu, částice kameniva pojené lepidly atd. Typickým materiálem je minerální vata. V ní dochází k přeměnou zvukové energie na tepelnou energii. Nevýhodou porézních materiálů je, že nejdou vyladit na užší frekvenční pásmo.

Kmitající panel

Kmitající panel je už naladěná rezonanční soustava. Membrány – horní panely jsou připevněné na pevnou konstrukci, zpravidla dřevěný nebo kovový rošt.  Za panelem se nachází objemný prostor (vzduchová mezera) vyplněný pohltivým materiálem. Po dopadu zvukové vlny na membránu začne membrána kmitat na vlastním rezonančním kmitočtu f_r a dojde k přeměně akustické energie na mechanickou, vlna je postupně tlumena.

Rezonanční kmitočet závisí na plošné hmotnosti membrány m a hloubce vzduchové mezery d. Platí pak vzorec:

Zvětšováním plošné hmotnosti membrány a tloušťky vzduchové mezery snižujeme rezonanční kmitočet f_r a naopak. Změnou proměnných se můžeme snadno dostat na kmitočet, který nežádoucně vyčnívá z kmitočtové charakteristiky místnosti, a snížit jej.

Basová past jako štěrbinový aneb Helmholtzův rezonátor

Štěrbinový, jinak i Helmholtzův rezonátor a vlastně kombinovaná basová past má tu výhodu, že jde vyladit na úzké rezonanční pásmo, a navíc v hloubkách. Nastupuje tam, kde už nestačí kmitající panel. Je tvořen vstupem – úzkým hrdlem navazujícím na dutinu o určitém objemu. Hrdlo slouží jako píst (vzduch se v něm tře o boky), navíc může být vyplněno i látkou. Při dopadu zvukové vlny vzniknou mnohonásobné odrazy v dutině a dojde k jejímu útlumu a přeměně na tepelnou energii.

Vlastní rezonanční kmitočet rezonátoru můžeme určit dle vztahu

kde je

c₀ rychlost zvuku ve vzduchu (m/s)

S_o průřez hrdla rezonátoru (m²)

V objem rezonátoru (m³)

l délka otvoru (m)

2Δl korekce otvoru (m).

Pokud zvětšíme průřez hrdla, zvýšíme i vlastní rezonanční kmitočet rezonátoru. Pokud zvýšíme objem dutiny nebo délku hrdla, vlastní rezonanční kmitočet snižujeme. Máme dostatek parametrů k tomu, abychom štěrbinový rezonátor vyladili na požadovaný kmitočet.

Pokud dutinu vyplníme porézním materiálem, ještě více snížíme vlastní rezonanční kmitočet, zároveň ale rozšíříme rezonanční pásmo, které může už nežádoucně pohlcovat i jiné frekvence.

Kam s nimi?

Kmitající panely bývají vyrobeny ve formě kvádrů. Můžeme je připevnit na zeď ale také vložit dovnitř zdi. Mimochodem i zeď lze projektovat jako tlumící prvek místnosti.

Basové pasti, štěrbinové rezonátory mají obvykle tvar trojhranu, pětihranu či válce. Dlouhé trojhrany či pětihrany díky kolmým zadním stěnám svírající úhel 90 °, a proto je můžeme „na chlup“ umístit do rohů, a to nejen svisle, ale i vodorovně, často na strop. Můžeme je i položit do rohů na zem. Velice záleží, jaký má místnost tvar (horizontální i vertikální profil) a kde se kumulují nežádoucí módy – stojaté vlny nebo tzv. fluttering (třepotavé echo). Rohy bývají tímto nežádoucím jevem právě pověstné.

Přenosnou basovou past VariBass Ultra lze ladit v rozmezí 50 – 100 Hz a to pouhým pootočením horní dřevěné části.

Přenosné a laditelné basové pasti

K dispozici jsou i basové pasti přenosné, obvykle ve tvaru válců. Výhodou je, že jsou přemístitelné a můžeme je postavit do centra nežádoucího módu. Tím zvýšíme jejich účinnost.

Navíc jsou laditelné. Díky kombinaci dřeva a akustické pěny s vysokou hustotou lze basovou past ladit např. v rozmezí 50–100 Hz. Děje se to pootáčením horní dřevěné části, dokud se nedostanete na nežádoucí hučící frekvenci, která při správném nastavení jednoduše zmizí.