Az akusztika - 1. rész

Hogyan alakítsd az akusztikai teret

Ebben a kis összefoglalóban szeretnék bemutatni néhány gyakorlatban is megvalósítható megoldást, amellyel javítható egy szoba akusztikája, ami különösen fontos, ha zenét szeretnénk rögzíteni és/vagy a rögzített anyag utómunkáit szeretnénk elvégezni.

A megfelelő eszközök beszerzését követően előbb-utóbb stúdióhelyiségünk akusztikai problémáival fogunk találkozni. Szeretnék ezekre a problémákra rávilágítani és megoldásokat javasolni. Bemutatok néhányat a saját stúdiómban alkalmazott megoldásokból.
Hangfelvétel készítésénél a leggyengébb láncszemet már nem a technikai eszközök, hanem a teremakusztika jelenti. Ráadásul a felvételi lánc elején és végén is megjelenik sokszor negatív hatása. Ha valamilyen akusztikus hangforrást rögzítünk, akkor a mikrofon által rögzített hangot erősen befolyásolja a falakról visszaverődő hang.
Ugyanez a jelenség akkor is fellép, amikor a végeredménnyel dolgozunk és visszahallgatjuk a már rögzített anyagot. A felvétel utómunkáinál a szoba akusztikája torzítja a felvett anyagunkat és így akaratlanul is az akusztika által keltett hibákat próbájuk a felvételen javítani, melynek eredménye lesz, hogy a nálunk jónak ítélt felvétel máshol pocsékul szól. Manapság egyre jobb minőségű kütyüket lehet beszerezni megfizethető áron, azonban akusztikát nem tudunk vásárolni.

A felvételi lánc felfogható egy csővezetékként, amely csak annyi vizet tud átengedni amilyen az egyes elemeinek a legkisebb keresztmetszete. Tehát hiába szerzünk be egy több millió forintos mikrofont, ha annak a jeleit egy gyenge minőségű hangkártyával rögzítjük. A végeredmény nem lesz jobb, mint amire a hangkártya képes és az lesz a felvételi láncunk legkisebb keresztmetszete. Ennek a láncnak a része a teremakusztika. A terem akusztikai kialakításának célja, hogy a szoba belsejében minél jobb akusztikai körülményeket teremtsünk. Másik cél lehet a hangszigetelés. Utóbbi megakadályozza, hogy a szobában keletkező hangok kijussanak, de legalább is mérséklődjenek. Ez igen csak praktikus, ha egy dobfelszerelésünk van. Ebben a leírásban főleg az akusztika kialakítását igyekszem bemutatni. Amennyire lehet kerülni fogom a nagyon tudományos megközelítést, de elkerülhetetlen, hogy bemutatásra kerüljön a hang néhány fizikai jellemzője és tulajdonsága.

A hang nem más, mint egy hangforrás által keltett rezgés, ami többek között levegőben terjed. Általánosan elfogadott, hogy az ember 20 és 20.000 Hertz (Hz) közötti hangfrekvenciákat képes meghallani. A legalacsonyabb értékhez viszonyítva ez ezerszeres különbséget jelent és igen nagy problémaként jelentkezik, amennyiben akusztikai értelemben kezelni szeretnénk. A hang hullámként jelenik meg akár csak a vízhullám, ha a tóba dobunk egy követ. Viszont az alacsonyabb frekvenciájú hangoknak jelentősen eltér a hullámhossza a magasfrekvenciájú hangokhoz képest. Ezért máshogy is viselkednek. Minél mélyebb hangnak szeretnénk az útját állni, annál nehezebb dolgunk van.


Hogyan is jelentkeznek az akusztikai problémák? Ha egy hangrezgés a szobában elindul, akkor elér a fülünkhöz, de nemsokára eléri az egyik falat a másik falat a plafont majd az egyik falról visszaverődik és eléri a szemközti falat és így tovább. Az induló hanghullámunkból végül egy káosz lesz. Ezt halljuk többek között visszhangnak. Azonban főleg mélyebb tartományban komoly problémákat okoz. Azt fogjuk észlelni, hogy a szoba egyik részén a mély hangokat erősen halljuk, egy-két lépéssel arrébb pedig eltűnnek. Ez az interferencia jelensége, melynek magyarázata az, hogy ott, ahol ugyanannak a hangnak a falról visszavert hullámai találkoznak az eredeti hanggal, a hullámvölgyeknél kioltják egymást, a maximális értéküknél pedig erősítik egymást. Azonos időben a szoba különböző pontjain így teljesen más lesz adott hangnak az intenzitása. Az egyéb visszaverődési tulajdonságokat figyelembe véve a szobának lesz egy saját hangszíne. Miért is rossz ez? Ha a felvett anyagunk utómunkája közben hangszínezzük az egyes hangszereket és a hangfal előtt egy olyan ponton ülünk, ahol éppen kioltják egymást a mély hangok, akkor a hangszínszabályzóval az egekbe emelhetjük a hangszer mélyeit. Máshol meghallgatva az anyagot jön a meglepetés, hogy mennyire dübörög a zenénk és a sok basszustól nem hallani semmit. Ha jó eredményt szeretnénk elérni a felvételek és utómunka közben, fontos hogy a szobánk és felvételi helyiségük semleges, kiegyenlített frekvenciaátvitellel rendelkezzen.


Hogy tudunk a rossz akusztikán javítani? Hangelnyelőkkel és diffúzorokkal. A hangelnyelők két csoportba sorolhatók. Vannak amik a közép és magas hangokat képesek elnyelni, és vannak olyanok amelyek a mély hangokat kontrollálják. Ezeket basszuscsapdának nevezzük. Nézzük a gyakorlatban egy stúdió tervezését. Az esetek többségében a stúdiónak kiszemelt helyiség adott. Nekem erre egy 4,2 x 7,5 méteres és 2,65 méter belmagassággal rendelkező helyiségem volt. Mivel a technikai helységtől elszeparálva szeretnék hangot rögzíteni, ezért ezt a helységet kettő részre osztottam, először csak papíron. A kérdés az volt, hogy milyen arányban történjen az osztás. Mivel munkámból adódóan főleg a technikai helységben dolgozom, ezért fontos volt, hogy az kényelmes legyen és amennyire lehet ideális akusztikával rendelkezzen. A felvevő helység így 4,2 x 2 méter lett a technikai helység pedig 4,2 x 4,5 méter. Az elválasztó fal ebben az esetben csökkenti az eredeti szoba méretét. Az elosztással a két helység mérete kialakult. A megfelelő teremakusztika kialakításában a legnagyobb probléma a mély hangok kezelése.

A mély hangok hullámhossza nagyobb mint a magas hangoké. A következő képlettel számolhatjuk ki egy adott frekvencia hullámhosszát: Hullámhossz méterben = 343/Frekvencia (Hz) (a 343 m/s a hang terjedési sebessége). A képletet alkalmazva kiszámolható hogy a 10.000 Hertzes hangnak 3.4 cm a hullámhossza. Ha elé teszünk egy ilyen vastagságú hangelnyelő anyagot, akkor a falról való visszaverődését máris megakadályozzuk.Azt is kiszámolhatjuk, hogy alacsonyabb frekvencián milyen hullámhosszokkal találkozunk. 100 Hz mélyhangnak a hullámhossza 3,43 méter (hoppá!) és a zenében ennél mélyebb hangok is megszólalnak. A helyzet az, hogy azok az anyagok és megoldások, amik közép és magas frekvenciákon jól működnek a mély hangokkal szemben semmit sem érnek. Hiába ragasztjuk tele a falunkat néhány centiméter vastag akusztikai szivaccsal (amit méreg drágán lehet megvenni) vagy üveggyapottal, a mély hangokra nem gyakorolnak semmilyen hatást. Sőt, túlzott használatukkal valószínűleg súlyosbítjuk a helyzetet. Ugyanis az eddig természetes visszhangból eltűnnek a magas összetevők, de a mélyek megmaradnak. Így egy mély búgás lesz az eredmény. A mély hangok csillapítását más módszerekkel kell megoldani. Ennek a cikknek nem témája, hogy az akusztikai elemek működésének minden részletét bemutassa, így csak felületesen érintem, hogy miért a következő módszert választottam. A mély hangok több méteres hullámhossza miatt ezt a hangtartományt csak méretes eszközökkel lehet csillapítani. Viszont ha telepakoljuk ilyenekkel a szobát, akkor jelentősen lecsökkentjük annak hasznos terét. Nézzünk egy megoldást, ami ésszerű kompromisszumokat tartalmaz.



A vastag vonallal jelzet falak az eredeti helyiség falai. Ebbe került kialakításra a két külön szoba az érdekesnek mondható falakkal. A belső falak gipszkartonból készültek, mögéjük speciális hangszigetelő célokra fejlesztett kőzetgyapot került. A falak különleges formája két célt szolgál. Az egyik, hogy minél kevesebb párhuzamos falfelület alakuljon ki. Ezzel megakadályozható az oda-vissza verődésből adódó úgynevezett csörgő visszhang. Ezt leginkább akkor tapasztalhatjuk, ha üres helyiségben tapsolunk. Az egyik falról a másikra verődő hang megtöbbszöröződik és csörgő jellege van. Ez téglalap alakú helyiségben könnyen kialakul. Jelen esetben a falak kialakítását követően még üres állapotban is kellemes akusztika volt tapasztalható. Persze itt is keletkezik visszhang, de párhuzamos felületek hiányában nagyon gyorsan elhal. A másik oka a falak speciális elhelyezésének a falak mögé épített basszuscsapdák. Ahogy korábban már írtam, a mély hangok befogása csak nagy vastagságú szigetelőanyagokkal lehetséges. Tudni kell még a mély hangokról, hogy igen kedvelik a sarkokat. Egy mélydús zene hallgatása közben, ha a szoba sarkaihoz lépünk sokkal intenzívebben fogjuk a mély hangokat hallani. Ha be akarjuk fogni a mély hangokat, akkor érdemes a sarkokba építeni a basszuscsapdákat. A képen látható szobakialakítással az eredeti szoba sarkaiban 35-70 cm vastagságú kőzetgyapot került beépítésre, ami már a 100 Hz környéki hangokat is képes csillapítani. Közép és magas frekvencián könnyen túlcsillapíthatjuk a szobát, ami egy természetellenes száraz hangzást eredményez, azonban mély hangok esetében érdemes annyi basszuscsapdát beépíteni amennyit csak tudunk. Itt nem érhetünk el túlcsillapítást. Nézzünk néhány könnyen megvalósítható módszert a basszushangok befogására. Ehhez szükség van kőzetgyapot táblára. A mi szemszögünkből 2 fontos paramétert kell figyelni. A sűrűség és vastagság. A kőzetgyapot sűrűségét kg/m3 - ben adja meg a gyártó. Minél nagyobb ez az érték, annál sűrűbb a kőzetgyapot és annál jobban képes a mély hangok elnyelésére. Léteznek extra sűrű kőzetgyapot táblák, melyeket házak külső szigetelésére használnak. Ezek már annyira sűrűek, hogy a hangot inkább visszaverik, mint elnyelik. Magyarországon a Rockwool márkának a hangszigetelésre kifejlesztett termékével (Airrock XD) találkoztam és ezt is használtam. Ennek a sűrűsége 70kg/m3 .
Ezt merev táblákban lehet megvásárolni 100 x 60 centiméteres méretben, 5 és 10 cm vastagsággal. Minél vastagabb a szigetelőanyagunk annál mélyebb frekvenciákat képes csillapítani. Egy egyszerű basszuscsapdához nem kell más mint, hogy a kőzetgyapot táblát a fal előtt helyezzük el:



A jobb hatásfok érdekében érdemes a szigetelő anyag és a fal között légrést hagyni, ami megegyezik a tábla vastagságával. A légrésnek az elnyelés javításában van szerepe. A hang abban a pillanatban, ahogy eléri a falat megáll. A hanghullám sebessége 0 lesz. Majd visszaverődve ismét eléri a hangsebességet. Ha a szigetelőanyagot a falhoz rakjuk, akkor abban a pillanatban csillapít, amikor amúgy is 0 a hang mozgási energiája. Ha viszont a faltól távolabb helyezzük el, még akkor ki tudja fejteni csillapító hatását, amikor a hang mozgásban van. Az ábrán három különböző frekvenciájú hanghullám látható. A két felső hullámon látszik, hogy legalább egy hullámperiódus a basszuscsapdánkban zajlik le. Ezekben az esetekben a csapda ideálisan működik és jelentős mértékben csillapítja a hangot ezeken a frekvenciákon. Azonban a legalsó mély hang esetében, ahol a hullámhossz sokkal hosszabb (akár több méter is lehet) már semmit nem ér. A hang akadálytalanul megy keresztül rajta. Megoldást jelent a légrés és szigetelő vastagságának növelése. Ez azonban ésszerű határokon túl nem növelhető a fellépő költségek és a szobából elvesző tér miatt. Senki sem szeretné, ha a szoba eredeti mérete falanként egy méterrel csökkenne. Egy ésszerű megoldás, ha a szigetelőanyagot a sarkokba helyezzük, ahol amúgy is sokkal intenzívebben vannak jelen a mélyfrekvenciás hangok. A plafon és oldalfalak találkozása általában nem értékes tér. Ennek a gyakorlati megvalósítása így néz ki:



A 10 cm vastag tábla meglehetősen merev és könnyen lehet vele dolgozni. Sarkait a hosszabbik oldalán a képen látható módon 45 fokos szögben levágva pontosan fog illeszkedni a sarokba. 10 cm széles gyalult deszka segítségével esztétikusan felerősíthető. A kőzetgyapot táblákból eredő szállópor miatt elengedhetetlen, hogy azokat szövettel burkoljuk. Erre alkalmas a panama szövet, amely sűrű szövésű, nem túl drága és nagy színválasztékban kapható. A csapda hatékonysága tovább javítható, ha az üres részt szigetelőanyaggal kitöltjük. Erre jól felhasználhatóak a táblából levágott sarkok, amik amúgy a szemétbe kerülnének. Az ábrán látható, hogy a rendszer faltól való maximális távolsága jelentősen megnőtt. Így mélyebb frekvenciák elnyelésében is hatékonyan működik. A mennyezet alatt körben felhelyezve ezeket a kőzetgyapot táblákat jelentős változást érhetünk el szobánk akusztikájában a legtöbb frekvencián.



A stúdióhelyiségünk akusztikájának kialakítása nem csak abból áll, hogy minél jobban visszafogjuk a visszhangokat. Mivel a mély hangokat csak komoly szaktudás mellet akusztikai mérésekkel, tervezéssel és drága kivitelezéssel tudjuk jelentősen csillapítani, ezért nem érdemes telepakolnunk kőzetgyapot táblákkal az összes falfelületet, amely közép és magas frekvencián erőteljes csillapítás eredményez, de a mély reflexiók megmaradnak. Úgynevezett diffúzorokkal is csökkenthetőek a direkt visszhangok és kellemes természetes hangzás érhető el. Az ideális szoba tartalmaz diffúzorokat és elnyelőket. A diffúzor célja, hogy a rá érkező hangot eltérítse és azt más szögbe verje vissza, mint ahogy a fal tenné. Így orvosolható a kisebb helyiségekben kialakuló csörgő visszhang és egyéb akusztikai szűrő hatás. Egy helyiségben minden berendezési tárgy diffuzorként működik. Például egy könyves szekrény. Festés után, ha elkezdünk az üres szobába visszapakolni, észlelhetjük, hogy az addig tapasztalt kongó visszhang fokozatosan csökken a berendezések diffúz hatása miatt. A következő képeken néhány akusztikailag hatékony diffúzor látható.


Ezek a tervezett felületű diffúzorok különböző frekvenciájú hangokat különböző irányokba vernek vissza. Mindegyiken megfigyelhető, hogy eltérő mélységű elemek alkotják. Minél mélyebb a kialakítása egy diffúzornak annál alacsonyabb hangok elterelésére képes. A diffúzorok elhelyezése a rendelkezésre álló helytől és a szoba berendezési tárgyaitól függ. Az egyik legideálisabb, ha a hátunk mögött a hangfalakkal szemben helyezzük. A ezen elemek használatával számottevően javíthatunk egy szoba akusztikáján. Célzottabb akusztikai kezelést már egyedileg kell méretezni és mélyebb akusztikai ismeretek szükségesek hozzá.