Za početak samo malo teorije kako bi shvatili bit. Zamislimo izvor zvuka u otvorenom prostoru (bez refleksija) koji ima jednolik zvučni tlak na svim frekvencijama. Postavimo li takav izvor u neku prostoriju, primijetit ćemo kako zvučni tlak više nije jednolik. Na nekim frekvencijama bit će mnogo veći, nego u otvorenom prostoru. Te frekvencije su rezonantne frekvencije prostorije. Pri analizi akustike neke prostorije ispitujemo efekte zapremnine i geometrije prostorije na raspodjelu rezonantnih frekvencija koje se podudaraju s fizičkim dimenzijama prostorije. Rezonancije prostorije su na onim frekvencijama čije valne dužine ili pravilni višekratnici valnih dužina odgovaraju dimenziijama prostorije. Rezonancije prostorije zovu se još i modovi. Nastaju na fundamentalnim frekvencijama i harmonicima. Broj modova na visokim frekvencijama je izuzetno velik, stoga oni ne rezultiraju neravnomjernostima frekvencijskog odziva, nego samo povećavaju glasnoću. Na niskim frekvencijama valne dužine su reda veličine dimenzije auditorija, pa će broj modova biti malen. Na višim frekvencijama, valne dužine su mnogostruko manje od dimenzija auditorija pa će broj modova biti vrlo velik. Promatramo li frekvencijsku raspodjelu modova vidjet ćemo kako se broj modova povećava kako raste frekvencija pobude. Lošu akustiku imaju one prostorije čiji broj modova ne raste jednoliko. Ako modovi rastu nejednoliko doći će do višestrukih modova na istim ili vrlo bliskim frekvencijama. To će rezultirati porastom zvučnog tlaka na toj frekvenciji ili u intervalu bliskih frekvencija. Takav neprirodan porast zvučnog tlaka nazivamo koloracija. Ako su modovi na niskim frekvencijama udaljeni bar 20 Hz, neće doći do izraženih koloracija. Detaljna analiza modova u prostoriji opisana je u knjizi AKUSTIKA PROSTORIJA.

  Evo frekvencijske raspodjele modova u promatranoj sobi dimenzija 3.6m x 4.35m x 2.25m i broj modova u 1/3 oktavnim intervalima u području od 0 do 200 Hz. Iznad te frekvencije je područje u kojemu su modovi izuzetno gusto raspoređeni pa ne mogu djelovati koloracijama pri reprodukciji.

Slika prikazuje sve modove koji nastaju u promatranoj prostoriji i točne frekvencije. Donja slika prikazuje raspored modova po trećinsko oktavnim intervalima. Pri tome, plava linija prikazuje teoretsku idealnu distribuciju modova, a zelena prikazuje stvarnu distribuciju.

Distribucija modova relativno je pravilna ali, uočljivo je odmah kako je u trećinsko oktavnom intervalu u okolišu 100 Hz broj modova nešto veći od teoretski idealne distribucije. To je područje u kojem možemo očekivati koloraciju. Višestruki modovi koji nastaju na tim frekvencijama rezultirat će naglašenom rezonancijom prostorije. Točne frekvencije možemo vidjeti iz tabelarnog prikaza modova. Najveći utjecaj na kvalitetu reprodukcije imaju aksijalni modovi pa ćemo prvo njih proanalizirati.

Aksijalni modovi po frekvencijama pokazuju frekvencijsku razliku od 23 Hz između modova od 96 Hz i 119 Hz

Koloracije nisu izražene u području u kojemu je udaljenost susjednih modova manja od 20 Hz, a takvih područja ovdje nema. Međutim, na frekvenciji 90, 93 i 96 Hz su rezonancije koje će ovo frekvencijsko područje naglasiti pri reprodukciji.

Prikazat ćemo 3-dimenzionalnu raspodjelu zvučnog tlaka kombiniranog odziva gore navedena 3 moda u prostoriji.

Tamnija mjesta su visoke razine zvučnog tlaka idealna za postavu apsorbera koji će prigušiti koloracije nepovoljnog rasporeda modova. Također, tamna mjesta su područja koja treba izbjeći kako za postavu zvučnika, tako i za smještaj slušatelja. Analiziramo li sadašnji raspored u slušaonici, slušatelj je postavljen upravo na mjestu nepovoljne sumacije modova, koje će strahovito snažno naglasiti područje oko 93 Hz. Pri tome treba posvetiti pozornost karakteristici apsorpcije ugrađenih apsorbera, koja treba imati maksimalnu vrijednost na frekvenciji moda koji uzrokuje koloraciju (vidi Akustika prostorija str. 69 -72).

Koordinate zvučnika su 1.09 m i 1.40 m od zidova, a lokacija slušatelja je na simetrali prostorije 1.18 m od zida. Važno je napomenuti kako ovo nisu jedine idealne točke za postavljanje zvučnika, jer one ovise o parametrima procesa optimizacije. Međutim, ovdje moramo naglasiti kako primijenjeni program nema mogućnost uzimanja u obzir izvora najnižih frekvencija iz dna lijevka zvučnika, što može djelovati na proces optimizacije. Položaj slušatelja je određen s obzirom na maksimalno ujednačen odziv niskih frekvencija. Pomak prema stražnjem zidu progresivno će pojačavati glasnoću niskih frekvencija. Ako niste zadovoljni ovim akustičkim rješenjem, čija bi karakteristika trebala biti u znatnom smirenju niskofrekvencijskog opsega, uvijek se možete pomaknuti prema stražnjem zidu. Gornja slika (3D raspodjela zvučnog tlaka u prostoriji) će vam biti vodič, koliko ćete naglasiti područje u okolišu cca. 100 Hz. Ako ne slušate glazbu sami, plavi šesterokut je područje u kojem bi trebala biti sasvim zadovoljavajuća kvaliteta glazbe svim slušateljima.

Pravokutnici na zidovima i trokuti u kutovima prostorije, te pravokutnik iznad slušatelja su idealne lokacije za postavljanje apsorbera, na frekvenciji modova koji uzrokuju koloraciju. Ovdje je potrebno uočiti kako su kutni apsorberi postavljeni cijelom svojom visinom u prostoriji, dok su bočni apsorberi postavljeni na gornjoj polovini zidova.

Još nam je ostalo optimizirati vrijeme odjeka. Općenito uzevši, u ovako malim prostorijama vrijeme odjeka se često ne primjećuje jer je ispod reda veličine 1.0 sekundi. Štoviše ni ispitivanja akustičara nisu potvrdila postojanje tzv. idealnog vremena odjeka. Međutim, ipak je vrijeme odjeka važno ishodište pri analizi neke prostorije. Za vašu slušaonicu, ovo bi bila vrlo dobra krivulja odjeka:

Završne napomene. Osim rasporeda zvučnika, pozicije slušatelja, ujednačenog vremena odjeka, potrebno je imati na umu još neke važne napomene koje se tiču rasporeda u prostoriji. Za idealnu stereo sliku potrebno je snažno prigušiti prve refleksije. Međutim, prigušimo li refleksije s bočnih zidova, pa ispred sebe postavimo stolić (?) dimenzija cca. 100 x 50 cm, realizirat ćemo upravno idealnu plohu za refleksije zvučnih zraka. Razlika u vremenu dolaska direktnog zvuka iz zvučnika i reflektirane zrake koja se lomi od plohe stola, u ovom slučaju, iznosi oko 0.89 ms. Tako mala razlika bit će uzrok nastajanja tzv. comb filtera koji će unijeti nule u reproducirani odziv. To znači da će se neke frekvencije potpuno poništiti i slušatelj ih neće moći primiti. Za ovaj slučaj te frekvencije će biti udaljene 1136 Hz i pravilno će se ponavljati u spektru s početnom frekvencijom 568 Hz. Dakle, stol će refleksijama unijeti poništavanje frekvencija 568 Hz, 1704 Hz, 2840 Hz itd... Iz toga proizlazi da je između slušatelja i zvučnika potreban "brisani prostor", a poželjna je i dobra centralno smještena apsorpcijska površina; npr. deblji tepih. Isto se odnosi i npr. na bočno postavljen TV. Nema nikakvog smisla postaviti na zid apsorber velike apsorpcije, pa ispred njega TV, koji je sa svojim staklenim ekranom upravo idealna refleksijska ploha. Dakle, malo preraspodijelite namještaj u prostoriji ili ga dijelom reducirajte.

Što se tiče drvene obloge zidova, o načinu njene montaže može drastično ovisiti kakvoća akustike prostora. Ako su letvice pričvršćene na vodilice po vertikali, samo na dva mjesta, one će slobodno titrati na vlastitoj rezonantnoj frekvenciji i unosit će vrlo visoko gušenje,a pri pobudi na rezonantnoj frekvenciji stvarat će zvuk (detalje možete vidjeti u knjizi AKUSTIKA PROSTORIJA). To se, u ovom trenutku, ne može analitički predvidjeti s velikom točnošću. Zbog toga Vam preporučujem da ispitate tu karakteristiku. U tu svrhu može vam za prvu ruku poslužiti dobar tzv. niskofrekvencijski test, koji se nađe na CD-u za ispitivanje akustike prostora.

Aktivirajte manual sweep i postepeno mijenjate frekvenciju od 20 Hz naviše (podesite sweep mode LOG, a Output channels IN PHASE). Pri mijenjanju frekvencije osluškujte promjenu tonalnog karaktera reprodukcije u prostoriji. Ako začujete vrlo jaku rezonanciju, prestanite s ručnim mijenjanjem frekvencije i (pri niskom nivou glasnoće) prošetajte se po prostoriji i ustanovite što vibrira. Velika je mogućnost da su to vaše zidne obloge. Ako je to slučaj, dodatno ih učvrstite na podlogu. Vjerujem da će vas mnoga zapažanja iznenaditi...

 From: . To: "'ozren_bilan@rocketmail.com'" Subject: Date: Mon, 18 Oct 1999 13:52:18 +0200 Poštovani g. Bilan, Javljam vam se iz Slovenije. Iz revije "Svet elektronike" saznao sam za Vašu knjigu "Akustika prostorija", koju sam nabavio i vrlo sam zadovoljan time što je u njoj napisano. Ovim putem Vam čestitam na odlično napisanoj knjizi i ujedno bih vas zamolio za jednu informaciju. Ja se, naime, bavim radom na audio pojačalu u klasi D i pokušavam dimenzionirati izlazne preklopne MOS-FET tranzistore. U vašoj knizi, u poglavlju VI.8. (Podjela snage u višepojasnom zvučniku)spominjete širokopojasni signal definiran normom DIN 45573 za kojega ste naveli i prijenosnu funkciju kao i tabelu raspodjele snage s obzirom na frekvenciju. Navedenu DIN normu posjedujem, medjutim u njoj nisam pronašao točne definicije signala i funkcije koju spominjete. Ovim putem lijepo vas molim ako možete, navedite mi literaturu iz koje bih mogao nači nešto više o spomenutom signalu (fizikalni opis i osnove,…), kao i o raspodjeli snage zvuka u ovisnosti od frekvencije. Unaprijed hvala i lijep pozdrav! Z.N. Elektronika Velenje d.o.o. Štrbenkova 10 3320 Velenje E-mail: .

Od: Ozren Bilan [SMTP:Ozren_Bilan@rocketmail.com] Poslano: 18. oktober 1999 15:08 Za: . Zadeva: Raspodjela snage u ovisnosti o frekvenciji Poštovani Gosp. Njegovec, Zahvaljujem na vašem mailu i pohvalama. Literatura koja vas interesira, citirana je na str. 150 knjige, pod rednim brojem 66. Ako vam izvorni članak nije dostupan rado ću vam ga poslati. Zahvaljujem još jednom na vašem interesu za knjigu. S poštovanjem O.B.

Dozvolite mi da se prvo predstavim. Zovem se J Ž, zivim u Novom Mestu u Sloveniji. Ove godine sam zapoceo samogradnju zvučnih kutija. Bas drivere sam naručio kod g. Pera Skaaninga iz firme Audiotecnology - Skadenborg, Danska.( 5 H 52 15 06 SD ). Visokotonce sam uzeo Morel MTD 32 S. Uz zvučnike primio sam i nacrt kutije i skretnice. Pošto nemam puno iskustva sa proračunavanjem potrebnih parametra napravio sam kutije po priloženim nacrtima.

U bas sekciji skretnice je u pozitivni grani uzvojnica od 2mH, a paralelno sa zvučnikom Korektura imp. C-3,3yF L - 0,33 mH R - 2,2 Ohm.

Upotrebio sam neinduktivne otpornike, a kondezatori so polipropilenski. Za zvučniški kabel upotrebljavam dva vodiča u obliku traka 0,25 X 30 mm a dužine 4 m iz OFC bakra firme Goertz. Za zvučnike sam izradio stalke visne 80 cm mase 40 kg.

Dobijen rezultat me razočarao a najviše u definiciji prostora i bas područja. Za slušanje upotrebljavam liniju sastavljenu od Gramofona Thorens TD 160, pojačala Marantz PM 60. Rešenja za moj problem sam pokušao potražiti u vašoj knjizi "Akustika prostorija".Ali moje poznavanje proračuna zv. kutija je premalo da bi se usudio u neke ozbiljne prepravke. Zato vas molim za vašu sugestiju o rješavanju gore navedenog problema.

Pretpostavimo li izabran zvučnik s određenim faktorom dobrote Q_T, projektantu ostaje da se pozabavi s još dvije varijable. To su zapremnina kutije V_B, i zapremnina zraka u otvoru V_A. Masu zraka u otvoru bas refleks kutije možemo shvatiti kao masu koja zajedno s elastičnosti zraka u kutiji rezonira na nekoj frekvenciji f_B. Rezonantna frekvencija kutije, može, a ne mora, biti jednaka rezonanciji zvučnika f_s. Međutim, da bi dinamički zvučnik u bas refleks kutiji imao maksimalno linearan odziv, prvi i nužan uvjet je da ove dvije rezonantne frekvencije budu jednake. Drugi uvjet je točno određena zapremnina kutije.

Za jednostavno razumijevanje principa rada bas refleks sustava primjenjiva je analogija s kuglom obješenom na elastičnom užetu kojeg držimo u ruci. Kugla se može kretati s vrlo velikim otklonom uz vrlo male pokrete ruke. Kretanje kugle je analogno zvučnoj snazi koju emitira bas refleks otvor, dok je kretanje ruke analogno zvučniku. Elastično uže odgovara zapremnini zraka u zvučnoj kutiji. Na frekvenciji prilagođenja zvučne kutije pomak membrane zvučnika je minimalan. Međutim, za sve ostale frekvencije vršni pomak membrane raste četverostruko za svako oktavno (dvostruko) smanjenje frekvencije, uz uvjet konstantne akustičke snage na izlazu. Snižava li se dalje frekvencija, ispod frekvencije prilagođenja bas refleks kutije, pomak membrane će strahovito porasti ali bez ikakve korisne emitirane snage. Ova osobina bas refleks sustava vodi nas na zaključak kako svi bas refleks sustavi koji rade pri punoj snazi, zahtijevaju visokoprolazni filter na frekvenciji prilagođenja sustava ili iznad te frekvencije. Izuzetak od ovog pravila nastaje u situaciji pri kojoj bas refleks sustav radi sa snagama koje su mnogo manje od onih koje bi predstavljale opasnost pri radu s ograničenim pomakom – dakle, to je situacija pri kojoj je snaga zvučnika dosta veća od snage primijenjenog pojačala.

U praksi ova tabela ima izuzetno veliki značaj. Pretpostavimo bas promjera 200 mm, s f_s=25 Hz, V_as=130 litara i ugradimo ga u kutiju zapremnine 30 litara ugođenu na 35 Hz (prilagođenje kvazi 3. reda). Odrezna frekvencija bit će 44 Hz ali će značajke biti loše na niskim frekvencijama. Maksimalno linearan odziv postići ćemo kutijom zapremnine 92 litre i odreznom frekvencijom od 25 Hz (Butterworth 4. reda). Još veća kutija (Čebiševljev odziv 4. reda) realizirat će odreznu frekvenciju od 20 Hz ali zbog vrlo male efikasnosti i pouzdanosti tako realiziranog sustava, to nema nikakvog smisla napraviti.

Iskustvo u gradnji zvučnika pokazuje povezanost između reprodukcije niskih frekvencija i "bas udarca". Pri tom je prilagođenje Butterworth 4. reda negdje u sredini kao najbolji kompromis. Vrlo neefikasni sustavi s ekstremno niskim Q faktorom imaju vrlo bogat fundamentalni ton, ali nemaju živosti tranzijenata. Na drugoj strani visoko efikasni bas zvučnici, ekstremno laganih zavojnica i membrana, imaju izuzetan tranzijent, ali nemaju impresivan i duboki fundamental. Kao i obično, istina je negdje u sredini.

Važno je znati i to da većina današnjih malih bas refleks zvučnika najčešće samom skretnicom odrezuje najniže frekvencije, tako da one niti ne dolaze do bas zvučnika. Takav zvučnik ima onda izuzetno mali hod membrane, mala intermodulacijska i harmonijska izobličenja te subjektivno "čist zvuk", a fundamental koji nedostaje slušaocu se mentalno kompenzira, svrhovito izdignutim odzivom sustava na oko 100 - 120 Hz. Zvuk takvih zvučnika je "čist" jer dubokog basa zapravo i nema pa se ne pobuđuju nisko-frekvencijski modovi prostorije koji uzrokuju koloracije.

Tvrtku Audiotechnology utemeljili su Ejvind Skaaning i sin Per Skaaning. Pored te tvrtke Ejvind je utemeljio i tvrtke Scan-Speak i Dynaudio corporations. Audiotechnology isporučuje zvučnike mnogim poznatim tvrtkama npr. Sonus Faber, Rockport Technologies, Madisound i Hi-Fi Analyse. Professionalne basove Audiotechnology od 12" i 15" koriste mnogi studiji za snimanje. Što se događa sa zvučnikom 5 H 52 15 06 SD u kutiji. Njegove karakteristike su:

Dakle, zapremnina kutije je 16.5 litara, rezonancijska frekvencija porta 35 Hz, površina porta 35 cm3 i dužina kanala oko 45 cm. Tako realizirana kutija daje donju graničnu frekvenciju od oko 69 Hz. Međutim prednost izabrane konfiguracije je korisni odziv od -10 dB na frekvenciji oko 35 Hz. Omjer frekvencija f3 i zvučnika je 69/40=1.73.Omjer zapremnine kutije i ekvivalentne zapremnine zvučnika je 16.5/28.5=0.58. Dakle tip primijenjenog prilagođenja je višeg reda (približno 6. reda). Bez, analize to se može iskustveno odrediti već po obliku krivulje frekvencijskog odziva koja izgleda kao da se "lomi" između frekvencija 25 i 150Hz. Kutija počinje "gubi dah" već od cca. 150Hz, ali kao dobru stranu, zadržava odziv od -10dB (još uvijek korisna razina) do oko 33 Hz. Tzv. "lom" krivulja ukazuje redovito na viši red prilagođenja. Pokušajmo sada izračunati približno maksimalno linearni odziv. Vidi donju sliku.

Dakle, najjednostavnija modifikacija bi bila skratiti dužinu bas refleks kanala na cca. 21 cm, a skretnicu možete ostaviti identičnu. Naravno moguća su i mnoga druga rješenja. Iako vam savjetujem da skretnicu ne mijenjate, možete umjesto serijskog otpornika od 4.7 ohma čija je svrha gušenja visokotonskog zvučnika Morel za 4 dB, upotrijebiti naponski djelitelj kako je prikazano na slici. Serijski otpornik katastrofalno kvari damping faktor. Obratite pozornost na lokaciju djelitelja - nakon skretnice, prije kompenzacije. Nemojte koristiti otpornike motane žicom nego neki drugi tip.

Što se tiče dodatne obrade - vrlo je važno prednju stranu kutije potpuno obložiti akustički apsorpcijskim materijalom, npr. filcom debljine do 5 mm, pri čemu se ostavlja nepokrivenim samo otvor kalote visokotonskog zvučnika, otvor bas zvučnika i otvor bas refleks kanala. Taj pristup znatno će smanjiti mogućnost difrakcije akustičkog vala na prednjoj plohi kutije. Ovaj postupak znatno unaprijeđuje prostornu definiciju. Pažnju treba posvetiti i eventualnoj prednjoj maski koja može unjeti neželjene efekte. Više o postavljanju zvučnika u prostoriji osim u knjizi "Akustika prostorija", možete vidjeti i na ovim web stranicama. Pogledajte npr. osnove zvuka ili akustika prostorija. Ne pretjerujte s oblogom jer prevelika količina apsorpcijskog materijala može unijeti pad u frekvencijskom odzivu.

From: "." .

Poštovani, U Vašoj knjizi " Akustika prostorija" , na 465. str. lijepo je opisana analiza zvučničkog odziva primjenom računala . Međutim , nisam pronašao informaciju o tome gdje mogu nabaviti freeware programe "Spec for Windows" , te " Audio sweep generator". Molio bih Vas , ako je moguće, da mi napišete adrese stranica gdje ih mogu "download-ati". Sa štovanjem ., student iz Zagreba