Adaptacja akustyczna domowego studia.pdf

Adaptacja akustyczna domowego studia

Zbigniew Jaśkiewicz

Wielu z nas staje w pewnym momencie przed problemem budowy własnego, domowego studia

nagraniowego. W założeniu powinna się ona odbyć przy minimalnych kosztach, przy użyciu

materiałów i technologii ogólnodostępnych. W artykule znajdziecie informacje o sugerowanych

wymiarach i kształcie pomieszczenia, sposobach efektywnego tłumienia częstotliwości

rezonansowych, opisy zalecanych materiałów i konstrukcji możliwych do wykonania we własnym

zakresie. Opiszemy też, krok po kroku, cały proces adaptacji akustycznej naszego pomieszczenia.

Właściwe warunki akustyczne pomieszczenia przeznaczonego do nagrywania i odsłuchu muzyki w

dużym stopniu zależą od wielu czynników:

1 . Pożądany czas pogłosu.

2 . Wielkość i proporcje wymiarów ścian, podłogi i sufitu.

3 . Ogólnych parametrów budowlanych (położenie, materiały konstrukcji przegród budowlanych i

budynku).

4 . Przeznaczenie (nagrania, produkcja, mastering czy też wszystko razem).

Minimum do spełnienia - żadnych fal stojących i żadnych szkodliwych odbić.

Różne kształty

pomieszczeń i ich przydatność pod kątem odsłuchowym.

1. Złe (a=b=c)

2. Niekorzystne (a=2b)

3. Dobre (a ą b ą c)

4. Ciekawe...

Pogłos. Ustalono, że pożądany czas pogłosu w studiu powinien mieć wartość 0,5-0,6s. Dla audycji

słownych czas ten zmniejsza się do 0,3-0,4s. Oznacza to, że dźwięk nie może być całkowicie

stłumiony, pozbawiony odbić. Pomieszczenie nadmiernie wytłumione ma zbyt mały czas pogłosu i

jest akustycznie martwe. Poziom i czas wybrzmiewania dźwięków w całym paśmie akustycznym

powinien być wyrównany. Zależy to też w dużym stopniu od rozmiarów i proporcji pomieszczenia.

W bardzo małych pomieszczeniach rzędu 6-10m2 jest trudny do uzyskania, co nie przekreśla

jednak zasadności jego adaptowania.

W bardzo różnych kształtem i wielkością pomieszczeniach udawało się często uzyskać bardzo

dobre efekty akustyczne, trzeba się jednak wykazać przy tym żyłką eksperymentatora i odkrywcy.

Ponieważ większość dostępnych pomieszczeń budowlanych to prostopadłościany, więc ten kształt

dominować będzie w naszych rozważaniach.

Mamy tu trzy wymiary, trzy równoległe do siebie płaszczyzny odbijające, co naturalnie sprzyja

powstawaniu niekorzystnych zjawisk akustycznych: rezonansu, fal stojących, zdudnień, dyfrakcji

czy interferencji fal dźwiękowych. Ogromny wpływ na wielokrotne rezonanse mają proporcje

wymiarów wysokości do długości i do szerokości pomieszczenia. Na podstawie wyliczeń i

doświadczeń wielu akustyków ustalono korzystne proporcje wymiarów pomieszczeń, gdzie poziom

i ilość szkodliwych rezonansów są ograniczone do minimum. Ideałem byłby pokój o

nierównoległych ścianach. Jeśli Twoje pomieszczenie ma zbliżone wartości proporcji do podanych

niżej, to jeden z większych problemów masz za sobą. Niekorzystny układ powstaje wtedy, gdy

jeden z wymiarów jest prostą wielokrotnością innego (np. szerokość 3m, a długość 6m) lub jeszcze

gorzej gdy podłoga (sufit) jest kwadratem (czyli długość jest równa szerokości). Ale i z tym można

sobie poradzić stawiając przegrody zmieniające proporcje pomieszczenia lub eliminujące

równoległość istniejących przegród.

Można dodać, że najdłuższa przekątna pomieszczenia wyznacza nam najniższą częstotliwość, która

rozwinie pełną długość fali, co pozwala jej dobrze i bez zakłóceń wybrzmieć. Jeśli ta przekątna ma

długość ok. 7m, to bez problemu wybrzmi niski ton o częstotliwości ok. 50Hz.

Rezonanse i zdudnienia to nasz największy problem. Fala akustyczna dociera do jednej z

ograniczających ścian i zostaje odbita, a następnie spotyka się z nadchodzącą falą, co powoduje

wygaśnięcie lub wzmocnienie w zależności od jej stanu. Dodatkowo odbita fala jest ponownie

odbijana przez przeciwległą ścianę. W pewnych szczególnych warunkach w wyniku nałożenia się

dwóch fal o przeciwnych kierunkach (fazach) powstaje fala stojąca. Dotyczy to głównie fal o

niskich częstotliwościach (20Hz-400Hz), z uwagi na ich długość i wartość energii. Fale stojące,

jako fale ciśnieniowe o dużej energii, "pompują" zamknięte pomieszczenie od środka i w przypadku

osiągnięcia częstotliwości rezonansowej tego pomieszczenia potrafią wprawić w drgania wszystkie

przegrody, co prowadzi do mocnego subiektywnego wzrostu natężenia dźwięku. Zazwyczaj wyższe

harmoniczne częstotliwości własnej pomieszczenia też ulegają niekontrolowanemu wzmocnieniu.

Fale stojące mogą również powstawać między ścianami nierównoległymi (fale tangencjalne).

Weźmy za przykład pomieszczenie o wymiarach 3×5×7m.Trzy pary równoległych ścian = trzy

podstawowe rezonanse.

Jako długość fali podstawiamy podwojoną odległość między ścianami, co pozwoli nam wyznaczyć

częstotliwość rezonansową własną tego pomieszczenia. W efekcie mamy:

f1 = (340m/s : 2)×3m = 56,6Hz

f2 = (340m/s : 2)×5m = 34Hz

f3 = (340m/s : 2)×7m = 24Hz

Te trzy częstotliwości mogą być naszym problemem, również ich wyższe harmoniczne, czyli

56,6Hz×2, 56,6Hz×3 itd. Powyżej 350-400Hz problem z rezonansami powoli zanika. O ile uda nam

się zgubić różnymi sposobami trzy pierwsze podstawowe rezonanse własne, to ich wyższe

harmoniczne też w dużym stopniu zanikną.

Najprostszy (w zakresie wyższych basów) sposób wytłumienia częstotliwości rezonansowej

własnej pomieszczenia to zawieszenie ciężkich, mocno pofałdowanych kotar z weluru lub

podobnego gęstego materiału w pewnej odległości od ściany. Należy spełnić warunek, że ta

odległość jest równa długości fali rezonansowej podzielonej przez 4. Przykład:

Mamy rezonans w okolicy 250Hz, stąd długość fali wynosi ok. 136cm, a po podzieleniu przez 4

mamy odległość 34cm. W przypadku 50Hz byłoby to 1,72m, ale nikt o zdrowych zmysłach nie

podzieli swojego małego studia na połowę!

W przypadku bardzo niskich częstotliwości rezonansowych walczymy z nimi przy pomocy

"pływających absorberów" lub pułapek basowych (basstrap). Właściwie określenie basstrap

dotyczy wszelkiego rodzaju pułapek dźwiękowych. Pływające ściany - płyty absorbująco-tłumiące -

to zazwyczaj fragmenty ścian studia zbudowane na innej zasadzie. Są one umieszczane najczęściej

w okolicach narożników pomieszczenia, gdzie wartości ciśnienia akustycznego są największe.

Materiał absorbera to w wielu przypadkach wełna skalna lub mineralna. Pływające absorbery mogą

być częścią ścian w studio lub stanowić samodzielne, przenośne ustroje akustyczne.

Pułapki rezonansowe - basstrapy (rezonatory) to nic innego jak pudła czyli rodzaj obudowy kolumn

głośnikowych, które odpowiednio nastrojone wychwytują szkodliwy rezonans. Należy używać

kształtów raczej prostopadłościennych, walcowych, półwalcowych, trójkątnych itp., a unikać

regularnych sześcianów. Kubatura o wartości ok. 80-100 litrów spełnia zazwyczaj większość

wymagań. Wystarczy jeden otwór wlotowy i dobre wytłumienie wnętrza pułapki, a długość rurki

bass-reflexu (zwykła rurka z PCV o średnicy np. 50-75mmm) wyznaczyć doświadczalnie lub

obliczyć. Zakres działania pułapek sięga zwykle ±6Hz (1/3oktawy) od ustawionej wartości

pochłaniania. Należy pamiętać, by przy końcu rurki we wnętrzu pułapki zostawić trochę wolnego

miejsca. Basstrapy wykazują często większą skuteczność po ustawieniu w górnych narożnikach

pomieszczenia.

Praktyczny przykład

basstrapu na zakres głębokiego basu.

1. Istniejąca ściana.

2. Pustka powietrzna (50mm i 25mm).

3. Sztywna płyta z wełny mineralnej

(25-30mm).

4. Membrana (sklejka o grubości 4mm).

5. Deska lub lepiej płyta (szer. 10-12cm, grubość 20-25mm).

6. Kantówka 50×50mm.

Jeśli basstrap budujemy jako wolnostojący, tylną ściankę stanowi płyta MDF lub OSB grubości 18-

22mm. Główne wymiary obrysowe: szerokość nie mniejsza niż 60cm, wysokość nie mniejsza niż

120cm.

Materiały izolacyjne. Aby wybrać właściwe materiały należy poznać i porównać ich dwa parametry

akustyczne: współczynnik redukcji (absorpcji) akustycznej (NRC) podawany w Sabinach i poziom

izolacji akustycznej (STC) podawany w decybelach.

Współczynnik absorpcji akustycznej podaje się na ogół dla częstotliwości od 125 do 4000Hz.

Współczynnik redukcji hałasu to średni poziom absorpcji mierzony dla częstotliwości 250, 500,

1000 i 2000Hz zaokrąglony do 0,05. Niskie wartości oscylują w zakresie 0,1-0,3, średnie od 0,3-

0,5, wysokie powyżej 0,5. Jednym słowem - pełne odbicie bez pochłaniania to wartość 0, a

całkowita absorpcja to wartość 1. Poziom izolacji akustycznej daje nam informacje o średnim

spadku natężenia dźwięku za przegrodą wykonaną z danego materiału. Przykładowo: niski poziom

0-12dB, średni 12-24dB i wysoki powyżej tej wartości. Odporność na wilgoć, ogniotrwałość,

odporność na zarysowania czy inne parametry użytkowe w niektórych przypadkach mogą również

mieć znaczenie.

Materiały i ustroje akustyczne zazwyczaj kojarzą się z gąbkami, piankami, różnymi rodzajami

wełny lub filcu i podobnymi materiałami, które są miękkie, lekkie i porowate. Wszystko to jednak

są materiały tłumiące, a nie izolacyjne. Najwyższą izolacyjność akustyczną posiadają materiały lite

i ciężkie o dużej gęstości właściwej - takie jak np. beton czy metale (ołów). Być może ten fakt jest

dla wielu zaskoczeniem. Doświadczenie wskazuje, że po wyłożeniu ścian miękkimi materiałami

robi się subiektywnie ciszej. Nie jest to złudzenie, ale też i nie wynika z poprawy izolacyjności

ścian. Materiał tłumiący powoduje, że dźwięk w pomieszczeniu szybciej wygasa, bo fala

dźwiękowa mniej razy odbije się od ścian zanim jej energia spadnie do zera. Tak więc w

wytłumionym pomieszczeniu będzie ciszej dlatego, że wszystkie dźwięki zostaną w nim szybciej

stłumione.

Wiele firm na świecie produkuje specjalistyczne materiały do zastosowań akustycznych. Są niestety

bardzo drogie, a ich użycie z dobrym skutkiem wymaga pewnego poziomu wiedzy. W naszych

warunkach można z powodzeniem użyć popularnych i niedrogich materiałów, w które można się

zaopatrzyć w sklepach czy hurtowniach budowlanych. Można użyć (jeśli ktoś ma możliwość)

materiały stosowane do opakowań zbiorczych, np. cienkie 6-10mm i grubsze 16-25mm płyty MDF

lub HDF - opakowania palet z panelami podłogowymi, spienione folie polietylenowe lub

polipropylenowe, pianki poliuretanowe meblowe, korek techniczny itp., itd. Od dzisiaj więc

rozpowiadamy po znajomych, że przyjmiemy każdą ilość zbędnych materacy z pianki, kocy,

grubych zasłon, dywanów, resztek wykładzin, płyt gipsowych, oprócz tego deski, listwy i kantówki.

Konstrukcje. Izolacyjność akustyczną można zapewnić w prosty sposób - postawić bardzo grubą

betonową ścianę... Grube, lite ściany są niestety kosztowne, mają słabą izolacyjność cieplną, a

ogromny nacisk na podłoże zazwyczaj uniemożliwia takie rozwiązanie. Poza tym izolacyjność to

tylko jeden z parametrów, o które nam chodzi.

Można jednak wykorzystać fakt, iż dźwięk odbija się na granicy dwóch ośrodków, które różnią się

od siebie gęstością. Zamiast przegród litych zastosujemy więc przegrody wielowarstwowe

(sandwicz). I to jest właśnie najskuteczniejszy sposób zapewnienia dobrej izolacyjności akustycznej

oraz dobrej izolacyjności cieplnej przy zachowaniu optymalnej ekonomiki budowy. Podstawowy

wariant konstrukcyjny polega na tym, że do istniejących ścian dołożymy taką sandwiczową

strukturę. Ma to spełnić nasze dwa podstawowe wymagania - skuteczne odizolowanie studia od

wpływów zewnętrznych, a także wyrównane rozsądne pochłanianie i rozpraszanie dźwięku w jego

wnętrzu.

Proste i złożone

struktury ścian w studiu:

1. Istniejaca ściana.

2. Pustka powietrzna.

3. Warstwa wełny skalnej (mineralnej) lub płyta Styroflex.

4. Miękka płyta wiórowa.

5. Płyta MDF lub OSB lub gipsowo-wiórowa.

6. Wykładzina dywanowa, płyty akustyczne firmowe, pianka studyjna.

Rozwiązania praktyczne. Zaczniemy od zabrania wszystkim domownikom lub znajomym starych

kotar, grubych koców, kołder i pierzyn. Wieszamy je prowizorycznie i równomiernie w naszym

pomieszczeniu, wstawiamy odsłuchy i coś do grania, a potem siadamy i słuchamy. Na początku

odgłosów z zewnątrz, ze wszystkich stron. Próba klaśnięcia w dłonie niesie również informacje o

pogłosie. Zapisujemy wrażenia. Włączamy muzykę i opisujemy wrażenia. Określamy rezonanse

własne pomieszczenia. Jeśli zrobimy to z należytą uwagą, to zidentyfikujemy prawie wszystkie

problemy jakie przyjdzie nam rozwiązać.

Oczywiście nie ma to jak prawidłowa konstrukcja budowlana. Pewne wymogi minimalne dotyczące

wartości izolacyjności akustycznej przegród są określone prawnie, niestety w rzeczywistości jest

inaczej. Wielką uwagę należy zwrócić na problem szczelności. Przegrody o dobrej izolacyjności

akustycznej niewiele pomogą jeśli nie będą szczelne. Jak ważne jest to zjawisko zapewne wielu z

Was wie. Dźwięk łatwo przedostaje się przez wszelkie szczeliny. Dlatego też sprawdźmy czy nasze

ściany, sufit i podłoga nie mają słabych punktów w postaci akustycznych przecieków lub mostków

(przewodników dźwięku). Mogą to być szczeliny, pęknięcia, otwory, ubytki, zakotwienia dużych

metalowych mocowań, przeloty rur wodnych, gazowych lub grzewczych itp.

Skutecznym lecz kosztownym rozwiązaniem (w przypadku cienkich istniejących ścian) jest

wymurowanie dodatkowej warstwy ściany, oddzielonej od ściany pierwotnej przez cienką warstwę

z materiałem tłumiącym. Taka konstrukcja zasadniczo podniesie izolacyjność ściany. Dużo bardziej

realnym wariantem jest wykonanie dodatkowej warstwy z płyty kartonowo-gipsowej na podkładzie

z materiału tłumiącego. Takie rozwiązanie może przynieść sporą poprawę, aczkolwiek nie

dorównuje skutecznością ściance murowanej. Zastosowanie płyt niesie ryzyko pewnych ubocznych

efektów. Należy zadbać o bardzo solidne wykonanie prac - zachowanie szczelności i sposobu

mocowania płyt, który zredukuje możliwość ich drgania. Należy pamiętać, aby powierzchnie

niepodpartych płyt nie przekraczały wymiarów 350×350mm. Alternatywą dla płyt kartonowo-

gipsowych są płyty gipsowo-wiórowe, które mogą dać lepsze wyniki. Mało skutecznym

rozwiązaniem jest pokrywanie ścian tylko grubą warstwą materiałów tłumiących lub też stosowanie

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: