Tratament acustic si/sau antifonare partea a II-a

3. Scurta introducere in fundamentele problemelor de acustica

Revenind la tratamentul acustic… In principiu, scopurile sale ar fi urmatoarele:

–        atenuarea undelor stationare, care modifica raspunsul in frecventa al camerei de control si a camerei de inregistrare

–        reducerea ringing-ului modal in camere mici, si a timpului de reverberatie (RT – reverb time) al camerelor mai mari in mod aproximativ egal pe toate frecventele (se prefera totusi un timp putin mai lung pe frecventele joase – in spatiile “reale” rareori se intampla sa existe absorbtie pe joase, implicit se va pastra un raspuns in timp/frecventa mai natural, dar totusi controlat)

–        absorbtia sau difuzia sunetului pentru evitarea flutter echo-ului si al comb filter-ing-ului, ducand la o imbunatatirea a imaginii stereo si a claritatii.

3.1. Modurile unei camere

Modurile (sau frecventele modale ale unei camere) se refera la anumite rezonante care pot aparea intr-o camera, pe frecventele joase. Modurile unei camere sunt definite de catre dimensiunile acesteia. De exemplu, o camera cu una dintre laturi de 5m va avea un mod la 34.3Hz si la toti multiplii acestei frecvente (68.6Hz, 102.9Hz, samd) – motivul este faptul ca lungimea de unda a multiplilor este 1/2, 1/3 (samd) din valoarea frecventei modale fundamentale, implicit “incap” in acelasi spatiu, dar cu un numar mai mare de cicluri.

O chitara bas care va emite o nota cu frecventa fundamentala apropiata de un mod al camerei sau de multiplii sai (Do#2 ar fi cea mai apropiata de camera din exemplu, cu fundamentala la 69.3Hz) va avea amplificate respectivele note (si notele aflate la interval de octava ascendenta), iar acestea vor avea o sustinere mai mare (sau ecou, ca si analogie).

Oricare dintre cele 3 laturi ale unei camere genereaza moduri si astfel, intr-o singura camera vor fi moduri la 3 frecvente fundamentale si la toti multiplii lor. De interes este dispunerea acestora pe frecventele joase – de dorit este ca distributia acestora sa fie cat mai egala pe tot spectrul joaselor, si sa nu se intareasca reciproc.

Cu cat o camera este mai mare, sansele ca ea sa rezoneze in mod audibil pe joase scade, datorita faptului ca acestea incep mai jos in frecventa, si astfel multipliilor lor au o dispunere mai apropiata de liniaritate incepand de mai jos in frecventa. Mergand pe exemplu anterior, daca o a doua latura va avea 10m, frecventa modala fundamentala a acesteia va fi la 17.15Hz – jumatate din valoarea frecventei modale generate de o latura de 5m.

Modurile sunt de trei tipuri: axiale, tangentiale si oblice. Cele mai importante sunt cele axiale, care apar datorita reflectarii directe a sunetului intre doua suprafete paralele – sunt cele mai puternice; implicit, ne vom referi in mod direct doar la modurile axiale pe parcursul acestui articol.

Mai jos gasesti un link catre un calculator al frecventelor modale ale unei camere. Cu ajutorul lui, vei putea vizualiza care ar fi frecventele cele mai problematice ale unei camere, pentru a stii cum sa abordezi tratamentul acustic si la care dintre ele sa fii cel mai atent pentru a le “compensa” mintal, in timpul mixajului.

***link catre calculator modal***

3.2. Undele stationare

Undele stationare apar in momentul in care sunetele reflectate inapoi in camera de catre suprafete (pereti, birou, samd) se imbina intr-un anumit punct cu sunetul direct (cel venit de la boxa) si cu alte reflexii, ducand la atenuarea sau intarirea unora dintre frecvente. Acestea afecteaza frecventele joase cu precadere, datorita lungimii de unda foarte mari – in general, si mai departe pe parcursul acestui articol, daca ne referim la unde stationare, ne vom referi la ele prin prisma efectului lor asupra frecventelor joase si subsonice.

Ca idee, o suprafata solida masiva, cum ar fi un perete de caramida, desi este benefica din punct de vedere al antifonarii, va reflecta inapoi in camera mai multe joase, si va genera mai multe unde stationare decat o camera construita strict din rigips, care va permite trecerea mai multor joase, precum si va oferi o oarecare absorbtie a lor.

Exemplu de unde stationare

In momentul in care doua unde se “intalnesc”, acestea se pot intari sau atenua, in functie de faza in care se afla undele in acel moment – daca sunt in faza, va aparea o crestere a amplitudinii la respectiva frecventa, de pana la 6dB SPL; daca sunt in partiala sau totala antifaza, va aparea o scadere a amplitudinii. Ce este si mai neplacut este faptul ca in functie de pozitia in camera, anomaliile de raspuns in frecventa pot diferi fundamental – intr-un loc sa fie intarite, iar 1m mai incolo sa fie atenuate puternic. Aceste modificari in amplitudine pot fi extreme – nu rareori se intampla sa apara scaderi in amplitudine la anumite frecvente de 25dB SPL, iar anulari aproape totale la altele. O data ce realizezi acest aspect, devine destul de amuzanta obsesia unora pentru achizitionarea de echipamente audio cat mai scumpe cu un raspuns liniar in frecvente joase, mai ales cand acestea urmeaza sa fie pozitionate in camere complet netratate.

Rezultatul multiplelor anulari si intariri ale raspunsului in amplitudine la anumite frecvente duce la un raspuns aberant intr-o camera netratata, dupa cum se poate vedea mai jos:

In urma absorbtiei pe frecventele joase, se vor obtine vai si varfuri de amplitudine mai mici si mai blande, ducand la un raspuns similar cu acesta:

Sursa fotografii: www.ethanwinner.com

Cu ce ne incomodeaza aceste deviatii de la raspunsul ideal in frecventa? E simplu – un mix facut nu se va transmite bine pe alte sisteme de auditie. Imagineaza-ti ca la pozitia de mix ai o anulare de 20dB la 60Hz… O vei compensa prin egalizare, pentru a suna plin, cum ar trebui sa sune o toba mare. Dar o data pus pe un sistem audio care nu are acelasi raspuns redus la 60Hz, aceasta se va auzi extrem de puternic. Daca s-ar pune intr-o discoteca plina de subwoofere, situatia ar fi sau amuzanta (in cazul in care volumul la care se desfasoara testul este scazut, iar toba mare oricum face sa bubuie intreaga incapere) sau tragica (intr-un test la volum mare pe un sistem prost gandit ca si putere imi pot imagina cum sar afara difuzoarele de joase din boxe, iese fum din amplificatoare, samd).

3.3. Ringing-ul modal

O alta problema care poate fi tratata acustic este ringing-ului modal – efectul de sustinere al anumitor note muzicale (sau mai precis al anumitor frecvente) care se poate intalni intr-o camera cu oricare din laturi de dimensiuni mici – “one note bass” este denumit in engleza. Ca si analogie, efectul este similar cu o rezonanta pe o anumita frecventa, sau cu un reverb destul de scurt (sub 1/2-1 de secunda) si strict pe o anumita frecventa joasa.

De retinut este faptul ca frecventele pe care poate aparea ringing-ul modal sunt in relatie directa cu dimensiunile camerei – dupa cum sugereaza si numele, acesta apare la frecventele modale (sau modurile) unei camere.

Un exemplu din experienta proprie intr-o camera netrata din punct de vedere acustic ar fi o toba mare care fusese gate-uita foarte strans, ar fi trebuit sa fie extrem de scurta (doar atacul, practic), si care nu intelegeam in timp ce mixam de unde are “coada” sau “ecou”; dupa verificarea tuturor send-urilor, reverb-urilor, samd, am realizat ca frecventa fundamentala a tobei mari era exacta una dintre cele afectate de ringing-ul modal al respectivei camere. Asta dupa ce incercasem vreme de cateva minute sa “scurtez” coada tobei mari – coada care de fapt nu exista, era generata de ringing-ul modal.

Prin absorbtia frecventelor joase, se reduce din acest efect, iar varfurile de frecventa nu sunt chiar asa de ascutite, ducand la o imbunatatire a claritatii raspunsului in frecvente joase.

3.4. Flutter echo-ul

Un alt efect neplacut al dimensiunilor unei camere si asemanator ca si geneza cu ringing-ul modal, dar care se manifesta pe medii/inalte, este flutter echo-ul. Acesta este generat de catre reflectarea sunetului intre doua suprafete paralele, cum ar fi peretii unei camere. Astfel, fiecare camera are anumite frecvente din spectrul mediu si inalt, pe care “rezoneaza”, generand flutter echo.

Cea mai simpla metoda prin care poti auzi flutter echo-ul este sa te duci intr-o camera cu minim doi pereti goi sau aproape goi, chiar si numai de la o anumita inaltime in sus, si sa bati din palme. In urmatoarele sutimi de secunda dupa sunetul bataii, se va auzi un fel de rapaiala – e vorba de anumite frecvente continute de catre sunetul direct (bataia palmelor) reflectate in mod repetat intre doi pereti, pana cand isi pierd energia.

Dupa cum iti poti imagina, efectul asupra imaginii stereo si asupra pozitionarii este foarte neplacut – de exemplu, imagineaza-ti ca orice toba mica care este reprodusa de catre monitoare are o coada, care se aude doar in camera proprie. Acest efect nu se manifesta doar asupra sunetelor percusive (toba, bataie din palme, samd), ci pe orice instrument care are continut in frecventa intins si pe medii/inalte.

3.5. Comb filtering-ul

Si dupa cum ringing-ul modal este aproximativ echivalentul pe medii/inalte al flutter echo-ului, este randul si undelor stationare sa-si “primeasca” un echivalent, respectiv comb filtering-ul. Similar cu undele stationare, comb filtering-ul este generat de catre atenuarea sau intarirea anumitor frecvente medii/inalte, in urma insumarii sunetului direct cu cel reflectat.

Comb filter s-ar traduce mot-a-mot prin “filtru-pieptene”. Mai jos ai o poza pentru a intelege de ce are aceasta denumire:

Pentru cei pasionati de sintetizatoare, efectul ar putea fi cunoscut – apare este unul dintre variantele de filtre care apar de diverse sintetizatoare VA (Clavia Nord Wave, de exemplu). Intr-adevar, pe synth-uri, efectul respectivelor filtre este foarte pronuntat, dar culoarea ramane aceeasi – da impresia ca sunetul se “goleste”, datorita portiunilor atenuate din spectrul de armonice.

Efectul provocat de comb filtering intr-o camera de control este deseori subtil, dar poate pune probleme la mixaj. Este de remarcat faptul ca pe frecvente medii/inalte, aproape orice suprafata solida reflectiva – birou, consola de mixaj, ecran, samd – si poate cauza comb filtering. De aceea se prefera sa nu exista obiecte reflective in zona dintre monitoare si “sweet spot” (locul in care sta inginerul de sunet – vom reveni in detaliu asupra acestui subiect).

Realmente audibil si neplacut este in cazul in care exista o suprafata reflectiva si non-difuziva in apropierea unui microfon – un exemplu des intalnit ar fi overhead-urile unui set de tobe care se inregistreaza intr-o camera cu tavan jos (si aici ne referim la orice tavan sub 3-4m). O mare parte din senzatia de imagine stereo si de pozitionare in spatiu pe care ar putea-o oferi overhead-urile este “distrusa” de catre comb filtering-ul care intervine.

3.6. Timpul de reverberatie al unei camere

Intr-o camera de mici dimensiuni, practic nu exista un camp reverberant (“ecou”) propriu zis, acustica incintei fiind dominata de catre modurile camerei, descrise anterior.  Cu toate acestea, exista anumite valori recomandate pentru timpul de reverberatie – Alton Everest le plaseaza in jurul a 400-500ms pentru o camera de control, si la 500-700ms pentru o camera de inregistrare.

Problema este faptul ca acest timp de reverberatie ar trebui sa fie cat mai egal pe intreg spectrul de frecventa, lucru aproape imposibil intr-o camera mica, datorita distantei prea mari (in frecventa) dintre modurile principale ale camerei – va exista tot timpul un timp de reverberatie mai lung pe anumite frecvente joase (pe cele modale).

Despre tratarea unei camere pentru a obtine aceste valori, fara a obtine o camera “moarta”, cu un timp de reverberatie foarte scurt pe inalte, si lasat in voia sa pe joase, in capitolul urmator.

3.7. Dimensionarea unei camere de control/de inregistrare

In functie de raportul dintre cele trei laturi ale unei camere (da, si inaltimea camerei este la fel de important din punct de vedere acustic), poti avea mai multe sau mai putine probleme generate de unde stationare sau de ringing modal. Pentru un raspuns cat mai natural indiferent de unde pozitionat in interiorul unei camere, a fost calculat un raport “de aur” (Golden Room Ratio): 1:1.6:2.6 (latimea e de 1.6 ori mai mare dacat inaltimea, iar lungimea de 2.6). Veti vedea ca raportul respectiv se gaseste destul de greu in incaperile unei case sau ale unui bloc, in cazul in care nu a fost gandita special in acest scop.

Varianta cea mai nefericita ar fi ca toate cele 3 laturi sa fie egale – practic, toate modurile camerei s-ar manifesta la aceleasi frecvente, amplificandu-se reciproc, si facand-o in principiu impracticabila muzicii. Si varianta aceasta de dimensiune este extrem de greu de gasit.

O alta varianta nefericita este ca dimensiunile uneia dintre laturi sa fie aproximativ egala sau multiplul altei laturi – o situatie des intalnita. In acest caz, problema devine mai complicata – absorberele de joase de banda larga s-ar putea sa nu faca fata, decat in cantitate foarte mare, iar absorberele de frecventa ingusta sa devina o necesitate.

3.8. Egalizarea raspunsului in frecventa al unei camere

De ce sa investesti bani intr-un tratament acustic scump, greu de instalat, si nu neaparat estetic cand ai putea folosi un egalizator pentru a compensa, strict pentru auditie? Ar fi cateva motive: primul, si cel mai important, ar fi faptul ca intr-o camera netratata, raspunsul in joase poate diferi semnificativ intre doua puncte de auditie apropiate (si aici ma refer la 5-10cm!); de altfel, egalizarea nu afecteaza cu nimic ringing-ul modal. Alt motiv ar fi faptul ca daca trebuie sa compensezi un gaura de 10-20dB in frecventa, vei pierde echivalentul in dB din headroom-ul amplificatorului – iar 20 de dB SPL de headroom pierdut este enorm!

In urmatorul post, vom trata metodele de tratament acustic al problemelor descrise anterior – absorbere, diffusere, si metodele de pozitionare adecvate.