Rumakustik: sådan former stuen surroundlyden

Stuen er en del af anlægget. Overflader, mål og møbler afgør, hvordan lyden fra højttalerne når lytteren: i bassen gennem rumresonanser, i mellem- og højtonerne gennem refleksioner og efterklang.

Sådan bruger du beregneren

Indtast rummets længde (L), bredde (B) og højde (H) i meter. For hver dimension D beregner den de tre første aksiale resonanser:

f = n · 343 / (2 · D), hvor n = 1, 2, 3

Tallet 343 m/s er lydens hastighed i luft ved 20 °C. Resultatet vises som en tabel for hver dimension og som en samlet, sorteret liste over frekvenser under 200 Hz. Ligger resonanser fra forskellige dimensioner inden for 5 % af hinanden, markeres de som sammenfaldende. Sammenfaldende resonanser kan forstærke hinanden og give en tydeligere bastop eller et tydeligere basdal.

Beregneren viser kun aksiale resonanser. Tangentielle og oblikke er svagere. Den regner på et rektangulært rum med stive vægge, så åbninger mod andre rum, skråvægge og møbler flytter resonanserne i en virkelig stue. Hvor kraftigt resonanserne høres, afhænger af subwooferens placering og af lyttepladsen.

Regneeksempel

Et rum på 5,0 × 4,0 × 2,5 m, valgt til illustration, giver disse resonanser i Hz:

Her falder 68,6 Hz to gange: som anden resonans i længden og første i højden. Den frekvens vil beregneren markere som sammenfaldende.

Rumresonanser og stående bølger

En stående bølge svinger uden at flytte sig. Stederne med mindst udsving kaldes knuder, stederne med størst kaldes buger. Mellem to flader med afstanden L ligger frekvenserne ved f = n·c/(2L).

• Aksiale resonanser opstår mellem to modstående flader og har normalt mest energi.
• Tangentielle involverer to par flader, og oblikke alle tre.
• Den generelle formel for et rektangulært rum er f = (c/2)·√((l/Lx)² + (m/Ly)² + (n/Lz)²), hvor l, m og n er hele tal, og ikke alle er nul.

De fleste rum har grundresonanser mellem ca. 20 og 200 Hz. Det giver ujævn bas, der skifter fra plads til plads. Et terningformet rum er uheldigt, fordi tre resonanser lander på samme frekvens. Under Schroeder-frekvensen, f ≈ 2000·√(T/V) med T i sekunder og V i m³, dominerer resonanserne. Den ligger typisk på nogle få hundrede hertz.

Hvad der påvirker resonanserne

• Subwooferens og lyttepladsens placering afgør, hvor kraftigt resonanserne høres. Se subwoofer og bas.
• Flere subwoofere anslår resonanserne mere jævnt.
• En equalizer virker kun på én lytteplads og kan gøre det værre andre steder. Store basløft koster også headroom.
• Tæpper og gardiner virker kun ved høje frekvenser. Porøse absorbenter skal være omkring en kvart bølgelængde tykke. Ved 100 Hz er bølgelængden 3,43 m, så en kvart bølgelængde er ca. 0,86 m. I bassen er den slags upraktisk i en stue.

Efterklangstid (RT60)

Efterklang er lyd, der bliver hængende, efter den er sendt ud. Den opstår, når refleksioner hober sig op og dør ud, fordi overflader, møbler, mennesker og luft optager lyden. Efterklangstiden, T60 eller RT60, er den tid, det tager lydniveauet at falde 60 dB, efter at lydkilden er stoppet.

Sabines formel er udviklet empirisk i slutningen af 1890’erne:

T60 ≈ 0,161 · V / (S · a)

V er rummets volumen i m³, S den samlede overflade i m², og a den gennemsnitlige absorptionskoefficient mellem 0 og 1. Et åbent vindue har en koefficient på 1, mens et tykt, glat malet betonloft ligger tæt på 0. Eyrings formel fra 1930 passer bedre i meget dæmpede rum, hvor Sabines formel overvurderer efterklangstiden.

Et regnet eksempel med antagne værdier, ikke typiske for en bestemt stue: V = 50 m³ og S = 85 m². Ved a = 0,1 giver formlen ca. 0,95 s, og ved a = 0,2 ca. 0,47 s. Fordobles absorptionen, halveres efterklangstiden.

• Hårde, glatte flader som beton og murværk giver lang efterklang. Porøse materialer som akustikplader, mineraluld og tekstiler giver kort.
• Store rum har længere efterklang end små.
• De fleste rum optager mindre bas end diskant, så efterklangen er længere i bassen.
• Dansk Wikipedia citerer Høreforeningens tilgængelighedsguide (2010) for, at efterklangstiden i boligers opholdsrum ikke bør overstige 0,4 sekunder. Det er en anbefaling fra én kilde, ikke et krav, og den er ikke målrettet hjemmebiograf.

Et ekko høres tydeligt, når det kommer mindst 50–100 ms efter den første lyd. Efterklang er refleksioner, der kommer med under ca. 50 ms mellemrum.

Første refleksioner

De første refleksioner er lyden, der kastes fra vægge, gulv og loft kort efter den direkte lyd. I rumakustik ser man på deres forsinkelse, retning og bidrag til det samlede lydniveau. Hørelsen smelter refleksioner sammen, hvis de kommer inden for ca. 35 ms og har nogenlunde samme styrke som den direkte lyd, og kun den første bruges til at bestemme retningen.

Retningslinjerne for Atmos anbefaler dæmpning og diffusion mod refleksioner fra vægge, gulv og loft. Med opadvendte Atmos-højttalere er refleksionen fra loftet ønsket, men refleksioner andre steder skal undgås. De forudsætter et fladt, lydreflekterende loft, og retningslinjerne nævner en loftshøjde på 2,3–4,3 m. Ifølge retningslinjerne bør akustikplader på det sted, hvor lyden rammer loftet, skiftes ud med et reflekterende materiale. Højdekanalerne er forklaret under Dolby Atmos, og højttalernes position under placering af surroundhøjttalere.

Absorption og diffusion

• Absorption fjerner lydenergi fra rummet og forkorter efterklangen.
• Diffusion spreder lydenergien jævnt i rummet. Diffusorer fjerner ikke lydenergi, så de kan dæmpe ekkoer, uden at rummet bliver dødt.

I en stue er det meste dæmpning givet af indretningen: tæpper, gardiner, polstrede møbler og mennesker. En stue med hårde gulve og få møbler har typisk længere efterklang end en med tæppe, tunge gardiner og polstring. Retningslinjerne for Atmos nævner også, at færre bare vægge og gulve giver en mere afbalanceret lyd.

Lyttepladsens placering

Bassen ændrer sig, når man flytter sig i rummet, fordi resonanserne giver steder med stærkere og svagere bas. Lyttepladsen og subwooferen kan derfor afprøves flere steder. Står lytteren tæt på en væg, kan surroundhøjttalerne ofte ikke stå som i standardopstillingen. Det er gennemgået under placering af surroundhøjttalere.

Når stuen er indrettet, kan afstand, niveau og eventuel rumkorrektion justeres. Det er beskrevet under test og kalibrering. Kanalerne og opstillingerne er forklaret under 5.1 surround og kanalformater. Ord som RT60 og rummodi står i ordbogen. Overblikket findes på forsiden om surround sound.