Potęga niskich tonów

Czym byłaby muzyka bez basów? „Płaskie”, pozbawione energii utwory nie są zbyt atrakcyjne dla ucha. W niskich tonach „ukrywa się” też większość filmowych efektów dźwiękowych, takich jak wybuchy czy eksplozje. Niskie tony, dzięki odpowiednio zrealizowanym nagraniom i odtwarzającym je głośnikom, możemy nie tylko usłyszeć, ale wręcz poczuć.

Dźwięk w różny sposób oddziałuje na człowieka. Może pobudzać do działania lub uspokajać. Znaczenie ma tu nie tylko głośność, rodzaj odtwarzanych dźwięków czy gatunek muzyki, ale też zakres przetwarzanych częstotliwości. Specjaliści uważają, że uspokajające działanie ma częstotliwość 50 Hz. Jak się okazuje, odpowiednio dobrane nagrania mogą zdziałać cuda w leczeniu różnorodnych zaburzeń psychicznych, co wykorzystuje się w tzw. muzykoterapii.

Niestety, dźwięk może mieć na nas również negatywny wpływ. Zbyt długotrwałe narażenie na hałas, czy to pochodzący z otoczenia, czy będący po prostu głośno odtwarzaną muzyką, może być przyczyną zaburzeń nerwowych, a nawet objawiać się problemami z koncentracją czy z sercem. Przy tych dolegliwościach ten najbardziej oczywisty efekt narażenia na hałas – pogorszenie słyszenia – wydaje się być zaledwie „małym” problemem. Należy więc z umiarem podchodzić do odtwarzania muzyki zbyt głośno, nieważne, czy lubimy mocny bas, czy „soczyste” wysokie tony. Wszystko musi mieć swój umiar. Przy okazji zadbamy nie tylko własne zdrowie, ale także o sprzęt audio.

Efekty tkwią w basach

Jak już wspomnieliśmy na wstępie, to właśnie w niskich tonach ukryta jest moc i energia wszelakich efektów dźwiękowych, tak chętnie stosowanych zwłaszcza w filmach. Niektóre dźwięki, aby zostały w pełni oddane tak, jak tego chcieli twórcy, wymagają zastosowania bardzo dobrej jakości subwooferów. Im niższa dolna granica pasma przenoszenia głośnika niskotonowego, tym efekty będą bardziej realistyczne. A jeśli do tego dołożymy poprawnie skonfigurowany system surround, wówczas będziemy mogli poczuć się tak, jak byśmy znajdowali się w centrum filmowej akcji.

Nieco wyższe częstotliwości, te z zakresu od 400 do 1500 Hz, mają z kolei znaczenie dla precyzyjnego określania kierunku źródła dźwięku. W postrzeganiu przestrzennym, zarówno w nagraniach muzycznych, jak i przy dźwięku filmowym, jest to bardzo istotne dla poprawnego odbioru nagrania, zwłaszcza zsynchronizowanego z obrazem.

Kanał LFE

W systemach audio, zwłaszcza tych wielokanałowych, mamy do czynienia z tzw. kanałem LFE (Low Frequency Effects). Jest on wykorzystywany – jak zresztą sugeruje jego anglojęzyczna nazwa – do efektów dźwiękowych związanych z niskimi częstotliwościami. Został stworzony głównie z myślą o poprawie dynamiki sygnału. Możliwości cyfrowych systemów audio sprawiły, że obecnie kanał LFE może być wykorzystywany w różny sposób, zależny m.in. od wielokanałowego standardu stosowanego w systemie kinowym. Co ciekawe, dane przyporządkowane do kanału LFE mogą być zdekodowane i przetworzone przez kolumny głośnikowe systemu audio nawet wtedy, gdy nie jest w nim wykorzystywany subwoofer. Kanał LFE jest więc często błędnie utożsamiany z kanałem subwoofera. Zależność ta działa również w odwrotną stronę – subwoofer w niektórych systemach audio może przetwarzać sygnał nie tylko z kanału LFE, ale także pewien zakres częstotliwości przeznaczonych dla pozostałych kolumn systemu audio. Za podział pasma na poszczególne kanały w systemie stereo odpowiada przede wszystkim zwrotnica, natomiast w zestawach wielokanałowych największe znaczenie pod tym względem mają wykorzystywane dekodery dźwięku przestrzennego. System audio będzie zatem brzmieć inaczej w Dolby Digital, a inaczej, gdy zastosujemy system DTS Surround.

Wymagania stawiane subwooferom

Dobrej jakości subwoofer jest niezastąpionym narzędziem do przetwarzania z dużą skutecznością skrajnie niskiego zakresu częstotliwości pasma akustycznego. Jako dolną granicę przetwarzanych częstotliwości przez ten rodzaj kolumn głośnikowych przyjmuje się ok. 30 Hz (dla spadku -3 dB od poziomu nominalnego). Wartość ta jest zależna m.in. od średnicy wykorzystywanego przetwornika elektroakustycznego. Nie da się uzyskać dźwięku o bardzo niskiej częstotliwości z przetwornika o niewielkiej średnicy. Dlatego też dobrej jakości subwoofery mają głośniki, których średnice są z reguły większe niż 20 cm (8 cali), a może ona być nawet większa niż 40 cm. Przetwornik elektroakustyczny subwoofera powinien charakteryzować się odpornością na duże i gwałtowne wychylenia membrany. Chodzi tu przede wszystkim o zdolność do odtwarzania dynamicznych stanów przejściowych. Dzięki temu głośnik nie ulegnie uszkodzeniu, np. kiedy podczas odtwarzania dźwięku filmowego nastąpi nagły i głośny wybuch czy strzał. Membrana przetwornika niskotonowego powinna być sztywna, dość ciężka, a do tego zawieszona na elastycznych, ale jednocześnie solidnych resorach. W niektórych subwooferach stosuje się podwójne, a nawet potrójne zawieszenie membrany.

Regulujemy subwoofer

W systemach audio, nieważne, czy stereofonicznych, czy kina domowego, najpopularniejsze są subwoofery aktywne, zintegrowane z dopasowanym do przetwornika elektroakustycznego wzmacniaczem (najczęściej klasy D).

Modele aktywne mogą mieć dostępne różnorodne regulatory, np. głośności czy częstotliwości odcięcia. Pierwsze to zwykle pokrętła, drugie mogą mieć postać pokręteł (płynnie regulujących częstotliwość odcięcia) lub przełączników (z dostępnymi kilkoma wartościami tego parametru). Regulując częstotliwość odcięcia, możemy zmieniać zakres częstotliwości odtwarzany przez subwoofer. Zakres regulacji tego parametru jest zależny od modelu głośnika niskotonowego. Subwoofer aktywny może mieć ponadto regulację fazy sygnału (w zakresie od 0° do 180°). Dobór tego parametru pozwala zniwelować różnice fazowe w odtwarzaniu niskich częstotliwości przez subwoofer i pozostałe kolumny w zestawie. Na różnicę faz może mieć wpływ m.in. sposób ustawienia subwoofera w pomieszczeniu.

Odpowiednie ustawienie dostępnych parametrów subwoofera ma bardzo istotne znaczenie dla jego właściwej integracji z pozostałymi elementami systemu audio, a tym samym i ostatecznego efektu, a więc brzmienia niskich tonów, jakie uzyskamy z jego udziałem.

Akustyka i basy

Dla przetwarzania basów olbrzymie znaczenie mają akustyka pomieszczenia odsłuchowego i jego wymiary oraz proporcje między tymi wymiarami. Mimo że dla niskich częstotliwości (do ok. 500 Hz) głośnik basowy promieniuje dźwięk dookólnie, to odbicia od poszczególnych ścian mogą znacznie wpłynąć na finalną charakterystykę sygnału audio, jaki dociera do uszu słuchacza.

Na skutek odbić dźwięku mogą powstawać tzw. fale stojące. Zjawisko to objawia się charakterystycznym dudnieniem dźwięku. Sprzyjają temu długie i równoległe płaszczyzny, a zatem bardzo długie i jednocześnie wąskie pomieszczenie odsłuchowe nie będzie najlepszym miejscem do instalacji systemu audio.

W wypadku niewielkich systemów głośnikowych pomóc może ustawienie kolumn w odpowiednio dobranej odległości od poszczególnych ścian pomieszczenia. Dzięki temu można uzyskać niewielką poprawę przetwarzania basów. Odbicia sygnału audio o niskich częstotliwościach mogą spowodować jego wzmocnienie w pewnym zakresie, nawet o 6 dB.

Docierający do odbiorcy dźwięk może mieć zupełnie inną charakterystykę niż wychodzący bezpośrednio z kolumn głośnikowych. Dlatego tak istotne jest nie tylko właściwe rozstawienie kolumn, ale też zachowanie odpowiedniej odległości pomiędzy nimi a słuchaczem. Im jest ona większa, tym istotniejszą rolę zaczynają odgrywać fale odbite od ścian, podłogi i sufitu niż fala bezpośrednia (dźwięk docierający do słuchacza z kolumn głośnikowych bez dodatkowych odbić).

Echo trzepoczące

W zakresie niskich częstotliwości pasma akustycznego może się pojawiać tzw. echo trzepoczące, inaczej echo wielokrotne. Dźwięk wywoływany przez to zjawisko przypomina trzepot ptasich skrzydeł (stąd to określenie). Wynika ono najczęściej z równoległości ścian, od których odbija się dźwięk. Echo trzepoczące najczęściej spotykane jest w niewielkich pomieszczeniach odsłuchowych. „Lekarstwem” na to niepożądane zjawisko może być wyłożenie jednej ze ścian materiałem pochłaniającym dźwięk. Należy jednak mieć na względzie proporcje między wytłumieniem poszczególnych ścian. Zbyt duże wytłumienie prawej lub lewej strony pomieszczenia może zaburzyć symetrię sygnału stereofonicznego.

Modyfikowanie akustyki

Na akustykę pomieszczenia i rozpraszanie niskich tonów możemy wpłynąć przez zastosowanie odpowiedniego wykończenia wnętrza, np. wyłożenie ścian czy sufitu odpowiednimi pod względem akustycznym płytami gipsowymi. Pomóc może zastosowanie warstwy tłumiącej z wełny mineralnej. Pozwoli to nie tylko zmienić sposób rozchodzenia się dźwięku w pomieszczeniu, ale także wytłumić hałasy dochodzące z zewnętrz. Zmianę parametru, jakim jest czas pogłosu, umożliwiają również solidne zasłony okienne czy grube kotary.

Znaczenie ma ponadto odpowiednie wykończenie podłogi w pomieszczeniu odsłuchowym. Dobrym absorberem będzie w tym wypadku warstwa styropianu położona pod panele. Otrzymamy wówczas coś na podobieństwo „pływającej podłogi”, wykonywanej często w profesjonalnych studiach nagraniowych.

Z wytłumieniem wnętrza nie należy jednak przesadzać, ponieważ możemy osiągnąć zbyt przesadne pochłanianie dźwięku wytwarzanego przez domowy system audio.

Dyfuzory i pułapki basowe

Do modyfikacji akustyki wykorzystywane są rozmaite ustroje akustyczne. Dzięki nim można odpowiednio wpłynąć na dźwięk odbity i na to, w jakim stopniu dotrze on ostatecznie do słuchacza. Modyfikując akustykę, modyfikujemy czas pogłosu. W domowym pomieszczeniu odsłuchowym wartość tego parametru powinna wynosić od 0,4 do ok. 0,8 s. Najpopularniejszymi ustrojami są dyfuzory (rozpraszające dźwięk) i pułapki basowe (pochłaniające niskie częstotliwości).

Dyfuzory umożliwiają rozpraszanie generowanej przez głośnik fali akustycznej. Sprawiają, że ściany „przestają być równoległe” i w równym stopniu odbijać i rozpraszać dźwięk. Dyfuzory wpływają na poszerzenie sceny dźwiękowej. Słuchacz ma wrażenie, że pomieszczenie jest bardziej przestrzenne akustycznie. Wytwarza się wówczas wiele pozornych źródeł dźwięku. Dyfuzory montowane na suficie mogą słuchaczowi dostarczyć prawdziwego „prysznica dźwiękowego”, rozpraszając dźwięk odbity od sufitu praktycznie po całym pomieszczeniu odsłuchowym. Dźwięk rozpraszany powinien jednak mieć dość wyrównaną charakterystykę częstotliwościową. Dyfuzor skutecznie rozpraszający niskie tony o częstotliwości ok. 60 Hz powinien mieć ok. 1 m grubości. Jest to raczej nie do zaakceptowania w domowych pomieszczeniach odsłuchowych. Dlatego tych ustrojów raczej nie stosuje się w wypadku basów. Z drugiej strony rozpraszanie niskich tonów raczej nie ma większego sensu z punktu widzenia akustyki pomieszczenia. W tym wypadku bardziej przydają się „zjadacze” niskich tonów, a więc tzw. pułapki basowe, które zmniejszają zjawisko dudnienia basów i zwiększają ich dynamikę w odtwarzanym sygnale audio. Ponadto pomagają redukować nierówności w rozprzestrzenianiu się niskich tonów w pomieszczeniu.

Przydatnym elementem wystroju wnętrza pochłaniającym dźwięk może być np. duży regał wypełniony książkami, a także gruby i solidny dywan.

Użytkownicy mimo świadomości zalet, jakie niesie ze sobą odpowiednia aranżacja akustyczna, często nie decydują się na wprowadzenie dodatkowych rozwiązań modyfikujących czas pogłosu, np. na wyłożenie ścian odpowiednimi materiałami. Jedynym „ratunkiem” pozostają wtedy systemy automatycznej korekcji akustyki, czyli cyfrowa obróbka przetwarzanego dźwięku.

Basy ze „srebrnej” serii

Subwoofer z dużym, a do tego dobrej jakości przetwornikiem niskotonowym jest w stanie zapewnić w kinie domowym lub w systemie stereo niemal „sejsmiczne” basy. Takie możliwości drzemią w modelu W-12, należącym do serii Silver firmy Monitor Audio.

Subwoofer ten wyposażony został w 12-calowy przetwornik, odporny na duże wychylenia. Membrana C-CAM (ceramic-coated aluminium-magnesium) wykorzystuje potrójne zawieszenie i 3-calową cewkę. Solidny kosz głośnika nie tylko utrzymuje tę masywną konstrukcję, ale dodatkowo wykorzystywany jest do odprowadzania ciepła, aby przetwornik mógł pracować w optymalnych warunkach.

W modelu Silver W-12 zastosowano wzmacniacz klasy D o mocy 500 W oraz moduł zasilający renomowanej firmy Hypex. Bardzo dobrej jakości dźwięk pomaga uzyskać procesor DSP z filtrami o odpowiednio dobranej charakterystyce.

Subwoofer wykorzystuje unikalny system APC (Automatic Position Correction). Umożliwia on automatyczne wykrywanie ustawienia subwoofera i eliminuje tzw. mody pomieszczenia, w którym się znajduje. Do tego celu wykorzystywany jest mikrofon i dźwięki testowe. Po dokonaniu pomiarów układ elektroniczny dokonuje stosownych obliczeń, na podstawie których dopasowywana jest charakterystyka częstotliwościowa subwoofera. Rozwiązanie to znacznie ułatwia instalację głośnika. „Sercem” modelu Silver W-12 jest zaawansowany 32-bitowy mikrokontroler, który dokonuje pomiarów kilka tysięcy razy w ciągu sekundy, a wszystko po to, by subwoofer dostarczał najlepsze możliwe brzmienie.

Dolna granica pasma przenoszenia tego subwoofera wynosi 22 Hz (w typowym pomieszczeniu odsłuchowym).

Subwoofer dostępny jest w kilku różnych wersjach kolorystycznych. Są to: czarny dąb, orzech, orzech z wykończeniem z palisandru lub wiśni, naturalny dąb, czarny (o wysokim połysku) i biały (satynowy).

Wzmocnij basy w systemie audio

Producenci kolumn głośnikowych do systemów stereo i kina domowego często oferują subwoofery, dzięki którym można dodatkowo wzmocnić przetwarzanie basów w systemie audio. Subwoofer nie zawsze będzie konieczny. Z tego powodu bardzo często dostępny jest w oddzielnej sprzedaży, a nie w zestawie z kolumnami podłogowymi czy podstawkowymi. Są to najczęściej modele aktywne, zintegrowane z odpowiednim wzmacniaczem.

Tego typu subwoofery dostępne są w ofercie marki Kruger&Matz. Mamy tu na myśli modele KM0513 i KM0514. Pierwszy dopasowany jest pod względem wzornictwa do kolumn z serii Passion, a drugi współgra stylistycznie z kolumnami Destiny marki Kruger&Matz.

Model KM0513 ma moc 120 W. Jego konstrukcja opiera się na 10-calowym głośniku niskotonowym. Na tylnym panelu dostępna jest płynna regulacja wzmocnienia, fazy (od 0 do 180°) i częstotliwości odcięcia zwrotnicy (od 50 do 150 Hz).

Model KM0514 jest nieco większy. Charakteryzuje się mocą 200 W. Zastosowano w nim 12-calowy przetwornik niskotonowy. Subwoofer ten ma na tylnym panelu te same regulatory co model KM0513, a dodatkowo wyposażony został w płynną regulację wzmocnienia basów (w zakresie od 0 do 6 dB). Częstotliwość odcięcia zwrotnicy można w tym wypadku regulować w zakresie od 40 do 200 Hz.

Obydwa subwoofery dostępne są w kolorach wiśniowym lub czarnym. Każda z wersji kolorystycznych ma czarny panel frontowy i zdejmowaną maskownicę.

Więcej Informacji o modelu KM0513 na stronie producenta

Więcej Informacji o modelu KM0514 na stronie producenta

Pochłanianie niskich częstotliwości