En praktisk guide till akustik och ljudbehandling

Akustik är där ljudets fysik och estetik möts. Det är hur vi tillskriver ett ljuds eller miljös egenskaper kvantitativ och kvalitativ betydelse. Dessa distinktioner gör att vi kan förstå varför platser prisas för sin akustik, att avmystifiera mikrofonplacering och att visualisera hur ljud navigerar i sin omgivning.

Fysik och ljud

Det vi kallar ljud är faktiskt en samling komplexa ljudvågor som interagerar med sin omgivning och din hörsel. Jag älskar känslan av att kliva in i ett utrymme och skala bort lagren av omgivande ljud.

Ljudvågor:En snabbkurs

Ljudvågor utgår från ljudkällan, de skildras som en 360-graders cykel och mäts i cykler per sekund (Hz). De grundläggande vågformstyperna är sinus-, fyrkantstriangel- och sågtandsvågor.

Du kan enkelt demonstrera dessa vågor genom att starta en synthesizer-plugin på din valda DAW och lyssna på hur var och en låter och hur de kombineras. Försök att para ihop detta med ett oscilloskop-plugin eftersom du kommer att kunna se formerna och cyklerna i aktion när du byter vågtyp.

Materialdesign

När vi beskriver ett utrymmes akustik syftar vi på de egenskaper som bestäms av dess blandning av design, material och behandling. Dessa bestämmer i sin tur hur ljudvågorna beter sig i rummet. Det beteendet är en kombination av reflektion, diffusion, absorption och rummets övergripande frekvenssvar.

För mycket reflektion introducerar långa reverbsvansar. För diffust och ljudet känns som att det flyr, men för absorberande och rummet låter dött. En aggressiv respons i högre frekvenser översätts till gälla övertoner. Å andra sidan, om du inte absorberar lägre frekvenser kan det leda till basladdning och dämpning.

Akustik och inspelningsutrymmet

Jag fick chansen att studera akustik under skolan och senare omsätta teori i praktiken genom att hjälpa till att bygga och driva en inspelningsstudio. Vi ägnade mycket tid åt att leta efter olika akustiska lösningar som skulle fungera i vårt utrymme och budget. Detta inkluderade rummens form, design, material och akustisk behandling.

Det kommer alltid att finnas ett behov av att balansera design och kostnad, men det borde inte betyda att man förlorar på kvalitet. Ta bort utrustningen och möblerna och du bör lämnas med ett välljudande om än tommare utrymme. Dess baslinjeakustik är en av ett rums största tillgångar eftersom denna kvalitet har en inverkan på hur väl utrustningen presterar. Dåligt ljud säljer inte!

Ljud behöver utrymme att andas för att höras ordentligt. Att stoppa in för mycket ljud på ett litet utrymme blir snabbt smärtsamt. Detta händer när ljudvågor bokstavligen börjar krascha in i varandra på ett destruktivt sätt. Jag tänker tillbaka på alla små boxiga biografer, smala underjordiska musikklubbar, projektstudior och replokaler jag har varit på. Innehåll är alltid kung, men det bör inte ske på bekostnad av att skada publikens hörsel.

Vad du inte vill göra är billigt på utrymmet och sedan försöka täppa till gapet med dyrare utrustning. Skräp in skräp ut. Vår inspelningsstudiobyggnad prioriterade kvaliteten och färdigställandet av utrymmet och köpte bara nödvändig utrustning som vi inte redan ägde. Att köpa ny utrustning är mycket lättare än att bygga nya väggar.

Akustisk konstruktionsteknik

När du designar ett utrymme för akustik vill du begränsa läckage, sänka ljudgolvet och skapa ett förutsägbart frekvenssvar. Detta kommer att hålla dina kunder och grannar nöjda. Tänk på att om ljud kan komma ut kan det också komma in.

Vi följde industridesignpraxis genom att anpassa och emulera dem till gör-det-själv-lösningar. På hög nivå inkluderar detta:

• Att åtgärda ljudläckage
• Tunga gränsväggar, offset regel, gipsskivor med variabel densitet, flera typer av isolering
• Ytterdörrar används i alla rum för bättre tätning
• Expanderande skum som används för att täta mellanrum mellan väggar, tak och bjälkar
• Reducera parallella ytor genom att vinkla in väggar
• Upphängt/sänkbart tak med förskjutna uppsättningar av basfällor
• Gör-det-själv akustisk behandling:justerbara basfällor, skumpaneler, Auralex SonoColumns
• Flerskiktsgolv:plywood, mattdyna, matta
• 400 pund bordsglas för ett vinklat kontrollrumsfönster med två rutor
• Gör-det-själv-basfällor med Owens Corning 703-kärnor, på en träram, insvept i tyg

Material

Materialen som utgör ett utrymme tjänar två andra avgörande uppgifter förutom att hålla byggnaden uppe. De absorberar och reflekterar ljud och kommer till och med med koefficientvärden som beskriver prestandan för material av olika typer, storlekar och densiteter. Skalan är baserad på ett maxvärde på 1,0, ju mindre värde desto mindre absorberande är materialet i det intervallet. Nu kan du ta reda på exakt hur absorberande ¼” gipsskivor är vid 500 Hz!

Ljuduppspelning:Låt oss bygga en hemmabio!

Jag hoppas att byggspelet ovan om akustiken i ett inspelningsutrymme gav lite insikt i vad som är möjligt. Alla dessa koncept anpassar sig fint till akustiken i ett hemunderhållningsutrymme och till andra applikationer där ljudkvaliteten är viktig. De återspeglas i konstruktionen nedan.

Du har precis färdigställt en ny och generöst tillbyggnad till ditt hus. Utrymmet har införlivat följande akustiska och konstruktionstekniker:

• Ny betongplatta, golvskikt av plywood, mattdyna, matta
• Befintliga gränsväggar har nya träramar/reglar som mekaniskt skiljer rummet från resten av huset
• Alla väggar använder ⅝” gipsskivor
• Förskjuta väggar för att eliminera parallella ytor
• Väggarna är isolerade med Owens Corning 703 till en höjd av sex fot, resten är standardrullar med rosa isolering
  • Tunga väggar som dessa kommer att kräva mindre ytbehandling
• Välvt tak
• Hörn raderade med 4″ Auralex SonoColumns
• Gör-det-själv-basfällor
• Ytterdörr som används för entré

Akustisk design

Materialdesignen ovan hanterar flera nyckelfaktorer som du letar efter i ett rum avsett för ihållande höga ljudnivåer, lågt golvljud, högre dynamiskt omfång, plattare frekvensrespons.

Flerskiktsgolvet och väggarna ger mekanisk isolering från resten av fastigheten genom att minska fysiska ankare och kontaktpunkter. Golven och väggarna är mer åtskilda och kommer att producera och ta emot mindre ljud i form av ljud och mekaniska vibrationer. Väggarnas isolering ger bra lägre frekvensabsorption på båda sidor. Du vill hålla ditt ljud inne och andra ljud ute.

Det vinklade taket eliminerar en parallell yta mot golvet och ger rummet mer höjd än vad det faktiskt har, vilket i sig bidrar till dess karaktär. Detsamma gäller de förskjutna väggarna, perfekt för sidokanalhögtalarna!

Hörnminskningen är nyckeln; det gör stor skillnad och är magiskt när du hittar rätt produkt för jobbet. Jag hade en riktigt positiv upplevelse av Auralex SonoColumns. Det lät som om vi tog bort hörnet!

Jag tror att dessa basfällor har uppnått nästan mytisk status, men de fungerar verkligen när det gäller bredbandsfrekvensabsorption och kan förpackas på ett estetiskt tilltalande sätt. Vi använde Burlap för framsidan och sidorna och Muslin för baksidan. Jag kan inte vänta med att bygga mer igen någon gång!

Utrustning

Jag kommer inte att diskutera specifik utrustning här och kommer att använda en avancerad generisk representation av ett 7.1 surroundsystem. Att shoppa förstärkare och högtalare är en glädjefull och personlig upplevelse, jag överlåter det till din duktiga fantasi.

Vi installerade ledningar, kablar och ledningsterminaler under konstruktionen. Inga trådlösa surroundhögtalare här! En 65-tums till 85-tums tv fyller glatt centrum. Förhållandet mellan kostnad och ljusstyrka är värt det nu för tiden.

Högtalarplacering

Det har skett en ökning av självkalibreringssystem som använder otroligt smart signalbehandling för att kompensera för miljön och positionering. Precis som stereohögtalare, drar surroundljud på bra placering. Din positionering bör baseras på din lyssningsposition.

Huvud- och mitthögtalarna är i huvudhöjd, med fronten till vänster och höger vinklad i 30 grader i förhållande till din lyssningsposition; centerhögtalaren är placerad på 0 grader. En stor väggmonterad tv kan göra mittkanalen svårare att placera i huvudhöjd, beroende på skärmens avstånd och monteringshöjd.

Jag har aldrig ägt tornhögtalare förut. Detta är ett perspektiv som jag värnar om på grund av deras potential som stereo- och surroundhögtalare. De sitter naturligt i huvudhöjd, ser bra ut och erbjuder ett ljuddynamiskt paket.

Sidohögtalarna är väggmonterade — bra att du sätter i de där vägghögtalarterminalerna! Montera dem cirka två fot högre än huvudhöjden. Vinkelområdet är mellan 90 och 110 grader. De bakre högtalarna är två fot över huvudhöjden vinklade mellan 135 och 150 grader.

Jag har inte nämnt en specifik rumsstorlek eller högtalaravstånd eftersom de beror på dina behov och utrymmestillgänglighet. Surroundljudsvinklar och avstånd skiljer sig från stereokonfigurationer, men du måste bibehålla inställda avstånd för varje par framsidor, sidor och baksidor. Sido- och bakhögtalarna kan vara längre bort jämfört med de främre kanalerna.

Högtalare och rumskalibrering

Samma kalibreringsteknik som används för stereohögtalare gäller här och på liknande nivåer. Studioövervakning är runt 80 till 85 dB, men populära surroundljudsintervall är 70 till 80 dB. Anpassa detta efter smak eftersom du absolut inte vill lida av trötthet eller hörselskador. Använder en decibelmätare som kan väga "C" och svara långsamt. Vi kommer att använda Pink Noise för vår kalibreringston, svepa igenom varje högtalare och bekräfta att de når 82,5 dB.

Om du vill gå djupare kan du använda en kalibreringsmikrofon och lite analysprogram för att sopa rummet. Fuzzmeasure finns fortfarande kvar och erbjuder en gratis demo. Du kan använda den här rumsprofilen för att justera och testa olika panelarrangemang för att ändra frekvensgången. Detta är också en övning för att fysiskt ställa in basnivåer och respons.

Nästan varje förstärkare kommer med någon form av självkalibreringsfunktionalitet; de tillhandahåller även en liten kalibreringsmikrofon. Jag rekommenderar en A/B-jämförelse först när du har slutfört den manuella kalibreringen ovan. Självkalibreringsprocessen frågar om högtalarnas placering och avstånd och utför sin egen svepning av rummet. I sig är detta ett dåligt substitut för bra placering.

Sinusvågssvepet kommer att producera ett frekvenssvar som det korrigerar mot eller försöker platta ut. Jag ser verkligen inte att frekvenskorrigeringen är tillämplig här eftersom hela poängen med övningen var att designa ett utrymme som låter bra. Detta är mer inriktat på vardagsrumsinställningar som slängs ihop i all hast.

Inspelning och inspelning

Låt oss expandera på en del av det tidigare innehållet om ljudvågor; annars har jag bara sagt att du måste fysiskt se ljud!

Mikrofoner finns i många former och storlekar, med olika polära mönster som definierar deras riktning och frekvenssvar på/av-axeln. Dynamiska mikrofoner och kondensatormikrofoner ger olika nivåer av känslighet till bordet, den senare är den känsligare. Det är dessa egenskaper som får mikrofoner att ticka och bestämmer deras struktur.

Om mikrofoner är penslar är utrymmet din duk - om än en som är föremål för ändringar som innehåll och plats. Att förstå dessa förändringar är nyckeln till att välja rätt verktyg och fatta bra placeringsbeslut.

Detsamma gäller för att fortsätta känslan av rymd under hela blandningsstadiet.

Låt oss gå igenom några exempel.

Dialog

Du behöver överdubbar och har satt upp en mikrofon. Använder du en rundstrålande mikrofon i mitten av rummet? Eller använder du en cardioid närmare en akustiskt behandlad vägg eller yta? Jag skulle välja den riktade kardioiden. Samtidigt som du frågar varför det inte finns någon sångbås? Poängen här är att du inte vill ha en diffus eller blöt sånginspelning, du vill ha ett torrt spår utan rumston.

Inspelning av reverb

Istället för plugins ger du dig ut på ett äventyr och bestämmer dig för att spela in live-reverb genom att ställa in en enda monitorhögtalare. Ett valfritt rum? Ett litet kaklat badrum med ett snårigt snabbt kuvertreverb. Detta gäller verkligen för att fånga större omgivande ljud. En rundstrålande mikrofon är det enklaste valet, men du kan också experimentera med stereopar.

Convolution Reverb

Det är som att lägga akustiken i ett rum i en to-go-väska! Impulssvarsmjukvaran kommer att svepa rummet med en 20Hz till 20 kHz sinusvåg, inspelad med en kalibreringsmikrofon. Svepet avbryts och lämnar dig med rummets ljudbild. Dessa korta soniska flämtningar blir impulssvaret.

Samma teknik gäller för modellering av utombordsutrustning, högtalare gitarrskåp. Det är så vissa plugins skapas!

Sammanfattning

I praktiska termer visar sig akustiken som att man uppskattar och förstår ett välljudande utrymme. Mikrofon- och högtalarplacering gynnas mycket och bildar början på en bättre rutin. Din kunskap och förståelse kommer att fortsätta växa med tiden.

Det är viktigt att se över koncept då och då när du utvecklar nya insikter. Vänj dig vid att ifrågasätta några av dina vanor. Erfarenhet lär oss också bättre sätt att leverera den kvaliteten snabbt och konsekvent!

Referenser

• Absorptionskoefficienter
  • https://www.acoustic-supplies.com/absorption-coefficient-chart/
• Högtalarvinklar och bild
  • https://www.svsound.com/blogs/svs/74790851-the-art-of-speaker-placement
• Kalibreringsnivåer
  • https://www.digitaltrends.com/home-theater/home-theater-calibration-guide-manual-speaker-setup/
• Konvolutionsreverb
  • https://www.peachpit.com/articles/article.aspx?p=2436669
• Fuzzmeasure
  • https://www.rodetest.com/