Rumakustik: sådan former stuen stereolyden

Rummet er den sidste del af et stereoanlæg: højttalerne sender lyd ud, men det, der når øret, er en blanding af den direkte lyd og lyd, der er kastet tilbage fra gulv, vægge og møbler. Rumakustik handler om, hvordan lyd opfører sig i lukkede rum. Tre forhold betyder mest for en stue: efterklangen, de første refleksioner og rummets resonanser i bassen.

Efterklang og RT60

Efterklang er lyd, der bliver hængende, efter at kilden er stoppet. Efterklangstiden (RT60) er den tid, det tager for lydniveauet at falde 60 dB. Sabines formel fra slutningen af 1890’erne giver et overslag:

T60 ≈ 0,161 · V / (S · a)

V er rummets rumfang i m³, S den samlede overflade i m², og a den gennemsnitlige absorptionskoefficient. Koefficienten er et tal mellem 0 og 1, der angiver, hvor stor en del af lyden en flade opsuger, og den opgives typisk for oktavbåndene fra 125 til 4.000 Hz. Produktet S · a er den samlede absorption i sabin.

Glatte, hårde materialer som beton og murværk giver lang efterklangstid. Porøse materialer som akustikplader, mineraluld og tekstiler giver kort. Store rum har længere efterklangstid end små. Til sammenligning har operahuse og koncertsale brug for ca. 1,5–2 sekunders efterklang, mens studier og mødelokaler ofte ligger under ét sekund. Dansk Wikipedia nævner, at efterklangstiden i boligers opholdsrum bør være kort og højst 0,4 sekunder (Efterklangstid). Ideelt er efterklangstiden omtrent ens ved alle frekvenser.

Første refleksioner

Refleksioner, der følger hinanden med under ca. 50 ms mellemrum, smelter sammen til efterklang. Et tydeligt ekko kan høres ved 50–100 ms. De første refleksioner i en stue kommer typisk fra sidevæggene, gulvet, loftet og væggen bag højttalerne.

Ørerne hjælper til: ifølge præcedenseffekten (Haas-effekten) høres samme lyd, der kommer to gange med meget kort forsinkelse, som én lyd, og retningen afgøres hovedsageligt af den lyd, der kommer først. Effekten gælder typisk, når de senere lydfronter kommer ca. 2–50 ms efter den første, og for musik op til knap 100 ms. Derfor kan man høre, hvor en lydkilde er, selv om refleksionerne samlet kan være kraftigere end den direkte lyd. En hård, plan flade kaster det meste af lyden tilbage i samme vinkel, som den rammer med.

Stående bølger og rumresonanser

Rumresonanser opstår, når en højttaler sætter rummet i svingning. Grundtonerne ligger normalt mellem ca. 20 og 200 Hz. For en resonans mellem to parallelle, hårde vægge gælder:

f = n · c / (2 · L)

Her er c lydens hastighed, L afstanden mellem væggene, og n et helt tal (1, 2, 3 …). Lydens hastighed i tør luft er ca. 343 m/s ved 20 °C, og den afhænger af temperaturen, ikke af lufttrykket.

Regneeksempel: Er der 5 m mellem to vægge, er den laveste resonans f = 1 · 343 / (2 · 5) = 34,3 Hz, altså ca. 34 Hz. Hver afstand har sin egen række:

Resonanser deles i aksiale (ét par modstående flader), tangentielle (to par) og skrå (alle tre par). De aksiale har mest energi og påvirker bassen mest. Over Schroeder-frekvensen, ca. 2000 · √(T/V) Hz, ligger resonanserne så tæt, at rummet bedre beskrives statistisk.

Resultatet er, at nogle basfrekvenser forstærkes og andre svækkes alt efter lytteplads. Udligning med en equalizer virker kun på én bestemt plads og kan gøre andre pladser værre. Absorberende materiale kan dæmpe resonanserne, men skal være omkring en kvart bølgelængde tykt. Ved 34,3 Hz er en bølgelængde ca. 10 m (343 / 34,3), så en kvart bølgelængde er ca. 2,5 m, og det er upraktisk i en stue.

Absorption og diffusion

To redskaber former lyden i et rum:

• Absorption opsuger lydenergi og forkorter efterklangen. Porøse materialer som mineraluld og tekstiler absorberer.
• Diffusion spreder lyden jævnt i mange retninger uden at fjerne energi. En diffusor har forskellige dybder, så et ekko bliver til en mild efterklang. Moderne diffusorer går tilbage til talteoretiske konstruktioner fra 1970’erne.

Diffusion mindsker ekko og skarpe refleksioner, men bevarer rummets liv. Absorption alene kan gøre et rum dødt.

Hårde og bløde flader i en stue

En almindelig stue er en blanding. Gulv af træ eller fliser, vinduer og nøgne vægge er hårde og giver tydelige refleksioner. Tæpper, gardiner, polstrede møbler og andre tekstiler er porøse og forkorter efterklangen. Tynde tekstiler som gardiner kan have svært ved at nå ned i den dybe bas, for absorberende materiale skal være omkring en kvart bølgelængde tykt for at virke.

En reol med bøger og genstande i forskellig dybde bryder en plan væg op og kan virke lidt spredende. Et tomt rum med hårde flader giver omvendt lang efterklangstid og tydelige refleksioner; et rum fyldt med tekstiler giver kort. Målet er en rimelig balance, hvor lyden hverken klinger længe eller virker kvalt.

Symmetri omkring højttalerne

Stereobilledet hviler på, at de to højttalere står i samme afstand fra lytteren, som sidder midt mellem dem. Opstillingen bør også være symmetrisk i forhold til nærliggende vægge, hvis de påvirker lyden mærkbart. Står den ene højttaler ved et vindue og den anden ved en reol, får kanalerne forskellige refleksioner, og fantomcentret, der opleves midt mellem højttalerne, afhænger netop af, at begge højttaleres frekvensgang er så ens som muligt.

Selve opstillingen, stereotrekanten og afstanden til væggene er beskrevet under højttalerplacering. Lyden fra kilden, forstærkeren og højttalerne er gennemgået på forsiden om stereoanlæg og under anlæggets dele.