Veľký zvuk v malých priestoroch

ČO JE TO PRIESTOR?
     Pri sledovaní živého koncertu sa spravidla pred vami nachádza pódium, na ktorom sú všetci hudbníci resp. zdroje zvuku. Vnímate ich pod relatívne úzkym posluchovým uhlom, na rozdiel od zvuku v miestnosti, ktorý prichádza zo všetkých strán, pod 360° uhlom. Steny, podlaha a strop odrážajú zvuk, na základe čoho vieme určiť kde v miestnosti sa nachádzame, ale neovplyvňujú posluchový uhol ani lokalizáciu zdrojov zvuku.

     Zvukové charakteristiky, ktoré definujú akustické vlastnosti miesta v ktorom sa odohráva vystúpenie, nazývame priestorom. Ten dodáva hudbe bohatosť a priestrannosť, ale neobsahuje smerové informácie o zdrojoch zvuku. Surroundový zvuk nie je priestorová reprodukcia. Hudobníci nás totiž neobklopujú keď hrajú, oni zostávajú na pódiu. (Je pravda že sú vystúpenia pri ktorých sú diváci priamo medzi hudbníkmi, ale berieme v úvahu zvyšných 99% s bežným rozdelením na pódium a hľadisko). Zvukové systémy v automobiloch majú väčšinou predný a zadný pár reproduktorov, čo predstavuje 360° posluchový uhol. A to je problém.

     Ozvena nie je priestorom. Nahrávka ozveny môže byť reprodukovaná aj na najlacnejšom mono systéme, ale neznamená to, že máme priestor. Stereo pomôže, pretože ozvena získa aspoň základné priestorové informácie. Bočné a zadné reproduktory môžu dokončiť ilúziu tým, že pridajú pocit priestorovosti zo všetkých strán. Ale pridanie echa do nahrávky pomocou nejakého prístroja nám neprinesie priestorové zobrazenie ako také.

     Vytvorenie pocitu priestorovosti samo o sebe nestačí na priestorovú reprodukciu. Ak zapojíte reproduktory s opačnou polaritou, budete počuť ohromnú, ale vymyslenú priestorovosť. Tento efekt sa nazýva rozfázovanie a niekedy sa používa pre stredové reproduktory stereo systémov s malou vzdialenosťou medzi meničmi.

     Komerčné nahrávky sú určené na prehrávanie v miestnostiach, nie v autách. Nahrávací inžinieri kontrolujú mieru priestorovosti pri živých nahrávkach a pridávajú umelú ozvenu do štúdiových. Z toho vyplývajú dva dôležité fakty: informácia o priestore je v (kvalitnej) nahrávke a očakáva sa, že ju budete púšťať v miestnosti na kvalitnom stereo systéme. Problém s reprodukovaním priestoru v aute nie je v chýbajúcej akustike koncertnej sály, ale v tom, že auto nemá parametre bežnej obývačky.

PODMIENKY ZÍSKANIA PRIESTOROVOSTI
     Pomocou preskúmania podmienok v miestnosti prispôsobenej pre posluch, môžeme zistiť čo je dôležité pre priestorové zobrazenie. Zoberme si napríklad miestnosť na obr.I. Legendárne Magnepan MG-III sú ploché reproduktory, ktoré vyžarujú aj dopredu aj dozadu, ale nie do bokov. V akusticky upravenej posluchovej miestnosti sú na všetkých stenách plochy zo zvuk pohlcujúcich materiálov, ale nie je zatlmená úplne, takže v nej dochádza k odrazom. Podlaha je pokrytá komercom a aj strop je čiastočne zatlmený. Realistická šírka scény je dosiahnutá natočením reproduktorov na poslúchača pod uhlom cca 40°. Zvuk vyžiarený priamo spredu zasiahne poslucháča bez toho, aby do neho zasahovali odrazy. Prvé výrazné zvukové odrazy zasiahnu poslucháča, až keď prekonajú cestu dlhšiu o približne 3 metre – k stene za reproduktormi a naspäť. Oneskorenie týchto odrazov voči priamemu zvuku je zhruba 10 milisekúnd, sú silné a smerované rohmi miestosti. Ďalšie odrazy prichádzajú od bočných a zadnej steny. Tých 10 milisekúnd medzi priamym a prvým odrazeným zvukom sa nazýva dozvuk miestnosti. Pri použití bežných reproduktorov sa hodnota dolaďuje práve úpravou pomocou akustických materiálov pohlcujúcich skoré odrazy.

     Zvukový výsledok takéhoto systému je čistota a podrobnosť kombinovaná s výborným priestorovým zobrazením. Prečo to funguje tak dobre? Najprv dorazí silný, priamy zvuk bez odrazov z pravého a ľavého kanálu pod vhodným uhlom. To zaistí lokalizáciu nástrojov na scéne a nerušené detaily. Potom s oneskorením 10 milisekúnd prichádzajú ďalšie odrazy doplňujúce zvuk. To sú základné podmienky pre získanie priestorového zobrazenia.

OPTIMALIZÁCIA ZOBRAZENIA
     Výborné priestorové zobrazenie dosiahnete len s naozaj kvalitným stereo systémom. Ťažko ho získate z priemerného zariadenia obmedzeného vlastnými nedostatkami.

     Začnime najprv pri zvuku spredu. Mal by znieť vyvážene v celom rozsahu, aj bez zadných reproduktorov a subwooferu. Pokúste sa mať priamy výhľad od poslucháča na reproduktory a minimalizovať odrazy.

     Rozhodnutie o vzdialenosti medzi pravým a ľavým reproduktorom vyžaduje kompromis. Širšie umiestnenie prinesie viac zvuku prichádzajúceho zboku a tým aj pocitovo širšie priestorové zobrazenie. Na oplátku ale vzniká nadmerne široká scéna, s pocitom natlačenia zvuku ku krajom a „prázdnym“ stredom. Montáž reproduktorov na palubnú dosku prináša lepšiu zvukovú scénu, ale zase užší priestor. Strata však môže byť nahradená zadnými reproduktormi, ak budú simulovať bočné a zadné oneskorené odrazy, ktoré sme videli v posluchovej miestnosti. V takom prípade sa zdá montáž na palubovku ako najlepšie riešenie.

     Načasovanie je najdôležitejším faktorom, ak sa pokúšame využiť zadné reproduktory pre získanie priestorovosti. Zvuk v nich, by mal k poslucháčom na predných sedadlách doraziť neskôr ako z predných. To dosiahneme už tým, že budú namontované čo najviac vzadu. Našťastie zadné reproduktory u väčšiny áut sú od hláv vodiča a spolujazdca ďalej než predné. Druhá alternatíva je montáž do spodnej časti zadných dverí resp. bočných panelov, hneď za prednými sedadlami, kde operadlá zablokujú priamy zvuk. Ak nenájdeme pre zadné reproduktory vhodné umiestnenie, môžeme si pomôct orezaním ich horných frekvencií. Zabránime tak ťahaniu scény dozadu a stále nám zostane pocit priestoru.

     Pri takejto zostave by mal byť fader nastavený dostatočne dopredu, aby nám zvukový obraz neutekal dozadu a hudobníci boli na pódiu a nie v kufri. Pri takomto nastavení sa bude zvuk podobať viac na miestnosť než na auto a tým pádom aj viac na pôvodnú nahrávku.

POMOCNÉ ZARIADENIA
     Jedným z obľúbených postupov ako získať priestor je umelá výroba. Extraktory väčšinou oddelia signál ľavého kanálu od pravého aby potom mohli vytvoriť L-R signál. To znamená, že všetky zvuky nahrané rovnako v pravom a ľavom kanály pôvodného stereo zvuku sa vzájomne zrušia. Zrušené zvuky sú teda nástroje a hlasy umiestnené v blízkosti stredu scény a väčšina nižších basov. Zostáva echo a zvuky prichádzajúce zo strán. Vytvorený L-R signál potom ide do zadných reproduktorov buď priamo, alebo s dodatočným miernym oneskorením. To zabezpečí, že čistý ľavý a pravý zvuk z predných reproduktorov príde k poslucháčovi skôr a vytvoria priestorovú informáciu a rozdielový L-R zo zadných, naopak príjemný pocit priestorovsti.

     Dolby surround spracovanie zvuku ovplyvnilo spôsob fungovania niektorých extraktorov. Originálny Dolby mechanizmus pracuje so špeciálne zakódovaným stereo programom, ktorý kontroluje priestorové zobrazenie jednotlivých zvukov, pomocou regulácie úrovne hlasitosti jednotlivých výstupov. Extraktory priestorovosti založené na tomto princípe používajú ako základ bežne nahrané stereo. Obvody kombinujú ľavé a pravé vstupy, aby ich vytvorili nanovo pre predné a zadné reproduktory, a k nim aj mono, alebo L+R signál pre centrálny reproduktor. Všetky výstupy majú samostatne regulovanú výstupnú úroveň, čím sa zabezpečí veľmi dobré zobrazenie. Takže napríklad výrazny (na stred umiestnený) sólista spôsobí silný L+R signál pre stred, slabší pre predné reproduktory a mierne zvýšený pre zadné. Výsledný zvuk vude jasne zobrazený v strede scény. Vždy sa však môžu nájsť nahrávky, ktoré pomýlia algoritmus týchto systémov, čo môže viesť k presne opačnej zmene kvality zvuku než sme očakávali.

VYTVORENIE OBÝVAČKY
     Už skôr sme si povedali že základný problém dobrého zvuku v aute je, že jeho akustika je rozdielna od akustiky vašej obývačky. Tu sa ponúka „jednoduché“ riešenie, prispôsobme akustiku auta, aby sa tej obývačke čo najviac podobala. To znamená obmedzenie odrazov, ktoré dorazia skôr ako za 5 milisekúnd a pridanie bočných odrazov s oneskorením 10 milisekúnd. Odstránenie skorých odrazov je tá ťažšia časť. Môžeme použiť výškové reproduktory na vrchu palubnej dosky smerované priamo na poslucháča, čo ale v závislosti od polohy stredov resp. stredobasov prinesie problémy so vzájomným sfázovaním. Ďalšia možnosť je umiestnenie reproduktorov do palubnej dosky membránami smerom nahor. Pri montáži čo najbližšie k čelnému sklu a bočným plochám totiž nedochádhza k odrazom zvuku s oneskorením, zvuk je smerovaný hneď ako vznikne.

     Bočné oneskorené odrazy z obývačky môžu v aute vytvoriť reproduktori montované po bokoch poslucháčov, teda vo dverách. Ak k nim privedieme ľavý a pravý signál oneskorený o tých (už veľakrát spomínaných) 10 milisekúnd, výsledny zvuk sa môže začínať blížiť k našim požiadavkám, nasledujúcim krokom môže byť ešte doplnenie signálu pre zadné reproduktoy, oneskorené o ďalších 10 milisekúnd. Takto dokážeme najlepšie nasimulovať vlastnosti posluchovej miestnosti v aute.

     Toto je jeden z teoretických pohľadov na zdokonalenie zvuku v automobile. Vychádza zo základných princípov a jednoduchých úvah. Nanešťastie, ako hovoria klasici „šedivá je teória a zelený je strom života“. Montáž v aute je komplikovaná a plná kompromisov. Obmedzenia dané samotnou konštrukciou automobilu, ochotou zasahovať do interiéru auta a samozrejme aj finančné hľadisko určujú, ako a kam sa chceme/môžeme dostať. V dnešnej dobe je situácia uľahčená väčšou dostupnosťou DSP procesorov, či už ako samostatných krabičiek, alebo integrovaných priamo v rádiu. Bohužiaľ, ani teito zázračne nástroje nedokážu všetko, je treba im dopomôcť a jednou z ciest je práve uplatňovanie teoretických, ale praxou overených poznatkov pri návrhu a montáži systémov.

Zdroj: autohifi & navigácie