HUDBA A ZVUK: POJMY, DOJMY, ZÁVĚRY


Pro poslech jsou nedůležitější dojmy. Pro pochopení základních souvisejících zákonitosti se ale neobejdeme bez pojmů. Dnešní pokračování o audiu bude vyžadovat trochu více pozornosti a soustředění. Hudební akustika je rozsáhlá věda, a jakékoliv její zjednodušování vede k nepřesnostem. Na druhou stranu lze některé základy vysvětlit i bez rozsáhlejšího matematického zdůvodňování. Kolegové technici přimhouří oči, čtenáři je vykulíJ
 
Všichni posloucháme muziku, takže se bez zvuku prostě a jednoduše neobejdeme. Na druhou stranu, zvuk je „jen“ pomyslným nosičem hudby, a kdo poslouchá zvuk na úkor hudby, trpí audioneurózou, či jak onen stav mysli nazvat, a měl by s tím zlozvykem přestat.
Někdo dává přednost sluchátkovému poslechu s jiným způsobem neslyšitelnými detaily, druhý nedá dopustit na poslech v přímém poli bodového zdroje, tedy s výrazným potlačením akustiky poslechového prostoru, další naopak zapojí do poslechového vjemu velký prostor a gigantické reprosoustavy, protože chce poslouchat symfonii v celé její velikosti a ne loutkové divadlo. A všichni mají svou pravdu, svůj zvukový grál.
 
ZVUK
Vnímání
Zvuk vnímáme prostřednictvím změn hustoty vzduchu. Můžeme si jej zjednodušeně představit jako obdobu vln, jež vniknou, hodíme-li kámen do vody. Zvuk se ale šíří všemi směry, má podobu kulových (nikoliv kruhových) vln. Obecně je vlnění zvláštním případem kmitavého pohybu pružného prostředí, v našem případě vzduchu, kdy se prostřednictvím působení pružných sil rozkmitávají sousední částice, jež zase rozkmitávají další, atakdále, takže vlna přenášející zvukovou energii se šíří vzduchem od zdroje (hudebního nástroje, reproduktoru) k našim uším.
 
Hudební akustické pásmo
Počet periodických kmitů za vteřinu označujeme jednotkou Hertz (Hz). Kmitočtové hudební akustické pásmo se rozprostírá od 16Hz do 20000Hz. Co je pod 16Hz se nazývá infrazvukem, co je nad 16000Hz pak ultrazvukem. Celé pásmo se dělí na tzv. oktávy. Základem je takzvaný srovnávací tón 125Hz, od něhož se odvozují oktávy směrem dolů (16-31Hz, 31-62Hz, 62-125Hz) a nahoru (125-250Hz, 250-500Hz, 500-1000Hz, 1000-2000Hz, 2000-4000Hz, 4000-8000Hz, 8000-16000Hz). Zvuk se v běžném prostředí šíří rychlostí 340 m/s, z čehož vyplývá vlnová délka v akustickém pásmu od 21,3 m pro 16Hz, až po 17 cm pro 20kHz. Například basový tón 50Hz má vlnovou délku téměř sedm metrů, což je více jak naprostá většina domácích poslechových prostor. Co z toho vyplývá, probereme o kousek dál.
 
Hlasitost
Vnímání hladiny akustické hlasitosti má ve vztahu k akustickému tlaku logaritmický průběh, roste-li podnět geometrickou řadou, vjem hlasitosti roste aritmeticky. V praxi má tento logaritmický vztah význam pro pochopení faktu, že s větším počtem nástrojů či reprobeden neroste přímo úměrně hlasitost, a že kupříkladu desetinásobný počet stejně hlasitě hrajících reprosoustav znamená v ideálním případě nárůst hladiny hlasitosti nikoliv na desetinásobek, nýbrž jen o 10 dB! A stonásobný jen o 20dB!!!
 
Sluchové pole
Sluchové pole je množina hladin hlasitostí a frekvencí. Grafické vyjádření (svislá osa = intenzita zvuku/hladina hlasitosti, vodorovná = kmitočet zvuku) vypadá takto:
 
Grafické vyjádření i pro laika přehledně a pochopitelně ukazuje související vymezení oblasti řeči a hudby.


Rozsah hladin intenzity a frekvenční rozsahy různých zdrojů zvuku. Bílé pole zobrazuje oblast vnímání lidského ucha. (převzato z docplayer.cz, potažmo: R. A. Serway, J. W. Jewet: Physics for Scientists and Engineers, ISBN: 0-534-4 0843-5)
 
Křivky stejné hlasitosti
Tyto křivky udávají závislost vnímání hladiny hlasitosti tónu na jeho frekvenci ve vztahu k hladině hlasitosti tónu o frekvenci 1 kHz.
Když převedeme grafické vyjádření do člověčiny, tak tyto křivky zřetelně ukazují, proč s klesající hlasitostí (například večerní tichý poslech) potřebujeme na zesilovači zdůraznit korekcemi hloubky a výšky, abychom je vnímali ve stejné úrovni jako při hlasitém poslechu v „lajně“ (= s korekcemi na nule, režim direkt, atp.)
 

Křivky stejné hlasitosti
 
OTÁZKY A ODPOVĚDI
Zkresluje ucho? A kdo naši hudbu zkresluje nejvíc?!
Ano, lineární zkreslení popisují křivky stejné hlasitosti, nelineární se projevuje zejména při současném přenosu dvou a více čistých tónů, vznikem rozdílových a součtových kombinačních tónů. Jde o tzv. intermodulační zkreslení. U klasického harmonického zkreslení vzrůstá jeho hodnota se stoupající hlasitostí, což vnímáme jako zostření zvuku, kdy k čistému základnímu tónu přibudou relikty zkreslení v podobě rušivých harmonických tónů (například pro základní kmitočet 500 Hz to budou 1000 Hz, 1500 Hz, 2000 Hz, atd.) Maskovací efekt část harmonického zkreslení pocitově umenší.
Když už probíráme zkreslení, tak odbočím od ucha k současnému rozšířenému zvukařskému neřádstvu, = komprimaci, limitaci, které ze svého principu generují harmonické zkreslení. I laik pochopí, že když zploštím, anebo useknu, vrchol sinusovky, mám namísto krásného tvaru bramboru. Z té můžu sice vykroužit původní sinusovkou tvar (ve zmenšené velikosti), avšak zbude mi odpad, což je ono komprimací/limitací přidané zkreslení. V kuchyňském či kancelářském rádijku anebo běžném autorádiu si zkreslení ani nemusím všimnout, při nižší a střední hlasitosti, a ve strojku, co nepřenese celé akustické pásmo, je zkreslení pod prahem slyšitelnosti. Jakmile ale takovou mršbu pustím na kvalitnějším aparátu, tak mi namísto hudebních detailů z beden vyhřeznou špinavé pařáty hluchého a zblbého zvukaře, trendaře. Jinak napsáno: čím kvalitnější audio sestavu máte, tím horší pocity ze zvuku zažíváte. Až tam nás dostala Loudness War. Přehrávací počítačový program foobar zobrazuje obalové křivky skladeb i tzv. dynamic range, což je zjednodušeně řečeno: decibelový rozdíl mezi maximální a střední hodnotou amplitudy signálu skladby, alba. Občas vidím toto:


Obalová „křivka“ signálu u Alice in Chains – A Looking In View (2009)
 
Jak je to s wattama u beden a zesilovačů?
Nijak zapeklitě. Je ale potřeba si předem uvědomit pár elementárních skutečností. Watty u reprosoustav neříkají samy o sobě nic o hlasitosti, jakou budou schopny vyloudit. Měl by to být údaj o vážené maximální zatížitelnosti v celém akustickém pásmu (trvalá zatížitelnost je označována jako RMS). Pojmy „trvalá“, „vážené“ a „v celém akustickém pásmu“ jsou důležité! Najdou se „borci“, co pustí do beden (nejlépe kamaráda) naplno z nějakého testovacího CD sinus 10-15kHz, a pak se diví, že po pár minutách nic neslyší, zato cítí! Reproduktory snesou krátkodobé (milisekundy) impulsní zatížení až stonásobně větší než trvalé RMS. Dynaudio kupříkladu testuje výškáče až na „mžikových“ 10000 wattů! Nezkoušejte to!!!
Jak bude reprosoustava hrát maximálně hlasitě určují dva údaje: její citlivost a již zmíněná max zatížitelnost. Citlivost nám říká, jakou hladinu akustické hlasitosti změříme při krmení 1 wattem (1 kHz) ve vzdálenosti 1 metr. Hodnoty citlivosti se mezi jednotlivými reprosoustavami značně liší: málo citlivé jsou kupříkladu reprosoustavy Dynaudio (vygenerují hlasitost 81dB při 1W/1m/1kHz), výrazně citlivější jsou např. reprosoustavy Klipsch (až 97dB/1W/1m/1kHz), nejcitlivější soustavy mohou dosáhnout za stejných podmínek na hodnoty více jak 100dB. Rozdíl 20dB v citlivosti znamená, že Dynaudio budou hrát při 100 wattech ze zesáku stejně hlasitě, jako extracitlivé repráky při jednom wattíku! Z obou údajů si můžeme spočítat i maximální hladinu hlasitost pro tu kterou bednu: k základní hlasitosti při jenom wattu můžeme přičíst hodnotu 10 x log maximální zatížitelnosti. Pro 10 wattovou max zatížitelnost to tedy bude plus 10dB, pro 100W plus 20dB, pro 1000W plus 30dB. Takže bedna o citlivosti 85dB a zatížitelnosti 100 W vyloudí max hlasitost 105dB (měřeno z jednoho metru), máme-li bedny dvě (stereo), tak obě dohromady dtto. 105dB na dva metry.
Reprosoustavy oplývají ještě dalšími „záludnými“ vlastnostmi: impedančním průběhem a charakterem (tzv. jalová složka, např. problematický kapacitní charakter impedance). Důležitá je tzv. minimální impedance, což mohou být klidně u deklarovaných 4 ohmových reprosoustav jen 2 ohmy, na které musí být připojený zesilovač konstruován, dimenzován. Proto při výběru zesilovače pozor ani ne tak na watty (dvojnásobný výkon rovná se nárůst max hlasitosti jen o 3dB), jako na schopnosti hrát do minimální impedance vaší reprosoustavy! A pozor na to, že u zesilovačů s A/B reprovýstupy jsou (při provozu A+B) reprosoustavy zapojeny paralelně, což znamená, že ze dvou čtyřohmových máme dvouohmový celek, s minimální impedancí třebas 1 Ohm, což se již blíží zkratu…  Kvalifikovaná obsluha v jakémkoliv hifi studiu by měla tuto malou násobilku recitovat i ze spaní. Pokud jste nedůvěřiví, přeptejte se prodejce na ohmův zákon. Pro kontrolu, je to sada: I = U/R, P=UI, R=U/I, kdy I je proud, U je napětí, R je odpor (impedance), P je výkon. Klidně si vzorečky napište na tahákJ

Co je na audiu nejdražší?
Basy a hlasitost. Spodní dvě suboktávy (16-31/31-64) jsou „ďábelské“, nejenom u muziky samotné, ale i co se zvuku týče. Nejspodnější pásmo (16-31Hz) můžeme pominout, až na pár výjimek (kostelní varhany, neukočírované syntíky, efekty) se v rockových žánrech nevyskytuje. Protože ale basy mají vlnové délky srovnatelné s rozměry poslechových místností, vznikají – v závislosti na šířce, délce, výšce a tvaru – módy stojatých vln, projevující se tím, že v jednom místě je basů přespříliš (kmitna stojaté vlny), v druhé málo (uzel stojaté vlny). Změnou polohy reprosoustav se kmitny a uzly stojatých vln přesunou. Problematika velkých, hlasitých, kvalitních basů je natolik komplikovaná, že ani v odborných kruzích nepanuje shoda na řešení. Zjednodušeně řečeno, kolegové technici prominou, velké a kvalitní basy do malé místnosti nenacpete. Co s tím? NicJ
Ona to částečně za nás vyřešila příroda sama. Soustava ucho-mozek totiž umí i z harmonických násobků rekonstruovat základní tón, což u basů znamená, že například jasně vnímáme baskytaru pulzující na 35 Hz z bedýnek, jejich přenášené pásmo začíná na 50 Hz! Nejsou to sice břichopasy, jako u plnorozsahových reprosoustav, ale jsou. Takže, kdo si vystačí s mozkobasy, může klidně hrát i bigbít z regálovek, které mají při stejné ceně jako sloupovky nepochybně kvalitnější středy a výšky. Je to tedy věc priorit.
A nic nebrání tomu, pořídit si časem ke kvalitním ptačím budkám odpovídající subwoofer, jenž nám oproti řešení „vše v jednom“ poskytuje podstatně větší variabilitu, co se týče vyzrání nad módy místnosti a různorodými bas-potřebami při posleších potichu, nahlas, povedená deska vs zahuhlaná deska, atd.
Předpojatost proti systémům 2.1 (levá, pravá, sub) ustupuje v posledních letech do pozadí. I nejzarytější audiofilové se přestali subwooferů bát, a to ani jako doplňků ke špičkovým sloupovým soustavám. Samozřejmě, že se teď nebavíme o kino dunivkách za pět českých!
 
PRAKTICKÉ VYUŽITÍ POZNATKŮ
Z uvedeného mimo jiné vyplývá, že posluchačských přístupů ke zvuku může být několik. Každý má plusy, minusy. Popíšu základní posluchačské filozofie:

Poslech v blízkém přímém poli
Příkladová realizace: nearfield reprosoustavy, regálovky, vzdálenost 0,75-1,5 m od uší, případně doplněné o kvalitativně sladěný sub.
Výhody: nižší pořizovací náklady, potlačení vlivu místnosti, audiofilské parametry za hubičku.
Nevýhody: vhodné jen pro soustředěný poslech jednoho posluchače, částečně sluchátkový typ poslechu

Poslech v běžném obývacím pokoji
Zabydlený (pohovka, křesla, knihovna, závěsy, stolky, koberec, obrazy) prostor. Sloupové reprosoustavy, popřípadě sestava 2.1 (2x regál, plus sub), s roztečí beden max 2,5 metru, pokud možno s odsazením od stěn minimálně 0,5m, optimálně 1-1,5m.
Výhody: poslouchám a současně bydlím,
Nevýhody: míra zabydlenosti prostoru výrazně ovlivňuje zvuk, kompromisy při užívání prostoru, v kombinaci s kuchyňským koutem velmi omezeně použitelné.

Poslech fff ve velkém prostoru
Speciální poslechovka a obří bedny jsou snem mnoha z nás. Maximum možného za maximum peněz a úsilí. Nedoporučuji pokusy samodoma, tohle je disciplína pro profíky. Znám případy, kdy se s různými výsledky doslova stavěl dům/místnost kolem reprosystému.  

Poslech na sluchátka
Dá se souhlasit s tezí, že sluchátka hrají jako o jeden řád dražší reprosoustavy. Na druhou stranu: pro vyšší nároky vyžadují speciálně navržený zesilovač. Poslech přes sluchátka odhalí ve zvuku vše, co je jinak ukryto, je ale dlouhodobě únavný, a poměrně snadno může poškodit sluch, zejména u sluchátek zatlačovaných do zvukovodu!
Sami na sobě si vyzkoušejte, co vám nejvíce posluchačsky konvenuje. A nemusí to být striktně jeden typ poslechu.
 
Jaromír Merhaut pro Spark 2016
 
Použitá literatura:
Prof. Ing. Václav Syrový CsC: Hudební akustika [Akademie múzických umění v Praze, 2003, ISBN 80-7331-901-2]
Prof. Ing. Václav Syrový CsC: Hudební zvuk [Akademie múzických umění v Praze, 2014, ISBN 978-80-7331-323-4]
PhDr. Bohumil Geist: Akustika [Muzikus, 2005, isbn 80-86253-31-7]
 







Komentáře

Populární příspěvky z tohoto blogu

Saxon: Into The Labyrinth (2009)

ČESKÁ STOPA LED ZEPPELIN [1969-1970]

CUBY & BLIZZARDS

QUEEN 1974: DUHOVÉ KRÁLOVSTVÍ HARDROCKU

LEE KERSLAKE (1947 – 2020)

DÉMON A ČARODĚJ KEN HENSLEY (+ INTERVIEW 2002, 2007)

1969 09: ABBEY ROAD – POKLAD NA KONCI MAGICKÉ CESTY

Ladwig: Here We Stand (2009)

BLACK SABBATH: Sabotage (Super Deluxe)

NAZARETH/DAN MC CAFFERTY: VYPNUTÍ NEJVĚTŠÍ CIRKULÁRKY SVĚTA