Η Τυραννία των Στάσιμων Κυμάτων

ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΑ ΣΤΑΣΙΜΑ ΚΥΜΑΤΑ;

Το φαινόμενο των στάσιμων κυμάτων είναι ένα θέμα που μπορεί να αποδειχθεί δύσκολο για πολλούς που ξεκινούν να μαθαίνουν ακουστική.

Κάθε χώρος εμφανίζει κάποια μορφή στασίμων κυμάτων.

Τα στάσιμα κύματα είναι τύποι συντονισμών μέσα σε έναν χώρο που παράγονται όταν ηχητικά κύματα συγκεκριμένης συχνότητας επικαλύπτουν τον εαυτό τους, προκαλώντας ενισχυτικά ή αποσβεστικά αποτελέσματα — δηλαδή βυθίσεις ή κορυφές στο πλάτος (ένταση).

Αυτές οι μεταβολές γίνονται αντιληπτές σε συγκεκριμένες θέσεις μέσα σε ένα χώρο, που αποκαλούνται κόμβοι (nodes) ή αντικόμβοι (anti-nodes).

Στην εικόνα που υπάρχει στο άρθρο, η σταθερή κυματομορφή δείχνει πώς το αρχικό κύμα και η αντανάκλασή του συνεχίζουν να εξαπλώνονται, ενώ το ίδιο το στάσιμο κύμα παραμένει ακίνητο, όπως και τα σημεία μηδενικού πλάτους ή κόμβοι που φαίνονται ως κόκκινα σημεία.

Ένας ακροατής που στέκεται σε τέτοιες θέσεις σε έναν χώρο θα αντιλαμβανόταν σημαντικές μειώσεις στην ένταση μιας συγκεκριμένης συχνότητας.

Η θέση και οι συχνότητες στις οποίες εμφανίζονται αυτοί οι κόμβοι καθορίζονται από το μήκος κύματος και τις διαστάσεις του χώρου.

Όταν το μήκος κύματος μιας συχνότητας αντιστοιχεί σε κάποια διάσταση του χώρου (μήκος, πλάτος ή ύψος), δημιουργείται ένα στάσιμο κύμα.

Ονομάζεται στάσιμο κύμα επειδή η πτώση ή η κορύφωση στο πλάτος παραμένει σταθερά σε μια συγκεκριμένη θέση, καθώς τα κύματα εξαπλώνονται.

Ίσως τα πιο ενοχλητικά στάσιμα κύματα είναι εκείνα που δημιουργούνται από κύματα που αντανακλώνται μεταξύ παράλληλων επιφανειών, όπως παράλληλοι τοίχοι ή τοίχος και οροφή. Αυτά ονομάζονται αξονικοί τρόποι (axial modes). Για να προσδιορίσουμε ποιες συχνότητες θα είναι προβληματικές, υπάρχει μια πολύ απλή φόρμουλα:

Συχνότητα Στάσιμου Κύματος = Ταχύτητα Ήχου / Διάσταση Χώρου

Για παράδειγμα, αν το πλάτος ενός δωματίου είναι 3 μέτρα και θεωρήσουμε ότι η ταχύτητα του ήχου είναι περίπου 343 m/s, η πρώτη προβληματική συχνότητα θα είναι περίπου 114 Hz (343 ÷ 3 = 114).

Όχι μόνο αυτή η συχνότητα μπορεί να προκαλέσει στάσιμο κύμα, αλλά και οι αρμονικές της — δηλαδή τα πολλαπλάσιά της — θα δημιουργούν επίσης μοτίβα στάσιμης συμπεριφοράς. (288, 576 Hz)

Βεβαίως, μέχρι τώρα μιλήσαμε μόνο για μία διάσταση του χώρου.

Αντίστοιχα στάσιμα κύματα θα δημιουργηθούν και ανάμεσα στο δάπεδο και την οροφή, καθώς και κατά μήκος του μήκους του δωματίου

ΑΛΛΟΙ ΤΥΠΟΙ ΣΤΑΣΙΜΩΝ ΚΥΜΑΤΩΝ

Οι τρόποι που αναφέρθηκαν παραπάνω είναι μόνο ένας τύπος μοτίβων συντονισμού (αξονικοί) που περιλαμβάνει παράλληλες επιφάνειες.

Υπάρχουν επίσης οι εφαπτόμενοι τρόποι (tangential modes) και οι διαγώνιοι τρόποι (oblique modes), που δημιουργούνται καθώς τα κύματα αντανακλούν στους τοίχους, στην οροφή και στο δάπεδο με διαφορετικούς τρόπους.

Οι υπολογισμοί αυτών των τρόπων μπορούν να γίνουν με εργαλεία λογισμικού που περιλαμβάνουν Room Mode Calculators — για παράδειγμα, το AMROC online room mode calculator εμφανίζει τόσο τις συχνότητες όσο και τις θέσεις των κόμβων μέσα σε έναν ορθογώνιο ή μη ορθογώνιο χώρο.

Μπορείτε να σαρώσετε το bar graph  με το ποντίκι σας ώστε να ακούσετε τις προβληματικές συχνότητες και το αντίστοιχο ύψος τους (pitch), καθώς και να δείτε μια τρισδιάστατη απεικόνιση των σημείων όπου θα εμφανιστούν οι κόμβοι, ώστε — εφόσον είναι δυνατόν — να προσαρμόσετε τη θέση ακρόασής σας.

Ο υπολογιστής λαμβάνει επίσης υπόψη το RT60 (μέτρο της αντήχησης) του χώρου. Το RT60 είναι ο χρόνος που απαιτείται ώστε το επίπεδο της αντήχησης να μειωθεί κατά 60 dB σε σχέση με το αρχικό επίπεδο.

Υπάρχει και μια μικρή εφαρμογή που μπορεί να προσεγγίσει το RT60 του χώρου σας χρησιμοποιώντας το κινητό σας τηλέφωνο και μια σειρά από παλαμάκια.

Δείτε την εφαρμογή ClapReverb στο Apple Store.

Το πρόγραμμα AMROC προτείνει επίσης τη συνολική επιφάνεια απορροφητικού υλικού, καθώς και τον απαιτούμενο συντελεστή απορρόφησης, με βάση το μέγεθος του χώρου και το RT60.

Είναι σαφές ότι οι τετράγωνοι ή ορθογώνιοι χώροι παρουσιάζουν μεγαλύτερη πρόκληση ως προς τον έλεγχο των αξονικών τρόπων μέσω ακουστικής επεξεργασίας, όπως απορροφητές, διαχυτές, πάνελ οροφής (cloud panels), bass traps κ.ά.

Ωστόσο, και οι εφαπτόμενοι και οι διαγώνιοι τρόποι μπορούν επίσης να είναι προβληματικοί, επομένως ακόμη και σε χώρους χωρίς παράλληλες επιφάνειες, τα στάσιμα κύματα μπορεί να αποτελέσουν πρόβλημα αν δεν χρησιμοποιηθούν κατάλληλα ακουστικά μέσα.

Η ακουστική επεξεργασία αφορά τον έλεγχο των ανακλάσεων, είτε μειώνοντας την επίδρασή τους μέσω απορρόφησης, είτε διαχέοντάς τες ώστε να κατανέμονται ομοιόμορφα στον χώρο, είτε περιορίζοντας τη συσσώρευση χαμηλών συχνοτήτων στις γωνίες και στα σημεία όπου συναντώνται δύο επιφάνειες (π.χ. τοίχος και οροφή).

ΠΩΣ ΝΑ ΕΛΕΓΞΕΤΕ ΓΙΑ ΣΤΑΣΙΜΑ ΚΥΜΑΤΑ ΣΤΟΝ ΧΩΡΟ ΣΑΣ;

Για να ακούσετε τα αποτελέσματα των στασίμων κυμάτων, θα χρειαστείτε έναν τρόπο παραγωγής ενός ημιτονοειδούς κύματος (sine wave) και μία μεζούρα. Τα περισσότερα DAWs διαθέτουν ένα plugin δημιουργίας σήματος (signal generator), το οποίο συνήθως βρίσκεται στην κατηγορία Utilities και μπορεί να παράγει ημιτονοειδές κύμα. Αν δεν έχετε μεζούρα, μπορείτε απλώς να περπατήσετε την απόσταση και να χρησιμοποιήσετε τα βήματά σας για να υπολογίσετε κατά προσέγγιση τη διάσταση.

Χρησιμοποιώντας το παραπάνω παράδειγμα για έναν χώρο με πλάτος 3,05 μέτρα (που αντιστοιχούν σε 10 πόδια), θα πρέπει να αναμένετε προβληματικές συχνότητες 56,3 Hz, 112,5 Hz, 168,8 Hz και 225 Hz, όσον αφορά τους αξονικούς τρόπους.

Έλεγχος για στάσιμα κύματα σε όλο τον χώρο

• Μετρήστε μία διάσταση του χώρου σας (για παράδειγμα, το πλάτος).

• Χρησιμοποιήστε τον παρακάτω τύπο για να υπολογίσετε έναν από τους αξονικούς τρόπους:

Συχνότητα Στάσιμου Κύματος = 343 μέτρα ανά δευτερόλεπτο / 3,05 μέτρα = 113,2 Hz

• Διαιρέστε αυτόν τον αριθμό δια δύο για να υπολογίσετε μία υποαρμονική (56,6 Hz).

• Πολλαπλασιάστε την υποαρμονική επί 3 και επί 4 για να βρείτε δύο επιπλέον προβληματικές συχνότητες.

• Τα στάσιμα κύματα αναμένεται να εμφανιστούν στις συχνότητες: 56,6 Hz, 113,2 Hz, 169,8 Hz, 226,4 Hz κ.ο.κ.

Στη συνέχεια, ρυθμίστε μία από αυτές τις συχνότητες στη γεννήτρια ημιτονοειδούς κύματος και αναπαράγετέ τη μέσω των reference monitors σας.

Καθώς παίζει το ημιτονοειδές κύμα, περπατήστε μέσα στον χώρο και παρατηρήστε τις κορυφές και τις βυθίσεις στο πλάτος που εμφανίζονται.

Εκείνη τη στιγμή ακούτε τα στάσιμα κύματα σε δράση.

Δοκιμάστε ξανά με τις υπόλοιπες συχνότητες που υπολογίστηκαν παραπάνω. Θα πρέπει να ακούσετε παρόμοια φαινόμενα σε διαφορετικά σημεία του χώρου.

Έλεγχος για στάσιμα κύματα στη θέση ακρόασης

Ένας ακόμη τρόπος για να ελέγξετε προβληματικές συχνότητες στη θέση ακρόασης είναι να κάνετε αργά ένα sweep με ημιτονοειδές κύμα και να παρατηρήσετε ποιες συχνότητες παρουσιάζουν βύθιση στο πλάτος.

Αν παρατηρήσετε έντονη μείωση σε κάποια συγκεκριμένη συχνότητα, είναι σχεδόν βέβαιο ότι το μήκος κύματός της (= ταχύτητα του ήχου / συχνότητα) σχετίζεται με κάποια διάσταση του χώρου σας.

ΓΙΑΤΙ ΤΑ ΣΤΑΣΙΜΑ ΚΥΜΑΤΑ ΕΧΟΥΝ ΣΗΜΑΣΙΑ

Τα ενοχλητικά στάσιμα κύματα σε έναν χώρο αποτελούν σοβαρό πρόβλημα, επειδή δημιουργούν μια κατάσταση όπου ο ίδιος ο χώρος συμμετέχει ενεργά στον ήχο που ακούς από τα ηχεία σου. Αυτό δεν σημαίνει ότι δεν μπορείς να κάνεις μια μίξη που να ακούγεται άψογα μέσα σε αυτόν τον χώρο — μπορείς.

Όμως, θα ακούγεται άψογα μόνο σε εκείνον τον χώρο και μόνο σε εκείνη τη συγκεκριμένη θέση μέσα στο δωμάτιο.

Αυτό είναι πρακτικά άχρηστο, εκτός αν καλέσεις κάθε πιθανό ακροατή να καθίσει ακριβώς στη δική σου καρέκλα.

Ο στόχος της ακουστικής στους χώρους μίξης και mastering είναι να αφαιρεθεί ο χώρος από την εξίσωση, ώστε οι μίξεις να μεταφράζονται σωστά σε κάθε είδους περιβάλλον ακρόασης.

Ιδανικά, επιδιώκουμε έναν χώρο με ουδέτερη ηχητική συμπεριφορά, ο οποίος δεν τονίζει υπερβολικά ούτε αποδυναμώνει συγκεκριμένες συχνότητες.

Η χρήση ημιτονικών κυμάτων αποτελεί μια αρκετά ακραία περίπτωση, καθώς οι περισσότεροι ήχοι είναι πολύ πιο σύνθετοι από την καθαρότητα ενός μεμονωμένου ημιτονικού τόνου.

Έτσι, μπορεί να μη βιώσεις πλήρη «εξαφάνιση» ενός ήχου, όμως είναι πιθανό να τον ακούσεις σημαντικά πιο «λεπτό» ή να χάνει το φυσικό του ηχόχρωμα εξαιτίας προβλημάτων που προκαλούν τα στάσιμα κύματα.

Χωρίς γνώση των επιδράσεων των στάσιμων κυμάτων, είναι εύκολο να προσπαθήσεις να διορθώσεις αυτά τα προβλήματα ενισχύοντας ή μειώνοντας συχνότητες, ώστε να αντισταθμίσεις τη συμπεριφορά του χώρου. Αυτό θα ήταν ένα πολύ σοβαρό λάθος.

ΤΙ ΝΑ ΚΑΝΕΤΕ ΓΙΑ ΤΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΚΑ ΣΤΑΣΙΜΑ ΚΥΜΑΤΑ

Λοιπόν, έχετε ακολουθήσει τα παραπάνω βήματα, έχετε κάνει τους υπολογισμούς και τους ελέγχους, και πλέον γνωρίζετε ότι υπάρχουν στάσιμα κύματα στον χώρο σας. Ακολουθούν οι επιλογές σας:

• Μετακινηθείτε σε διαφορετικό χώρο. Αν έχετε αρκετούς χώρους στο σπίτι που μπορούν να λειτουργήσουν ως στούντιο, μπορεί να διαπιστώσετε ότι κάποιοι είναι πιο κατάλληλοι για μουσική παραγωγή.

• Αλλάξτε τη θέση του πάγκου μίξης. Σε έναν τυπικό ορθογώνιο χώρο, ο πάγκος θα πρέπει να τοποθετείται στο κέντρο ενός από τους μικρούς τοίχους, ώστε να υπάρχει συμμετρία στη θέση ακρόασης και η απόσταση πίσω από τον ακροατή να είναι όσο το δυνατόν μεγαλύτερη. Ιδανικά, η θέση ακρόασης θα πρέπει να βρίσκεται σε απόσταση περίπου 38% του συνολικού μήκους του δωματίου από τον μπροστινό τοίχο.

• Επεξεργαστείτε τον χώρο σας με κατάλληλες ακουστικές διατάξεις, όπως απορροφητικά πάνελ, διαχυτές, bass traps, επεξεργασία δαπέδου και οροφής, ακουστικές κουρτίνες κ.ά.

• Χρησιμοποιήστε λογισμικό διορθωτικού EQ, όπως το Sound Reference ID από την Sonarworks. Παρόλο που δεν αντικαθιστά έναν καλά επεξεργασμένο ακουστικά χώρο, τέτοιο λογισμικό μπορεί να βοηθήσει στην προσαρμογή και διόρθωση προβληματικών συχνοτήτων σε κάποιο βαθμό.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Η γνώση ότι τα στάσιμα κύματα υπάρχουν, τι είναι και πώς παράγονται αποτελεί το πρώτο βήμα για την αντιμετώπιση των σχετικών προβλημάτων. Χωρίς έναν χώρο με ουδέτερη ακουστική, δεν μπορείτε να κάνετε ακριβή μίξη μουσικής, διότι τα επίπεδα και η στερεοφωνική ή πολυκαναλική εικόνα δεν θα είναι σωστά.

Η ακουστική είναι «παιχνίδι πόντων»· αν θεωρείτε ότι ο χώρος σας ακούγεται υπέροχα στη θέση ακρόασης, δοκιμάστε να μετακινήσετε το κεφάλι σας 30 cm δεξιά ή αριστερά και θα καταλάβετε τι εννοώ.

Είναι τόσο μαγικό όσο και τυραννικό, ανάλογα με τον/την ψυχολογία σας.

πηγή: WaveInformer