Bass Traps – Tra mito e realtà

Bass traps, tra mito e realtà.

Cosa fanno le Bass Traps

Le “bass traps” o più correttamente “dispositivi di controllo delle basse frequenze” sono uno degli elementi chiave per l’acustica di ambienti piccoli (home theaters, project studios, sale prova, ecc.). Senza un buon controllo delle basse frequenze corriamo il rischio di non bilanciare correttamente le nostre produzioni musicali che potrebbero risultare troppo impastate o troppo deboli sulle basse frequenze. Sia in fase di mixaggio che di master si possono verificare degli effetti di cancellazione (buchi) o di accentuazione (picchi) della risposta in frequenza della sala.
Un’efficace controllo delle basse frequenze può aiutarci a smorzare queste risonanze. Dopo un opportuno trattamento con delle bass traps il basso che sentirete sarà effettivamente il vero basso del vostro mix o del disco che state ascoltando. In fase di mixaggio vi accorgerete che i vostri mix non suoneranno bene solo nella vostra stanza ma anche in altri impianti e in situazioni diverse e finalmente non dovrete più andare in macchina per calibrare il bilanciamento del mix…. Per capire meglio come funzionano le bass traps e per capire perchè ne abbiamo bisogno sarà necessario comprendere perchè le basse frequenze costituiscono un problema così importante nelle sale di piccole dimensioni.

(oh oh, arriva un po di matematica…)

I modi propri (room modes)

A ciascuna stanza è associata una distribuzione di onde stazionarie a bassa frequenza, conosciuti anche come “modi” o “modi propri” (dal tedesco eigenmodes) o room modes. I modi sono essenzialmente le frequenze di risonanza proprie della sala e sono determinati dalle dimensioni di questa. La formula matematica per ottenere queste frequenze di risonanza è piuttosto semplice.

Ok, forse non vi sembra così semplice, ma consideriamo :


c= 343 m/s velocità del suono nell’aria a 20°.
nx, ny, nz i numeri distintivi dei modi nella sala, n è un numero intero maggiore o uguale a zero.
Lx, Ly, Lz dimensioni della sala espresse in metri.


Ora le cose dovrebbero essere più chiare,ma comunque non vi preoccupate, esistono fogli di calcolo che faranno questi conti per voi, il mio preferito è un applicazione online creata da Bob Golds, la trovate a questa pagina. Se volete potrete trovare molti altri programmi o fogli di calcolo facendo una rapida ricerca su www.studiotips.com .
I numeri distintivi dei modi definiscono se un modo è “assiale”, “tangenziale” o “obliquo”. Un modo assiale è un’onda stazionaria che si crea tra due superfici della stanza. Un modo tangenziale è un’onda stazionaria che viaggia tra quattro superfici della stanza. Un modo obliquo è un’onda stazionaria che viaggia tra le sei superfici della stanza. Esempio:

(1,0,0) caratterizzano un modo assiale
(0,2,1) caratterizzano un modo tangenziale
(2,3,4) caratterizzano un modo obliquo

L’importante è che sia chiaro che nelle stanze di dimensioni ridotte (consideriamo di dimensioni ridotte una sala di dimensioni inferiori a 8x8x3 metri) la distribuzione dei modi nella sala influenza fortemente la percezione delle basse frequenze all’interno della sala. Più la sala sarà piccola più la distribuzione sarà svantaggiosa. I modi infatti saranno distanti e creeranno forti picchi e avvallamenti nella risposta della sala. La distribuzione sarà ancora peggiore se le dimensioni della stanza sono multiple l’una dell’altra. Il caso peggiore è una piccola sala di dimensioni cubiche (es: 3x3x3 metri). In questo caso i modi sono coincidenti e i picchi e gli avvallamenti saranno amplificati e creeranno nella sala fortissimi disturbi di ascolto e/o di ripresa.
Ora che sappiamo di cosa stiamo parlando cerchiamo di distinguere il mito dalla realtà.

 

MITO : Le bass traps si “mangiano” le basse frequenze di una stanza.

REALTA’: Le bass traps contribuiscono a linearizzare la risposta di una sala.

Quando diciamo che le basse frequenze creano nella sala delle zone di forte pressione sonora e delle zone di cancellazione, dobbiamo considerare che il risultato che il nostro orecchio percepirà dipende dai punti in cui sono posizionati i monitor e l’ascoltatore. In una control room per esempio potreste avere stabilito la posizione di ascolto in una zona di cancellazione, in questo caso vi trovereste a percepire alcune basse frequenze a volume inferiore. Questo vi porterà ad aumentare i bassi nel vostro mix e a creare una produzione con un eccesso di basse frequenze. Nella stessa control room ci saranno delle posizioni di ascolto in cui alcune basse frequenze vengono amplificate, in questi punti invece vi troverete ad abbassare il volume delle basse frequenze e a produrre dei mix privi di “corpo”. Le zone prossime agli angoli della sala sono sempre zone di alta pressione sonora. Dal momento che le zone di alta pressione sonora(picchi) e quelle di bassa pressione (avvallamenti) sono strettamente dipendenti e collegati, se riduciamo i picchi ridurremmo anche gli avvallamenti e viceversa.
Quindi le corner traps non riducono l’energia di tutte basse frequenze della sala, ma vanno ad agire negli angoli della sala dove la pressione sonora è maggiore, riducendo l’ampiezza dei picchi localizzati negli angoli riduciamo anche l’ampiezza degli avvallamenti, ma non solo, riducendo l’ampiezza dei picchi negli angoli riduciamo anche l’ampiezza dei picchi e degli avvallamenti nel centro della sala. Il risultato è che i bassi percepiti nella zona di ascolto saranno effettivamente quelli contenuti nel mix riducendo al minimo l’influenza della stanza. Anche nel caso di una sala di ripresa, il suono registrato sarà più fedele e meno influenzato dalla stanza.

 

MITO : Pareti non parallele garantiscono un miglior suono alle basse frequenze.

REALTA’: In ambienti ridotti, anche se non rettangolari, le basse frequenze sono comunque problematiche.

Questo è un mito che risale agli anni ’40. Più recentemente Philip Newell in uno dei suoi libri ha studiato a fondo il problema e ha dimostrato che in molti casi la distribuzione modale di sale con pareti non parallele non è troppo diversa da una sala con pareti parallele e dimensioni paragonabili. Il fatto è che se realizziamo una sala con pareti non parallele e non abbiamo a disposizione dei software per modellarne le caratteristiche acustiche, non possiamo sapere se stiamo facendo bene o male, è come tirare una freccetta…possiamo solo sperare di fare centro, ma non abbiamo alcuna sicurezza. Il migliore suggerimento che è posso dare è questo: Se decidete di angolare le pareti, fatelo per ridurre le riflessioni a frequenze medio-alte, non pensate assolutamente alle basse frequenze. Angolare le pareti può essere utile per ridurre alcuni fenomeni legati alle alte frequenze come il “flutter-echo” e il “ring”, questo è un fattore positivo e se angoliamo bene le pareti possiamo ottenere buoni risultati, ma questo non eviterà di dover provvedere al controllo delle basse frequenze e quindi all’utilizzo di bass traps. In ultima analisi bisogna considerare che angolando le pareti posso attenuare o anche risolvere dei problemi che risolverei facilmente con dei pannelli assorbenti, ma non ci consente di risolvere i problemi maggiori che sono quelli legati alle basse frequenze. Anzi, se realizzeremo una sala irregolare non potremo più utilizzare delle trappole standard e quindi i costi del trattamento acustico saliranno inevitabilmente. Quindi se avete intenzione di realizzare una sala con pareti non parallele vi consiglio ci contattarci.

 

MITO : Le bass traps non sono efficaci a tutte le basse frequenze.

REALTA’: Delle buone bass traps miglioreranno drasticamente la qualità dei processi di registrazione/mix

Come abbiamo spiegato sopra, dal momento che l’energia dei modi risonanti viene assorbita, il “sound” delle basse frequenze nel processo di registrazione/mixaggio sarà determinato solo dalla vostra attrezzatura e dalle vostre decisioni, non dalla stanza. Questo vi permetterà di essere molto più produttivi e i vostri mix saranno efficaci e suoneranno bene anche al di fuori del vostro studio.

Lo studio, i monitor, il mix.

Ora che abbiamo chiarito alcuni punti fondamentali sulle onde stazionarie degli ambienti dedicati alla musica, vorrei focalizzarmi sul comportamento dei monitor nelle sale di piccole dimensioni, in particolare i monitor near-field utilizzati nella grande maggioranza delle control room e dei project studios.
Prima di tutto il termine near-field non è del tutto appropriato2 e preferisco riferirmi a questo tipo di monitor come “monitor di riferimento” . Questi tipi di monitor sono stati progettati per garantire un ascolto neutro e una risposta in frequenza il più possibile piatta, più precisamente la risposta sarà piatta entro certi limiti di frequenza. Prendete per esempio un buon modello di monitor di riferimento, leggendo le specifiche tecniche troverete sicuramente un informazione simile a questa:

Freq. Response: ±2 dB from 57 to 16,000 Hz

Cosa significa ? Beh, dipende dal produttore del monitor. Le modalità di test infatti variano molto da produttore a produttore. Spesso infatti la curva di responso dei monitor viene smussata per eliminare i picchi e gli avvallamenti causati dal sistema di misura, dalla rete di cross-over e altro. Una semplice occhiata ala curva della risposta in frequenza non ci dirà molto sulle modalità con la quale questa è stata misurata. Se i test sono condotti in accordo con gli standard di qualità previsti dalla Audio Engineering Society (AES -www.aes.org ) o dalla Association of Loudspeaker Manufactoring and Acoustics International (ALMA International – www.alma.org ) allora i dati che avete sono affidabili. In caso contrario l’unico modo di trovare la risposta di vostri monitor nella vostra stanza è effettuare voi stessi la misura. Vi spiegherò in un altro articolo come effettuare questa misura. Per ora è importante che sappiate che se vi trovate sottomano una risposta in frequenza piatta per la maggior parte dello spettro audio, dovrete interpretarla con le precauzioni del caso, non esistono risposte esattamente piatte, e bene o male tutti i monitor presentano piccole (o grandi) anomalie acustiche. E la maggior parte di queste anomalie dove si troveranno ? Naturalmente…sulle basse frequenze.
Cerchiamo di capire perchè questi dati sono importanti per la scelta del trattamento acustico. Consideriamo di nuovo il nostro monitor di riferimento e una stanza di medie dimensioni.

Freq. Response: ±2 dB from 57 to 16,000 Hz
Dimensioni della sala : 3,66 x 3 x 2,44 metri ( lun x lar x alt)

Consideriamo di nuovo il nostro monitor di riferimento e una stanza di medie dimensioni. Utilizzando l’equazione sopra o uno dei fogli di calcolo che vi abbiamo segnalato, troveremo che il primo modo della sala si creerà a 47.1 Hz . Questa frequenza è al di sotto della soglia di linearità dei nostri monitor quindi in teoria non dovremo preoccuparci troppo di questo modo(ci aspetteremo naturalmente che la risposta del monitor scenda quando scendiamo in frequenza). Come regolarsi per gli altri modi ?

Nella tabella a destra  sono riportati in ordine ascendente i primi 25 modi relativi a questa sala. C’è qualche frequenza che può darci dei problemi, fra queste il modo assiale a 56.5 Hz molto vicino alla frequenza di cut-off dei nostri monitor. Ma sono i modi sono tutti importanti ? No, per esempio il modo obliquo a 102 Hz non ci darà grossi problemi a meno che tutte e sei le superfici della stanza non siano totalmente riflettenti. Nella maggior parte degli studi, delle control room e degli home theater le pareti sono comunque trattate e i modi obliqui perdono rapidamente energia. Questi modi inoltre si formano a frequenze (relativamente) più alte e di solito non vengono considerati come un problema primario. Abbiamo quindi escluso i modi obliqui e il primo modo assiale (sotto la frequenza di cut-off dei monitor), cosa ci rimane ?La tabella a destra ci segnala i modi che ci darebbero maggiori problemi. Ma perchè quelli sotto i 73 Hz. sono segnati in rosso ? Per rispondere a questa domanda dobbiamo spiegare alcune cose circa i dispositivi di controllo delle basse frequenze, a.k.a. “bass traps”. Cominciamo con lo sfatare un altro mito.

MITO : Le “corner traps” in schiuma acustica non possono risolvere problemi sotto i 300 Hz.

REALTA’: Se piazzati correttamente le “corner traps” in schiuma acustica come i LENRD sono efficaci a partire da 75 Hz

Come è possibile ? Facile, non è questione di dimensioni, ma è questione soprattutto di posizione. I LENRD sono stati progettati per andare negli angoli e in questa posizione riescono ad assorbire la maggior parte dei modi assiali e tangenziali. Molti detrattori sosterranno che è fisicamente impossibile che un dispositivo delle dimensioni di un LENRD assorba frequenze sotto i 200 o 300 Hz. , probabilmente queste persone hanno letto molti libri, ma non hanno mai provato ad utilizzare i LENRD veramente.

Teoricamente il potere di assorbimento alle basse frequenze è determinato (e limitato) dalle dimensioni del dispositivo. Nella pratica invece i fattori in gioco sono molteplici, il risultato è che il materiale assorbente piazzato negli angoli assorbe a frequenze molto inferiori a quelle teoriche. Non ne siete convinti? Pat Brown, “audio-guru” di Synergetic Audio Concepts (Syn-Aud-Con www.synaudcon.com) ha effettuato delle misure provando i LENRD sul campo e ha confermato quello che sostenevamo da tempo: I LENRD sono efficaci già a partire da 75 Hz. Potete vedere voi stessi i risultati delle misure a questo link.

Ora penso che capiate perchè abbiamo segnato di rosso le frequenze al di sotto dei 75 Hz. ! Installando i LENRD in modo corretto non dovrete più preoccuparvi dei modi superiori ai 75Hz. Dedicheremo ai LENRD un capitolo intero dei nostri appunti di acustica, non perdetevelo. Per ora specifichiamo meglio le caratteristiche di questi 3 modi segnati in rosso. Queste sono le frequenze che ci devono preoccupare di più !

Ci sono diversi modi per affrontare i problemi a queste frequenze:

1.Usare dei pannelli assorbenti a banda larga.
2.Usare dei “Risonatori di Helmoltz”.
3.Usare di pannelli a diaframma.
4.Aiutarci con un intervento di correzione acustica digitale.

Diamo per scontato che nessuno voglia ridurre il range in frequenza del suo studio o del suo home theater, quindi saltiamo subito alla seconda opzione, gli assorbenti a banda larga.

Oltre ai LENRD, Auralex offre due bass traps “oversize”, i VENUS e i MEGALENRD. Ognuna di esse ha delle caratteristiche specifiche, ma entrambe arrivano ad assorbire fino al range dai 30 ai 40 Hz. Il solo problema è che occupano molto spazio !
I LENRD sono alti circa 60 cm e larghi 30 cm lungo ciascun lato. I MegaLENRD hanno la stessa altezza dei LENRD ma sono larghi il doppio (60 cm per lato). Le MegaLERND sono comunque delle corner traps, se avete abbastanza spazio per impilarli negli angoli, questa è la soluzione migliore. Incollarli può non essere facile, alcuni nostri clienti hanno costruito delle mensole apposta per sostenere il loro peso. Il loro effetto è formidabile, per valutarne l’efficacia abbiamo avuto l’opportunità di provarli nella sala demo di Kiplisch’s a Indianapolis. Potete vedere i risultati a questo link.

I VENUS sono i predecessori dei LENRD. Il loro design è molto semplice, sono pannelli 60 cm x 120 cm con disegno tipo “wedges” alto 30 cm. Se nel vostro studio avete un subwoofer probabilmente non potrete fare a meno di alcuni VENUS nel
vostro studio. Per il loro migliore piazzamento consigliamo di contattarci. Dedicheremo ai VENUS un intero capitolo dei nostri appunti di acustica, non perdetelo !

Altri mezzi di controllo delle basse frequenze, tecniche e dispositivi.

Intercapedini d’aria
Volete migliorare l’efficacia dei vostri 2”STUDIOFOAM o 4 “STUDIOFOAM alle basse frequenze ? Facile, seguite questa semplice procedura:

– Piazzate dei listelli alti dai 2 ai 7 centimetri sulle pareti dove volete disporre i pannelli.
– (opzionale) Incollate gli STUDIOFOAM su un sottile pannello di masonite, pegboard o compensato.
– Montate gli STUDIOFOAM (con o senza i pannelli in masonite dietro) sopra i listelli.

L’intercapedine d’aria dietro agli STUDIOFOAM aumenterà il coefficiente di assorbimento alle basse frequenze. La stessa tecnica può essere applicata a qualsiasi tipo di pannello assorbente. Portando questa tecnica all’estremo potete realizzare una bass traps con un pannello da 5 cm o 10 cm distanziandolo di altri 10 cm dalla parete.

Risonatori, diaframmi e….divani…
Ci sono molti altri modi per controllare le basse frequenze. Fino adesso abbiamo parlato di dispositivi passivi a larga banda, in altre parole tutti questi pannelli non sono accordati su una frequenza specifica ma sono efficaci su un largo range di frequenze. Ci sono invece dei dispositivi che sono efficaci solo su un determinato range frequenziale, essenzialmente sono di due tipi:

1. I risonatori di Helmoltz. Il modo migliore per capire il funzionamento di un risonatore di Helmoltz è quello di pensare a una bottiglia di vetro. Se soffiamo delicatamente sul suo bordo possiamo mettere la bottiglia in vibrazione e generare un tono ad una certa frequenza. In modo inverso la bottiglia assorbe questa frequenza, immaginate una grande bottiglia, ecco un risonatore di Helmoltz. La frequenza di assorbimento può essere modificata variando la geometria della “bottiglia” . I problemi principali di questo tipo di dispositivi sono :
a. Spesso i risonatori sono riempiti in materiale assorbente per aumentare il range di efficacia (come agire sul Q di un equalizzatore), purtroppo, più il range di frequenza si allarga più diminuisce il loro coefficiente di assorbimento.

b. Per avere un certo effetto dovremo utilizzare molti risonatori, questo vuol dire molto spazio occupato, a meno che non stiate progettando il vostro studio da zero, difficilmente avrete lo spazio per posizionare abbastanza risonatori.

2. Le bass traps a diaframma. Questi pannelli si basano su un semplice principio fisico, una membrana fissata sopra uno spazio d’aria entrerà in risonanza ad una certa frequenza. Di solito questi pannelli sono si realizzano fissando un sottile pannello di compensato sopra una cornice di legno. Questo dispositivo risuonerà come un tamburo. In realtà questo tipo di strutture non sono niente di speciale e spesso il cartongesso su montanti ha lo stesso effetto. Comunque se riempiamo l’intercapedine con materiale assorbente (lana di roccia) otteniamo l’effetto inverso dei risonatori di Helmoltz, il range frequenziale si stringe ma il coefficiente di assorbimento aumenta. Sfortunatamente l’accordatura di questi dispositivi non è facile e molti pannelli commerciali (pre-costruiti) spesso non hanno l’effetto specificato dal produttore. (questa affermazione è basata su una ricerca indipendente scolta da Dirk Noy – Low frequencies absorbers – Applications and Comparisons – Aes PrePrint number 5944).
Basta pensare che una variazione di spessore di 1mm nel pannello o nell’intercapedine può causare consistenti variazioni della frequenza di assorbimento.

3. Può sembrare banale, ma spesso l’influenza dell’arredamento nei confronti della distribuzione modale della sala viene sottostimata. Un divano in gomma piuma è un’ottima bass traps, l’unico svantaggio ? Lo spazio occupato, non credo che riuscirete a fare entrare più di un divano nel vostro studio…
Tutte queste nozioni vi dovrebbero aiutare nella scelta del vostro trattamento acustico, vi invitiamo a contattarci per ulteriori informazioni e per discutere l’acustica del vostro studio!

(tratto da Auralex Acoustology, AbsorbThis! “How low can you go?” di Jeff D. Szymanski)