Component - för entusiaster av ljud och bild.

Grundläggande basfakta del2.

Att basen finns, behövs och hur den fungerar fick du förhoppningsvis reda på i "Basfakta del 1!" - och om du inte har läst "Vad är ljud, egentligen" så gör det, snart kommer det att gå undan.

En liten repetition
Ett av de största bidragen till hur basen kommer att bete sig i ditt rum är naturligtvis beroende på hur ditt rum ser ut, dvs. hur stort det är i förhållande till våglängden.

Vid höga frekvenser så kommer frekvenserna att reflekteras utan större problem - det är vid lägre frekvenser som de flesta får problem med odistinkt ljud, vilket kan bero på dåligt integrerad bas eller för mycket bas. Jag tänkte försöka att adressera dessa problem genom att försöka förklara hur och varför de uppstår.

Rummet och basen
Basfrekvenser har ju otroligt långa våglängder i förhållande till de flesta lyssningsrum, en 20 Hz ton är t ex 17 meter - vilket åtminstone är större än mitt lyssningsrum. Detta innebär att de inte heller kan reflekteras i någon större omfattning. Istället så kommer trycket i hela rummet att öka eller minska mer eller mindre samtidigt. Eftersom detta oftast händer i relativt stora rum så påverkar det inte ljudet i den bemärkelsen att ljudet oftast kommer att hamna utanför det hörbara området.

Men det är däremot viktigt att förstå att rummet inte alls begränsar basåtergivningen för våglängder som är större än rumsdimensionerna. Detta beror på att ljudvågorna naturligtvis reflekteras även för de allra lägsta frekvenserna, men den stora skillnaden är att fasskillnaderna blir så små att alla vågor i stort sett ligger i fas och man kan t om se rummet som likvärdigt med insidan på en högtalarlåda. Högtalarelementen kan då sägas vara direkt kopplade till trumhinnorna via en hyfsat styv luftfjäder! Att detta leder till effektiv ljudgenerering behöver nog inte närmare förklaras.

Ja - hur fungerar det då?
När du spelar en ton på 34 Hz i en litet rum (ca: fem meter långt) så kommer trycket att öka och minska på samma sätt inne i rummet 34 ggr i sekunden. Den samling av frekvenser som åstadkommer detta kallas vanligtvis för "Tryck Zonen". Den täcker alla frekvenser från 0 Hz ända upp till den frekvens som har en våglängd som är ungefär tre gånger så lång som rummets längsta mått.

Mitt emellan de höga frekvenserna, som man skulle kunna kalla för reflektionsregionen (eftersom ljudet här reflekteras enligt vanliga vinkelteorem, dvs. infallande vinkel blir densamma som utgående vinkel) och de låga frekvenserna som ligger i "Tryck Zonen" så hamnar det ett gäng frekvenser som bidrar med det som oftast skapar problem med bas - "Stående våg zonen".

Stående vågor inträffar från den våglängd som är runt 3RL (tre gånger så lång som rummet) upp till våglängden som är RL/3 (alltså rummets längd delat med tre). Dessa mått är naturligtvis inte exakta, utan de överlappar varandra vid gränszonerna.

Detta innebär att stående våg zonen skulle kunna definieras som: "340 / 3RL" till "1020 / RL" där alltså RL är Rummets största mått på längden.


RL markerar rummets största mått på längden


För ett vanlig vardagsrum med måtten 6m x 3.60m i Sverige skulle detta innebära att ståendevågzonen skulle inträda ungefär mellan 20 Hz upp till 170 Hz.

Va! - har jag bara stående vågor i basen?
Nädå - ta det lugnt nu - slappna av sätt dig igen. Detta är inget att vara orolig för. En stående våg inträffar inte nödvändigtvis bara för att rummets dimensioner är som sådana att frekvenser mellan 20 Hz upp till 170 Hz hamnar i ståendevågzonen, det krävs lite mer som tur är.

Vad är det som krävs då?
Ett rum har tre dimensioner (längd, höjd och bredd om du inte redan gissat det) och basfrekvenser kan svänga längs alla dessa dimensioner. Dessutom så finns ett antal andra betydligt mer komplicerade resonanser som inträffar där mer än ett par parallella ytor samspelar, men de tänker jag inte gå in på här.

Föreställ dig nu en frekvens som studsar fram och tillbaka (i en dimension bara) längs ditt rum - ljudet kommer att korsa sig själv flera gånger då det möter sin egen reflex på väg åt andra hållet. Vid de flesta frekvenser så kommer detta aldrig att vara ett problem eftersom frekvenserna inte kommer att ligga i fas och därför kommer att neutralisera varandra. Men vid vissa frekvenser så kommer reflektionerna att vara i fas och de kommer då att förstärka varandra och ett högre tryck kommer att byggas upp - det är först då man får en stående våg.

Det kan kanske vara intressant att veta varför man kallar det för stående våg eftersom frekvensen faktiskt fortfarande rör sig fram och tillbaka i ditt rum. Anledningen är att om man tittar på ett diagram över rummet med hur ljudvågorna rör sig fram och tillbaka så kommer det att verka som om ljudvågen står still - man får en statisk bild av ljudet - detta är dock en synvilla då ljudtrycket ändå kommer att variera över tiden vid varje punkt på kurvan, förutom vid 0 nivåerna där trycket alltid kommer att ligga statiskt still.


En nolla hittar du mellan maxima och minima.


Vad är då en stående våg?
Den lägsta frekvensen där en stående våg uppstår är när kortväggarna är åtskiljda med exakt en halv våglängd. Om signalen då har sitt maxima vid ena kortväggen så kommer den att ha sitt minima vid den andra väggen - där den i sin tur kommer att reflekteras vilket innebär att den kommer att nå fram vid sin startpunkt igen precis en halv våglängd senare, dvs. vid sitt maxima igen. Eftersom vägen fram och tillbaka är precis en våglängd så kommer hela tiden signalens reflektioner att ligga i fas med sig själv, dvs. den reflekterade signalen kommer hela tiden att hjälpa till att bygga upp det totala ljudtrycket som sedan adderas till grundsignalen och ett högre och högre ljudtryck kommer att byggas upp - detta är en stående våg, eller rumsresonans som är ett mer korrekt ord för fenomenet.


En stående våg vid en halv våglängd


Hur en rumsresonans fungerar praktiskt kan du själv enkelt testa i ett litet rum med god akustik och låg dämpning, t ex en duschkabin, en tom klädkammare (utan kläder eller liknande) etc. Börja med att sjunga en så låg ton du kan och sedan sakta glida med tonhöjden uppåt så kommer du förmodligen att hitta en rumsresonans - du kommer garanterat att märka det eftersom du vid denna tonhöjd knappt kommer att behöva anstränga rösten för att åstadkomma ett mycket starkt ljud.

Nu kommer du kanske att tänka - men jag kan ju inte ta en ton som är så låg att halva våglängden kan fylla det rummet jag tänker testa i. Men då skall du veta att själva grundregeln för hur en stående våg fungerar är att om våglängdens avstånd mellan kortväggarna är exakt två, tre, fyra eller vilken hel multipel som helst så kommer reflektionen att komma tillbaka i fas. Så för att förstå vilken serie av frekvenser som kommer att resultera i stående vågor så kan du räkna fram detta genom att ta 340 / 2RL, 2 x 340 / 2RL, 3 x 340 / 2RL osv. osv.

Det kommer självklart också att bli en massa rumsresonanser mellan bredden och höjden av rummet, men med skillnaden att det är då naturligtvis rumsbreddens (RB) eller rumshöjdens (RH) mått som gäller - och på samma sätt som vid rumslängden så kommer alla hela multiplar att resultera i rumsresonanser. Dessa tre olika serier av rumsresonansfrekvenser brukar kallas för "axial modes", eller direktresonanser.


De tre olika "axial modes", eller direktresonanserna.


Även om de direkta resonanserna är de mest dominanta så finns det fler resonanser som ställer till problem - nu börjar du ångra du att du började läsa detta eller hur - hursomhelst, det finns alltså även rumsresonanser som involverar två par av parallella väggar "tangential modes" (växlande resonanser) och t o m sådana som involverar alla rumsväggar "oblique modes" (indirekta resonanser). Som tur är finns det en formel som omfattar samtliga resonanser och den ser ut såhär:

Rumsresonansfrekvens = (340 / 2) x kvadratroten ur summan x/RL2 + y/RB2 + z/RH2, där x, y, och z är heltal (inklusive noll, men alla tre får inte vara noll).

Om man börjar räkna så ser man rätt snart att resonanserna hamnar rätt så tätt ju högre upp i frekvensregistret du kommer, det är t o m så att nästan varje frekvens blir en resonans.

X-axeln representerar våglängdens avstånd som multiplikativ faktor av sig själv i heltal och y-axeln representerar resonansfrekvensen i Hz.


När man har kommit så högt upp i frekvensregistret så har man uppnått en likvärdig förstärkning, där ljudet kommer att vara balanserat i styrka. Om man jämför mot lägre frekvenser så är det ju ganska långt mellan varje frekvens som orsakar resonansen. Detta är ju beroende på att våglängden blir mindre och mindre i förhållande till rummet ju högre upp i frekvensregistret man kommer.

Ett annat intressant fenomen är att om man ökar rummets mått så kommer frekvensen som den "likvärdiga" förstärkningen inträffar vid att sjunka - dvs. ju större rummet är, ju lägre i registret kommer denna likvärdiga förstärkning, eller "resonans förtätning" att ske.

X-axeln representerar våglängdens avstånd som multiplikativ faktor av sig själv i heltal och y-axeln representerar resonansfrekvensen i Hz.


Det är därför som konsertsalar är mycket stora, ja det och för att det skall gå in mycket folk också. I en välbyggd konsertsal så kommer nämligen rumsresonansen att vara likvärdiga för i princip alla frekvenser, däremot så kommer rumsekot att variera på grund av den högre dämpningen vid högre frekvenser, men det går vi inte in på här.

Som tur är så har de låga rumsresonanserna en rätt stor spridning - i ett normalsvenskt vardagsrum (6 x 3.60) så är den lägsta resonansfrekvensen för direktresonansen ca: 28 Hz (340 / 12) och nästa kommer först vid 56 Hz (2 x 340/ 12) och nästa vid 85 Hz (3 x 340/ 12) osv.

Vid bredden 3.60 så är den lägsta resonansfrekvensen 47 Hz (340 / 7.20) och vid "normal" takhöjd på 2.60 hittar vi resonansfrekvensen vid 65 Hz (340 / 5.20).

Det som är bra att känna till är att förstärkningen av rumsresonanserna inte är av den branta typen utan typiskt är mellan 5 - 7 Hz vida och detta gäller för i princip hela det hörbara registret. Detta innebär att även om du spelar en 33 Hz ton så kommer du att få "stöd" av resonansfrekvensen vid 28 Hz och detta kan användas till din fördel, likaväl som att det kan vara en nackdel om du inte tänker på det.

Hur skall jag göra för att det skall låta bra då?
Eftersom det är längre mellan de frekvenser där förstärkningen eller resonansen sker i de låga registren, och man endast kan uppnå en förtätning av dessa genom att öka rummets dimensioner, så måste man försöka att uppnå en jämnare fördelning av spridningen för dessa resonanser. Kom ihåg fallet med konsertsalen där alla frekvenser är i princip förstärkta på ett likvärdigt sätt, detta skall man alltså åstadkomma i hemmet - låter svårt eller?
Det svåraste fallet är när en resonansfrekvens är relativt ensam - ett typiskt fall av detta är om ett rum har exakt samma dimensioner på alla håll, t ex en lagerlokal på 5 x 5 x 5 meter. Där kommer den lägsta frekvensen att hamna på 34 Hz, nästa på 68 Hz, 102 Hz osv.

I detta fall är det särskilt svårt att utjämna resonansen. Dels genom att den har en tre gånger så stor förstärkning vid 34 Hz, och dels genom att det är svårt att utnyttja bredden på förstärkningen eftersom de är så långt mellan resonansfrekvenserna och rummet är en helt geometrisk kub - därför är detta rum ganska olämpligt att börja med. Sanningen är väl att inget normalt rum som vi kan hitta hemma hos oss rum är idealt, men det bästa är att utgå ifrån ett rum som har mycket olika mått i alla dimensioner och genom detta utnyttja bredden på förstärkningen vid alla de olika resonansfrekvenser som uppstår. På detta sätt kan man minska de direkta resonanserna (de starkaste) dominans genom att flytta på högtalarna eller lyssningplatsen för att på så sätt balansera rumsresonansen för längd bredd och höjd.


Frekvenser kommer att diskrimineras olika med avseende på hur högtalaren placeras


Hur skall jag då ställa högtalare och vart skall jag sitta?
Bara därför att en specifik resonansfrekvens inte finns i ditt rum betyder det ju inte att en högtalare kommer att kunna öka ljudtrycket för att kunna kompensera nivån för att utjämna ljudtrycket över de låga frekvenserna. Det beror snarare på hur högtalaren står i förhållande till nollvärdena (rumsresonansernas minima) hos rumsresonanserna - om högtalaren har hamnat precis i en nolla så kan den spela sönder elementet utan att addera så mycket som en dB för att utjämna rumsresonansen. Detta eftersom de reflektioner som går fram och tillbaka vid den direkta resonansen kommer att ta ut varandra vid just den punkten.

Det är alltså viktigt att identifiera hur alla nollvärden ligger för alla frekvenser i rummet, men kom då också ihåg att dra ifrån högtalarens avstånd från bakväggen när du räknar på frekvensernas maxima och minima.

Tumregeln för en vanlig högtalare (unipolar eller direktstrålande) är att ju längre du kan få högtalaren från rumsresonansens minima, ju mer energi (dB) kommer du att kunna tillföra minima och ju jämnare nivå runt resonanserna kan du åstadkomma. Det betyder också att om du placerar högtalaren där ljudtrycket varierar som mest (vid resonansminimat) så kommer du att generera absolut mest energi till resonansen. Så för att undvika att förstärka t ex den lägsta frekvensen för den direkta resonansen i längdled så skall du inte placera högtalaren nära en av kortväggarna - om du däremot placerar högtalaren i mitten av rummet så kommer du att förstärka signalen i minima och därmed få en mycket jämnare frekvensgång.

Samma sak gäller dig som lyssnare - om du vill höra en resonans så skall du stå eller sitta nära en bakvägg, så långt borta från minima som möjligt. Om du däremot sitter precis i mitten av rummet med högtalarna vid ena kortväggen så hamnar du i minima och hör i princip ingen bas alls.

Däremot så gäller lite annorlunda regler för dipolhögtalare. En typisk dipolhögtalare har ett strålningsdiagram som liknar en 8: a, dvs. de spelar även musik bakåt med samma nivå som framåt. Detta skapar alltså flera reflexer som också förändrar var den optimala högtalarplaceringen hamnar.


Reflektioner från direktstrålande högtalare (vänster) respektive dipolhögtalare (höger).


Istället för att undvika att placera högtalaren vid resonansminimat, som i fallet med en direktstrålande högtalare, så är det precis där du skall placera högtalaren eftersom den då förstärker minima och ger ett jämnare ljud. Detta innebär också att mycket små förflyttningar i både längs och sidled ger förhållandevis mycket större förändringar i ljudtrycket för resonansfrekvenser.

Detta är också något att tänka på när man placerar en subbas. Om det är en sluten låda eller en med basreflex så kommer den generellt att prestera bäst vid eller nära ett hörn, och en dipolsubbas kommer att prestera bättre mot mitten i ett rum - detta eftersom alla resonanser (direkta, indirekta och växlande) har sina maxima vid hörn och oftast sina minima mitt i ett rum.

Hur gör man praktiskt då?
I praktiken så kommer man mycket sällan att lyckas med att få en helt jämn respons för alla resonanser, utan man får helt enkelt nöja sig med ett läge där så många resonansfrekvenser som möjligt är nära sina maxima och så få som möjligt sina minima, och där den resulterande frekvensresponsen är så jämn som möjligt.

Det är definitivt möjligt att leta efter den bästa positionen för placering genom mätningar. Vid låga frekvenser så är det nämligen i princip så att vad du mäter är vad du hör. Om du använder dig av en sinuston eller t ex "Pink Noise" och hittar en position där mätningarna ser jämna ut så kommer de också att låta bra om du placerar subbasen där. Om man har möjlighet att mäta så brukar det oftast ge det bästa resultatet snabbast, viktigt att tänka på dock är att hålla mätmikrofonen ifrån kroppen och rakt upp och vid vad som motsvarar öronhöjd vid lyssningspositionen eftersom höjden är lika viktig som positionen i jämförelse med väggarna i rummet.

Nu har ju alla inte mätredskap hemma och då kan man uppnå i princip lika bra resultat genom att experimentera lite. Vad man på ett väldigt enkelt sätt kan göra är att flytta runt subbasen så att reflektionerna förstärker olika frekvenser och helt enkelt se när det låter bäst.

» Klicka på bilden för att se en större bild.

Om man använder de formler som jag har angivit tidigare i artikeln kan man också få en ungefärlig känsla för en bra position man kan utgå ifrån - eller också så börjar du helt enkelt där den står idag -det kan ju vara som för mig - att någon annan har synpunkter på var den oftast inte allt för snygga svarta lådan får stå, och inte får stå. Oftast räcker det med att flytta subbasen en eller par decimeter för att åstadkomma en mycket tydlig skillnad, men det brukar bli ett rejält flyttande och testande eftersom inget rum är det andra likt (måttmässigt kan de vara lika, men mycket sällan möbelmässigt). Hör du ingen skillnad när du har flyttat subbasen ett par centimeter, testa att flytta 20-30 cm istället och se om det hjälper.

Det finns ju andra sätt att åstadkomma praktiska, men ovetenskapliga resultat, t ex så kan du placera subbasen i öronhöjd på din lyssningsposition och sedan krypa runt på alla fyra med örat vid samma nivå som centrum på subbaslådan skulle vara på och lyssna efter var basen låter bäst. När du väl hittat platsen flyttar du helt enkelt subbasen dit och sedan provlyssnar du till resultatet från din lyssningsposition - efter det brukar det ofta endast vara småjusteringar på ett par centimeter för att uppnå det bästa möjliga resultatet. Slutsatsen av allt det här är att det är mycket svårt att placera ut en subbas, men att det verkligen lönar sig att testa olika positioner. Man kan också säga att en mycket liten förändring kan ge en skillnad som natt och dag.

När är det bra då?
När du sätter dig och lyssnar och du inte hör subbasen, utan det låter som om basen kommer från dina vanliga högtalare, då har du lyckats! Om du kan höra när din subbas sparkar igång så har du ännu inte uppnått ljudnirvana och den perfekta integrationen med dina andra högtalare och då är det bara att sätta igång och arbeta. I allmänhet så tycker jag att en subbas skall vara så integrerad att den inte märks, men om man tar bort den så blir det så tomt att man saknar den.


Mikaeli - Chamber music hall

Det har ju talats långt och mycket om hur man kan placera subbasen för att undvika rumsresonanser, men det brukar ju finnas en hel del inställningar man kan göra på subbasen - kan inte dessa underlätta integrationen - svaret är mycket enkelt - jovisst, men grundregeln är att ställa subbasen på rätt plats först - annars blir det mycket svårt att åstadkomma några vettiga resultat. När det sedan gäller olika inställningar på subbasen så kommer jag att gå igenom det mer i detalj i en ny artikel längre fram, men generellt så kan du börja med dessa mycket enkla steg.

Steg 1.) Volymen - Jag brukar kalla många av mina kompisars inställning av subbas för "plågsamma hembioförsök" och personligen anser jag att de flesta ställer i volymen på subbasen för högt eftersom bas anses vara "häftigt". Detta är ibland ren okunskap och ibland med vilje. När det gäller okunskap så brukar flertalet använda "Pink Noise" från förstärkaren. Förutom att detta vanligtvis är av relativt dålig kvalitet så innebär det att nivån vanligtvis hamnar ungefär 10 dB för högt beroende på hur örat uppfattar låga frekvenser jämfört med högre frekvenser (Se mer i artikeln "Vad är ljud, egentligen") - Nivån SKALL ställas in med ljudtrycksmätare, om man inte har en så kan man brusa högtalarna och sedan MINSKA nivån på receivern eller processorn med 10 dB - Då hamnar man i närheten av vad som är en riktig nivå.

Oftast har jag märkt att volyminställningen hos vänner beror på om det är musik eller film man lyssnar på. Min syn på saken är att basen aldrig skall spela starkare än resten av ljudet, utan helt smälta in och vara en enhetlig del av hela ljudbilden. Det enklaste sättet att åstadkomma detta på är låna in en kompis som sätter sig vid subbasen, med dig själv sittandes vid lyssningspositionen.

Volymläget skall stå på noll när ni börjar och delningsfrekvensen på max (normal ca: 120 Hz). Sedan spelar du musik och ber kompisen att sakta öka volymen till dess att du tycker dig höra att subbasen spelar ungefär vid samma nivå som fronthögtalarna. Då skall du be kompisen att sänka delningsfrekvensen till dess att subbasen precis försvinner. Du har nu uppnått ett initialläge som du kan börja fintrimma vid - och låt fintrimmningen ta så lång tid den behöver, kan vara upp till veckor i mitt fall - och som sagt - för att uppnå en exakt nivå, använd ljudtrycksmätare.

Steg 2.) Fasen - i princip alla subbasar har en fasomkopplare som det står 0 / 180 grader på, vissa har t o m en steglöst variabel fasomkopplare som kan användas för att eliminera överlappande frekvenser från dina fronthögtalare. Fasen (förutom +-180 grader) kan påverkas med delaytid eller genom att flytta högtalarna framåt eller bakåt.

Se till att denna fasomkopplare står rätt inställd - detta hör du relativt lätt genom att om den står fel så låter basen mindre distinkt och mer diffus än om den står rätt inställd. Det finns också testskivor med olika tester för olika faslägen mellan subbas och fronthögtalare och surroundhögtalare, t ex Chesky: "The Ultimate DVD Surround Sampler" eller AIVA: "Guide to Home Theater"

Steg 3.) När det gäller delningsfrekvensen så bör den generellt stå så lågt som möjligt. Om delningsfrekvensen är satt för högt så uppstår ett väldigt boomigt ljud och det är också relativt lätt att peka ut var din subbas står någonstans, något som man vill undvika.

Något som också är bra att veta är att de flesta subbaser har mycket högre distorsion än vanliga högtalare. Den totala harmoniska distorsionen kan vara över 20 % på framförallt billigare subbasar. Eftersom distorsionen orsakar rätt mycket övertoner så gör detta att man kan riktningsbestämma en subbas med hög distorsion mycket tydligare.

Ju mindre distorsion, ju lättare är det att integrera mot fronthögtalarna och desto mer tight och kontrollerad ljudbild uppnår du, istället för det våta, diffusa Floffakabloom-ljudet som kännetecknar en subbas av lägre kvalitet.


Avslutande ord
Nu har du förhoppningsvis lärt dig lite mer om vad bas är och hur bas fungerar. Du kanske t om har fått något att tänka på när det gäller placering av högtalare och subbas. Kanske sitter du redan med papper och penna och räknar fram var dina resonansfrekvenser ligger - vad vet jag.

Mycket av det som jag har skrivit är hämtat från egna erfarenheter, annat från olika läroböcker och "white papers" skrivna i ämnet - Det man ganska lätt kan säga är att denna artikel är långt ifrån heltäckande, men den bör åtminstone en rätt god genomgång i ämnet bas och hur den fungerar.

Det är alltid kul att lära sig mer om sin hobby - och därför kommer vi framöver att fortsätta med minst en ytterligare artikel om bas - Fakta om subbas - På återseende senare i höst.


Skriven av:
Pär Hörnell

Publicerad: 2003-08-21
Uppdaterad: 2007-04-24

Övrigt: