Podstawowe rodzaje pułapek basowych
Zanim przejdziemy do omówienia pułapek basowych warto wspomnieć o jednej kwestii teoretycznej. Kiedy prezentowane są przestrzenne rozkłady modów w pomieszczeniu z zaznaczonymi strzałkami (czyli maksima) oraz węzłami (minima), to standardowo chodzi o rozkład ciśnienia. Rozkład prędkości jest jednak odwrotny, tam gdzie występują maksima ciśnienia prędkość jest najmniejsza, a tam gdzie ciśnienie ma minima prędkość jest największa. Jako przykład weźmy pierwszy mod osiowy na osi pionowej. Na podłodze i suficie będziemy mieli maksima ciśnienia, ale minima prędkości. Natomiast w połowie wysokości pomieszczenia będzie wypadało minimum ciśnienia i maksimum prędkości.
Ta zasada jest o tyle istotna dla działania pułapek basowych, że jedne skuteczniej oddziaływują z falami akustycznymi tam gdzie mamy maksima prędkości, a drugie tam gdzie mamy maksima ciśnienia.
Pułapki pasywne z materiałów porowatych to konstrukcyjnie najprostsze rozwiązanie. Są to po prostu spore przestrzenie wypełnione materiałami takimi jak włókno szklane, wełna mineralna, akustyczne maty tekstylne czy pianka akustyczna. Praktycznym sposobem realizacji może być wykonanie podsufitki i wypełnienie materiałem tłumiącym przestrzeni narożnej przy zbiegu ściany i sufitu. Inne typowe rozwiązanie to wypełnienie narożnika przy zbiegu dwóch ścian na całej wysokości od podłogi do sufitu materiałem o trójkątnym przekroju poziomym. Pułapki pasywne to ustroje działające lepiej tam gdzie mamy maksymalną prędkość, tak więc istotne jest aby w miarę możliwości rozciągały się na całej długości krawędzi gdzie zbiegają się dwie powierzchnie. Skuteczność tego typu pułapek zależy głównie od ich rozmiarów, a te niestety powinny być duże, zarówno jak chodzi o grubość jak też o zajętą powierzchnię. Żeby poprawić akustykę w zakresie wyższego basu trzeba zastosować warstwy materiału o grubości około 40cm, a żeby zejść w zakres średniego basu nawet dwukrotnie więcej. Tłumienie niskiego basu tego typu ustrojami wymaga poświęcenia bardzo dużej objętości i jest z tego względu mało realne w praktyce. Materiały tłumiące mają z reguły nieakceptowalną estetykę i niektóre z nich mogą też nastręczać kłopotów z pyleniem, dlatego zwykle potrzebne jest zakrycie pułapki akustycznie przeźroczystą tkaniną.
Pomimo wspomnianych wad pułapki pasywne mają też zalety. Nie wymagają precyzyjnego strojenia. Rozmieszcza się je zwykle wzdłuż zbiegów dwóch ścian, a nie punktowo, tak więc nie ma też obawy o błąd w wyborze miejsca instalacji pułapki. To jedyny rodzaj pułapek, który można wykonać amatorsko bez obliczeń, bez pomiarów i bez ryzyka błędnego doboru parametrów ustroju. W razie potrzeby poprawę skuteczności można uzyskać zwiększając grubość warstwy materiału tłumiącego. Tego typu ustroje pochłaniają też średnie i wysokie częstotliwości, co może być czasami wadą, a czasami zaletą, zależnie od wystroju całego pomieszczenia.
Rezonator Helmholtza to konstrukcja złożona z komory o określonej objętości i tunelu (w praktyce będzie to raczej zespół tuneli) łączącego tą komorę z przestrzenią zewnętrzną. Termin pułapka basowa w zasadzie nie jest właściwy dla określenia sposobu działania tego ustroju, ale faktycznie pomaga on w niwelowaniu rezonansów pomieszczenia. Taka konstrukcja zasadniczo działa w wąskim zakresie częstotliwości, choć można regulować szerokość pasma zmieniając ilość materiału tłumiącego w komorze lub wprowadzając tłumienie w tunelach. Kiedy potrzebne są rozwiązania do stłumienia pojedynczego modu czy zgrupowania bardzo blisko położonych modów pomieszczenia, rezonator Helmholtza może być dobrym wyborem. W większości przypadków wąskie pasmo działania jest jednak wadą, ponieważ dla jakości akustyki pomieszczenia korzystne jest oddziaływanie na wszystkie mody. Ten rodzaj ustrojów lepiej działa w miejscach gdzie występują maksima ciśnienia.
Produkowane seryjnie rezonatory Helmholtza są raczej wykorzystywane do zakresu średnich tonów i mają postać perforowanych płyt na podkładzie z materiału tłumiącego, ale można je projektować także dla niższych częstotliwości. Stosowanie rezonatorów w zakresie basu jest o tyle trudne, że trzeba je dokładnie dopasować do konkretnego pomieszczenia. W najgorszym przypadku źle dobrany rezonator może nawet pogorszyć sytuację. Proste kalkulatory do obliczania modów i obliczania częstotliwości nastrojenia pułapki nie dają gwarancji, że faktycznie zbudujemy ustroje dopasowane do realnych potrzeb. W praktyce skuteczne projektowanie rezonatorów Helmholtza opiera się głównie na pomiarach. Najpierw wykonuje się pomiary charakterystyk pomieszczenia i określa się jaka jest potrzebna częstotliwość strojenia rezonatora. Następnie obliczeniowo można ustalić przybliżone parametry ustroju. Budując ustrój trzeba uwzględnić możliwość korygowania jego parametrów. Do końcowego strojenia częstotliwości środkowej i optymalizacji ilości tłumienia znowu najlepsze będą pomiary.
Pułapki płytowe (inaczej panelowe) mają zamkniętą objętość powietrza przykrytą wibrującą płytą wykonaną ze sztywnego materiału, przykładowo takiego jak sklejka czy płyta kartonowo-gipsowa. Ten rodzaj pułapek oddziałuje z ciśnieniem. Częstotliwość nastrojenia pułapki jest określana przez materiał, jego grubość i przestrzeń powietrzną. Zmniejszając dobroć tego układu możemy poszerzyć szerokość pasma oddziaływania kosztem mniejszej skuteczności na częstotliwości środkowej. Do regulacji dobroci/pasma służy wypełnienie objętości za płytą materiałem tłumiącym.
Podobnie jak w rezonatorach Helmholza takie pułapki też trzeba dopasować do pomieszczenia. Przednia płyta daje możliwość wykonania pułapki o specjalnie zaprojektowanej estetyce. Tu też trzeba z ograniczonym zaufaniem traktować wyniki podawane przez proste kalkulatory (dostępne na przykład na witrynie acousticmodelling.com). Warto zwrócić uwagę, że przednia powierzchnia ustroju jest odbijająca dla wyższych częstotliwości.
Pułapki membranowe są podobne do pułapek panelowych, ale frontowa powierzchnia ma postać elastycznej membrany. Najskuteczniej działają tam gdzie występują maksima ciśnienia. Do wykonania membran stosuje się tworzywa sztuczne. Ostrzeżenia dotyczące projektowania pułapek panelowych dotyczą też membranowych. Proste metody obliczeniowe nie są wystarczające do dokładnego zaprojektowania parametrów ustroju. Tego typu pułapki są spotykane jako seryjnie produkowane wyroby fabryczne. Dane katalogowe producentów pułapek membranowych pokazują, że tłumienie jest zazwyczaj dobierane tak aby skuteczne pochłanianie dźwięku w zakresie basu obejmowało pasmo o szerokości co najmniej 1/3 oktawy. Tłumienie wyższych częstotliwości jest zależne od konstrukcji danego ustroju, spotykane są różne rozwiązania.
Zaletą pułapek płytowych i membranowych jest mała głębokość, z reguły nie przekraczająca kilkunastu centymetrów. Osoby poszukujące gotowych, produkowanych seryjnie przez wyspecjalizowane firmy szerokopasmowych pułapek basowych w pierwszej kolejności powinny się zainteresować pułapkami membranowymi.
Rozmieszczenie ustrojów ma znaczenie, choć zawsze ograniczają nas wymagania dotyczące zachownia funkcjonalności pomieszczenia. W narożnikach wszystkie mody mają swoje maksimum ciśnienia i to są miejsca, od których zaczynamy instalację pułapek basowych. Jeśli jednak stosujemy pasywne pułapki z materiałów tłumiących samo tylko wypełnienie narożników trójściennych da niewiele. Trzeba więc nastawiać się na rozmieszczenie ustrojów na większych powierzchniach, głównie wzdłuż zbiegów dwóch ścian. W przypadku pułapek strojonych na konkretne pasma, narożniki będą zwykle pierwszym wyborem, ale czasami odpowiednie mogą być inne miejsca. Niektóre ustroje warto instalować z pewnym dystansem od ściany, co podnosi skuteczność - stosowne informacje są zazwyczaj podane w opisie ustrojów.
Niezależnie od tego jaki rodzaj pułapek basowych będzie stosowany, trzeba liczyć się z tym, że dla skutecznego wyrównania charakterystyk w zakresie basu potrzebna będzie duża powierzchnia i/lub objętość zastosowanych ustrojów.
