Hrabě Humprecht sice vybudoval svůj zámeček jako lovecký zámek, ale kdyby věděl, že se bude během akustických měření střílet přímo v jeho sále, jistě by se nestačil divit…

V pátek 23. dubna 2010 se konalo již dlouho plánované akustické měření na zámku Humprecht poblíž města Sobotka. Měření se účastnila třída 3.D (07D), vyučující Ing. Jiří Novotný a Ing. Jakub Šerých a přijel se také podívat zástupce ředitelky Ing. Luděk Šnajdar.

Zámek nechal kolem roku 1670 postavit barokní kavalír hrabě Jan Humprecht Černín z Chudenic, podle nějž také získal zámek svůj název. Z hlediska akustiky se na zámku nachází ojedinělý prostor, jeho jídelna – takzvaná hodovní síň. Tento sál byl evidentně už od prvopočátku stavěn s úmyslem dosažení jedinečné akustiky. Má eliptický půdorys s poloosami velkými zhruba 5 a 4 metry a výšku zhruba 16 metrů. Protože lidské ucho je schopno vnímat dva zvuky odděleně jen pokud je prodleva mezi nimi větší než cca 100 ms, můžeme při rychlosti šíření zvuku vzduchem jako ozvěnu vnímat zvuk odražený od překážky vzdálené nejméně 17 m. Právě proto výška sálu 16 metrů zajišťuje maximální možný dozvuk, aniž by v něm k rušivému efektu ozvěny mohlo docházet. Eliptický tvar sálu pak navíc hraje důležitou roli v rozložení zvukové energie v něm.

Je to tedy ideální místo, kde se dá studentům oboru OZT-T (v nově otevíraných třídách tomu odpovídá obor KAM) ukázat, jak funguje fyzika dozvuku, a protože se ve škole zabýváme převážně digitální technikou a máme v této oblasti špičkové vybavení, jsme dokonce schopni nahrát tzv. konvoluční jádro, pomocí kterého pak bude možno softwarově modifikovat hudební nahrávky tak, jako by byly nahrávány na zámku Humprecht. To byly také hlavní cíle našeho externího cvičení. K realizaci těchto úkolů bylo ovšem třeba přivézt poměrně dost techniky. Pro záznam se jednalo především o kondenzátorové mikrofony RODE NT2-A, RODE NTG-2 a SENNHEISER e865 a čtyřkanálové záznamové zařízení Edirol R-44. Pro nahrátí a přímou ukázku záznamu na místě jsme ještě vzali záznamové zařízení Tascam DR-1 a notebook. Jako zdroj zvuku posloužil profi zesilovač, reproduktor a mini mixážní pultík, které na akci přivezl student Jan Duben ze zmíněné 07D. Patří mu za to vřelý dík, bez jeho pomoci by měření rozhodně nemohla být tak úspěšná.

Jak tedy měření probíhala? Vše začalo o půl osmé v Panské, kam přijeli vybraní studenti pro školní techniku, aby jí odtransportovali na Černý Most, odkud měl o půl deváté odjíždět autobus směr Humprecht. Další studenti mezitím pomáhali Honzovi tamtéž přetransportovat jeho techniku. Autobus přijel přesně na čas a než jsme se nadáli, byli jsme na parkovišti u Humprechtu. Vynosili jsme techniku a začali vše zapojovat. Předtím jsme přeměřili zapůjčeným laserovým metrem hlavní rozměry sálu, černou izolepou jsme si na podlahu vyznačili jeho osu a dva studenti se pokusili „po sluchu“ najít ohniska jeho eliptického půdorysu. I ta jsme na podlaze označili izolepou. Mezitím jsem se šel zeptat paní kastelánky, zda bude možné v sále několikrát vystřelit z plynové pistole. Sice z toho byla trochu překvapená a navíc nám sdělila, že se jí právě na ten den ohlásila jakási kontorla, ale když jsme jí slíbili, že určitě se střílením počkáme až kontrola odjede, velmi ochotně nám dala svolení. Nejprve jsme ovšem nakonfigurovali mikrofony a reprodukční techniku a nahráli kus v sále reprodukované Mozartovy skladby, abychom měli materiál pro porovnání skutečné nahrávky v prostoru a efektu získaného konvolucí. Výsledky tohoto experimentu se ovšem teprve zpracovávají, takže příslušné zvukové nahrávky budou vystaveny až později.

Naše touha po střelbě samozřejmě nebyla samoúčelná. Dozvuk (a jeho konvoluční jádro) se totiž amatérsky nejsnadněji zaznamená tak, že se prostor vybudí co nejostřejším akustickým pulzem. V nejjednodušším případě je možné například silně tlesknout, ale daleko lepší je třeba nafouknout pouťový balónek, a ten pak probodnout špendlíkem. Pokud je nutno vybudit veliké prostory, je potřeba si obstarat akustický zdroj s vysokým výkonem. Tím může být, a často se skutečně i používá, třeba plynová pistole. Nejprve jsme ovšem nahráli akustický pulz vytvořený prasknutím balónku.

Pak jsme chtěli pokračovat nahráním výstřelu, ale kontrolní komise právě přijela, takže jsem museli změnit plány a střelbu nechat až na konec. Ve vzniklém čase nás napadlo zkusit budit prostor takzvaným sweepem. To je jiná, ještě více profesionální, metoda získávání konvolučního jádra. Spočívá v tom, že se prostor vybudí sinusovým generátorem, jehož kmitočet se za dobu cca 20 sekund plynule přeladí z 20Hz na 20kHz, tedy v celém slyšiteném akustickém pásmu. Zároveň se zvuk snímaný mikrofony nahrává a záznam se později podrobí složitým výpočtům, které na základě Fourierovy transformace vrátí příslušné konvoluční jádro. Protože jsme tento pokus vymysleli až na místě, nebyli jsme na něj dobře připraveni. Pomohlo ale to, že na notebooku Ing. Novotného byl nainstalován náš oblíbený software Mathematica, takže jsme mohli alespoň pokusný sweep v menším kmitočtovém rozsahu vygenerovat počítačem. Nebyl sice ani zdaleka dokonalý, ale jako pokus to bylo velmi zajímavé zejména na autentický poslech přímo v sále. Také jsme s úžasem pozorovali jak takovýhle sál jsou schopny vybudit slaboučké reproduktorky notebooku. Na rezonančních kmitočtech byla intenzita zvuku až nepříjemně silná, takže si přítomní posluchači zakrývali uši. Pro vlastní nahrávku sweepu jsme ale po odladění generujícího vztahu v Mathematice sál přeci jenom vybudili prostřednictvím velkého profi zesilovače a reproduktoru (i když staženého na minimální výkon).

Příští rok se na sweep důkladně připravíme a použijeme přesnější signál v celém kmitočtovém rozsahu.

Vyšlo to přesně, protože po pokusech se sweepem právě odjížděla komise a my jsme mohli přistoupit k „nastřelení“ konvolučního jádra. Špunty do uší, sluchátka přez ně, nastavit a spustit nahrávání, počkat zhruba 20 sekund v absolutním tichu a … výstřel.

Dozvuk sálu je opravdu naprosto úchvatný. Ještě po deseti sekundách je zbytky zvuku po výstřelu jasně slyšet.

Nakonec jsem ještě zachytil atmosféru měření :-) do panoramatické fotografie, vše jsme pečlivě uklidili a zájemci prošli s paní kastelánkou velmi zkrácenou prohlídkovou trasu. Pak už jen vše odnést zpět do autobusu a hurá ku Praze.

Myslím, že i když například sweep byl opravdu jen zcela pokusný a vyskytly se i některé další drobné technické nedostatky (například rušivý zvuk ventilátorku u zesilovače a notebooku), předčila letošní akustická měření veškerá naše očekávání a zcela splnila účel (jak je nakonec patrné i z fotografií). Do příštího roku máme příležitost vše vyladit ještě k větší dokonalosti.

Jakub Šerých