Ozren Bilan Audio Site ROOM ACOUSTIC Repetitorij

Repetitorij akustike prostorija

Osnovne postavke akustike prostorija

Analizirajte sami vlastitu slušaonicu i projektirajte akustiku

Akustika prostorija i mogućnosti konstrukcije dipolnih zvučnika

Linkovi o akustici prostorija

DIY elemente akustike prostorije

Kratke osnove akustika prostorija

Pročitajte cjeloviti članak u Adobe Acrobat PDF obliku (138 KB)

Slušamo li govor ili glazbu u nekom prostoru potrebno je obratiti pozornost na akustiku, a to podrazumijeva:

osjet prostora
osjet smjera zvuka
osjet refleksija

Akustika prostorija analizira ponašanje zvuka u zatvorenim prostorijama, pri tome

refleksijske površine
mogu bolje sačuvati zvučnu energiju tj. glasnoća se povećava

za različita frekvencijska područja postoje različiti analitički pristupi:
modovi / zvučne zrake
modovi: aksijalni, tangencijalni, složeni
koloracije
frekvencije modova

Jeka

je reflektirani zvučni val dovoljne amplitude

u malim prostorijama jeka postoji objektivno (fizički je možemo izmjeriti) ali ne i subjektivno (jer je ne čujemo)

povećava glasnoću
Haas efekt: slušni mehanizam čovjeka sumira zvučne intenzitete u kratkim intervalima

Reverberacija

je sastavni dio zvučnog polja
dobra u malim iznosima, loša u velikim iznosima

Akustika prostorija

Zvuk kojeg emitira točkasti izvor reflektira se od rubne plohe (zida)

Nastaje zrcalna slika izvora uslijed refleksije:
Pojava refleksije djeluje kao da postoji identičan točkasti izvor s druge strane pregrade, na istoj udaljenosti kao i stvarni izvor.

Nastalo zvučno polje sastoji se od direktnog zvuka i vektorske sume svih zrcalnih slika.

Spektar zvuka

Različit pristup različitim frekvencijskim područjima u malim prostorijama.

Ako su valne dužine velike prema dimenzijama prostorije:

ne dolazi do pojave rezonancijskog izdizanja

Ako su valne dužine usporedive s dimenzijama prostorije:

valna akustika, stojni valovi, modovi
nastaje rezonancijsko pojačanje glasnoće

Ako su valne dužine prekratke za valnu akustiku, a prevelike da bi se promatrale zrakama:

dominira difuzija i difrakcija

Ako su valne dužine višestruko manje od dimenzija prostorije:

zvučne zrake: kut upada jednak je kutu refleksije

Modovi

Rezonancije prostorije, prirodne frekvencije, stojni valovi

Dvije paralelne refleksijske plohe i medij među njima mogu se promatrati kao rezonancijski sustav.

Frekvencija rezonancije fr = c/2L, gdje je c brzina zvuka, a L udaljenost pregrada.
Rezonancije su i na višekratnicima (harmonicima) fr, 2fr, 3fr, ...

Modovi i interakcije modova djeluju na frekvencijski odziv prostorije

Valna akustika u paralelopipednim prostorijama

Iz valne jednadžbe (Rayleigh, 1869) proizlazi rješenje za širenje zvuka u paralelopipednoj prostoriji.

Aksijalni modovi uključuju refleksije od dvije plohe prostorije
Tangencijalni modovi od 4 plohe
imaju 1/2 energije aksijalnih modova
Složeni modovi od 6 ploha
imaju 1/4 energije aksijalnih modova
Aksijalni modovi imaju najveći utjecaja na odziv prostorije na niskim frekvencijama.
Tangencijalni i složeni modovi imaju također efekt ali u manjoj mjeri

Broj normalnih modova raste porastom frekvencije
iz toga proizlazi jednoličniji odziv na višim frekvencijama

Modovi slabe u različitim vremenskim intervalima

slabljenje zvuka u prostoriji ovisi o rasporedu apsorpcijskog materijala jer za isti materijal u različitom rasporedu imamo različita vremena
Reverberacija u pojedinom oktavnom pojasu ovisi o prosjeku slabljenja u nekoliko susjednih modova.
Što je viša centralna frekvencija oktave to je uključeno više modova.

Svaki rezonancijski mod djeluje samo unutar uskog frekvencijskog pojasa.

Taj frekvencijski pojas određen je iznosom apsorpcije i u tipičnoj slušaonici širok je oko 5 Hz.
Širina frekvencijskog pojasa modova povećava se kraćenjem vremena odjeka

Snažni signal pobude može prisiliti susjedne modove na titranje pobudnom frekvencijom, a ne vlastitom

Pri isključenju pobude susjedni modovi slabe na prirodnim frekvencijama
Priliko opadanja intenziteta dolazi do generiranja novih frekvencija
zbog toga nastaje kratkotrajna promjena visine tona

Jeka

Reflektirani zvučni valovi

imaju isti valni oblik
nižeg su nivoa
kasne u odnosu na izvorni zvuk
jeka je čujna u svakom trenutku u kojem ima razinu izvornog zvuka

HAAS efekt

Za kratko kašnjenje signala (0-50 ms), jeka se percipira kao dio direktnog zvuka (dolazi do fuzije reflektiranog i direktnog zvuka)

Reverberacija djeluje tako da se pojačava glasnoća zvuka

Reverberacija mijenja "boju" zvuka ("živost" prostorije)

Jeka u trajanju od 0-50 ms ne percipira se kao diskretna sve dok joj se ne povisi nivo (za otprilike 10 dB)

Ljudski slušni sustav potiskuje rane refleksije u periodu do 50 ms nakon direktnog zvuka

Zvučno polje u vremenskoj analizi

1: Slušatelji prvo čuju direktni zvuk

2: slušatelji čuju rane refleksije nakon direktnog zvuka

Rane refleksije su neophodne za stvaranje osjeta prisutnosti u prostoru

3: Zbog složenih refleksija odjek dolazi do slušatelja iz svih smjerova prostora

Vrijeme odjeka stvara osjet da se zvuk širi velikim prostorom.
Pri reverberacijskom slabljenju zvuka osjeća se promjena visine tona
tome su uzroci: pomak energije između normalnih modova i perceptualna ovisnost visine zvuka o zvučnom intenzitetu.

Odjek

Reverberacija = trajanje zvuka u prostoriji zbog višestrukih refleksija

Zvučni tlak postupno se povećava u prostoriji zbog postupnog dolaska refleksija

Razina zvuka u prostoriji opada eksponencijalno nakon što se izvor zvuka isključi.

Opadanje traje neko vrijeme jer je konačna brzina zvuka, postoje gubici pri refleksijama, postoji atenuacija uslijed djelovanja zraka i divergencija.

Reverberacija može biti dobra ili loša ovisno o iznosu i okolnostima:
Ako se simfonijska glazba snimi u gluhoj komori snimak zvuči loše (tanko, slabo, mrtvo, bez rezonancije) iz toga proizlazi da glazba zahtjeva neko vrijeme odjeka

Govor je razumljiviji u prostorijama koje imaju kraće vrijeme odjeka jer dugo vrijeme odjeka maskira samoglasnike.

Vrijeme odjeka

Vrijeme odjeka je vrijeme potrebno da akustička energija u prostoriji opadne od ustaljene vrijednosti za 1 000 000 puta (60dB) ako se akustički izvor iznenada isključi. Vrijeme odjeka je različito pri promjeni frekvencije. 60 dB je odabrano zato jer se zvukovi normalne jakosti pri slabljenju, uhom mogu pratiti, sve dok ne oslabe oko 60 dB.

Za više frekvencije vrijeme odjeka je kraće, uglavnom zbog više apsorpcije rubnih ploha.

Različite formule opisuju vrijeme odjeka u prostoriji (Sabine, Eyring, Fizroy, ...)

Formula za vrijeme odjeka je samo jedan od oblika formule za očuvanje energije

Vrijeme odjeka (T, u sekundama) upravo je proporcionalno zapremnini prostorije (V, [m3]) , a obrnuto proporcionalno oplošju prostorije (A, [m2]) i prosječnom koeficijentu zvučne apsorpcije (s):

Efekt comb filtera

Signal koji kasni (eho) sumira se s direktnim signalom
Amplitudni odziv ovog filtera izgleda kao "češalj" jer ima frekvencijski jednako udaljene duboke klance - odatle i ime "comb filter".

Prostornost

Za percepciju prostornosti najvažnije je osigurati dovoljan broj refleksija

reflektirani signali su inkoherentni s direktnim zvukom
važno je odrediti točan nivo refleksija
refleksije trebaju doći do slušatelja u vremenskom intervalu kraćem od 50-100 ms poslije direktnog zvuka (ili ćemo ćuti jeku)
refleksije dolaze iz bočnog smjera