A helyiségek akusztikája, mint a kiváló minőségű hangvisszaadás és hallgatás fontos tényezője

Akusztika - alapfogalmak

Ha egy rugalmas közegben, például levegőben, valamilyen test oszcillál, akkor a váltakozó tömörítési rétegek és a ritkítás elkezd eltérni tőle. Hanghullámokat neveznek, és a közeg részecskéinek hosszanti oszcillációját jelzik, vagyis a részecskék a hullámterjedés irányában oszcillálnak.

A hullámfelület (hullámfront) a médium pontjai geometriai helyzete, amelyek ugyanabban a fázisban oszcillálnak.
A hangsugár egy sor, amely minden ponton megegyezik a hullámterjedés irányával. Egy homogén izotróp közegben a hangsugár egyenes vonal, amely merőleges a hullámfelületre.
A hanghullám terjedésének sebessége, V, az a távolság, amely a hullámfelület bármely pontján keresztül halad át egységenként. A gázban lévő hanghullámok terjedési sebessége közvetlenül arányos az abszolút gázhőmérséklet négyzetgyökével.
hullámhossz # 955; a közeg két legközelebbi pontja közötti távolság, fáziseltolódással oszcillálva # 916; # 966; = 2π.
A T oszcilláció periódusa az az idő, amikor a forrás egy teljes oszcillációt végez.
Az f oszcillációs frekvencia a teljes vibráció darabonkénti száma.

A hang egyik fontos jellemzője a spektrum, amelyet a hang bomlása egyszerű harmonikus oszcillációnak köszönhetően kap. A spektrum folyamatos, amikor a hangos rezgések energiája folyamatosan eloszlik egy többé-kevésbé széles frekvenciatartományban, és szabályozza, ha különálló frekvenciakomponensek vannak.

A közeg kompressziójának és ritkításának váltakozó rétegeiben a nyomásváltozás az atmoszferikus (statikus) nyomáshoz képest. A tömörítés pillanataiban a változás a nyomásnövelés pillanatában, a csökkenés irányában történik.

A hangnyomás a statikus nyomás és a hang rezgések által okozott nyomás közötti legnagyobb különbség 70% -a (harmonikus oszcilláció). A hangnyomás n / m2-ben mérhető (vagy ami ugyanaz a helyzet a Pa-ban).

A hangnyomás egy adott ponton a forrás távolságától való távolság növekedésével arányosan csökken.

Ha az Епа egy adott akadályra eső hang energiája, és Еот a visszavert hangzás energiája, akkor a reflexiós koefficiens # 946; = Em / End

Ha En a zajon áthaladó hang energiája (az 1. szobából a 2. helyiségbe), akkor a hangvezetőképesség koefficiense # 947; = Епр / Епад

Mivel az 1. helyiségben elvesztett energia, amikor a falból visszaverődik, az Enorm falának anyaga által elnyelt energia és a falon áthaladó energiából áll, majd az abszorpciós koefficiens # 945; = (Enor + Enpr) / Ecate

A fentiekből világos, hogy # 945; + # 946; = 1.

Amikor egy homorú felületről visszaverődnek, a visszavert sugarak összpontosíthatnak egy képi hangforrás kialakítására az S 'pontban, amelyben a hangenergiájú sűrűség nő. A domború felületek hozzájárulnak a visszaverődő hangenergiák szétszóródásához, ami gyakran hozzájárul ahhoz, hogy egységes hanghatást biztosítsanak a hely minden pontján. A konkáv felületeket csak nagyon kicsi (legfeljebb 40 cm) vagy nagyon nagy (a helyiség hosszának több mint négyszerese) megengedett görbületi sugár. Amikor egy sík felületről visszaverődik a hang, képzeletbeli forrás keletkezik, de gyengébb.

Porózus anyagok
Porózus anyagokban az anyag a teljes térfogat kis részét tölti ki. A fő kötet számos pórusból, csatornából és üregből áll, amelyek kívülről nyitottak és kommunikálnak egymással. Ilyen anyagok érezhetők, pamut és üvegszálas gyapjú, szőnyegek, speciális akusztikai vakolat stb.

hangelnyelési elmélete porózus anyagok került kifejlesztésre az első alkalommal több mint 100 évvel ezelőtt, George. W. Strutt (Lord Rayleigh). Ez alapján a feltevést, hogy a porózus anyagok léteznek viszkózus erők akadályozó a levegő áramlását a pórusokon keresztül, ahol a szer kiválasztja néhány kinetikus energiája oszcilláló levegő-részecskék, átalakítva azt hőt. Ezen elmélet szerint, az abszorpciós tulajdonságai porózus anyagok függ a viszkozitás és a levegő sűrűsége, sugár, és pórusok száma egységnyi területen, és ha használják a bevonó anyag egy szilárd fal - a vastagsága, vagy inkább a távolság közte és a szilárd fal. Minél kisebb a pórusok sugara és annál nagyobb, annál jobb a magas frekvenciák felszívódása. Egy abszorber ilyen típusú hatásos csak azokat a frekvenciákat, ahol az akusztikus hullám oszcilláló levegő részecskék beszivárog a porózus anyag. Közvetlenül a szilárd fal rezgési sebessége a levegő részecskék nullával egyenlő, így az abszorber vastagsága (vagy távolság közte és a fal) van választva, hogy legalább egynegyede a hullámhossza az elnyelt hang.

Az építészeti akusztikában leggyakrabban használt anyagok felszívódási együtthatói

Csillogó visszhang
Az esetek túlnyomó többségében a szoba téglalap alakú parallelepiped alakú. Az akusztika szempontjából ez messze nem ideális. Ha van két párhuzamos visszaverő felületek (és akusztikailag kezeletlen nem visszhangmentes szobában ilyen pár felületek három - szemközti falak és a padló a mennyezet), akkor a megjelenése egy audio hang jel által visszavert egyik felületén, vissza a másik, arról visszaverődik, és megkezdi a rohanás , hogyan kell átjutni köztük, fokozatosan elhalványul. Ezért ezt a visszhangot lehangolónak vagy flutter-echo-nak nevezik. Ha a hallgató egyenlő távolságra a két visszaverő felületek, a visszavert jelek ismétlődő időközökben időben a hang utazási a két felület között (2-szer 1/2 futási idő). Ha a hallgató a közelében található egyik felületen, az ismétlési periódus a visszavert jel lesz kétszeresével egyenlő az utazási idő.

A személy fülzete rendkívül érzékeny az ismétlődő minden ismétlődő folyamatra. Ha a visszhangjelek ismétlési ideje kicsi, és kevesebb mint 20 ms (ismétlési frekvencia 50 Hz és magasabb), akkor az érzékelt hang megszólal. Ilyen esetekben beszéljen olyan hangzásról, mint egy hordó, amelynek alacsony ismétlődési frekvenciája és "fémes hangja" magas frekvencián. A hangszínezés nemcsak a rövid távú, hanem a tartós jelzéseken (hangos lejátszás, hosszú jegyzetek stb.) Is figyelhető meg.

Álló hullámok a szobában
A falak párhuzamosságának másik hatása a helyiség akusztikájára az, hogy a négyszögletes tér háromdimenziós rezonátor.

Egydimenziós rezonátorként elképzelhető egy keskeny cső, amely mindkét oldalán zárt. Ha a szinuszos rezgések forrása az egyik oldal közelében van elhelyezve, akkor a szinuszos hanghullám a cső mentén mozog a hang sebességével, amely a zárt falakból visszaverődik

Helyezzen egy mikrofont a cső másik falához. A generátor frekvenciájának megváltoztatásával láthatjuk, hogy a frekvenciaváltáskor a mikrofon által rögzített hang amplitúdója megnövekszik, majd szinte nullara csökken. Vagyis a cső amplitúdófrekvenciás jellemzőjét mutatja, amely hasonlít a fésű alakjára, mindegyik foga akusztikus rezonanciát képvisel.

Rezonancia keletkezik, ha a cső hossza a gerjesztett oszcillációk hullámhossza felének többszöröse. Ezt a jelenséget fésűszűrésnek nevezik.

Nyilvánvaló, hogy foglalkozik a tény bekövetkeztének rezonanciák beltéri kemény, és gyakran nem szükséges -, ha a rezonanciák található egy előre meghatározott frekvenciasávon egymáshoz közel, és egyenletesen, a hullámforma ebben a frekvenciasávban továbbítja lényegében torzítás nélkül.

Elméleti fizikus Philip Morse abból a képletet a számát rezonanciafrekvenciák egy előre meghatározott frekvenciatartományban mennyiségétől függően, és a lineáris méretei a szoba, ami azt mutatja, hogy az összeg a helyiség rezonanciák, amely megfelel egy, és ugyanazt a frekvenciasávot, frekvencia le jelentősen csökkent.

A Morse azt is kiszámolta, hogy egy adott frekvenciatartományban mennyi legyen a helyiség rezonanciája annak érdekében, hogy egy hangformátumot 0,1 másodperces időtartamig tartson fenn észrevehető torzítás nélkül. Számításai az alábbiak: az intervallumban # 916; f = 10 Hz legyen legalább 10 rezonancia.

Amint már említettük, a hangjelzés alakjának alsó határfrekvenciáját meghaladó rezonanciák biztonságosak, ha egyenletesen vannak elosztva. De a probléma az, hogy a legtöbb szobában ez a feltétel nem teljesül, és a rezonáns frekvenciák egyenlőtlenül oszlanak meg, és még rosszabbak is egybeesnek és "összeolvadnak". Egyszerű példa egy kocka alak elhelyezése, amelyben a természetes frekvenciák egybeesnek mindhárom axiális irányban. Az ilyen helyiség frekvenciaválaszának (ha nincs elfojtva) abszolút elfogadhatatlan csúcsokat és meredeket. Hasonló problémák fordulnak elő minden olyan helyiségben, ahol több lineáris dimenzió van. A legjobb eredmény akkor érhető el, ha a szoba lineáris méreteinek aránya megfelel az "arany" szakasznak.

A káros rezonanciákkal és a helyiség túlzott visszhangjaival való küzdelem elsősorban a porózus anyagokat kímélő helyiséggel történik.

A hangszórók és hallgató helyzete a hallgatószobában.
A hangszórók és a hallgató elhelyezése a hallgatószobában helyes, ha
- A hallgatók fejében nincsenek visszatükröződések, amelyek kevesebb, mint 3 ms elteltével elmaradtak a közvetlen hang kezdetétől;
- A hangszóró sztereopária általános amplitúdófrekvencia jellemzőinek egyenlőtlenségei egymással és a helyiséggel való kölcsönhatásuk miatt minimálisak.

Két hangforrás sugárzása, egyidejűleg ugyanazzal a jelzéssel,
Hangszórók és hallgató elhelyezése a hallgatószobában

A hallás nemcsak a különböző jelek egyesítéséhez képes, hanem a "szükséges" és a "nem szükséges" komponensek elválasztását is.

Ebben az esetben arról beszélünk, hogy a hallás hatékonyan elkülönítheti a hangfelvétel jelét a visszajátszott jelektől a lejátszás alatt. De ez csak akkor történik meg, ha a közvetlen és visszavert jelek érkezési idejének különbsége nem kevesebb, mint 3 ms. Ha ez az érték kisebb, mint ez, a közvetlen és a visszavert hang együtt új látszólagos hangforrás ami természetesen torzítja a sztereó fogant alkotók pályán.

Ezért, a hangszórók kell telepíteni a hallgatási szobában úgy, hogy a hang úthossz az egyes hangszórók és a hallgató feje legalább 1 m-nél kisebb a hang utat, amely egy reflexió bármilyen fal, padló vagy mennyezet.

Kölcsönhatás két hangforrások bocsátanak ki ugyanazt a jelet az azonos fázisú venni annak munkájában E. Skuchik amerikai akusztikus. Megmutatta, hogy az akusztikus által kisugárzott egyik forrása a távolságtól függ, köztük és a kisugárzott hullámhossz.

Nyilvánvaló, hogy a hangszórók által kibocsátott jel frekvenciaválaszai hasonló módon viselkednek. A grafikon két nagy torzulást mutat: a "dudor" a kd területen
A sztereó effektus torzítása

Megfelelő megítélése a sztereó beágyazott kép hangfelvételt tartalmaz, a hallgató legyen egyenlő távolságra a sztereó hangszórók, a köztük lévő szög (a csúcs az élén) legyen 50 700 mozgatásával a hallgatót, például a bal oldali jel a jobb hangszóró és a sztereopanorámát a legközelebbi hangszóró felé toljuk.

Ahhoz, hogy egy torzítatlan jelet AFC hallgató fej legyen a magassugárzók hangsugárzó szintet (ezt a szintet jellemzően kiválasztott sorrendben 90 cm-re a padló, amely megfelel annak a távolságnak a padlótól a fej egy ülő hallgatók).

Néha azt is javasolja a hallgató egy olyan zónában egyensúlyt amplitúdója páros és páratlan hosszanti állóhullámok. Kiszámítása a helyzet a zónában, és nem kell keresni a tárgyaláson.