AP_D2_zvuk_u_prostoru

Views:
 
Category: Entertainment
     
 

Presentation Description

No description available.

Comments

Presentation Transcript

Akustika prostora : 

Akustika prostora 2. Pojave koje prate širenje zvuka

Refleksija zvuka : 

Refleksija zvuka Zvučne zrake su zamišljeni pravci okomiti na čelo valova koji dolaze iz izvora zvuka. Da bi zakoni iz optike vrijedili u akustici, duljina zvučnog vala mora biti puno manja od dimenzije plohe od koje se val reflektira. (<l/4) Kod refleksije ravnog zvučnog vala od ravne površine, reflektirane zrake bit će u istoj ravnini kao i upadne zrake, a kut refleksije jednak je kutu upada

Slide 3: 

Konkavni reflektor

Slide 4: 

Ravni reflektor

Slide 5: 

Konveksni reflektor

Difrakcija zvučnog vala : 

Difrakcija zvučnog vala Zvučni valovi zaobilaze prepreke i pri tome mijenjaju smjer širenja. Što je odnos valne duljine prema dimen-zijama pregrade manji, to je difrakcija veća. Ako je zapreka mala u odnosu na valnu duljinu, ona gotovo i ne utječe na širenje zvučnog vala.

Refrakcija zvučnog vala : 

Refrakcija zvučnog vala Zvučne zrake se lome pri prijelazu iz jednog sredstva u drugo, slično kao i svjetlosne zrake. Veličina promjene smjera tj. refrakcije ovisi o odnosu brzina širenja zvuka u sredstvima.

Apsorpcija zvuka : 

Apsorpcija zvuka Apsorpcija zvuka je proces u kojem zvuk slabi pri prolasku kroz neko sredstvo. Prilikom apsorpcije veći se dio energije pretvara u toplinu tj. zvuk se u nekom materijalu apsorbira tako da se pretvori u drugi oblik energije i onda u toplinu. Kad zvučni val udari u neku plohu postavljenu na čvrstu podlogu, jedan dio zvučne energije se reflektira, a ostatak se apsorbira. Za materijale se određuje koeficijent apsorpcije (), koji je definiran kao odnos apsorbirane i upadne zvučne energije.

Slide 9: 

Koeficijent apsorpcije vezan je s koeficijentom refleksije (r) i to preko formule: α = 1  r2 Taj koeficijent važan je da bismo mogli ocijeniti koji je materijal pogodan za određenu svrhu pri projektiranju prostorija u praksi (svrha može biti: skraćivanje vremena odjeka, prigušenje buke itd.). Pomoću apsorpcijskih materijala i njihovih akustičkih svojstava dobiva se kontrolirana apsorpcija u prostoriji i kontrolira se raspodjela zvučne energije.

Difuzija zvuka : 

Difuzija zvuka Kod apsorpcije i refleksije kut upada zvučnog vala jednak je kutu reflek-sije. Za materijale i plohe čija je valovitost h reda veličine valne duljine zvučnog vala (h  ) dolazi do reflek-tiranja zvučnih valova i pod kutevima koji nisu jednaki kutu upada.

Prijelaz zvučne energije kroz krute tvari : 

Prijelaz zvučne energije kroz krute tvari Kad zvuk dođe do nekog predmeta, jedan se dio energije reflektira i apsorbira, a ostatak se prenese na drugu stranu. Koliko će se energije reflektirati, a koliko će predmet propustiti ovisi o odnosu između akustičkog otpora tvari s obje strane predmeta. Zvučna će energija manje prelaziti s jedne strane na drugu što imamo veću razliku između tvrdoće i gustoće, tj. što je veća razlika između akustičkih otpora.

Slide 12: 

Za prijelaz zvuka vrijedi:     E1 je gustoća zvučne energije u jednoj tvari, a E2 je gustoća zvučne energije u drugoj tvari, Z1 i Z2 su akustički otpori.

Dopplerov efekt : 

Dopplerov efekt Pojava promjene visine tona što ga proizvodi izvor zvuka koji se giba u odnosu na slušača (npr. automobil koji velikom brzinom projuri kraj slušača) zove se Dopplerov efekt. Uzrok toj promjeni visine je to što pri približavanju izvora zvuka slušaču do slušača dolazi više zvučnih valova u jedinici vremena nego kad izvor zvuka stoji, tj. frekvencija zvuka koji slušač čuje je tada viša od one koju izvor zapravo emitira. Situacija je obrnuta kad se izvor udaljava od slušača. Pri tome nije važno da li se giba izvor zvuka ili slušač, u najopćenitijem slučaju gibaju se oba istovremeno.

Slide 14: 

Frekvencija koja se dobiva kao rezultat Dopplerovog efekta izražena je formulom:     Gdje je c brzina širenja zvuka u zraku, cp brzina kretanja slušača, ci je brzina izvora zvuka, a fi njegova frekvencija.

Stojni valovi : 

Stojni valovi Stojni valovi nastaju kad se dva jednaka zvučna vala (imaju iste valne duljine) kreću jedan prema drugome (putuju u suprotnim smjerovima). Ta pojava nastaje kad val udara u neku prepreku i dolazi do refleksije, npr. u paralelopipednoj prostoriji tvrdih zidova. Osnovna osobina tih valova je da će efektivna vrijednost tlaka na nekim mjestima biti jednaka nuli. Ta mjesta se nazivaju čvorovima vala, dok na mjestima udaljenim za četvrt valne duljine od čvorova vala imamo trbuhe vala, i tamo je zvučni tlak maksimalan.

Paralelopipedna prostorija : 

Paralelopipedna prostorija Dolazi do pojave stojnih valova na frekvencijama za koje vrijedi: A, B i C su dimenzije prostorije, a p, q i r cijeli brojevi uključujući i nulu. Raspodjelu zvučnog tlaka u ovakovim uvjetima daje izraz:

Slide 18: 

Raspodjela zvučnog tlaka u prostoriji A=10, B=6, C=3 i uz p = 4, q = 2 i r = 0.

Optimalni odnosi dimenzija : 

Optimalni odnosi dimenzija Bolt: optimalni odnosi su 2:3:5 i 1:21/3: 41/3 (1:1,26:1,5) Giford: provodi optimizaciju dimenzija u cilju jednolike raspodjele modova, uz pretpostavljenu širinu modova od 20 Hz Louden: koristeći st. devijaciju razmaka između modova dolazi do idealnog odnosa 1 : 1,4 : 1,9 Bonello: povećanje broja modova iz terce u tercu i dvostruki modova dozvoljeni ako unutar terce ima 5 i više drugih modova Walker: kakvoća ovisi o razmaku između modova

Optimalni odnosi dimenzija : 

Walker dolazi do zahtjeva koji daju velik niz mogućih rješenja: Od kojih je jedno i 2,59 : 1,96 : 1. Optimalni odnosi dimenzija

Optimalni odnosi dimenzija : 

Cox, D’Antonio i Avis koriste analitički postupak i optimizacijom na računalu dobivaju da optimalni odnosi zadovoljavaju izraz: Optimalni odnosi dimenzija

Kritična (Schroederova) frekvencija : 

Kritična (Schroederova) frekvencija L ~ V1/3 = 4 .1 m /L >> 1 fc= 2000 (RT/V)1/2 (Hz) Akustički male prostorije: volumen cca 70m3, tj. prostori za koje vrijede sljedeći izrazi: Iznad ove frekvencije utjecaj pojedinačnih modova titranja prostorije ne utječe na raspodjelu zvučnog tlaka. fc je kritična frekvencija:

Kritična frekvencija : 

Kritična frekvencija

Treptajni valovi : 

Treptajni valovi Treptajni valovi nastaju kad u nekom prostoru imamo dva vala čije su valne duljine malo različite. To je periodično mijenjanje jakosti zvuka na nekom mjestu, najbliže usporedivo s amplitudnom modulacijom. Kao rezultat nastaje novi val frekvencije fs koja je srednja vrijednost osnovnih frekvencija, ali mu se amplituda mijenja od nule do maksimuma frekven-cijom ft koja je jednaka je razlici frekvencija osnovnih tonova (npr. ako su frekvencije osnovnih tonova 10 i 9 Hz, onda će nastati treptaji s frekvencijom od 1 Hz).

Akustičke osobine prostora : 

Akustičke osobine prostora Određene su s tri čimbenika: Volumen – optimalne vrijednosti ovise o namjeni prostora, utječe na vrijeme odjeka Oblik – određuje raspored zvučnog polja u prostoriji Akustička obrada – količina, vrsta i razmještaj akustičkih elemenata Nekada: 3.Odjek – krivulja pada razine zvuka u vremenu, mjera odjeka je vrijeme odjeka (RT ili RT60)

Volumen : 

Volumen Koncertne dvorane: 6,5 m3 po slušatelju, optimalno 7-8 m3 Kino-dvorane: 3 do 4 m3 Predavaonice: 4 do 5 m3

Oblik : 

Oblik Povoljni oblici: dužina prostorije veća od širine, lepezasti oblici, konveksna zakrivljenja, reflektori zvuka iznad i iza izvora zvuka Nepovoljni oblici: okrugli i eliptični tlocrti, konkavna zakrivljenja, kupole, paralelopipedne prostorije

Oblik : 

Oblik Povoljniji oblici:

Oblik : 

Oblik Izrazito nepovoljni oblici:

Akustička obrada : 

Akustička obrada Postiže se akustičkim elementima: apsorberi (porozni, rezonatorski, …) reflektori difuzori ….. Bit će opsežno obrađena tema u sljedećim predavanjima

Zvuk u prostoru : 

Zvuk u prostoru Zvuk na mjestu slušatelja se sastoji od izravnog zvuka i od zvuka reflektiranog od zidova dvorane

Zvuk u prostoru : 

Zvuk u prostoru

Vremenski prikaz zvučne energije : 

Vremenski prikaz zvučne energije Izravni (direktni) zvučni val Izravni (d) i reflektirani (r) zvučni val

Vremenski prikaz zvučne energije : 

Vremenski prikaz zvučne energije U stvarnosti se prirast i opadanje zvučnog tlaka odvijaju eksponencijalno

Nastajanje zvuka na mjestu slušatelja : 

Nastajanje zvuka na mjestu slušatelja t p

Odjek : 

Odjek Rane refleksije stvaraju dojam veličine prostora Odjek stvara dojam živosti prostora

Odjek : 

Odjek Uho nije sposobno razdvojiti zvukove koji dolaze unutar 20 ms, ali oni utječu na osjećaj promjene smjera dolaska zvuka. Istaknute refleksije u drugom dijelu odjeka čuju se kao jeka. Poželjno je postići linearan pad (u dB) zvuka u prostoru. Kod akustički spojenih prostorija (npr. studio-režija) dominira akustička slika prostorije s dužim odjekom

Vrijeme odjeka RT60 : 

Vrijeme odjeka RT60 Definira se kao vrijeme potrebno da se zvuk utiša za 60 dB.

Vrijeme odjeka RT60 : 

Vrijeme odjeka RT60 Sabine : vrijedi za “ječne” prostorije, tj. one u kojima je srednji koeficijent apsorpcije  < 0,2. Eyring : dopunio Sabineov izraz tako da vrijedi i za prostorije s većim koeficijentom apsorpcije te također apsorpciju u zraku ovisnu o vlažnosti zraka i frekvenciji zvuka. Fitzroy : koristi se u slučajevima izrazito nejednolike akustičke obrade po plohama prostorije.

Parametri vezani za RT60 : 

Parametri vezani za RT60 EDT - vrijeme ranog opadanja zvučne energije, tj. pad od 0 do -10 dB ekstrapolirano na 60 dB pada. Tr20, Tr25, Tr30, Tr35 - koristi se kod nemogućnosti postizanja dinamike od 60 dB. Predstavlja vrijeme pada razine od -5 dB do -20, -25, -30 odnosno -35 dB ekstrapolirano na 60 dB pada.

Ovisnost RT60 o frekvenciji : 

Ovisnost RT60 o frekvenciji

Ovisnost RT60 o volumenu i namjeni prostora : 

Ovisnost RT60 o volumenu i namjeni prostora

Utjecaj volumena i oblika na odjek : 

Utjecaj volumena i oblika na odjek

Utjecaj volumena i oblika na odjek : 

Utjecaj volumena i oblika na odjek

Utjecaj volumena na odjek : 

Utjecaj volumena na odjek

Utjecaj volumena na odjek : 

Utjecaj volumena na odjek

Utjecaj oblika na odjek : 

Utjecaj oblika na odjek

Utjecaj oblika na odjek : 

Utjecaj oblika na odjek

Akustika prostora : 

Akustika prostora 4. Zvučno polje u zatvorenom prostoru

Reflektirani zvuk(difuzno zvučno polje) : 

Reflektirani zvuk(difuzno zvučno polje) I je neusmjereni izvor zvuka konstantne akustičke snage P. Gustoća zvučne energije r ovakvog izvora izračena u prostoriju površine zidova S i prosječnog koeficijenta apsorpcije  jednaka je:

Izravni zvuk(slobodno zvučno polje) : 

Izravni zvuk(slobodno zvučno polje) I je neusmjereni izvor zvuka konstantne akustičke snage P. Gustoća zvučne energije d ovakvog izvora na udaljenosti r od izvora jednaka je:

Zvučno polje u zatvorenom prostoru : 

Zvučno polje u zatvorenom prostoru

Radijus dvorane rh : 

Radijus dvorane rh Udaljenost od izvora zvuka, na kojoj su oba polja jednaka naziva se radijus dvorane rh. Za udaljenosti r < rh dominantna komponenta zvučnog polja dolazi od direktnog zvuka. Za udaljenosti r > rh dominantna komponenta zvučnog polja dolazi od reflektiranog zvuka (difuzno ili reverberantno zvučno polje).

Radijus dvorane rh : 

Radijus dvorane rh Radijus dvorane ovisi o primijenjenoj akustičkoj obradi, a ne o snazi izvora. Ako se radi o izvoru (zvučnik) ili prijamniku zvuka (mikrofon) koji su usmjereni (G > 1), radijus dvorane se povećava za faktor G½. Povećanjem apsorpcije u prostoriji, povećava se i rh .

Uvjeti za dobru akustiku : 

Uvjeti za dobru akustiku U prostoriji ne smije biti buke, ni unutrašnje, ni vanjske Na svim mjestima zvuk mora biti dovoljno glasan U području slušanja ne smije biti jeke i flater-jeke Na svim mjestima u prostoriji glasnoća zvuka mora biti približno jednaka U prostoriji ne smiju nastati neželjene rezonancije Odjek mora biti dovoljno malen da bi se izbjegla preklapanja uzastopnih zvukova u govoru i glazbi