Základní principy prostorové akustiky

Fyzika šíření zvuku je poměrně složitá. Protože je však zvuk každodenní součástí našeho života, není vůbec obtížné uvědomit si všechny základní principy chování zvuku v místnosti. Tento průvodce pro začátečníky vám pomůže pochopit základy akustiky místnosti a vysvětlí vám, proč je důležité zabývat se akustikou místnosti nejen v hudebních studiích a zkušebnách, ale také v domácnostech nebo komerčních prostorách.

Akustika místnosti

Akustika místnosti jako obor zahrnuje studium a analýzu přímého a odraženého zvuku. Vhodná akustika je nezbytná ve všech prostorách, kde se zvuk přenáší k posluchači, což zahrnuje řeč i hudbu. Kritéria pro návrh akustiky místnosti jsou v ideálním případě stanovena podle zamýšleného využití místnosti. Například v hudebních studiích je vhodné použít pohltivější povrchy než v kancelářích nebo obývacích pokojích, ve kterých se primárně nezaměřujeme na dosažení co nejlepšího hudebního zážitku. Samozřejmě je možné vytvořit vhodné akustické řešení pro řeč i hudbu v jednom prostoru, ale často se toho dosahuje s určitými kompromisy.

Šíření zvukových vln v místnosti. Mohou se odrážet od stěn, podlahy a stropu, pohlcovat zvuk pohlcujícím materiálem a rozptylovat difuzorem.

Základní principy

Hlavní rozdíl mezi šířením zvuku uvnitř a venku je v úrovni odraženého zvuku. Vnitřní prostředí přirozeně vytváří odrazivější zvuk než venkovní prostředí, protože zvukové vlny se odrážejí od stěn místnosti a zařízení, které se v ní používá. Způsob odrazu zvuku závisí na tvaru místnosti a struktuře použitých materiálů.

Odraz zvuku

U přímých odrazů se úhel dopadu rovná úhlu odrazu, takže takto odražené zvukové vlny se obvykle vyskytují na relativně hladkých površích (na stěnách). Pokud však zvuková vlna narazí na nerovný povrch, odráží se dále difuzně. V tomto případě se odraz rozdrobí na mnoho odrazů s nižší intenzitou, které se rozptýlí pod širokým úhlem a vytvoří rovnoměrné zvukové pole, v němž dosáhneme nejlepšího poslechového zážitku.

Protože se zvukové vlny odrážejí od všech vhodných povrchů v místnosti (většinou od stěn), používáme absorpční materiály, které některé z nich tlumí, abychom snížili vliv odraženého zvuku na zvuk, který slyšíme. Chcete-li získat více informací o vlivu akustické úpravy na šíření zvukových vln, navštivte našeho akustického pomocníka.

Chování zvukové vlny při kontaktu s holou stěnou, absorpčním panelem a difuzorem.

Echo

Důležitým prvkem akustiky místnosti je ozvěna. S tímto jevem se setkáváme od nepaměti, nejčastěji ve velkých místnostech, jeskyních, tunelech apod. Ozvěna je odraz, který je slyšet zřetelně a odděleně od přímého zvuku - je to zvuk, který k posluchači dorazí se zpožděním za přímým zvukem. Obvykle jsou ozvěny slyšet díky intenzivním odrazům, které přicházejí za 40 ms a více poté, co k posluchači dorazí přímý zvukový signál. Jinými slovy, rozdíl v délce dráhy mezi přímým a odraženým zvukem je nejméně 13,8 m, což odpovídá době šíření 40 ms nebo více.

Všimněte si, že ozvěna se nejčastěji objevuje v předních řadách hlediště a na jevišti. Je to proto, že první řada je nejdále od zadní stěny, čímž vzniká největší rozdíl v délce mezi přímým zvukem a zvukem odrážejícím se přímo od zadní stěny nebo od kombinace stropu a zadní stěny. Někdy může ozvěnu v tomto případě vnímat pouze tlumočník nebo přednášející! Základní akustické řešení tohoto problému si již dokážete představit: použití pohltivých nebo difúzních materiálů na zadní stěně, od kterých by se zvukové vlny neodrážely zpět na jeviště.

Ukázka toho, jak je ozvěna slyšet na jevišti v hledišti. Přednášející slyší svůj vlastní projev se zpožděním, které je způsobeno odrazem zvuku od zadní stěny a stropu.

Třepotavá ozvěna vzniká, když se zvuk pohybuje tam a zpět mezi dvěma rovnoběžnými povrchy a je tlumen mnohem pomaleji než odrazy od jiných povrchů. Ozvěny tohoto typu často registrujeme v malých místnostech, v nichž jsou stěny od sebe vzdáleny jen několik metrů, a při frekvencích 250 Hz a vyšších.

Příklad třepotavé ozvěny: v malé místnosti s rovnoběžnými holými stěnami se zvukové vlny mnohokrát odrážejí od protilehlých ploch. Zvukové vlně trvá podstatně déle, než se rozpadne, než v místnosti, kde jsou zvukové vlny pohlceny akustickou úpravou.

Doba dozvuku

Doba dozvuku je měřítko, které se používá ke kvantifikaci odrazu zvukových vln. Doba dozvuku je doba potřebná k tomu, aby odrazy zvuku poklesly o 60 dB, tj. dokud zvuk není slyšitelný a neztratí se v prostoru. Doba dozvuku je přímo úměrná objemu místnosti a nepřímo úměrná množství materiálu pohlcujícího zvuk. Čím více odrazů zvukových vln v místnosti pozorujeme, tím delší dobu dozvuku můžeme naměřit. Dobu dozvuku lze nejsnáze zkrátit použitím akustických prvků.

Materiály pohlcující zvuk

Všechny materiály mají určité zvukově pohltivé vlastnosti. Zvukové vlny, které nejsou pohlceny, se proto musí odrážet, přenášet nebo rozptylovat. Zvuk pohlcující vlastnosti materiálu lze popsat jako koeficient zvukové pohltivosti v určitém frekvenčním rozsahu.

Koeficient lze považovat za procento pohlceného zvuku, kde 1,00 znamená úplnou absorpci (100 %) a 0,01 minimální (1 %). Nejúčinnější materiály pohlcující zvuk se používají v akustických absorbérech, které jsou nejvhodnější pro akustickou úpravu hudebních studií, domácích kin, poslechových místností nebo kanceláří.

Akustické absorbéry se běžně používají na více než 50 % plochy stěn v hudebních studiích.