Επιβλέπων καθηγητής: Η. Ζουμπούλης ΡΑΤΣΟΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗ ΧΩΡΩΝ Επιβλέπων καθηγητής: Η. Ζουμπούλης ΡΑΤΣΟΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝ

Δομή της εργασίας Βασικές έννοιες και εφαρμογές Καμπύλες ίσης ακουστότητας Ακουστική επεξεργασία, υλικά απορρόφησης/διάχυσης - παραδείγματα Μετρήσεις και αποτελέσματα Συμπεράσματα

Βασικές έννοιες Η ακουστική είναι μια επιστήμη (κλάδος της φυσικής) που μελετάει τους ήχους, υπέρηχους και υπόηχους. Η ακουστική χώρων ασχολείται με τη μελέτη και τη συμπεριφορά του ήχου σε διάφορους κλειστούς χώρους και την αλληλεπίδραση με τα αντικείμενα στο εσωτερικό των χώρων αυτών. Η βελτίωση της ακουστικής ενός χώρου γίνεται με ακουστική επεξεργασία (acoustic treatment). Ο βασικός τρόπος ακουστικής επεξεργασίας είναι η τοποθέτηση υλικών απορρόφησης και διάχυσης σε ορισμένα σημεία του τοίχου ή/και του ταβανιού.

Βασικές έννοιες Στάθμη ηχητικής πίεσης - SPL (Sound Pressure Level) SPL ή Lp είναι ο λογάριθμος του λόγου της πίεσης Prms (ρίζα μέσου τετραγώνου) προς την πίεση αναφοράς Pref. 1 Bel αντιστοιχεί στον λόγο 10:1 - 3 dB = 2 φορές λιγότερη πίεση - 20 dB = 100 φορές λιγότερη πίεση - 60 dB = 1 000 000 φορές λιγότερη πίεση

Βασικές έννοιες Χρόνος αντήχησης 60 - RT60 (Reverb Time 60) Ο χρόνος που απαιτείται να εξασθενήσει ο ανακλώμενος ήχος κατά 60 dB από τον απευθείας ήχο. Η εξίσωση του Sabine: Όπου c είναι η ταχύτητα του ήχου (343 m/s σε 20°C), V ο όγκος του δωματίου σε m³, S η συνολική επιφάνεια του δωματίου σε m², α ο μέσος συντελεστής απορρόφησης των επιφανειών του δωματίου, S*α η συνολική απορρόφηση σε Sabin.

Εφαρμογές αίθουσες συναυλιών, αμφιθέατρα, θέατρα, κινηματογράφοι, όπερες, στούντιο, ναοί, γραφεία, εργασιακοί χώροι, βιβλιοθήκες, εστιατόρια, ξενοδοχεία, ακόμη και απλές κατοικίες (home cinema)

Καμπύλες ίσης ακουστότητας Οι κάτω καμπύλες (κόκκινο και μπλε) είναι το κανονικό κατώφλι ακουστότητας για αρμονικά κύματα. Αυξάνοντας την ηχητική πίεση οι καμπύλες γίνονται πιο ίσες (flat). Ως αποτέλεσμα: Disco Smile – αυξάνουμε τις χαμηλές και τις υψηλές συχνότητες και «κόβουμε» τις μεσαίες Να ακούμε μουσική σε υψηλή στάθμη.

(Anechoic Chamber) (Reverb room) Ανηχωϊκός χώρος Χώρος αντήχησης (Anechoic Chamber) (Reverb room) VS Ακουστικά νεκρός χώρος, «μηδενική» ανάκλαση από τους τοίχους, RT60 ≈ 0 ms Μέγιστη απορρόφηση. Παραμονή πάνω από 5 min προκαλεί ακουστική παραίσθηση. Ακίνητος άνθρωπος μπορεί να ακούσει την καρδία του, την κυκλοφορία αίματος και άλλους θορύβους που παράγει ο ανθρώπινος οργανισμός. Ακουστικά ζωντανός χώρος, Μέγιστη ανάκλαση από τους τοίχους, RT60 ≥ 8 sec Ελάχιστη απορρόφηση.

Βέλτιστο RT60 σε σχέση του μεγέθους του χώρου

Αξονικοί τρόποι ταλάντωσης (Axial modes) Δημιουργούνται στάσιμα κύματα μεταξύ παράλληλων τοίχων. fx(axial) - οι συχνότητες των αξονικών τρόπων ταλάντωσης (Hz) x - ο αριθμός των μισών μηκών κύματος τα οποία εφαρμόζουν μεταξύ των επιφανειών L - η απόσταση μεταξύ των αλληλεπιδρόμενων επιφανειών (m) c - η ταχύτητα του ήχου (m/s)

Στάσιμα κύματα κατά μήκος του δωματίου Τα στάσιμα κύματα δημιουργούνται όταν το μήκος κύματος είναι (1+n)/2, n=0, 1, 2… φορές κάποιας διάστασης του χώρου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να έχουμε αυξημένη ηχητική πίεση σε κάποια σημεία του χώρου και συνήθως κοντά στους τοίχους και τις γωνίες. Οι δύο άνθρωποι ακούνε διαφορετικά τη 2-η αρμονική συχνότητα. Αυτός που βρίσκεται στο κέντρο θα ακούει δυνατά το μπάσο και ο άλλος ελάχιστα.

Υλικά απορρόφησης Σε στούντιο, home cinema και ειδικούς χώρους μουσικής ακρόασης η ακουστική επεξεργασία γίνεται με: Αφρώδη υλικά (Foam) Ακουστικά πάνελ Μπασοπαγίδες (Basstraps) Διαχύτες (Diffusers) Στην απορρόφηση του ήχου η ηχητική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα και ταυτόχρονα μειώνεται η ένταση του ηχητικού κύματος.

Αφρώδη υλικά (Acoustic Foam) Απορροφούν τις υψηλές (και τις μεσαίες) συχνότητες.

Μπασοπαγίδες (Basstraps)

Ακουστικά πάνελ Το κύριο απορροφητικό υλικό είναι ο πετροβάμβακας. Όταν τοποθετούνται σε απόσταση από τον τοίχο (5-10cm air gap) έχουν καλύτερη απόδοση στις χαμηλές συχνότητες.

Υλικά διάχυσης (Diffusers) Οι διαχύτες αντιμετωπίζουν την επαναλαμβανόμενη ηχώ (flutter echo) χωρίς να κάνουν το χώρο ακουστικά νεκρό. Η χρήση τους δεν είναι κατάλληλη σε μικρά δωμάτια, κοντά στο σημείο ακρόασης.

Ακουστική επεξεργασία στα σημεία ανάκλασης Η ακουστική επεξεργασία πρέπει να ξεκινάει διορθώνοντας πρώτα τα σημεία ανάκλασης, εκεί που δημιουργούνται οι πρώιμες ανακλάσεις (early reflections). Σε ορισμένες περιπτώσεις τα ανακλώμενα κύματα μπορούν να έχουν ίση ή ακόμα μεγαλύτερη ένταση από το απευθείας σήμα (1-2 dB).

Η Ακουστική στα Αμφιθέατρα (παρατηρήσεις) Αμφ.1,2 – Οι τοίχοι και το ταβάνι δεν είναι επίπεδες (παράλληλες) επιφάνειες και είναι καλυμμένες με πορώδες υλικό.

Η Ακουστική στα Αμφιθέατρα (παρατηρήσεις) Αίθουσα Σεμιναρίων – οι καρέκλες αναδιπλώνονται όπως στα θέατρα/σινεμά. Ο λόγος είναι να μην αλλάζει η αντήχηση, ανεξαρτήτως αν η αίθουσα είναι γεμάτη ή οι θέσεις είναι κενές. Α 301 – Δεν έχει γίνει καμία ακουστική επεξεργασία. Η αντήχηση είναι υπερβολική!

Μετρήσεις - RT60 Ο χρόνος αντήχησης σε δύο παρόμοια δωμάτια (10m2). Το ένα έχει επεξεργαστεί με ακουστικά πάνελ.

Η κατανομή των συχνοτήτων σε δωμάτιο Το sub-woofer βρίσκεται σε λάθος θέση.

Η Εξέλιξη των κυμάτων (Waterfall)

Η Εξέλιξη των κυμάτων (Waterfall) Το βέλτιστο σημείο για το sub-woofer.

Συμπεράσματα Η ακουστική επηρεάζει την καθημερινή μας ζωή Τα αυτιά μας “βλέπουν” τις διαστάσεις του χώρου όπως τα μάτια μας Το χειροκρότημα είναι ένα τεστ ακουστικής

Αναφορές Προγράμματα RoomEQWizard 4.11 ModeCalc MPTM.exe (724ΚΒ) Μουσική ακουστική, Χαραλάμπρος Χ. Σπυρίδης http://abluesky.com/wp-content/uploads/demystifying.pdf http://dspace.lib.uom.gr/bitstream/2159/13625/2/AnastasiouPE2009.pdf http://www.realtraps.com/info.htm http://paws.kettering.edu/~drussell/Demos/RT60/RT60.html http://en.wikipedia.org/wiki/Sound_pressure http://en.wikipedia.org/wiki/Equal-loudness_contour http://www.youtube.com/view_play_list?p=0E46CA92F2C06EFC Προγράμματα RoomEQWizard 4.11 ModeCalc MPTM.exe (724ΚΒ)

Ευχαριστώ για την προσοχή σας!