Акустика приміщень

Абсолютно будь-яке приміщення має власні акустичними властивостями. Розподіляються в ньому звукові хвилі зустрічають різні перешкоди на своєму шляху. Залежно від форми, структури, матеріалу поверхні звук може відображатися, розсіюватися і поглинатися.

Акустика приміщень – це розділ акустики, який вивчає поширення звукових хвиль в приміщенні, а також відображення і поглинання звуку.

Значна частина перепон відображає звуковий шум, створюючи явище реверберації – багаторазового і рівномірного відображення хвиль звуку в приміщенні з їх поступовим загасанням. Характеристики та особливості поглинання і розсіювання часто використовуються при корекції акустики.

Витоки архітектурної або будівельної акустики сягають глибокої давнини. Акустичні завдання і принципи в ті часи ставилися, а також вирішувалися в зв’язку зі зведенням гігантських культових та інших громадських споруд у вигляді залів для видовищ і зборів.

Історія виникнення

Зодчі Вавилона, Ассирії, Стародавнього Єгипту в V-II тисячоліттях до н. е. будували неймовірні храми, які вражали виразною архітектурою і шикарним художнім оздобленням. І масштабні будівельні конструкції, і живопис, і скульптура – все було направлено на те, щоб придушити психіку тих, хто молиться, сформувати у них відчуття власної нікчемності, містичної боязні божественних сил. Давнім архітекторам, мабуть, вже були відомі закономірності поширення і відображення звукових хвиль. Користуючись своїми знаннями, вони досягали акустичних ефектів, що вражають уяву віруючих.

Мистецтво Стародавньої Греції вважається однією з основних вершин світової цивілізації. Давньогрецькі архітектори демонстрували своє уявлення про силу і красу людини, його постійному зв’язку з навколишнім середовищем. Поряд з храмовими спорудами акцент робився на будівництво будівель громадського призначення. Традиції грецьких будівельників були незабаром продовжені римськими послідовниками.

У наш час в обов’язковому порядку необхідна установка потужних систем звукопідсилення навіть в залах місткістю не більше 200-300 осіб. Тому свідчення істориків про місткості древніх римських і грецьких театрів здаються просто фантастичними. Застосування акустичних явищ в приміщеннях знаходило часом саме універсальне застосування. До наших днів дожили так звані “шепочуть музеї” Китаю та Стародавнього Риму. У них, завдяки грамотно розставлених відображає поверхонь стін, тихі звукової хвилі поширюються на величезні відстані, і віддалені один від одного на десятки метрів люди можуть спокійно спілкуватися, не напружуючи голосу. Античні навички і знання про акустику приміщень знайшли практичне застосування при спорудженні культових будівель пізнього середньовіччя. У католицьких церквах створювалося враження ледь відчутною музики, що ллється з небес.

На початку минулого століття увагу стали приділяти зведення театральних і концертних залів. Стрімко розвивалося музичне синтетичне мистецтво – опера. Знову ж правильним вибором розмірів, геометричної форми, продуманим до деталей розміщенням звукопоглинальних елементів в цих залах створювали сприятливі умови для виконавців і слухачів.

На сьогоднішній день не існує єдиної, комплексної теорії, що пояснює все акустичні явища в приміщеннях і дозволяє швидко вирішувати конкретні завдання оптимізації в будівлях різного призначення.

Статистична теорія акустики приміщень

У статистичної гіпотези всі акустичні процеси в приміщенні розглядаються як поступове зменшення енергії хвиль, які відбивалися багаторазово перешкодами приміщення. Метод, запропонований вченим У. Себіна, базується на моделі ідеального будови, в якому всі елементи звукового поле після припинення дії сигналу можна вивчати за допомогою принципів статистичного розгляду процесу загасання звуку.

Такий спад спостерігається відразу після припинення дії головного джерела звуку. Ідеалізуючи, багато дослідників вважають це явище в першому наближенні безперервним. Перш, ніж аналізувати процес звуковий стагнації в приміщенні, необхідно зрозуміти, чому в архітектурній акустиці особливе увага приділяється не стаціонарним ефектів.

Відлуння має вагоме значення в якості музичного та мовного звучання.

Надмірна тривалість цього процесу призводить до того, що нові склади починають звучати значно голосніше в порівнянні з попередніми затухаючими складами. Чіткість голосу при цьому автоматично погіршується.

В акустики великих приміщень величезну роль має процес відгомону при слуханні музики. Кожна музична мелодія являє собою певну послідовність звукових імпульсів. Затягнута звукова хвиля порушує естетичність сприйняття нот, які починають “набігати” один на одного. При дуже короткому відгомін або його часткову відсутність (при виконанні на відкритому повітрі) музичні звуки чутися сухо, в результаті втрачається злитість звучання.

Резонанси приміщення (кімнатні моди)

Як відомо, для визначення звукових хвиль застосовуються частота (зворотний їй показник – період) і довжина хвилі (залежить від самої частоти і швидкості розподілу звуку). Якщо хоча б половина довжини звукової хвилі буде дорівнює будь-якого з вимірів приміщення прямокутної форми (ширині, довжині або висоті), з’являється її багаторазове посилення – резонанс, що спостерігається також і на кратних частотах.

Ці резонансні частоти називають в акустиці модами і нумерують в порядку зростання основного множника – перший мод, другий мод, третій мод і т.д.

Всі звукові хвилі мають середовища, де амплітуда сигналу завжди дорівнює нулю.

Існує ряд несприятливих акустичних явищ, які обумовлюються такими зовнішніми факторами:

  • мала площа;
  • обсяг кімнат;
  • наявність паралельних поверхонь, що відбивають.

При виборі найбільш оптимальної точки прослуховування зазначені критерії слід обов’язково враховувати. Наявність акустичних резонансів в будь-якому приміщенні, безумовно, збільшує загальний час реверберації, хоча даний показник може кардинально відрізнятися на різних частотах. Найдовше в кімнаті «звучать» саме резонансні частоти.

За акустичними характеристиками все приміщення можна умовно розділити на три основні типи:

  • дзвінке – відрізняється тривалим часом реверберації, в результаті чого виникає затухання інтенсивності звуку при його багатократних відображеннях;
  • глухе – повна протилежність дзвінкому приміщенню;
  • нейтральне – допомагає акустичним ефектів пристосуватися відразу до двох інших типів.

Акустика приміщень і знання її основ вносять вагомий внесок в якість сприймається слухачем звукової панорами. Не у всіх є спеціальні навички і пристрої, призначені виключно для якісного прослуховування аудіо матеріалу. Але і для тих, хто слухає музику в звичайній житловій кімнаті, є багато зауважень і рекомендацій, слідуючи яким, можна самостійно оптимізувати звучання наявної аудіотехніки.

Посилання на основну публікацію