prostorna akustika
DESCRIPTION
Prostorna akustika. Difuzori zvuka. Dobar difu zor treba da obezbedi prostorno i vremensko rasipanje zvučne energije. Difuzija zvuka je veoma značajna u akustici jer sprečava pojavu jakih refleksija koje višestruko smetaju. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Prostorna Prostorna akustikaakustika
Difuzori zvukaDifuzori zvuka
Dobar difuDobar difuzor treba da zor treba da obezbedi prostorno i obezbedi prostorno i
vremensko rasipanje zvučne vremensko rasipanje zvučne energijeenergije
Difuzija zvuka je veoma značajna u akustici jer sprečava pojavu jakih refleksija koje višestruko
smetaju.
Ona doprinosi utisku da zatvoreni prostor akustički izgleda (“zvuči” ) većim nego što je u stvavnosti.
U akustičkoj obradi prostorija difuzija je izvanredna alternativa apsorpciji zvuka; može se primeniti za smanjenje refleksija uz jednovremeno zadržavanje
“živosti” prostora (ne menjanje ambijenta)
Tipovi refleksijaTipovi refleksija
Zvučni talas i prepreka
• Kada zvučni talas pogodi neku prepreku deo energije se izgubi (apsorbuje ili prođe kroz prepreku) a deo se raspe ili reflektuje.
• Kada se zvučna energija raspe samo u jednom pravcu, pri čemu su upadni ugao i ugao refleksije isti, kažemo da se radi o
spekularnoj refleksiji.
• Kada se zvučna energija raspe uniformno u mnogo pravaca i pri tome je i vremenski rasuta kažemo da se radi o difuznoj refleksiji.
• Kod spekularne refleksije najveći deo energije je skoncentrisan u kratkom vremenskom intervalu dok je energija pri difuznoj
refleksiji raspoređena u dužem periodu vremena.
Poređenje efekata
apsorpcije, refleksije i
difuzije
Kako se ravna površina može modifikovati da rasipa zvuk u raznim pravcima a ne samo u
spekularnom pravcu?Tako da menja fazu i amplitudu reflektovanih talasa
Promena faze: reflektujuća površina promenljive dubine
Promena amplitude: reflektujuća površina sa reflektujućim i apsorbujućim zonama
Modifikacija ravne površine – difuzne refleksije
Promena faze reflektovanih talasa – uslov za difuzne refleksije
Promena amplitude reflektovanih talasa – uslov za
difuzne refleksije
Difuzori zvuka kroz vremeDifuzori zvuka kroz vreme
U starijim palatama i koncertnim dvoranama korišćeni su vajarski i reljefni radovi, različiti ornamenti i stubovi koji su (sa znanjem i namerom autora, ili bez njih) doprinosili pojačanom rasipanju zvuka i formiranju difuznog zvučnog polja.
• Difuzno zvučno polje je razultat refleksije zvučnih talasa od velikog broja veoma složenih
površina.
• Ove površine, iako često prekrasnog izgleda, imaju ograničeno, prostorno i frekvencijski, rasipanje zvuka, jer nisu akustički proračunate ili optimizirane kako je to danas moguće uraditi.
Potreba za difuzijom zvuka nije
nova
Lepo i funkcionalno, iako nije akustički
kvantifikovano i optimizirano kako je to
danas moguće
Mechanics Hall Worcester
Grosser Musikvereinssaal Wienna
• Mnoge dvorane i prostorije za muzička izvođenja imaju velike ravne površine kod kojih nastaju više
spekularne a manje difuzne refleksije zvuka.
• uobičajeno je da se ove površine “razbiju” različitm geometrijskim oblicima radi povećanja difuznosti
dvorane.
Gevandhaus Leipzig
Royal Festival Hall London
Berlin Philharmonie Berlin
Krajem dvadesetog veka, imamo povećan interes, pri gradnji koncertnih dvorana, soba
za slušanje, kontrolnih režija, studija, prostotija za vežbanje muzike i td., za
primenom površina koje efikasno rasipaju zvuk.
Schroeder-ovi difuzori 1D – sala za muzičke probe
Schroeder-ovi difuzori 1D – soba za slušanje
Schroeder-ovi difuzori 1D – soba za vežbanje
Schroeder-ovi difuzori 2D – režija 1
Schroeder-ovi difuzori 2D – režija 2
Schroeder-ovi difuzori 2D – režija 3
RPG optimizirani 1D difuzori – višenamenska sala (Ben Davis High School, Indianapolis USA)
RPG optimizirani 1D difuzori – sala za bioskop (Sinerama Seatle USA)
RPG optimizirani 2D difuzori – višenamenska sala (Whiteland High School, Clark Presant, USA)
Osnovni parametri Osnovni parametri difuzoradifuzora
Karakteristika usmerenosti - oblik raspodele zvučne energije na polukrugu ili polusferi koja obuhvata difuzor (daje se za svaki frekvencijski opseg i upadni ugao)
Koeficijent difuznosti d – mera uniformnosti reflektovane zvučne energije - pokazuje sličnost između polarne karakteristike rasute zvučne energije i uniformne raspodele
Koeficijent rasipanja s () – odnos rasute zvučne energije u ne spekularnim pravcima i ukupne reflektovane energije
Osnovni parametri difuzora
Rasipanje idealnog 1D difuzora
Rasipanje idealnog 2D difuzora
Karakteristike usmerenosti dva realna difuzora
Koeficijent difuznosti realnog difuzora i ravne plovršine iste veličine
specspec sE 111
1spec
rtot
specrtot
rtot
scatt
EEE
EEs
1rtotE
Koeficijent rasipanja s ( )
Koeficijent rasipanja realnog difuzora s ( )
Schroeder – ovi Schroeder – ovi difuzoridifuzori
Periodično raspoređen niz proreza (useka ili brazda) jednake širine W.
Dubine proreza su definisane slučajnim brojevima primenom matematičkih redova.
Princip konstrukcije difuzora
As an example, here are the depths for the popular N7 panel.
Well positionWell position
squaredWell position
squared mod 70 0 01 1 1
2 4 43 9 24 16 25 25 46 36 1
Pri definisanoj maksimalnoj dubini difuzora dn(max) = dmax imamo:
max
maxmin 2 d
cNsf
N=7 smax/N = 4/7=0,57; N=13 smax/N = 12/13=0,92
Miniimalna ili donja granična frekvencija radnog opsega difuzora
TWcf
2max
W – širina procepa (brazde) difuzora
T – debljina zida procepa koja se u praktičnoj realizaciji mora uzeti u obzir (T je obično .....).
Maksimalna ili gornja granična frekvencija radnog opsega difuzora
QRD 734 1DN=7,
60 cm x 60 cm x 23 cm
“Flutter free” 1DN=7
30 cm x 10 cm x 3 cm
N=7, 1D20 cm x 40 cm x 30cm
Nivo rasipanja Schroder-ovog (levo) difuzora i ravne površine (desno) iste
veličineJednaka energija u difrakcionim petljama
Višepojasni difuzori
Princip: difuzor u difuzoru, slično kao
višepojasni zvučnički sistem
Višepojasni difuzori
60 cm x 60 cm x 23 cm
DvodimenDvodimenzzionalni ionalni Schroeder – ovi Schroeder – ovi
difuzoridifuzori
12
34
56
78
S1
S2
S3
S4
S5S6
S7S8
0
1
2
3
4
5
6
2 D60 cm x 60 cm x 10
cm
2 D60 cm x 60 cm x 18
cmekspandirani polistiren
2 D60 cm x 60 cm x 10
cmekspandirani polistiren
Preporučuje se da slušalac treba da se nalazi najmanje tri talasne dužine udaljen od površina
koje rasipaju zvuk.
Difuzori u sobama za slušanje imaju donje granične frekvencije u opsegu od oko 300 – 500
Hz, što znači da radna udaljenost slušaoca od ovih površina treba da bude 3 m ili više.
Preporučeno rastojanje od difuzora
Prostorni dijagrami rasipanja pojedinih tipova
difuzora
Ravna površina
1 D difuzor
2 D difuzor
Optimizirane krive Optimizirane krive površine kao difuzoripovršine kao difuzori