akustika i zvucnici
Post on 31-Jul-2015
135 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Akustika i zvučnici
Osnove snimanja i obrade zvuka
Vještine
FER travanj 2010.
Prof.dr.sc. Hrvoje Domitrović
1. Pojave koje prate širenje zvuka
Idealni izvor zvuka
Opadanje tlaka zvuka ovisno o udaljenosti
Opadanje tlaka zvuka ovisno o udaljenosti - zatvoreni prostor
Refleksija zvukaZvučne 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
Konkavni reflektor
Ravni reflektor
Konveksni reflektor
Difrakcija zvučnog valaZvučni valovi zaobilaze
prepreke i pri tomemijenjaju smjer širenja.Što je odnos valneduljine prema dimen-zijama pregrade manji,to je difrakcija veća.Ako je zapreka mala uodnosu na valnu duljinu,ona gotovo i ne utječena širenje zvučnog vala.
Apsorpcija zvuka
Apsorpcija zvuka je proces u kojem zvuk slabi priprolasku kroz neko sredstvo. Prilikom apsorpcijeveći se dio energije pretvara u toplinu tj. zvuk se unekom materijalu apsorbira tako da se pretvori udrugi oblik energije i onda u toplinu. Kad zvučni valudari u neku plohu postavljenu na čvrstu podlogu,jedan dio zvučne energije se reflektira, a ostatakse apsorbira. Za materijale se određujekoeficijent apsorpcije ( ), koji je definiran kaoodnos apsorbirane i upadne zvučne energije.
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
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.
1000 Hz
2000 Hz
2. Akustička podjela prostorija
Akustički male prostorije
L ~ V1/3 = 4 .1 m/L >> 1
fc= 2000 (T/V)1/2 (Hz)
Prostorija volumena cca 70m3, tj. ona za koju vrijede sljedeći izrazi:
fc je kritična frekvencija. Iznad ove frekvencije utjecaj pojedinačnih modova titranja prostorije ne utječe na raspodjelu zvučnog tlaka.
Kritična frekvencija
Akustički male prostorije
Treba paziti na:
modove titranjaoblik prostorije
dolazak refleksija
Vrste prostorija:slušaonice, “kućni kino”, mali govorni i glazbeni studiji, režije, učionice, dvorane za sastanke
Odjek u akustički malim prostorijama
Akustički velike prostorijeProstorije veće od 300 m3.
Kritična frekvencija ispod frekvencijskog područja govorai glazbe.Vrste prostorija:
veliki studiji, dvorane za pokuse, crkve,koncertne dvorane, kazališta, auditoriji-predavaonice
Akustički velike prostorije
VREMENSKA MJERILA:
- Vrijeme odjeka RT60- Omjer niskih frek-
vencija BR
3. Akustičke osobine prostora
Akustičke osobine prostora
Određene su s tri čimbenika:
1. Volumen – optimalne vrijednosti ovise o namjeni prostora, utječe na vrijeme odjeka
2. Oblik – određuje raspored zvučnog polja u prostoriji
3. Akustička obrada – količina, vrsta i razmještaj akustičkih elemenata
Proces odjeka – utišavanje zvuka
Rane refleksije stvaraju dojam veličine prostora
Odjek stvara dojam živosti prostora
Proces odjeka
• Uho nije sposobno razdvojiti zvukove koji dolaze unutar 20 ms, ali oni utječu na osjećaj promjene smjera dolaska zvuka.
• Istaknute refleksije u drugom dijelu procesa 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
Ovisnost RT60 o frekvenciji
3.1 Volumen
• U pravilu većem volumenu odgovara i veće vrijeme odjeka
• U režijskim prostorima je praktičnije definirati potrebnu površinu nego volumen:
Slušaonice: S = 50 – 70 m2
Glazb. režije: S = 30 – 50 m2
Druge režije: S = 20 – 40 m2
Montaže: S = 10 – 30 m2
Volumen – razne dvorane
Volumen - studiji
Optimalno vrijeme odjeka ovisno o volumenu i namjeni.
3.2 OblikPravokutni oblik – najčešći, ali ne i najpovolj-
niji zbog modova titranja zvuka. Optimalni odnosi dimenzija prostorije:
d : š = 1,25 ... 1,45š : v = 1,10 ...1,90d : v <= 1,90 ili => 2,10
Bonelov kriterij:1. Nepostojanje dvostrukih modova2. Broj modova raste ili ostaje isti s poras-
tom rednog broja terce
Stojni valovi
Stojni valovi nastaju kad se dva jednaka zvučna vala(imaju iste valne duljine) kreću jedan premadrugome (putuju u suprotnim smjerovima). Tapojava nastaje kad val udara u neku prepreku idolazi do refleksije, npr. u paralelopipednojprostoriji tvrdih zidova.
Osnovna osobina tih valova je da će efektivnavrijednost tlaka na nekim mjestima biti jednakanuli. Ta mjesta se nazivaju čvorovima vala, dok namjestima udaljenim za četvrt valne duljine odčvorova vala imamo trbuhe vala, i tamo je zvučnitlak maksimalan.
Modovi titranja
Hz 2 2
2
2
2
2
2
,,v
r
š
q
d
pcf rqp
Oblik
Povoljniji oblici:
Oblik
Izrazito nepovoljni oblici:
3.3 Akustička
obrada
razmještaj akustičkih elemenata
Rezultat akustičke obrade
Vrijeme odjeka i buka
Površina RT60 Buka
Slušaonice: 50 – 70 m2 0,30 – 0,40 s 15 dBA
Glazb. režije: 30 – 50 m2 0,24 – 0,34 s 20 dBA
Druge režije: 20 – 40 m2 0,20 – 0,30 s 25 dBA
Montaže: 10 – 30 m2 0,15 – 0,25 s 30 dBA
Režije
Preporučene vrijednosti vremena odjeka:
T0 = 0,35 s i S0 = 60 m2
što daje srednji koeficijent apsorpcije s = 0,35.
ss
sTT 05,0
0
0
Akustičke obrada režijaCiljevi:• ostvariti uvjete slušanja koji odgovaraju akustici
prostorije u kojoj je zvuk snimljen (npr. studio ili dvorana)
• ostvariti vjernu zvučnu sliku izvornog prostora• zadržati osjećaj živosti prostora uz malo vrijeme
odjeka• na mjestu ton-majstora postići zonu bez ranih
refleksija – RFZ = Reflection-Free Zone, tj. u prvih 10 ms refleksije potisnute barem 15 dB ili 20ms i 12 dB.
Kako ostvariti ove ciljeve?
Jedno rješenje ...
…i rješenje iz RH
Kućni studio
Optimalno vrijeme odjeka za glazbene studije
Optimalno vrijeme odjeka za TV studije
4. Akustički elementi
Tri su osnovne vrste akustičkih elemenata:
Reflektori
Apsorberi
Difuzori
U daljem radu bavit ćemo se uglavnom apsorberima i difuzorima zvuka.
Apsorberi zvukaPodjela prema načinu rada:
porozni panelni rezonatorski
Apsorberi zvuka
Porozni apsorberi
Ovisnost o debljini materijala i gustoći.
6 = 100 kg/m3
4 = 60 kg/m3
3 = 50 kg/m3
2 = 30 kg/m3
Porozni apsorberi
Ovisnost o dubini zračnog prostora iza apsorpcijskog materijala.
Rezonatorski apsorberi
Nadomjesna shema rezonatorskog apsorbera
Rezonatorski apsorberi
Proračun postotka perforacije za rezonatorske apsorbere
Mjerenja karakteristika apsorbera
Vrijednost i ovisnost o frekvenciji.Osim toga pri određivanju akustičkih osobina
materijala potrebno je utvrditi vrijednost akustičkog otpora.
Načini mjerenja:• pomoću odnosa stojnih valova u cijevi (Kundtova
cijev)• razlika u vremenu odjeka u ječnoj komori• impulsne metode (TDS, MLS,...)
Mjerenja karakteristika apsorbera
Mjerenje odnosa stojnih valova u Kundtovoj cijevi.
Difuzori
djelovanje difuzora zvuka
Presjek difuzora zvuka
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
0
1
2
3
4
0 1 2 3 4 5 6 7
Mjerenja difuzora zvuka“Profuzor SV” Fran d.o.o
1000 Hz
2000 Hz
Proračun Izmjereno
Zašto je snimanje zvuka umjetnost?
Korištene pretpostavke za izvor:
• točkasti izvor zvuka – u stvarnosti ima veličinu
• neusmjereni izvor zvuka – u stvarnosti usmjeren
• jednak za sve frekvencije – u stvarnosti veličina i oblik određuju osobine ovisno o frekvenciji
Osobine akustičkih elemenata ovise o frekvenciji i kutu upada zvuka
Ljudsko uho – izrazito nelinearan element u sustavu i to frekvencijski, dinamički, prostorno
Zbog toga određivanje mjesta snimanja koje će dati ujednačenu zvučnu sliku za sve frekvencije predstavlja – UMJETNOST!
5. Izolacija
R = 43 dB
R = 56 dB
R = 60 dB
R = 67 dB
6. Zvučnici
Razmještaj zvučnika
Stereo sustav:
= 60° ± 10°
h/b = 0,9 ± 0,2
Razmještaj zvučnikaEkran 1: Udaljenost slušatelja = 3H (2ß1 = 33°)Ekran 2: Udaljenost slušatelja = 2H (2ß2 = 48°)H: Visina ekranaB: Razmak između zvčnika (širina stereo-baze)
Razmještaj zvučnika
Razmještaj zvučnika
Referentni uvjetiKarakteristika zvučnika
Referentni uvjetiUtjecaj prostora i zvučnika
Nagib zvučnika
Nagib zvučnika
Dobro
Loše
Utjecaj refleksije
7. Od ideje do rješenja...(akustičko projektiranje)
Faze projekta i izvedbe akustičke obrade:
• Prijedlog gabarita i oblika• Odabir vrste i mjesta akustičke obrade• Provjera po fazama izvedbe• Dorada po potrebi
Primjer 1. - Studio
Simulacija
3D model pripremljen za simulaciju u programu za akustičko projektiranje (EASE 4.1)
Mjerenja
Rezultati ETC i TDS mjerenja za mjerno mjesto T1
Rezultati
Primjer 2 – Radio Rovinj
U početku bijahu samo zidovi...
... od kojih nasta - Radio!
Kako spojiti sve te zidove?
Vertikalni presjek režije
Proračunato vrijeme odjeka
Izmjereno vrijeme odjeka
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
0,45
0,50
125 250 500 1k 2k 4k 8k
R/S M S
Mjerenja
top related