Akustyka pomieszczeń

Plan pracy:
1) Co to jest akustyka wnętrz?
2) Co wpływa na akustykę?
3) Izolacja akustyczna
4) Co to są fale stojące?
5) Echo akustyczne
6) Flutter echo
7) Co jest zadaniem akustyka wnętrz?

1) Co to jest akustyka wnętrz?
Akustyka wnętrz i budowli to dział akustyki architektonicznej obejmujący zagadnienia rozchodzenia się dźwięku w pomieszczeniach zamkniętych (jakości akustycznej sal koncertowych, teatrów, studiów radiowych, telewizyjnych) oraz zagadnienia izolacji dźwiękowej przegród budowlanych (ścian, stropów).

2) Co wpływa na akustykę?
Rozmiar pomieszczenia, kształt, specyficzne wymiary, tekstury ścian, podłogi i sufit wpływają na koloryt dźwięku. Pomieszczenie odsłuchowe może tłumić pewne częstotliwości lub podbijać niskie częstotliwości co powoduje „dudnienie”. Nie możemy zmienić akustyki barów, wind, taksówek, dyskotek, itd. Można natomiast zmienić akustykę swojego pomieszczenia odsłuchowego tak , aby uniknąć kumulowania się jakichkolwiek odchyleń.
Jakość i przydatność akustyczna pomieszczeń służących do zapisu i odtwarzania dźwięku zależy m.in. od dwóch podstawowych parametrów:
- charakterystyki i wielkości czasu pogłosu,
- poziomu zakłóceń.
Pogłos występuje, gdy dźwięk odbija się wielokrotnie od powierzchni pomieszczenia i utrzymuje się przez pewien czas, po wyłączeniu źródła dźwięku. Czas pogłosu mierzony jest od chwili ustania źródła dźwięku do momentu spadku ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu o 60 dB. Czas pogłosu w studio nagrań powinien wynosić około 0.4 sekundy. Wytłumienia zbyt "żywych" pomieszczeń można dokonać stosując panele pochłaniające z materiałów takich jak np. wełna mineralna, wata szklana, itp. Ustawienie paneli wykonanych z wełny mineralnej, w pewnej odległości od ściany powoduje, iż sprawdzają się one również w pochłanianiu częstotliwości środkowych. Natomiast, aby efektywnie tłumić niskie tony należy zwiększyć grubość panelu. Wytłumiając pomieszczenie trzeba doprowadzić do tego, żeby czas pogłosu dla każdego rodzaju tonów był taki sam. Gdy wytłumimy zbytnio średnie i wysokie częstotliwości, a niskie będą miały dłuższy czas pogłosu, to w efekcie nagrywany i odtwarzany dźwięk może być matowy i dudniący. Należy również zwrócić uwagę na to, aby zbytnio nie wytłumić pomieszczenia, gdyż pewna doza pogłosu wprowadza do muzyki więcej żywiołowości.
Według norm minimalna powierzchnia pomieszczenia studyjnego powinna wynosić 20 m2. W małych i źle zwymiarowanych pomieszczeniach mogą powstawać dudnienia, wywołane m.in. falami stojącymi.

3) Izolacja akustyczna
Aby powstrzymać dźwięk przed swobodnym przedostawaniem się z i do pomieszczenia potrzebna jest masa. Im cięższa bariera tym lepiej poradzi sobie ona ze stłumieniem dźwięku. Izolacja jest zabiegiem mającym na celu zniwelowanie efektu przedostawania się dźwięku poza ściany pomieszczeń.
Efektywność pochłaniania (tłumienia) dźwięku określana jest mianem wskaźnika redukcji dźwięku, mierzonego w decybelach (dB). Niestety izolacja akustyczna jest mniej efektywna dla niskich częstotliwości, dlatego efektywność pochłaniania dźwięku mierzy się najczęściej dla różnych przedziałów częstotliwości. Ważnym zjawiskiem podczas projektowania izolacji jest tzw. prawo masy, które mówi, że w przypadku podwojenia masy ściany transmisja dźwięku przez nią obniży się o połowę. Akustyczne anomalie są powodowane przez fale dźwiękowe odbijające się między dwoma płaszczyznami (np. równoległymi, gładkimi ścianami). Zjawisko to może zostać zlikwidowane przez postawienie przegród akustycznych na drodze fal dźwiękowy. Mogą to być ustroje rozpraszające, ekrany akustyczne, podwieszane ścianki, lub meble. Okna łatwo wprowadzane są w drgania. Najlepszym rozwiązaniem jest zamontowanie pikowanej osłony z włókna szklanego lub winylowej bariery na okno ( 6mm grubości, przepuszcza naturalne światło i daje wskaźnik STC na poziomie 26 dB). Na podobnej zasadzie należy obchodzić się z drzwiami, gdyż również stanowią one słaby punkt akustyczny studia.

4) Co to są fale stojące?
Jeśli dźwięki basowe sprawiają wrażenie dudniących, a inne szybko zanikają, wina leży po stronie tzw. fal stojących. Fala odbita i bezpośrednia biegną w tym przypadku po tej samej drodze tworząc falę stojącą. Fale stojące sprawiają, że w rogach pomieszczenia i miejscach ich stykania się z podłogą i sufitem kumuluje się ciśnienie dźwięku. Jednym ze sposobów na uniknięcie tego zjawiska jest zastosowanie w pomieszczeniu nierównoległych, względem siebie powierzchni ścian.

5) Echo akustyczne
Dźwięk jaki słyszymy w pomieszczeniu wynika z ograniczenia przestrzeni w której rozchodzi się fala akustyczna. Przy zetknięciu się z powierzchniami ograniczającymi pomieszczenie (sufit, ściany, podłoga), lub z przedmiotami znajdującymi się w pomieszczeniu część energii akustycznej przenika w głąb każdego z nich, w pewnej mierze wywołując falę dźwiękową załamaną, w pewnej zaś zamieniając się na energię cieplną. Pozostała część energii „wraca” do pomieszczenia w postaci fali odbitej wywołując często zjawisko echa akustycznego. Echo akustyczne to dźwięk odbity przychodzący do punktu obserwacji z takim natężeniem i opóźnieniem, że może być przez obserwatora słuchowo wyodrębniony od dźwięku bezpośredniego.
6) Flutter echo
Szczególnym rodzajem echa akustycznego jest tzw. echo trzepoczące (ang. flutter echo). Zjawisko to występuje w pomieszczeniach w których przeciwległe ściany, lub strop i sufit są do siebie równoległe, a ich powierzchnie w dużym stopniu odbijają falę akustyczną. Wygenerowanie w takim pomieszczeniu krótkiego impulsu, powoduje wielokrotne, naprzemienne odbicie fali od każdej z przegród, postrzegane przez obserwatora podobnie jak dźwięk trzepoczących ptasich skrzydeł.
Echo trzepoczące to wrażenie dźwiękowe związane z postrzeganiem kilku oddzielnych w czasie impulsów, które przynoszą w równych odstępach czasu fale odbite. Podobnie jak w przypadku echa akustycznego (pojedynczego), warunkiem słyszalności echa trzepoczącego jest, aby odstęp czasu pomiędzy końcem jednej a początkiem kolejnej fali odbitej przekraczał 50 ms. Drugi warunek określa ile odbić usłyszy obserwator zanim flutter echo przestanie być słyszalne. Powstawanie flutter echa w pomieszczeniach jest zjawiskiem bardzo niepożądanym. Wielokrotne odbicia zaburzają zrozumiałość mowy, tworząc nieprzyjemny klimat akustyczny. Istnieją dwie metody zapobiegania temu zjawisku. Pierwsza polega na eliminowaniu równoległych powierzchni poprzez pochylanie jednej z nich – np. sufitu. Odpowiednie pochylenie sufitu pozwala nadać taki bieg promieniom fal odbitych, który zapewni równomierne nadźwiękowienie pomieszczenia. Druga metoda zapobiegania polega na silnym wytłumieniu jednej, lub obu powierzchni zapobiegając tym samym postrzeganiu trzepoczącego echa.
7) Co jest zadaniem akustyka wnętrz?
Zadaniem akustyka wnętrz jest ocena, projektowanie oraz adaptacja akustyczna wnętrz. Wnętrza budowlane można podzielić na dwie grupy:
a) pomieszczenia produkcyjne, biurowe, usługowe,
b) pomieszczenia o przeznaczeniu kulturalnym, szkoleniowym, rozrywkowym:
 wnętrza do odsłuchu bezpośredniego,
 wnętrza do nagrań oraz odtwarzania muzyki i mowy.
Zadaniem projektów pomieszczeń grupy a, jest zminimalizowanie wytwarzanych w nich hałasów w celu poprawy komfortu pracy oraz zwiększenia zrozumiałości mowy. Osiąga się to poprzez odpowiednie ukształtowanie pomieszczenia oraz stosowanie ustrojów dźwiękochłonnych.
Projektowanie pomieszczeń grupy b jest uwarunkowane przez potrzeby użytkowników pomieszczeń, np. muzyków. Zadaniem akustyków jest zaprojektowanie, bądź zmodyfikowanie akustyki wnętrza zgodnie z jego przeznaczeniem oraz oczekiwaniami słuchaczy. Badania przeprowadzone na przestrzeni ostatniego stulecia, zaowocowały odkryciem większości praw rządzących dźwiękiem w przestrzeniach zamkniętych. Dziś, projektowanie pomieszczeń wspomagają profesjonalne programy komputerowe, jednak wiedza na temat mechanizmów przewidywania i modyfikacji dźwięku w pomieszczeniu nadal stanowi podstawę wykonania dobrego projektu (adaptacji) akustyki wnętrza.