MALÉ AKUSTICKÉ ABC

Optimální akustika místnosti je výsledkem složité interakce různých faktorů, které jsou ovlivněny jak fyzikálními vlastnostmi místnosti, tak jejím zamýšleným využitím. Pro zlepšení akustiky místnosti je zásadní nejen pochopit fyzikální principy šíření zvuku, ale také zohlednit individuální vnímání zvuku a účinky různých akustických jevů. Základní pochopení nejdůležitějších akustických pojmů, jak je uvádí "Malá abeceda akustiky", je nezbytné pro výběr správných materiálů pro optimalizaci akustiky místnosti.

Akustika budovy vs. akustika místnosti

Pokud se nyní podíváme na účinky zvuku na lidi v uzavřené místnosti, uvidíme následující zásadní rozdíl:

V oblasti stavební akustiky je proto jednou z řešených otázek, jak zabránit pronikání zvuku do uzavřené místnosti, tj. zvuková izolace. Naproti tomu prostorová akustika se zabývá šířením zvuku v uzavřených místnostech a snaží se zkoumat prostředky, kterými lze šíření zvuku uvnitř místnosti optimálně ovlivnit, často pomocí útlumu (pohlcování) zvuku a cíleného odrazu nebo difúze.

Lidský sluch

Naše lidské ucho vnímá kolísání tlaku vzduchu, které se označuje jako zvukové vlny a je vyvoláno zvukovou událostí. Výška zvukové události je určena frekvencí zvuku ƒ, tj. počtem kmitů za sekundu, která je popsána jednotkou SI Hertz [Hz]. Čím nižší je frekvence, tím větší je příslušná vlnová délka zvukové vlny, přičemž lidské ucho vnímá frekvence od přibližně 20 Hz do 20 000 Hz. Při akustickém plánování je vždy nutné zohlednit všechny parametry v závislosti na frekvenci, aby bylo zajištěno čisté a smysluplné plánování.

Ne všechny slyšitelné signály pokrývají celý frekvenční rozsah lidského sluchu. Lidská řeč například sahá od přibližně 125 Hz do 8 kHz. Tento rozsah je proto pro plánování akustiky místnosti obzvláště důležitý. Z frekvenčního složení signálu vyplývá jeho charakteristická zvuková barva.

Zvuková událost musí mít také určitou hlasitost, aby ji ucho vůbec vnímalo. Tato hodnota je známá jako práh slyšitelnosti, který je rovněž frekvenčně závislý. Lidské ucho je nejcitlivější na zvuky v rozmezí 500 Hz až 4 kHz, zatímco zvuky v pásmu basů pod 100 Hz vnímá vůbec jen při vysoké hlasitosti.

Doba dozvuku

Nejdůležitějším měřítkem při posuzování akustiky místnosti je doba dozvuku T. Tento parametr se používá k popisu doby, za kterou zvuková událost dozní na jednu miliontinu své původní energie, tj. ztratí 60 dB na úrovni.

Pokud je zvuková událost vyvolána v místnosti, šíří se zvukové vlny po místnosti více či méně sféricky v závislosti na směrové charakteristice zdroje zvuku. Pouze část zvukové energie se dostane přímo k posluchači. Velká část zvukové energie se k posluchači dostane se zpožděním prostřednictvím odrazů od povrchů v místnosti. Čím více je v místnosti tvrdých povrchů, tím častěji se zvuková vlna v místnosti odráží a tím více odrazů se dostane k posluchači, což vede k delší době dozvuku. Dobu dozvuku lze proto zkrátit a regulovat zavedením povrchů pohlcujících zvuk.

Pro různé typy použití se v závislosti na objemu místnosti sledují různé doby dozvuku:

Absorpce zvuku

Pro snížení dozvuku v místnosti je třeba použít materiály pohlcující zvuk. Často se používají tzv. porézní absorbéry, tj. materiály s určitou pórovitostí, jako jsou textilie nebo pěny s otevřenými póry. Dopadající zvuková energie se v takových materiálech vlivem tření a difrakčních jevů uvnitř materiálu přeměňuje na teplo, a tím se "pohlcuje". Méně často se používají membránové absorbéry (známé také jako panelové měniče) nebo Helmholzovy absorbéry, které pohlcují dopadající zvukovou energii na jiném fyzikálním principu. Vlastnost, jak dobře dokáže materiál pohlcovat zvuk, se udává pomocí bezrozměrné hodnoty α (součinitel zvukové pohltivosti). Platí následující:

• α = 1 odpovídá 100% pohltivosti
• α = 0 odpovídá 0 % odrazu

Schopnost různých materiálů pohlcovat zvuk je silně závislá na frekvenci, proto se pohltivost zvuku v dozvukové komoře měří a udává také jako funkce frekvence. Pro snazší klasifikaci materiálů lze z koeficientu zvukové pohltivosti závislého na frekvenci vypočítat průměrnou hodnotu, která se pak přiřadí ke třídě pohlcovače zvuku:

Při měření součinitele zvukové pohltivosti v dozvukové místnosti je pro naměřenou hodnotu rozhodující také typ instalace. Naměřené hodnoty pohltivosti akustických clon proto nelze uvádět obecně, ale měly by být vždy uváděny v souvislosti s příslušným zkušebním zařízením. Naše závěsy standardně měříme se vzdáleností 100 mm od stěny a s 0 % i 100 % přídavkem záhybů.

Zvuková izolace

V oblasti stavební akustiky je důležitý zejména index zvukové neprůzvučnosti stavebního prvku. Ten udává, do jaké míry je zabráněno šíření dopadajícího zvuku. Na rozdíl od pohltivosti se nejedná o snížení odrazů (a tedy doby dozvuku) v uzavřené místnosti, ale o snížení hlasitosti mezi dvěma částmi místnosti nebo oddělenými místnostmi. Zvuková izolace stavebního prvku závisí do značné míry na jeho hmotnosti a složení materiálů.

Index zvukové izolace R se udává v dB, tj. ve stejné jednotce jako hladina akustického tlaku. Zdvojnásobení akustického tlaku odpovídá zvýšení naměřené hladiny o 6 dB. Vnímaná hlasitost signálu však závisí na mnoha dalších faktorech, jako je doba trvání expozice, frekvence nebo spektrální složení. Subjektivně vnímané zdvojnásobení hlasitosti odpovídá rozdílu hladin přibližně 10 dB.

Hladina akustického tlaku

Fyzikální veličinou, která se používá k charakterizování síly zvukových jevů, je akustický tlak měřený v pascalech [Pa]. Lidské ucho je schopno vnímat velmi široký rozsah kolísání tlaku ve vzduchu. Mezi prahem slyšitelnosti (přibližně 20 μPa) a prahem bolesti (20 Pa) je poměr 1:1 000 000. Pro přehledné znázornění se akustický tlak uvádí v poměru k prahu slyšitelnosti, což také více odpovídá lidskému sluchovému vjemu. Výsledkem je jednotka decibel [dB] pro hladiny zvuku.

Odpor proudění

Jak je popsáno v kapitole o pohlcování zvuku, v porézních pohlcovačích, mezi které patří většina clon, je nárazového zvuku dosaženo třecími účinky v materiálu. Aby bylo toto tření umožněno, musí se tzv. odpor proudění pohybovat v rozmezí 500 až 1500 Pa s/m. Je-li tato hodnota výrazně nižší, lze materiál označit za zvukově propustný; je-li hodnota výrazně vyšší, velká část zvukové energie se buď odráží, nebo prochází materiálem bez dalšího pohlcování zvukové energie.

Odpor proti proudění poskytuje údaj o akustických vlastnostech materiálu bez ohledu na stav instalace. Skutečné akustické vlastnosti součásti je však vždy třeba posuzovat v souvislosti s instalací na místě, pro které se součinitel zvukové pohltivosti měří.