MAJHNA AKUSTIČNA NAPRAVA-ABC
Optimalna akustika prostora je rezultat zapletenega medsebojnega delovanja različnih dejavnikov, na katere vplivajo tako fizične značilnosti prostora kot njegova predvidena uporaba. Za izboljšanje akustike prostora je ključno ne le razumevanje fizikalnih načel širjenja zvoka, temveč tudi upoštevanje individualnega zaznavanja zvoka in učinkov različnih akustičnih pojavov. Osnovno razumevanje najpomembnejših akustičnih izrazov, kot so predstavljeni v "Malem abecedniku akustike", je bistveno za izbiro pravih materialov za optimizacijo akustike prostora.
Akustika stavbe v primerjavi z akustiko prostora
Če si zdaj ogledamo učinke zvoka na ljudi v zaprti sobi, lahko opazimo naslednjo temeljno razliko:
Na področju stavbne akustike je zato eno od vprašanj, ki se obravnavajo, kako preprečiti prodiranje zvoka v zaprt prostor, tj. zvočna izolacija. Akustika prostorov pa je študija širjenja zvoka v zaprtih prostorih in poskuša raziskati načine, s katerimi je mogoče optimalno vplivati na širjenje zvoka v prostoru, pogosto s pomočjo dušenja zvoka (absorpcije) in usmerjenega odboja ali difuzije.
Človeški sluh
Človeško uho zaznava nihanje zračnega tlaka, ki ga imenujemo zvočni valovi in ga sproži zvočni dogodek. Višino zvočnega dogodka določa frekvenca zvoka ƒ, tj. število nihanj na sekundo, ki jo opisuje enota SI Hertz [Hz]. Nižja kot je frekvenca, večja je ustrezna valovna dolžina zvočnega valovanja, pri čemer človeško uho zaznava frekvence od približno 20 Hz do 20 000 Hz. Pri akustičnem načrtovanju je treba vse parametre vedno obravnavati v odvisnosti od frekvence, da bi zagotovili čisto in smiselno načrtovanje.
Vsi slišni signali ne pokrivajo celotnega frekvenčnega območja človeškega sluha. Človeški govor na primer sega od približno 125 Hz do 8 kHz. To območje je zato še posebej pomembno za načrtovanje akustike prostora. Rezultat frekvenčne sestave signala je značilna zvočna barva signala.
Zvočni dogodek mora imeti tudi določeno glasnost, da ga uho sploh zazna. To je tako imenovani prag slišnosti, ki je prav tako odvisen od frekvence. Človeško uho je najbolj občutljivo za zvoke v območju med 500 Hz in 4 kHz, medtem ko zvoke v nizkotonskem območju pod 100 Hz sploh zaznava le pri visoki glasnosti.
Čas odmeva
Najpomembnejše merilo pri obravnavi akustike prostora je čas odmeva T. Ta parameter se uporablja za opis časa, ki je potreben, da se zvočni dogodek zmanjša na eno milijoninko svoje prvotne energije, tj. da izgubi 60 dB na ravni.
Če zvočni dogodek nastane v prostoru, se zvočni valovi širijo bolj ali manj sferično po prostoru, odvisno od smerne značilnosti vira zvoka. Le del zvočne energije doseže poslušalca neposredno. Velik del zvočne energije pride do poslušalca z zamudo zaradi odbojev od površin v prostoru. Več kot je trdih površin v prostoru, pogosteje se zvočno valovanje odbije v prostoru in več odbojev doseže poslušalca, zaradi česar se podaljša čas odmeva. Čas odmeva je zato mogoče skrajšati in uravnavati z uvedbo površin, ki absorbirajo zvok.
Pri različnih vrstah uporabe so glede na prostornino prostora namenjeni različni časi odmeva:
Absorpcija zvoka
Za zmanjšanje odmeva v prostoru je treba uporabiti materiale, ki absorbirajo zvok. Pogosto se uporabljajo tako imenovani porozni absorberji, tj. materiali z določeno poroznostjo, kot so tekstil ali pene z odprtimi porami. Vpadna zvočna energija se v takih materialih zaradi trenja in učinkov difrakcije znotraj materiala pretvori v toploto in se tako "absorbira". Membranski absorberji (znani tudi kot ploščni pretvorniki) ali Helmholzovi absorberji, ki absorbirajo vpadno zvočno energijo po drugačnem fizikalnem načelu, se uporabljajo redkeje. Lastnost, kako dobro lahko material absorbira zvok, je določena z brezrazsežno vrednostjo α (koeficient absorpcije zvoka). Velja naslednje:
- α = 1 ustreza 100-odstotni absorpciji
- α = 0 ustreza 0 % odbojnosti
Sposobnost različnih materialov, da absorbirajo zvok, je močno odvisna od frekvence, zato se absorpcija zvoka v odmevni komori meri in določa tudi kot funkcija frekvence. Za lažje razvrščanje materialov lahko iz koeficienta absorpcije zvoka, odvisnega od frekvence, izračunamo povprečno vrednost, ki jo nato pripišemo razredu absorberjev zvoka:
Pri merjenju koeficienta absorpcije zvoka v prostoru za odmev je za izmerjeno vrednost odločilna tudi vrsta vgradnje. Izmerjenih vrednosti absorpcije akustičnih zaves zato ni mogoče navesti na splošno, temveč jih je treba vedno navesti v povezavi z ustrezno preskusno napravo. Naše zavese standardno merimo pri 100 mm oddaljenosti od stene ter pri 0- in 100-odstotnem dovoljenju za plise.
Zvočna izolacija
Na področju stavbne akustike je še posebej pomemben indeks zmanjšanja hrupa stavbnega elementa. Ta kaže, v kolikšni meri je preprečeno širjenje vpadnega zvoka. V primerjavi z absorpcijo pri tem ne gre za zmanjšanje odbojev (in s tem časa odmeva) v zaprtem prostoru, temveč za zmanjšanje glasnosti med dvema deloma prostora ali ločenimi prostori. Zvočna izolacija gradbenega elementa je močno odvisna od njegove teže in sestave materialov.
Indeks zvočne izolativnosti R je podan v dB, tj. v enaki enoti kot raven zvočnega tlaka. Podvojitev zvočnega tlaka ustreza povečanju izmerjene ravni za 6 dB. Vendar je zaznana glasnost signala odvisna od številnih drugih dejavnikov, kot so trajanje izpostavljenosti, frekvenca ali spektralna sestava. Subjektivno zaznana podvojitev glasnosti ustreza razliki v ravni približno 10 dB.
Raven zvočnega tlaka
Fizikalna količina, ki se uporablja za opis jakosti zvočnih dogodkov, je zvočni tlak, merjen v paskalih [Pa]. Človeško uho lahko zazna zelo širok razpon nihanja tlaka v zraku. Med pragom slišnosti (približno 20 μPa) in pragom bolečine (20 Pa) je faktor 1:1.000.000. Za jasnejši prikaz je zvočni tlak podan kot razmerje do praga slišnosti, kar tudi bolj ustreza človeškemu slušnemu vtisu. Tako se za ravni zvoka uporablja enota decibel [dB].
Odpornost pretoka
Kot je opisano v poglavju o absorpciji zvoka, se udarni zvok v poroznih absorberjih, med katere spada večina zaves, doseže z učinki trenja v materialu. Da bi omogočili takšno trenje, mora biti t. i. upor proti toku med 500 in 1500 Pa s/m. Če je vrednost bistveno nižja, lahko material označimo kot zvočno prepusten; če je vrednost bistveno višja, se velik del zvočne energije bodisi odbije bodisi preide skozi material brez nadaljnje absorpcije zvočne energije.
Tokovna upornost je pokazatelj akustičnih lastnosti materiala ne glede na pogoje vgradnje. Vendar je treba dejanske akustične lastnosti sestavnega dela vedno upoštevati v povezavi z vgradnjo na kraju samem, za katero se meri koeficient absorpcije zvoka.
