Galite nusipirkti brangiausią sistemą pasaulyje, bet jei ją pastatysite mažoje kubinėje patalpoje, kaina nebebus svarbi. Tinkamos garsiakalbių vietos radimas yra vienintelis svarbiausias veiksnys norint pasiekti gerą garsą jūsų kambaryje. Labai tikslus garsiakalbių išdėstymas gali atverti jums naują garso dimensiją. Jokie garsiakalbiai neegzistuoja patys. Jie yra neišvengiamas kompromisas su klausymosi kambariu. Nėra vien gerų garsiakalbių – yra tinkamų. Turint daug noro ir šiek tiek sėkmės, jūsų kambarys gali tapti laimingiausia vieta. Darysime prielaidą, kad visi baldai ir baldai kambaryje egzistavo prieš įsigyjant garsiakalbius ar įrangą, kuri turėtų būti integruota į jūsų kambarį nepažeidžiant esamos dinamikos. Geros klausymosi patalpos tikslas – sumažinti spalvingumą, kuris stipriausias žemųjų dažnių diapazone nuo 20 iki 200 Hz. Esant aukštesniems dažniams, taip pat veikia patalpa, tačiau rezonansai yra daug mažiau problemiški, nes daug lengviau pasiekti aukšto dažnio rezonansus. Bet kuri patalpa rezonuos daugeliu dažnių.

Rezonansinės smailės tikslumas ir aukštis priklauso nuo patalpos sugerties savybių. Kambarys su daug minkštų baldų, kilimais ant grindų ir užuolaidomis akustiškai bus gana „negyvas“. Tokiose patalpose dažnio atsako smailės ir nuosmukiai turi 5-10 db netolygumą. Kambarys su plikomis sienomis ir grindimis bus labai gyvas, o viršūnės ir slėniai svyruos 10–20 dB ar daugiau. Bendra taisyklė yra tokia, kad geroje akustinėje ir teisingoje patalpoje garsiakalbius galite pastatyti gana arti atspindinčių paviršių, sukeldami minimalias neigiamas pasekmes. Prastai akustinėse patalpose pagrindinė strategija – kolonėles išdėstyti kuo toliau nuo patalpos ribų ir klausytojo.

Jei jaučiame gilių dažnio kritimų ar viršūnių seriją, tai yra atspindžių rezultatas. Sumažinus atspindžių lygį, tikroji dažnio atsako kreivė suplokštėja.Svarbiausia kuo labiau sumažinti ankstyvus atspindžius (mažiau nei 20ms) Sumažinus juos gerėja garso kokybė ir stereo vaizdas. Kaip galime pagerinti patalpos akustiką, kad ši kreivė būtų išlyginta? Tai galima padaryti naudojant sugeriančias medžiagas, kad padengtumėte kietus paviršius šalia garsiakalbio. Geriausia, naudingiausia klausymosi aplinka yra pilnas „gyvos“ ir „negyvos“ kambario akustikos principų derinys. Man asmeniškai labiau patinka šiek tiek miręs kambarys, o ne gyvas kambarys. Kaip tai galima nustatyti be specialių instrumentų? Suplok rankomis. Ar tau atrodo, kad garsas slūgsta natūraliai, ar jis per ilgai nutyla (gyvas), ar, priešingai, per greitai nutyla (negyvas)? Geriausias sprendimas yra užtikrinti patalpoje pagrįstą sklaidos ir absorbcijos pusiausvyrą. Kambarys su plikomis sienomis turės stiprų aidą, kuris pablogins aiškumą. Sienų menas, knygų lentynos, užuolaidos ir grindų dangos sugers garsą ir išsklaidys žalingus atspindžius. Neuždengti langai, plikos grindys ir sienos nepageidautinos.

Garsiakalbiai turi būti akustiškai negyvoje zonoje, užimančioje maždaug 1/3 patalpos erdvės. Tada yra labai gyva patalpos zona, kurioje turėtų būti daiktai, kurie išsisklaido, bet nesugeria garso. Kuo arčiau garsiakalbio yra sugeriantis paviršius (kilimas), tuo geriau. Įvairių tipų kilimai ir kilimo pamušalas (pamušalas) labiausiai veikia viršutinius vidurius ir aukštus dažnius. Kuo storesnis ir didesnis kilimėlis ar kilimas, tuo labiau jis „sugers“ šiuos dažnius. Kilimai ir užuolaidos sumažina aidėjimą patalpoje ir dėl to garso energijos perdavimą į sienas. Kiliminė danga mažai veikia žemuosius dažnius, tačiau vidutiniai dažniai gali priblokšti. Man labiau patinka kilimėlis nuo sienos iki sienos, kuris nėra storas. Tai pagrįsta, jei tik todėl, kad dauguma garsiakalbių gamintojų atlieka kritinį savo gaminių klausymosi seansą patalpose su visiškai nutildytomis grindimis.

Daugelis ekspertų mano, kad kilimo/dangos pagrindas turi būti iš natūralaus pluošto, o ne gumos ar porolono, nes... jie sugeria dažnius selektyviai – vieni dažniai yra gerokai susilpnėję, o kiti visai neslopinami. Svarbiausia – kuo labiau sumažinti ankstyvus apmąstymus. Jų sumažinimas pagerina garso kokybę ir stereofoninį vaizdą. Visi įrašų studijos dizaineriai stengiasi kiek įmanoma sumažinti ankstyvus atspindžius. Kaip tinkamai pastatyti garsiakalbius kambaryje? Turėtumėte turėti 2 pagrindinius tikslus: vienodo dažnio atsaką ir gerą 3D vaizdą. Net jei turite gerus garsiakalbius, kambario įtaka yra labai svarbus veiksnys. Daugeliu atvejų svarbiau atkreipti dėmesį į patalpos akustiką nei išleisti dvigubai daugiau pinigų naujiems garsiakalbiams.

Simetrija

Aplinka už garsiakalbių ir šonuose turi būti simetriška. Mažiau svarbi aplinka, esanti šalia klausytojo. Kalbant apie priekinių ir galinių sienų simetriją, yra daug įvairių priemonių šalininkų. Daugelis (bet ne visi) sutinka, kad siena už klausytojo turėtų labai atspindėti.

Profesionalai mano, kad visa zona aplink garsiakalbius turi būti pritemdyta, kad būtų kuo mažiau atspindžių. Kitas dalykas: šonines sieneles patartina sudrėkinti tik priešais garsiakalbį, kad būtų sumažintas artimas šoninės sienelės atspindys. Norint geriausiai atkurti trimatį garso vaizdą, patalpoje turi būti gera simetrija tarp garsiakalbių ir aplink juos. Tai reiškia, kad jei garsiakalbiai nėra išdėstyti simetriškai, ankstyvieji atspindžiai nuo pirmojo garsiakalbio galinės sienelės skirsis nuo antrojo garsiakalbio ir bus pažeistos svarbios stereo signalo dalys. Būtina, kad atstumas nuo jūsų iki abiejų garsiakalbių būtų kuo identiškesnis. Gerose sistemose bus aiškiai girdimas kelių cm nuokrypis. Paprastai manoma, kad kalbėtojas ir klausytojas turi sudaryti lygiakraštį trikampį, tačiau tai nėra absoliuti taisyklė. Kai kurie gamintojai pateikia rekomendacijas dėl garsiakalbių išdėstymo. Atminkite, kad bet kokia rekomendacija yra tik pradžia, pradžia eksperimentui, tinkamai eksperimentuodami pasieksite norimų rezultatų.

Nukreiptas garsas iš garsiakalbio pirmiausia yra atsakingas už vaizdą, o atspindėtas garsas labiausiai atsakingas už garsiakalbio tonų balanso keitimą – garso tankio, dilimo ir pan. Bet koks atspindintis paviršius – siena, grindys, baldai – sukuria atspindžius. Remiantis tuo, turėtų būti išdėstyti garsiakalbiai. Svarbiausia kiek įmanoma sumažinti natūralius atspindžius. Ankstyvieji atspindžiai klausytoją pasiekia beveik kartu su tiesioginiu garsu, pablogindami signalą. Pavyzdžiui, garsiakalbiai su plačiomis priekinėmis plokštėmis – plokštumos ir pan., mažiau kritiškai vertina šalia esančias šonines sienas ir paviršius, tačiau labai kritiškai vertina artumą prie galinės sienelės. Apskritai, kuo toliau nuo atspindinčių paviršių ir kuo toliau nuo galinių sienų, tuo didesnis garso scenos gylis ir tuo daugiau bus „oro“.

Klausymosi padėtis

Klausytojas turi sėdėti tiksliai viduryje tarp garsiakalbių, atstumas iki klausytojo yra šiek tiek didesnis nei atstumas tarp garsiakalbių. Jei nesilaikysite šios taisyklės, niekada neišgirsite gero garso vaizdo. Proporcingų matmenų kambaryje geriausia klausymosi padėtis yra 30-90 cm nuo galinės sienos. Jei sėdite tiesiai prie sienos, turėtumėte šiek tiek pritemdyti erdvę ant sienos tiesiai už galvos. Jūsų smegenys negalės apdoroti šių atspindžių, bet patikėkite manimi, šiuo atveju jie gali labai pakeisti garsą.

Atsiminkite vieną dalyką – jei galva prigludusi prie galinės sienelės, tai turi du teigiamus efektus. Pirma, arti sienų garso slėgis yra didžiausias, o garso bangų greitis yra mažiausias. Padėtis didžiausio slėgio zonoje leidžia geriau suvokti gilius žemuosius dažnius. Antra, atsispindinčios garso bangos yra trumpesnės nei galvos apimtis, todėl smegenys negali išmatuoti laiko tarpo tarp ausų. Kai smegenys negali aptikti atspindžių, jos ignoruoja juos.

Tai paprastas pavyzdys, kaip smegenys ignoruoja nepageidaujamą ar nereikšmingą informaciją ir Haaso efekto patvirtinimą – jei informacija iš kalbėtojo ateina pirmiausia, tai bet kokie iškraipymai ir atspindžiai (net ir nemalonūs) atsiras vėliau ir daug mažesniu garsu – ir mūsų smegenys jų nepaisys.

Dažnai klausytojas sėdi per toli nuo kalbėtojo. Kuo toliau sėdite, tuo daugiau laisvos patalpos erdvės veikia garsą, ypač vidutiniuose ir aukštuose dažniuose, tačiau arti taip pat yra blogai – garsas nespėja susiformuoti į vaizdą. Didelę reikšmę turi garsiakalbių aukštis. Geriausia, kai aukštų dažnių garsiakalbis yra tiesiai virš ausies (bet ne visada) – eksperimentuokite, sėdėti aukščiau ar žemiau. Kameris – šiuo metodu galima sufokusuoti garso vaizdą (vaizdą) ir sureguliuoti tonų balansą, taip pat optimizuoti vidutinius ir aukštus dažnius, reguliuojant jų kryptį. Lengviausias būdas tai padaryti yra su dviem žmonėmis. Pirmiausia nukreipkite garsiakalbius taip, kad jie būtų nukreipti į tašką, esantį šiek tiek už klausytojo galvos – išlaikant vienodą atstumą nuo ausies iki kiekvieno garsiakalbio aukštų dažnių garsiakalbio. Groti muziką vokalu arba smuiku. Vienas asmuo turėtų stebėti triuką. Kitas turėtų pasukti kintamąją srovę aplink vidinį priekinį smaigalį. Klausytojas turi atrasti, kuris garsiakalbio išdėstymas yra geriausias. Kai tai bus padaryta, antrą garsiakalbį įdiekite taip pat, kaip ir pirmąjį. Vieni garsiakalbiai veikia geriau pasukti į vidų, kiti kitaip, tačiau geriausia jų labai nesukti į vidų arba visai neliesti. Laikykitės gamintojo rekomendacijų.

Svarbiausia teisingai užpildyti centrinius vaizdus, ​​neprarandant garso scenos pločio. Svarbus veiksnys yra ir garsiakalbių pakreipimas – pirmyn, atgal, į vidų ir t.t. – taip pat turi įtakos garsui. Daugelis gamintojų neigiamai pakreipia priekines savo garsiakalbių plokštes, kad būtų užtikrintas tinkamas garsiakalbių vaizdas ir garso darna.

Klausymo aukštis

Dviejų krypčių garsiakalbiuose jūsų ausys turi būti ties įprasta linija tarp aukštų dažnių ir žemų dažnių garsiakalbio, o 3 krypčių garsiakalbiuose – ties linija tarp aukštų ir vidutinių garsiakalbių. Atminkite, kad geriausia vieta sukurti erdvią garso erdvę gali būti ne ideali vieta bosui. Turime rasti kompromisą, kuriame, mūsų nuomone, šios savybės būtų maksimalios. Priklausomai nuo asmeninio skonio, kartais galite paaukoti vieną dėl kito. Atjungimas nuo grindų yra svarbiausias dalykas montuojant garsiakalbius. Tik išsprendę šią problemą galėsite išgirsti savo garsiakalbius tokius, kokie jie yra iš tikrųjų. Garsiakalbiai yra jautriausi rezonansams, todėl dauguma jų reikalauja standaus fiksavimo. Svarbiausias dalykas, kurį suteikia tvirta garsiakalbių instaliacija, yra aiškus dėmesys, aiškumas, detalės, sanglauda ir gerai artikuliuoti žemieji dažniai. Garsas taps tankesnis ir aiškesnis, ypač esant dideliam garsui. Kuo brangesnė jūsų sistema, tuo didesni garsiakalbių įrengimo reikalavimai. Jei garsiakalbiai yra per žemai, sumažėja dinaminis diapazonas. Jūsų kambario akustinių charakteristikų pagerinimas gali visiškai pakeisti jūsų nuomonę apie sistemos kokybę. Kokios kambario savybės turi įtakos garsui. Visas garsas jūsų kambaryje priklausys nuo trijų akustinių savybių derinio: atspindžio, sklaidos, sugerties. Geras klausymo kambarys turės proporcingą šių savybių kiekį. Kuo mažesnis atstumas tarp sienų, kur yra garsiakalbiai ir klausytojas, tuo garsesnis garsas; kuo didesnis atstumas tarp šių sienų, tuo gilesni žemieji dažniai. Atspindžiai: visą arba didžiąją garso energijos dalį sudaro atspindžiai, atsirandantys patalpoje pagal taisyklę: kritimo kampas lygus atspindžio kampui. Kieti plokšti ir lygūs paviršiai – plikos sienos, stiklas, pliki kieti baldų paviršiai – atspindi garso energiją.

Difuzija

Visos arba didžioji dalis garso bangų, atsispindėjusių atgal į patalpą, jau yra netvarkingoje būsenoje – atsitiktinai išsklaidyta garso masė. Kieti, neplokšti, šiurkštūs, briaunoti paviršiai, cilindriniai ir apvalūs objektai sklaido garsą. Sugertis Priešingai nei atspindžiai, didžioji dalis garso energijos yra sugeriama. Minkšti porėti paviršiai: kilimai, grindų dangos, minkšti baldai, storo audinio draperijos ir kt. - sugerti.

Jūsų kambario žemųjų dažnių kokybė labai priklauso nuo paties kambario. Kadangi žemųjų dažnių bangos ilgis yra toks ilgas, dauguma baldų, sienų ir grindų dizaino labai mažai keičia žemųjų dažnių dažnius kambario ir garsiakalbių derinyje. Todėl norint optimizuoti žemus dažnius, reikia pasirinkti klausymosi kambarį su optimaliais matmenimis (santykiais) ir šioje patalpoje pastatyti garsiakalbius. Žemo dažnio energija sferiškai sklinda visomis kryptimis vienodai. Kai žemo dažnio garso banga atsitrenkia į kliūtį (sieną), žemųjų dažnių energija dažniausiai atsispindi atgal į kambarį, atsimušdama į visas kliūtis – grindis, sienas, lubas. Žemų dažnių garsiakalbis turi būti nevienodu atstumu nuo trijų artimiausių kambario šoninių plokštumų. Visa tai reikšminga, nes arčiausiai garsiakalbių esanti atspindinti plokštuma sustiprina kai kuriuos žemųjų dažnių dažnius.

Jei atspindinčios plokštumos yra vienodu atstumu nuo garsiakalbių, kai kurie žemųjų dažnių dažniai bus labai sustiprinti. Tie. Jei jūsų garsiakalbiai yra išdėstyti tokiu pat atstumu nuo galinės sienelės, šoninės sienelės ir spintos ar komodos sienos, tuomet gausite trigubą tam tikrų žemųjų dažnių grupių padidinimą, o tai sukels labai girdimą ūžesį tuos dažnius. Jei durys yra kambario kampuose, bosas gali tiesiog "nutekėti" pro jas. Norint rimtai klausytis, reikia uždaryti duris. Tai netaikoma vidutiniams ir aukštiems dažniams, kur energija nukreipiama labiau koncentruotai ir kontroliuojamai, kūgio, rago pavidalo. Žemo dažnio atspindžius ir rezonansus galima gana lengvai reguliuoti manipuliuojant garsiakalbių išdėstymu, keičiant atstumą nuo garsiakalbio iki artimiausios sienos.

Kuo labiau visi šie trys parametrai (atstumai) skirsis vienas nuo kito, tuo mažiau bus „unisono“ ir atitinkamai mažiau nepageidaujamų rezonansų. Stovinčios bangos – tai žemo dažnio atspindžiai (rezonansai) tarp dviejų lygiagrečių sienų – pagrindiniai gero garso priešai. Jie nuspalvina garsą jūsų kambaryje, pabrėždami tam tikras muzikines natas ir sukurdami grubų ir nenatūralų akustinės energijos pasiskirstymą kambaryje. Stovinčių bangų sklidimas yra fizinių patalpos savybių savybė ir neturi nieko bendra su įranga. Stačiakampėse patalpose stovinčios bangos atsiranda visomis trimis kryptimis vienu metu, dėl to labai sudėtingai pasiskirsto slėgis patalpoje. Stovinčios bangos sukelia pastebimą spalvą virš maždaug 300 Hz. Tačiau pavienės arba atsitiktinės stovinčios bangos gali būti pastebimos žemiau šio dažnio. Stovinčios bangos iš esmės yra kai kurių dažnių fragmentai, susikaupę kai kuriose patalpos vietose. Tolygiai paskirstytos spalvos beveik nesukelia problemų, palyginti su stovinčiomis bangomis. Suprasdami, kas yra stovinčios bangos ir kaip jos veikia, bus naudinga geriau optimizuoti kambarį ir garsiakalbius.

Ašinės stovinčios bangos konstantos tarp dviejų lygiagrečių sienų nustatymas gali būti lengvai apskaičiuotas pagal šią lygtį: (1) Fo = 1130 / 2L arba (2) Fo = 565/L (kur konstanta 1130 - šviesos greitis pėdomis per sekundę, L – atstumo tarp sienų pėdomis pavyzdys: pagrindinių stovinčių bangų apskaičiavimas trimis kardinaliomis kryptimis tokio dydžio patalpoje 4,8 (w) * 7,8 (d) * 2,4 (h) tarp trumpų sienų Fo w = 565/16 = 35 Hz tarp ilgų sienų Fo l = 565/26 = 22 Hz tarp grindų ir lubų Fo h = 565/8 = 70 Hz .

Atkreipkite dėmesį, kad šiame pavyzdyje sienos aukštis yra 2 kartus mažesnis už trumpos sienos ilgį Foh = 2Fow = 70 Hz . Šioje patalpoje ryškios spalvos būtų 70 Hz, 140 Hz, 210 Hz ir tolimesniuose kartotiniuose 70. Blogiausias įmanomas tonų pasiskirstymas būna tada, kai patalpos matmenys yra vienodi visomis trimis kryptimis, t.y. kai kambarys yra tobulas kubas. Tokioje patalpoje visų rezonansinių dažnių harmonikos bus lygios, o žemųjų dažnių rezonansai – itin grubūs ir spalvoti. Geriausias įmanomas tonų pasiskirstymas bus patalpoje, kurios matmenys nesusiję su vienu sveikuoju (daugeliu) skaičiumi. L24*W24*H8 -blogas pavyzdys - visi skyriai yra 8 kartotiniai L26*W15*H8 - geras pavyzdys. Sklandžiausias žemųjų dažnių išplėtimas bus pasiektas, jei atspindėtos energijos dažniai pasiskirstys tolygiai ir nesusilieja.

Boso atpažinimas kambaryje. Skaičius 550 yra pusė garso greičio per sekundę virš jūros lygio. Padalijus šį skaičių iš kažkokio žemųjų dažnių, tarkime, 20 Hz, gauname mažiausią atstumą tarp sienų, kuriam esant šis dažnis bus palaikomas patalpos. Jei šį skaičių padalinsime iš 20 hercų žemųjų dažnių, gautume 27,5 pėdos – tai yra mažiausias atstumas tarp jūsų kambario sienų, kad šis dažnis būtų palaikomas. Jei atstumas tarp priešingų sienų, kur yra klausytojas, ir garsiakalbio, yra 12,8 pėdos, tada 550/12,8 = 43 Hz tinka vidutinio dydžio JK garsiakalbiui, bet gaila Infinity Bass Tower garsiakalbiui.

Tarkime, kad norite, kad žemųjų dažnių dažnis būtų mažesnis nei 35 Hz – 550/35 = 15,7 pėdos yra mažiausias atstumas tarp sienų, kad būtų palaikomas 35 Hz. Tačiau šis skaičius – 15,7 – beveik dvigubai didesnis už standartinio kambario aukštį – yra bloga žinia. Kambaryje bus tos pačios stovinčios bangos dviem kryptimis.Tačiau nesijaudinkite, mažai tikėtina, kad šie matmenys bus griežti dviejų kartotiniai. Garso scena ir garso vaizdas priklauso nuo garsiakalbių vietos, jų orientacijos ir patalpos akustikos. Garsiakalbių išdėstymo optimizavimas yra sudėtinga užduotis. Kadangi garsiakalbių išdėstymas yra vienodai svarbus garso scenai ir geram žemųjų dažnių atkūrimui, turite rasti kompromisą tarp šių charakteristikų – daug geriau paaukoti šiek tiek žemųjų dažnių sumažinimą, kad gautumėte gerą pastatymą / vaizdą. Scenos gylis geriausias, kai garsiakalbiai yra tam tikru atstumu nuo priekinės sienos - tai sumažins ankstyvų atspindžių poveikį, pagerins vaizdų fokusavimą ir leis garsiakalbiams „kvėpuoti“. Su aukštos raiškos sistemomis, tiksliai išdėstytomis akustinėje erdvėje, garso scena gali išsiplėsti toli už klausymosi patalpos: užpakalinė scenos dalis nesiremia į galinę sieną, o natūraliai tęsiasi į vidų. Scenos plotis Galutinį plotį įtakoja atstumas tarp garsiakalbių ir garsiakalbių ratų išdėstymas. Tačiau atminkite, kad daugumoje įrašų ši garso charakteristika yra prastai įrašyta.

Atstumo tarp garsiakalbių nustatymas

Leiskite įrašą gerai sutelkdami dėmesį į centrinį vaizdą, pavyzdžiui, vokalas. Garsiakalbius pastatykite maždaug 1,8–2 metrų atstumu vienas nuo kito ir taip, kad jie būtų nukreipti į tašką, esantį šiek tiek už galvos. Klausykite, ar garsas pakankamai sufokusuotas. Perkelkite garsiakalbius toliau – 30 centimetrų ir klausykite dar kartą ir pan. Kai centras pradeda plonėti, neryškiai ir išsibarsčius, žinokite, kad negalite perkelti garsiakalbių toliau vienas nuo kito. Dabar žinote, kaip plačiai galite išdėstyti garsiakalbius neprarasdami centrinio vaizdo (fokusavimo) garso ir tankio. Dėmesys daugiausia, bet ne visiškai, yra susijęs su aukšto dažnio garsiakalbių perdavimu. Mūsų ausis juos naudoja, kad nubrėžtų objektą. Eksperimentuokite su ratų suvedimu.

HF sklinda labai kryptingai. Džiaugsmingas siauro kryptingumo šalutinis poveikis yra tas, kad jis sumažina klaidinančius atspindžius nuo netoliese esančių paviršių ir sumažina atspindėtų dažnių, turinčių įtakos garso vaizdui, aidą.

Balanso koregavimas

Jei sistemos balansas sureguliuotas taip, kad garsas būtų netolygus visame priekyje ir prastai sufokusuotas, priežastis gali būti ta, kad vienas garsiakalbis yra arčiau jūsų nei kitas. Pavyzdžiui, jei pagrindinis vokalas, kuris turėtų būti centre, ateina jums iš dešinės, dešinįjį garsiakalbį reikia perkelti atgal arba kairįjį garsiakalbį pastumti į priekį. Paprastai net 2-3 cm atstumo skirtumas iki jūsų jau yra aiškiai girdimas.

AC judesiai

Visi garsiakalbių šoniniai judesiai labiau paveikia vidutinius žemuosius dažnius, o judėjimas pirmyn ir atgal – žemųjų dažnių gylį.

Garso vaizdo tankis yra viena iš neįprastų ir muzikiškai labai gražių savybių – gebėjimas sutelkti ne tik aukštų dažnių energiją, bet ir gausybę muzikinės energijos, sutelktos viduriniuose ir viršutiniuose bosuose. Dėl plačios šių dažnių sklaidos charakteristikų, vaizdo tankis šioje dalyje nepriklauso nuo to, ar garsiakalbių kraštai yra aštrūs, ar suapvalinti. Siauras korpusas su labai užapvalintais kraštais sumažina atspindžius nuo priekinio skydelio, tačiau yra problemų dėl stovinčių bangų dėžutės viduje. Siauras korpusas prisideda prie gero vidutinio atkūrimo, nes Kuo siauresnis korpusas, tuo garsas tampa įvairesnis. Jei garsiakalbis su plačiu poliariniu raštu (siauras korpusas) bus patalpintas garsioje patalpoje, tada jo garso tembras bus labai iškraipytas. Dėl siauro korpuso ir mažų garsiakalbių trūksta fiziškumo ir vaizdų. Tokie garsiakalbiai turi būti atokiau nuo atspindinčių paviršių. Džiaugsmingas šalutinis siauro HF kryptingumo efektas yra tai, kad sumažinami netikri atspindžiai nuo netoliese esančių paviršių, taip sumažinant pirminius atspindžius, turinčius įtakos garso vaizdui.

Platūs priekiniai skydai ir seklios spintelės yra raktas į tinkamiausias krypties charakteristikas ir žemo dažnio diapazono pusiausvyrą tikroje klausymosi patalpoje.

Peteris Qvortrupas

Jei garsiakalbių kryptis siaura (platus korpusas), o patalpos akustika blanki, girdėsite tikrąjį garsiakalbių garsą.

Brystono akustinio dizaino ir garsiakalbių išdėstymo tyrimai

Patalpos rezonansinės charakteristikos priklauso nuo jos konfigūracijos (proporcijų) ir dizaino. Kvadratinėje patalpoje su plikomis sienomis garso sistemos akustika būtų pati prasčiausia. Kvadratinėse patalpose stovinčios bangos atsiranda iš karto trimis kryptimis, susilpnindamos ir keisdamos vienus dažnius, o kitus sustiprindamos, sustiprindamos rezonansines smailes labai siaurame diapazone. Šios smailės labai pakeičia garsą. Plikos sienos turi problemų dėl ankstyvų atspindžių (aukštas Q) – jie neleidžia garsui atsiverti, todėl jis skamba, susiaurina dinaminį diapazoną ir labai paveikia tonų balansą. Koncertų salėje turime tris pagrindinius efektus, kurie įtakoja informaciją, kurią mūsų smegenys gauna apie tos aplinkos akustines savybes:

1. Pirmoji tiesioginė garso banga, ateinanti pas mus iš instrumentų.
2. Antroji garso banga atsispindi nuo šalia esančių sienų.
3. Atsispindėjusi energija, kuri yra atsitiktinė visų viduje esančių objektų obertonai ir neturi krypties.

Tiesioginis garsas nurodo smegenims, iš kur sklinda garsas. Ankstyvieji atspindžiai, pasiekę mus per 10-20 ml/s, iškraipys garso vaizdą, tonalumą ir kt. Vėlyvieji atspindžiai (atmosfera), priešingai, suteiks aplinkai erdvumo, erdviškumo, orumo. Geroje koncertų salėje tiesioginis garsas pasiekia klausytoją 20-30 ml/sek. anksčiau nei pirminiai atspindžiai. O antriniai atspindžiai vėliau atsiranda net 100 ml/sek. Akivaizdu, kad klausymosi kambaryje turėtume siekti panašių rezultatų.

Pažymėtina, kad pop ir roko muzika dažniausiai įrašoma akustiškai apmirusioje studijos aplinkoje „artimajame lauke“, o tai neleidžia pirminiams atspindžiams ir aukšto Q garsumo. (turbūt dėl ​​to studijiniai monitoriai kambariuose dažnai skamba garsiai ir šiurkščiai, nes studijose jie girdimi artimame lauke ir labai duslioje aplinkoje, kur šis skambėjimas ir atšiaurumas nepasireiškia, bet visos įrašo detalės aiškiai girdima).

Taigi, jei jūsų kambario akustika artima koncertų salės akustikai, roko muzika skambės puikiai. Kaip pasiekti panašių rezultatų įprastame 12*18*9 pėdų kambaryje (beveik standartiniame rusiškame kambaryje, turiu pasakyti, V.M.)? Garsiakalbius dėkite taip, kad tiesioginis garsas pirmiausia pasiektų jūsų ausis, naudodami absorbentus (absorberius), kur atsiranda pirmieji atspindžiai nuo šoninių sienelių. Tačiau už jūsų turėtų būti daugiau vietos, kad būtų sukurtas didesnis garso laukas. Atsisėskite ant kėdės. Tegul kas nors pajudina veidrodį išilgai šoninės sienos. Kai matote garsiakalbio atspindį veidrodyje, tai yra pirmasis taškas, nuo kurio atsiras ankstyvieji atspindžiai. Garsas atsispindi kaip šviesa – kritimo kampas.... Čia turėtų būti dedamas absorberis. Sėdėkite 20-30 cm atstumu nuo galinės sienos. Nedėkite jokių sugeriančių medžiagų už galvos. Gali būti tik garsą skleidžiančios medžiagos, paskirstančios atsitiktinę, nekryptinę garso energiją, kuri suteikia patalpai erdvumo, nes ši atsitiktinė energija (vėlyvieji atspindžiai) ateina daug vėliau nei tiesioginis garsas. Padėkite sugeriančias medžiagas kambario kampuose.

Kitos priemonės – minkštos kėdės, gėlės, statulos ir kt. Jie taip pat išsklaidys arba sugers antrinius atspindžius. Akivaizdu, kad šie daiktai nebus tokie veiksmingi kaip specialūs gaminiai, tačiau jie yra žingsnis teisinga kryptimi. Pagrindinis tikslas, kurį turite atsiminti, yra tai, kad ankstyvieji atspindžiai ir vėlyvųjų atsitiktinių atspindžių trūkumas yra naudojami smegenims, kad nustatytų faktą, kad esate mažame kambaryje. Todėl sumažinę ankstyvųjų atspindžių efektą, sumažinę stovinčių bangų ir garsumo efektą, vis labiau jausitės tarsi salėje su atlikėjais.

Ši informacija pagrįsta moksliniais tyrimais ir stebėjimais, taip pat kai kurių sėkmingiausių prekiautojų patirtimi. Čia pateikiami sprendimai. yra skirti apriboti jūsų kambario garso trukdžius. Mes padėsime jums išdėstyti garsiakalbius pasitelkdami psichoakustiką ir fiziką. Šis metodas gali duoti puikių rezultatų eksperimentuojant, nereikalaujant specialių patalpų procedūrų. Kaip organizuojame garso įvykius erdvėje? Mūsų smegenys nustato laiko delsą, kai garsas atsiranda tarp mūsų dviejų ausų. Jei nėra vėlavimo, garsas sklinda iš taško, esančio tiesiai prieš mus. Jei garso banga pirmiausia pasiekia dešinę ausį, tada garsas yra dešinėje ir pan. Šią erdvinę informaciją – garso pereinamuosius veiksnius – smegenys akimirksniu aptinka. Nustatydamos delsą tarp dešinės ir kairės ausies, mūsų smegenys nepaprastai tiksliai nustato, kiek į dešinę ar į kairę, kiek arčiau ar toliau garso šaltinis yra iš mūsų. Būtent garso uždelsimu tarp mūsų ausų smegenys nustato svarbiausią garso charakteristiką – tonalumą. Tai neseniai buvo įrodyta moksliniais tyrimais. Ir manoma, kad tai yra svarbi mūsų istorinio išlikimo dalis. Kitaip tariant, pirmiausia nustatome garso šaltinį – pavyzdžiui, galimą pavojų – ir tada bandome nustatyti, kas buvo garso šaltinis.

Pirmas žingsnis norint gauti gerą stereofoninį garsą – kiek įmanoma pašalinti ankstyvus atspindžius nuo pagrindinių pereinamųjų įvykių. Arba praktiškai turite užtikrinti, kad garsas iš garsiakalbių pasiektų jūsų ausis prieš bet kokius to garso atspindžius. Pagal psichoakustinį reiškinį, vadinamą Haaso efektu. smegenys pirmenybę teiks pirmajai garso bangai, kuri nėra iškraipyta atspindžių.

Geriausios garsiakalbio vietos nustatymas pagal kambario dydį

„Audio Physic“ šį metodą pavadino kambario žemėlapiu. Šios technikos principas pagrįstas bangos reiškiniu (reiškiniu). Tiksliai išmatuokite kambarį ir nubrėžkite jo planą. Padalinkite kambarį į lygias dalis. Yra du būdai – lyginis ir nelyginis zonų skaičius. Padalinant kambario planą į lyginį skaičių zonų. Pastatę garsiakalbius ir/ar kėdę net ne susikirtimo taške, o vienoje iš atskirtų dalių, sąveikaudami su patalpa gausite natūralų žemųjų dažnių stiprinimą. Sankirtos taškuose bus sustiprinti žemųjų dažnių dažniai. Žemųjų ir vidutinių žemųjų dažnių derinimo metodas remiasi panašiu principu – žemų dažnių mažinimas, o ne stiprinimas. Taip atsitinka, jei kambarys yra padalintas į nelyginį skaičių zonų. Norėdami tai padaryti, perkelkite garsiakalbius į nelygines kambario išdėstymo dalis. Svarbu atsiminti, kad patalpa gali būti padalinta į daug daugiau dalių nei 3 ar 4. Lyginėse atkarpose bosas stiprinamas, nelyginėse – susilpnėja. Kitas pavyzdys (Bryston) yra tas, kad jei kambario kampuose pastatysite garsiakalbius su puikiu dažnio atsaku, gausite apie -6 db žemųjų dažnių pastiprinimą. Šis pakilimas akivaizdžiai yra anomalija, bet tas pats nutinka ir kitur kambaryje, tik mažesniu mastu. Atlikome tyrimus ir nustatėme, kad padidėjimas arba sumažėjimas vyksta tam tikruose patalpos mazguose (taškuose). Nelyginiuose mazguose sužadinimas turi mažiausią reikšmę ir atvirkščiai. Pavyzdžiui, jūsų kambarys yra 14*18 pėdų (ft = 0,3 m). Paimkite bet kokį dydį - ilgį arba plotį - ir padalinkite į nelyginį dalių skaičių, tarkime, 18 padalinkite iš 3,5,7... gausite reikšmes = 6, 3,6, 2,57 - trys galimos padėties (padėtys) prie ilgos sienos. 14 padaliname į tris dalis - gauname reikšmes = 4,67, 2,8, 2. - galimos vietos prie trumpos sienos. Dabar padėkite garsiakalbį į vietą, kuri yra penkta pagal ilgį ir septinta pagal plotį. Penktoji ilgio reikšmė = 3,6 pėdos, septintoji pločio reikšmė = 2 pėdos. Garsiakalbiai turi būti išdėstyti susikirtimo taške, kur žemų dažnių sužadinimas bus minimalus. Nepamirškite išbandyti visų parinkčių, kad gautumėte optimalius rezultatus. Svarbi detalė – susikirtimo taškas turi eiti ne per priekinį ar galinį garsiakalbių skydelį, o per žemų dažnių garsiakalbio magnetą. Jei laikysitės šios taisyklės, pajusite aiškų rezultatą. Eksperimentavimas yra raktas į sėkmę. Proceso metu atrasite daug dalykų, kurie neveikia tinkamai, ir galėsite sumažinti šiuos trūkumus. Svarbiausia, kad stovinčios bangos ir ankstyvieji atspindžiai turi būti kiek įmanoma sumažinti.

Šiame straipsnyje mes dar labiau pasinersime į klausos aparato struktūrą ir tarsi „fiziniu“ lygmeniu sujungsime tai, apie ką rašiau ankstesniuose trijuose straipsniuose. Šiandien kituose dviejuose straipsniuose paliesime temą „garsumo riba“. Bet kokio pobūdžio garso signalą galima apibūdinti tam tikra fizinių charakteristikų visuma: dažniu, intensyvumu, trukme, laiko struktūra, spektru ir kt. Jie atitinka tam tikrus subjektyvius pojūčius, atsirandančius klausos sistemai suvokus garsus: garsumą, aukštį, tembrą. , ritmai, sąskambiai-disonansai , kamufliažas, lokalizacija-stereoefektas ir kt. Kaip žinome, klausos pojūčiai nėra tiesiniai suvokime! Paprastai tai visada yra fizinių parametrų kompleksas. Pavyzdžiui, garsumas yra pojūtis, atsirandantis dėl dažnių derinių, apie spektro unikalumą ir paties garso intensyvumą.

Jis buvo įkurtas senovėjesantykiaiapie netiesinį klausos suvokimą. Tai virto įstatymuWeberis – Fechneris - empirinis psichofiziologinis įstatymas, kuris susideda iš to, kad intensyvumasJausti proporcingaslogaritmas stimulo intensyvumas.

IN 1834 m E. Vėberis atliko eksperimentų seriją ir priėjo prie išvados: kad naujas dirgiklis pojūčiais skirtųsi nuo ankstesnio, jis turi skirtis nuo pirminio tiek, kiek proporcinga pirminiam dirgikliui. Remiantis šiais pastebėjimaisG. Fechneris V 1860 m suformulavo „pagrindinį psichofizinį dėsnį“, pagal kurį pojūčio stiprumasproporcingas stimulo intensyvumo logaritmui. Kaip pavyzdys: 8 lempučių sietynas mums atrodo tiek pat ryškesnis nei 4 lempučių sietynas, kaip 4 lempučių sietynas yra ryškesnis nei 2 lempučių sietynas. Tai yra, lempučių skaičius turėtų padidėti tiek pat kartų, kad mums atrodytų, kad ryškumo padidėjimas yra pastovus. Ir atvirkščiai, jei absoliutus ryškumo padidėjimas (ryškumo skirtumas „po“ ir „prieš“) yra pastovus, tada mums atrodys, kad absoliutus padidėjimas mažėja didėjant pačiai ryškumo vertei. Pavyzdžiui, jei prie dviejų lempučių sietyno pridėsite vieną lemputę, akivaizdus ryškumo padidėjimas bus reikšmingas. Jei prie 12 lempučių sietyno pridėsime vieną lemputę, ryškumo padidėjimą vargu ar pastebėsime.

Iš šio pavyzdžio (nors jis nevisiškai apibūdina „garsaus suvokimo“ struktūrą) matome tiesioginę ir akivaizdžią klausos aparato „dažnių grupių“ (kritinių juostų) transformaciją. Jų užpildymas, kaip ir „lemputės“, lemia subjektyvų tūrio jausmo padidėjimą. „Užpildymo“ laipsnis vadinamas garso „intensyvumu“.

Tačiau prieš pradėdami kalbėti išsamiau ne tik apie garsumo suvokimą, bet ir apie tokią klausos aparato galimybę kaip garso aukščio nustatymas, turime išsamiau pasinerti į „ausies“ struktūrą ir aiškiai suprasti visų šių funkcijų veikimą. "lustai". Apie tai kalbėsiu kitame straipsnyje.

Psichoakustika, mokslo sritis, besiribojanti tarp fizikos ir psichologijos, tiria duomenis apie žmogaus klausos pojūtį, kai ausiai veikia fizinis dirgiklis – garsas. Sukaupta daug duomenų apie žmogaus reakcijas į klausos dirgiklius. Be šių duomenų sunku teisingai suprasti garso perdavimo sistemų veikimą. Panagrinėkime svarbiausias žmogaus garso suvokimo ypatybes.
Žmogus jaučia garso slėgio pokyčius, vykstančius 20-20 000 Hz dažniu. Garsai, kurių dažniai mažesni nei 40 Hz, muzikoje yra gana reti ir neegzistuoja šnekamojoje kalboje. Esant labai aukštiems dažniams, dingsta muzikinis suvokimas ir atsiranda tam tikras neaiškus garso pojūtis, priklausantis nuo klausytojo individualumo ir jo amžiaus. Su amžiumi žmogaus klausos jautrumas mažėja, pirmiausia viršutiniuose garso diapazono dažniuose.
Tačiau būtų klaidinga remiantis tuo daryti išvadą, kad plačios dažnių juostos perdavimas garsą atkuriančia įranga vyresnio amžiaus žmonėms nėra svarbus. Eksperimentai parodė, kad žmonės, net ir vos suvokdami didesnius nei 12 kHz signalus, labai lengvai atpažįsta aukštų dažnių trūkumą muzikiniame perdavime.

Klausos pojūčių dažninės charakteristikos

Žmonėms girdimų garsų diapazoną 20-20 000 Hz diapazone riboja slenksčiai: žemiau – girdimumas ir aukščiau – skausmas.
Klausos slenkstis įvertinamas pagal minimalų slėgį, o tiksliau, minimalus slėgio prieaugis ribos atžvilgiu yra jautrus 1000-5000 Hz dažniams – čia klausos slenkstis yra žemiausias (garso slėgis apie 2-10 Pa). Dėl žemesnių ir aukštesnių garso dažnių klausos jautrumas smarkiai sumažėja.
Skausmo slenkstis nustato viršutinę garso energijos suvokimo ribą ir maždaug atitinka 10 W/m arba 130 dB garso intensyvumą (1000 Hz dažnio etaloniniam signalui).
Didėjant garso slėgiui, didėja ir garso intensyvumas, o klausos pojūtis didėja šuoliais, vadinamas intensyvumo diskriminacijos slenksčiu. Šių šuolių skaičius vidutiniais dažniais yra apie 250, žemuose ir aukštuose dažniuose jis mažėja ir vidutiniškai dažnių diapazone yra apie 150.

Kadangi intensyvumo pokyčių diapazonas yra 130 dB, elementarus pojūčių šuolis vidutiniškai amplitudės diapazone yra 0,8 dB, o tai atitinka 1,2 karto garso intensyvumo pokytį. Esant žemam klausos lygiui, šie šuoliai pasiekia 2-3 dB, aukštuose – sumažėja iki 0,5 dB (1,1 karto). Stiprinimo kelio galios padidėjimo mažiau nei 1,44 karto žmogaus ausis praktiškai neaptinka. Kai garsiakalbio sukuriamas mažesnis garso slėgis, net padvigubinus išvesties pakopos galią, pastebimo rezultato gali nebūti.

Subjektyvios garso charakteristikos

Garso perdavimo kokybė vertinama pagal klausos suvokimą. Todėl teisingai nustatyti garso perdavimo kelio ar atskirų jo grandžių techninius reikalavimus galima tik ištyrus dėsningumus, jungiančius subjektyviai suvokiamą garso pojūtį ir objektyvias garso charakteristikas – aukštį, garsumą ir tembrą.
Aukšto sąvoka reiškia subjektyvų garso suvokimo visame dažnių diapazone vertinimą. Garsas dažniausiai apibūdinamas ne dažniu, o tonu.
Tonas yra tam tikro aukščio signalas, turintis diskretišką spektrą (muzikiniai garsai, kalbos balsiai). Signalas, turintis platų nuolatinį spektrą, kurio visų dažnių komponentų vidutinė galia yra vienoda, vadinamas baltuoju triukšmu.

Laipsniškas garso virpesių dažnio didėjimas nuo 20 iki 20 000 Hz suvokiamas kaip laipsniškas tono pokytis nuo žemiausio (boso) iki aukščiausio.
Tikslumo laipsnis, kuriuo žmogus pagal ausį nustato garso aukštį, priklauso nuo jo ausies aštrumo, muzikalumo ir lavinimo. Reikėtų pažymėti, kad garso aukštis tam tikru mastu priklauso nuo garso intensyvumo (aukštame lygyje didesnio intensyvumo garsai atrodo žemesni nei silpnesni.
Žmogaus ausis gali aiškiai atskirti du artimus tonus. Pavyzdžiui, maždaug 2000 Hz dažnių diapazone žmogus gali atskirti du tonus, kurie vienas nuo kito skiriasi 3-6 Hz dažniu.
Subjektyvi garso suvokimo skalė dažnyje yra artima logaritminiam dėsniui. Todėl vibracijos dažnio padvigubinimas (nepriklausomai nuo pradinio dažnio) visada suvokiamas kaip toks pat aukščio pokytis. Aukščio intervalas, atitinkantis 2 kartus dažnio pokytį, vadinamas oktava. Žmonių suvokiamas dažnių diapazonas yra 20–20 000 Hz, o tai apima maždaug dešimt oktavų.
Oktava yra gana didelis aukščio kitimo intervalas; žmogus skiria žymiai mažesnius intervalus. Taigi dešimtyje ausimi suvokiamų oktavų galima išskirti daugiau nei tūkstantį aukščio gradacijų. Muzikoje naudojami mažesni intervalai, vadinami pustoniais, kurie atitinka maždaug 1,054 karto dažnio pokytį.
Oktava yra padalinta į pusę oktavos ir trečdalį oktavos. Pastariesiems standartizuotas toks dažnių diapazonas: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3; 3,15; 4; 5; 6,3:8; 10, kurios yra trečdalio oktavų ribos. Jei šie dažniai yra išdėstyti vienodais atstumais išilgai dažnio ašies, gausite logaritminę skalę. Remiantis tuo, logaritminėje skalėje brėžiamos visos garso perdavimo įrenginių dažninės charakteristikos.
Perdavimo garsumas priklauso ne tik nuo garso intensyvumo, bet ir nuo spektrinės kompozicijos, suvokimo sąlygų bei ekspozicijos trukmės. Taigi du vienodo intensyvumo (arba vienodo garso slėgio) skambantys vidutinio ir žemo dažnio tonai žmogaus nesuvokiami kaip vienodai garsūs. Todėl garsumo lygio fone sąvoka buvo įvesta, norint žymėti tokio paties garsumo garsus. Garso garsumo lygis fone laikomas gryno tono, kurio dažnis yra 1000 Hz, garso slėgio lygis decibelais, t. Kitų dažnių garsai gali pasirodyti garsesni arba tylesni, kai garso slėgis yra toks pat.
Garso inžinierių patirtis įrašant ir montuojant muzikinius kūrinius rodo, kad norint geriau aptikti garso defektus, kurie gali atsirasti darbo metu, kontrolinio klausymo metu reikia palaikyti aukštą garsumo lygį, maždaug atitinkantį garsumo lygį salėje.
Ilgai veikiant intensyvų garsą, klausos jautrumas palaipsniui mažėja, o kuo daugiau, tuo didesnis garso stiprumas. Aptiktas jautrumo sumažėjimas siejamas su klausos reakcija į perkrovą, t.y. su natūraliu prisitaikymu.. Po tam tikros klausymosi pertraukos klausos jautrumas atkuriamas. Prie to reikia pridurti, kad klausos aparatas, suvokdamas aukšto lygio signalus, įveda savų, taip vadinamų subjektyvių, iškraipymų (tai rodo klausos netiesiškumą). Taigi, esant 100 dB signalo lygiui, pirmoji ir antroji subjektyvioji harmonika pasiekia 85 ir 70 dB lygius.
Didelis tūrio lygis ir jo poveikio trukmė sukelia negrįžtamus reiškinius klausos organe. Pastebėta, kad pastaraisiais metais jaunų žmonių klausos slenksčiai smarkiai išaugo. To priežastis buvo aistra pop muzikai, kuriai būdingas didelis garso lygis.
Garsumo lygis matuojamas naudojant elektroakustinį prietaisą – garso lygio matuoklį. Matuojamas garsas pirmiausia mikrofono paverčiamas elektrinėmis vibracijomis. Po sustiprinimo specialiu įtampos stiprintuvu šie svyravimai matuojami rodyklės prietaisu, sureguliuotu decibelais. Kad prietaiso rodmenys kuo tiksliau atitiktų subjektyvų garsumo suvokimą, įrenginyje sumontuoti specialūs filtrai, kurie pagal klausos jautrumo charakteristikas keičia jo jautrumą skirtingų dažnių garso suvokimui.
Svarbi garso savybė yra tembras. Klausos gebėjimas ją atskirti leidžia suvokti įvairiausių atspalvių signalus. Kiekvieno instrumento ir balso skambesys dėl jiems būdingų atspalvių tampa įvairiaspalvis ir gerai atpažįstamas.
Tembras, būdamas subjektyvus suvokiamo garso sudėtingumo atspindys, neturi kiekybinio vertinimo ir pasižymi kokybiniais terminais (gražus, švelnus, sultingas ir kt.). Perduodant signalą elektroakustiniu keliu, atsirandantys iškraipymai pirmiausia paveikia atkuriamo garso tembrą. Teisingo muzikos garsų tembro perdavimo sąlyga yra neiškraipytas signalo spektro perdavimas. Signalo spektras yra sudėtingo garso sinusinių komponentų rinkinys.
Paprasčiausias spektras yra vadinamasis grynasis tonas; jame yra tik vienas dažnis. Muzikos instrumento garsas yra įdomesnis: jo spektrą sudaro pagrindinio tono dažnis ir keli „nešvarumai“ dažniai, vadinami obertonais (aukštesni tonai). Obertonai yra pagrindinio tono dažnio kartotiniai ir dažniausiai yra mažesnės amplitudės. .
Garso tembras priklauso nuo intensyvumo pasiskirstymo per obertonus. Įvairių muzikos instrumentų garsai skiriasi tembru.
Sudėtingesnis yra muzikos garsų derinių spektras, vadinamas akordu. Tokiame spektre yra keli pagrindiniai dažniai kartu su atitinkamais obertonais
Tembrų skirtumus daugiausia lemia žemo ir vidutinio dažnio signalo komponentai, todėl su signalais, esančiais apatinėje dažnių diapazono dalyje, siejama didelė tembrų įvairovė. Signalai, priklausantys jo viršutinei daliai, didėjant, vis labiau praranda savo tembrinį atspalvį, o tai lemia laipsniškas jų harmoninių komponentų išėjimas už garsinių dažnių ribų. Tai galima paaiškinti tuo, kad iki 20 ar daugiau harmonikų aktyviai dalyvauja formuojant žemų garsų tembrą, vidutinis 8 - 10, aukštas 2 - 3, nes likusios yra silpnos arba nepatenka į girdimo diapazoną. dažnius. Todėl aukšti garsai, kaip taisyklė, yra prastesnio tembro.
Beveik visi natūralūs garso šaltiniai, įskaitant muzikos garsų šaltinius, turi specifinę tembro priklausomybę nuo garsumo lygio. Šiai priklausomybei yra pritaikyta ir klausa – natūralu, kad pagal garso spalvą ji nustato šaltinio intensyvumą. Garsesni garsai paprastai yra atšiauresni.

Muzikos garso šaltiniai

Elektroakustinių sistemų garso kokybei didelę įtaką turi daug veiksnių, apibūdinančių pirminius garso šaltinius.
Muzikos šaltinių akustiniai parametrai priklauso nuo atlikėjų sudėties (orkestras, ansamblis, grupė, solistas ir muzikos rūšis: simfoninė, liaudies, pop ir kt.).

Garso kilmė ir formavimas kiekviename muzikos instrumente turi savo specifiką, susijusią su konkretaus muzikos instrumento garso kūrimo akustinėmis savybėmis.
Svarbus muzikinio garso elementas yra puolimas. Tai specifinis pereinamasis procesas, kurio metu nustatomos stabilios garso charakteristikos: garsumas, tembras, aukštis. Bet koks muzikinis garsas pereina tris etapus – pradžią, vidurį ir pabaigą, o tiek pradinė, tiek paskutinė stadija turi tam tikrą trukmę. Pradinis etapas vadinamas ataka. Jis trunka skirtingai: plėšiamiesiems instrumentams, mušamiesiems ir kai kuriems pučiamiesiems – 0-20 ms, fagotui – 20-60 ms. Priepuolis nėra tik garso stiprumo padidėjimas nuo nulio iki tam tikros pastovios vertės; jį gali lydėti tas pats garso aukščio ir jo tembro pasikeitimas. Be to, instrumento atakos charakteristikos yra nevienodos įvairiose jo diapazono dalyse su skirtingais grojimo stiliais: smuikas yra tobuliausias instrumentas pagal galimų išraiškingų puolimo metodų gausą.
Viena iš bet kurio muzikos instrumento savybių yra jo dažnių diapazonas. Be pagrindinių dažnių, kiekvienas instrumentas pasižymi papildomais kokybiškais komponentais – obertonais (arba, kaip įprasta elektroakustikoje, aukštesnėmis harmonikomis), kurie lemia specifinį jo tembrą.
Yra žinoma, kad garso energija netolygiai pasiskirsto visame šaltinio skleidžiamo garso dažnių spektre.
Daugumai instrumentų būdingas pagrindinių dažnių stiprinimas, taip pat atskiri obertonai tam tikrose (vienoje ar keliose) santykinai siaurose dažnių juostose (formantuose), kiekvienam instrumentui skirtinguose. Formanto srities rezonansiniai dažniai (hercais) yra: trimitui 100-200, ragui 200-400, trombonui 300-900, trimitui 800-1750, saksofonui 350-900, obojui 800-1500, fagotui 800-1500, fagotui 0 200-1500 -600.
Kita būdinga muzikos instrumentų savybė – jų garso stiprumas, kurį lemia didesnė ar mažesnė jų skambančio kūno ar oro stulpelio amplitudė (tarpatramis) (didesnė amplitudė atitinka stipresnį garsą ir atvirkščiai). Didžiausios akustinės galios vertės (vatais) yra: dideliam orkestrui 70, bosiniam būgneliui 25, timpanui 20, būgneliui 12, trombonui 6, fortepijonui 0,4, trimitui ir saksofonui 0,3, trimitui 0,2, kontrabosui 0.(6, mažoji fleita 0,08, klarnetas, ragas ir trikampis 0,05.
Garso galios, išgaunamos iš instrumento grojant „fortissimo“, santykis su garso galia grojant „pianissimo“ paprastai vadinamas muzikos instrumentų skambesio dinaminiu diapazonu.
Muzikinio garso šaltinio dinaminis diapazonas priklauso nuo atliekančios grupės tipo ir atlikimo pobūdžio.
Panagrinėkime atskirų garso šaltinių dinaminį diapazoną. Atskirų muzikos instrumentų ir ansamblių (įvairių kompozicijų orkestrų ir chorų), taip pat balsų dinaminis diapazonas suprantamas kaip tam tikro šaltinio sukuriamo maksimalaus garso slėgio ir minimalaus, išreikšto decibelais, santykis.
Praktikoje, nustatant garso šaltinio dinaminį diapazoną, dažniausiai veikiama tik garso slėgio lygiais, skaičiuojant arba matuojant atitinkamą jų skirtumą. Pavyzdžiui, jei didžiausias orkestro garso lygis yra 90, o minimalus – 50 dB, tada dinaminis diapazonas yra 90 - 50 = 40 dB. Šiuo atveju 90 ir 50 dB yra garso slėgio lygiai, palyginti su nuliniu akustiniu lygiu.
Tam tikro garso šaltinio dinaminis diapazonas nėra pastovi vertė. Tai priklauso nuo atliekamo darbo pobūdžio ir nuo patalpos, kurioje atliekamas atlikimas, akustinių sąlygų. Aidėjimas išplečia dinaminį diapazoną, kuris paprastai pasiekia maksimumą patalpose, kuriose yra didelis garsumas ir minimali garso sugertis. Beveik visi instrumentai ir žmonių balsai turi nevienodą dinaminį diapazoną garso registruose. Pavyzdžiui, žemiausio forte garsumo lygis vokalistui yra lygus aukščiausio fortepijono garso lygiui.

Konkrečios muzikinės programos dinaminis diapazonas išreiškiamas taip pat, kaip ir atskirų garso šaltinių, tačiau didžiausias garso slėgis pažymimas dinaminiu ff (fortissimo) tonu, o minimalus – pp (pianissimo).

Didžiausias garsumas, nurodytas natose fff (forte, fortissimo), atitinka maždaug 110 dB akustinio garso slėgio lygį, o mažiausias garsumas, nurodytas natose ppr (piano-pianissimo), maždaug 40 dB.
Pažymėtina, kad dinaminiai atlikimo niuansai muzikoje yra santykiniai ir jų santykis su atitinkamais garso slėgio lygiais tam tikru mastu yra sąlyginis. Konkrečios muzikinės programos dinaminis diapazonas priklauso nuo kompozicijos pobūdžio. Taigi klasikinių Haydno, Mocarto, Vivaldi kūrinių dinaminis diapazonas retai viršija 30-35 dB. Popmuzikos dinaminis diapazonas paprastai neviršija 40 dB, o šokių ir džiazo muzikos – tik apie 20 dB. Dauguma kūrinių rusų liaudies instrumentų orkestrui taip pat turi nedidelį dinaminį diapazoną (25-30 dB). Tai pasakytina ir apie pučiamųjų orkestrą. Tačiau maksimalus pučiamųjų orkestro garso lygis patalpoje gali siekti gana aukštą lygį (iki 110 dB).

Maskavimo efektas

Subjektyvus garsumo vertinimas priklauso nuo sąlygų, kuriomis garsą suvokia klausytojas. Realiomis sąlygomis akustinis signalas neegzistuoja visiškoje tyloje. Tuo pačiu metu pašalinis triukšmas veikia klausą, apsunkina garso suvokimą, tam tikru mastu užmaskuodamas pagrindinį signalą. Grynosios sinusinės bangos maskavimo pašaliniu triukšmu poveikis matuojamas rodančia verte. kiek decibelų užmaskuoto signalo girdimumo slenkstis padidėja virš jo suvokimo tyloje slenksčio.
Eksperimentai, kuriais siekiama nustatyti vieno garso signalo maskavimo kitu laipsnį, rodo, kad bet kokio dažnio tonas žemesniais tonais užmaskuojamas daug efektyviau nei aukštesniais. Pavyzdžiui, jei dvi kamertonas (1200 ir 440 Hz) skleidžia vienodo intensyvumo garsus, tada mes nustojame girdėti pirmąjį toną, jį užmaskuoja antrasis (gesinant antrosios kamertono vibraciją, išgirsime pirmąjį dar kartą).
Jei vienu metu egzistuoja du sudėtingi garso signalai, susidedantys iš tam tikrų garso dažnių spektrų, tada atsiranda abipusis maskavimo efektas. Be to, jei abiejų signalų pagrindinė energija yra tame pačiame garso dažnių diapazono regione, tada maskavimo efektas bus stipriausias, todėl perduodant orkestrinį kūrinį, dėl akompanimento maskavimo, solisto partija gali susilpnėti. suprantamas ir negirdimas.
Pasiekti aiškumą arba, kaip sakoma, garso „skaidrumą“ perduodant orkestrų ar estradinių ansamblių garsą tampa labai sunku, jei instrumentas ar atskiros orkestro instrumentų grupės groja viename ar panašiuose registruose vienu metu.
Režisierius, įrašydamas orkestrą, turi atsižvelgti į kamufliažo ypatybes. Repeticijose, padedamas dirigento, jis nustato balansą tarp vienos grupės instrumentų skambesio stiprumo, taip pat tarp viso orkestro grupių. Pagrindinių melodinių eilučių ir atskirų muzikinių dalių aiškumas šiais atvejais pasiekiamas atlikėjams glaudžiai išdėstant mikrofonus, garso inžinieriui sąmoningai pasirenkant svarbiausius instrumentus tam tikroje kūrinio vietoje ir kitą specialų garsą. inžinerinės technikos.
Maskavimo fenomenui priešinasi psichofiziologinis klausos organų gebėjimas iš bendros garsų masės išskirti vieną ar kelis, kurie neša svarbiausią informaciją. Pavyzdžiui, kai groja orkestras, dirigentas pastebi menkiausius netikslumus atliekant partiją kokiu nors instrumentu.
Maskavimas gali labai paveikti signalo perdavimo kokybę. Aiškiai suvokti gaunamą garsą galima, jei jo intensyvumas gerokai viršija trukdžių komponentų, esančių toje pačioje juostoje, kaip ir gaunamas garsas, lygį. Esant vienodiems trukdžiams, signalo perteklius turėtų būti 10-15 dB. Ši klausos suvokimo savybė praktiškai pritaikoma, pavyzdžiui, vertinant terpės elektroakustines charakteristikas. Taigi, jei analoginio įrašo signalo ir triukšmo santykis yra 60 dB, tai įrašytos programos dinaminis diapazonas gali būti ne didesnis kaip 45-48 dB.

Laikinosios klausos suvokimo ypatybės

Klausos aparatas, kaip ir bet kuri kita virpesių sistema, yra inercinė. Kai garsas išnyksta, klausos pojūtis išnyksta ne iš karto, o palaipsniui, mažėja iki nulio. Laikas, per kurį triukšmo lygis sumažėja 8-10 fonų, vadinamas klausos laiko konstanta. Ši konstanta priklauso nuo daugelio aplinkybių, taip pat nuo suvokiamo garso parametrų. Jei klausytoją pasiekia du trumpi garso impulsai, identiški dažnio sudėtimi ir lygiu, tačiau vienas iš jų vėluoja, tada jie bus suvokiami kartu su ne didesniu kaip 50 ms vėlavimu. Esant dideliems vėlavimo intervalams, abu impulsai suvokiami atskirai ir atsiranda aidas.
Į šią klausos savybę atsižvelgiama projektuojant kai kuriuos signalų apdorojimo įrenginius, pavyzdžiui, elektronines vėlinimo linijas, aidėjimus ir kt.
Pažymėtina, kad dėl ypatingos klausos savybės trumpalaikio garso impulso garsumo pojūtis priklauso ne tik nuo jo lygio, bet ir nuo impulso poveikio ausiai trukmės. Taigi trumpalaikis garsas, trunkantis tik 10-12 ms, ausimi suvokiamas tyliau nei tokio paties lygio, bet paveikiantis klausą, pavyzdžiui, 150-400 ms. Todėl, klausantis transliacijos, garsumas yra garso bangos energijos vidurkio per tam tikrą intervalą rezultatas. Be to, žmogaus klausa turi inerciją, ypač suvokdama netiesinius iškraipymus, jų nejaučia, jei garso impulso trukmė yra mažesnė nei 10-20 ms. Štai kodėl buitinės radijo elektroninės įrangos garso įrašymo lygio indikatoriuose momentinio signalo reikšmės yra suvidurkinamos per laikotarpį, parinktą pagal klausos organų laikines charakteristikas.

Erdvinis garso vaizdavimas

Vienas iš svarbių žmogaus gebėjimų yra gebėjimas nustatyti garso šaltinio kryptį. Šis gebėjimas vadinamas binauraliniu efektu ir paaiškinamas tuo, kad žmogus turi dvi ausis. Eksperimentiniai duomenys rodo, iš kur sklinda garsas: vienas aukšto dažnio tonams, kitas žemo dažnio tonams.

Garsas sklinda trumpesniu atstumu iki ausies, nukreiptos į šaltinį, nei iki kitos ausies. Dėl to garso bangų slėgis ausies kanaluose skiriasi faze ir amplitudė. Amplitudės skirtumai reikšmingi tik esant aukštiems dažniams, kai garso bangos ilgis tampa panašus į galvos dydį. Kai amplitudės skirtumas viršija 1 dB slenkstinę vertę, atrodo, kad garso šaltinis yra toje pusėje, kur amplitudė yra didesnė. Garso šaltinio nukrypimo nuo vidurio linijos (simetrijos linijos) kampas yra maždaug proporcingas amplitudės santykio logaritmui.
Norint nustatyti garso šaltinio, kurio dažnis mažesnis nei 1500–2000 Hz, kryptį, fazių skirtumai yra reikšmingi. Žmogui atrodo, kad garsas sklinda iš tos pusės, iš kurios fazėje priekyje esanti banga pasiekia ausį. Garso nuokrypio nuo vidurio linijos kampas yra proporcingas garso bangų atvykimo į abi ausis laiko skirtumui. Apmokytas asmuo gali pastebėti fazių skirtumą su 100 ms laiko skirtumu.
Gebėjimas nustatyti garso kryptį vertikalioje plokštumoje yra daug mažiau išvystytas (apie 10 kartų). Ši fiziologinė ypatybė yra susijusi su klausos organų orientacija horizontalioje plokštumoje.
Specifinis žmogaus erdvinio garso suvokimo bruožas pasireiškia tuo, kad klausos organai geba pajusti visuminę, vientisą lokalizaciją, sukurtą dirbtinių poveikio priemonių pagalba. Pavyzdžiui, kambaryje du garsiakalbiai sumontuoti išilgai priekio 2-3 m atstumu vienas nuo kito. Klausytojas yra tuo pačiu atstumu nuo jungiamosios sistemos ašies, griežtai centre. Kambaryje per garsiakalbius sklinda du vienodo fazės, dažnio ir intensyvumo garsai. Dėl garsų, patenkančių į klausos organą, tapatumo žmogus negali jų atskirti, jo pojūčiai suteikia idėjų apie vieną tariamą (virtualų) garso šaltinį, esantį griežtai simetrijos ašies centre.
Jei dabar sumažinsime vieno garsiakalbio garsumą, matomas šaltinis judės garsesnio garsiakalbio link. Iliuziją, kad garso šaltinis juda, galima gauti ne tik pakeitus signalo lygį, bet ir dirbtinai atitolinant vieną garsą kito atžvilgiu; šiuo atveju matomas šaltinis pasislinks į garsiakalbį, kuris iš anksto skleidžia signalą.
Norėdami iliustruoti integralią lokalizaciją, pateikiame pavyzdį. Atstumas tarp garsiakalbių – 2 m, atstumas nuo priekinės linijos iki klausytojo – 2 m; norint, kad šaltinis pasislinktų 40 cm į kairę arba dešinę, reikia pateikti du signalus, kurių intensyvumo lygis skiriasi 5 dB arba su 0,3 ms laiko uždelsimu. Esant 10 dB lygio skirtumui arba 0,6 ms laiko delsai, šaltinis „pasislinks“ 70 cm nuo centro.
Taigi, pakeitus garsiakalbio sukuriamą garso slėgį, atsiranda garso šaltinio judinimo iliuzija. Šis reiškinys vadinamas santrauka lokalizacija. Suvestinei lokalizacijai sukurti naudojama dviejų kanalų stereofoninio garso perdavimo sistema.
Pirminėje patalpoje sumontuoti du mikrofonai, kurių kiekvienas veikia savo kanalu. Antrinis turi du garsiakalbius. Mikrofonai yra tam tikru atstumu vienas nuo kito išilgai linijos, lygiagrečios garso skleidėjo vietai. Judinant garso skleidėją, mikrofoną veiks skirtingas garso slėgis, o garso bangos atvykimo laikas skirsis dėl nevienodo atstumo tarp garso skleidėjo ir mikrofonų. Šis skirtumas sukuria visišką lokalizacijos efektą antrinėje patalpoje, dėl ko tariamasis šaltinis yra lokalizuotas tam tikrame erdvės taške, esančiame tarp dviejų garsiakalbių.
Reikėtų pasakyti apie binauralinę garso perdavimo sistemą. Naudojant šią sistemą, vadinamą dirbtine galvos sistema, pirminėje patalpoje yra du atskiri mikrofonai, išdėstyti vienas nuo kito tokiu atstumu, kaip atstumas tarp žmogaus ausų. Kiekvienas iš mikrofonų turi nepriklausomą garso perdavimo kanalą, kurio išvestyje antrinėje patalpoje yra telefonai kairiajai ir dešinei ausiai. Jei garso perdavimo kanalai yra identiški, tokia sistema tiksliai perteikia binaurinį efektą, susidarantį prie „dirbtinės galvos“ ausų pirminėje patalpoje. Turėti ausines ir jas naudoti ilgą laiką yra trūkumas.
Klausos organas nustato atstumą iki garso šaltinio, naudodamas daugybę netiesioginių ženklų ir su tam tikromis klaidomis. Priklausomai nuo to, ar atstumas iki signalo šaltinio mažas ar didelis, jo subjektyvus vertinimas kinta veikiant įvairiems veiksniams. Nustatyta, kad jei nustatyti atstumai yra maži (iki 3 m), tai jų subjektyvus vertinimas beveik tiesiškai susijęs su garso šaltinio, judančio gyliu, garsumo pokyčiu. Papildomas veiksnys sudėtingam signalui yra jo tembras, kuris tampa vis „sunkesnis“ šaltiniui artėjant prie klausytojo.Taip yra dėl didėjančio žemų obertonų stiprinimo, palyginti su aukštais obertonais, kurį sukelia dėl to kylančio garso lygio padidėjimo.
Esant vidutiniams 3–10 m atstumams, šaltinio atitraukimas nuo klausytojo proporcingai sumažės garsumas, o šis pokytis vienodai galios pagrindiniam dažniui ir harmoninėms komponentams. Dėl to santykinai sustiprėja aukšto dažnio spektro dalis ir tembras tampa ryškesnis.
Didėjant atstumui, energijos nuostoliai ore didės proporcingai dažnio kvadratui. Padidėjus aukšto registro obertonų praradimui, sumažės tembro ryškumas. Taigi subjektyvus atstumų vertinimas siejamas su jo apimties ir tembro pokyčiais.
Uždaroje patalpoje pirmųjų atspindžių signalai, uždelsti tiesioginio atspindžio atžvilgiu 20-40 ms, klausos organo suvokiami kaip iš skirtingų krypčių. Tuo pačiu metu didėjantis jų delsimas sukuria didelio atstumo įspūdį nuo taškų, iš kurių atsiranda šie atspindžiai. Taigi pagal vėlavimo laiką galima spręsti apie santykinį antrinių šaltinių atstumą arba, kas yra tas pats, patalpos dydį.

Kai kurie subjektyvaus stereofoninių transliacijų suvokimo bruožai.

Stereofoninė garso perdavimo sistema turi daug reikšmingų savybių, palyginti su įprasta monofonine.
Kokybė, kuri išskiria stereofoninį garsą, garsumą, t.y. natūralią akustinę perspektyvą galima įvertinti naudojant kai kuriuos papildomus rodiklius, kurie nėra prasmingi naudojant monofoninio garso perdavimo techniką. Prie tokių papildomų rodiklių priskiriami: klausos kampas, t.y. kampas, kuriuo klausytojas suvokia stereofoninį garso vaizdą; stereo raiška, t.y. subjektyviai nustatyta atskirų garso vaizdo elementų lokalizacija tam tikruose erdvės taškuose girdimumo kampo ribose; akustinė atmosfera, t.y. efektas, suteikiantis klausytojui buvimo pirminėje patalpoje, kurioje vyksta perduodamas garso įvykis, jausmą.

Apie kambario akustikos vaidmenį

Spalvingas garsas pasiekiamas ne tik garso atkūrimo įrangos pagalba. Net ir naudojant gana gerą įrangą, garso kokybė gali būti prasta, jei klausymosi kambarys neturi tam tikrų savybių. Yra žinoma, kad uždaroje patalpoje atsiranda nosies garso reiškinys, vadinamas aidėjimu. Paveikdamas klausos organus, aidėjimas (priklausomai nuo jo trukmės) gali pagerinti arba pabloginti garso kokybę.

Žmogus kambaryje suvokia ne tik tiesiogines garso bangas, kurias sukuria tiesiogiai garso šaltinis, bet ir bangas, atsispindinčias nuo kambario lubų bei sienų. Atsispindinčios bangos girdimos kurį laiką po to, kai garso šaltinis sustoja.
Kartais manoma, kad atspindėti signalai atlieka tik neigiamą vaidmenį, trukdydami suvokti pagrindinį signalą. Tačiau ši mintis neteisinga. Tam tikra pirminių atsispindėjusių aido signalų energijos dalis, su trumpais vėlavimais pasiekianti žmogaus ausis, sustiprina pagrindinį signalą ir praturtina jo garsą. Priešingai, vėliau atsispindi aidai. kurių delsos laikas viršija tam tikrą kritinę reikšmę, sudaro garso foną, kuris apsunkina pagrindinio signalo suvokimą.
Klausymosi kambarys neturėtų turėti ilgo aidėjimo laiko. Svetainės, kaip taisyklė, turi mažai aidėjimo dėl riboto dydžio ir garsą sugeriančių paviršių, minkštų baldų, kilimų, užuolaidų ir kt.
Skirtingo pobūdžio ir savybių kliūtis apibūdina garso sugerties koeficientas, kuris yra sugertos energijos ir visos krentančios garso bangos energijos santykis.

Norint padidinti kilimo garsą sugeriančias savybes (ir sumažinti triukšmą svetainėje), kilimą patartina kabinti ne prie sienos, o su 30-50 mm tarpu.

Akustiniai principai dažnai ne visai teisingai interpretuojami ir dėl to neteisingai taikomi praktikoje.

Didžioji dalis to, ką reikėtų laikyti žiniomis ir patirtimi šioje srityje, dažnai pasirodo esanti nekompetencija. Tradicinis daugumos statybininkų požiūris į garso izoliacijos ir patalpų akustikos korekcijos problemas yra pagrįstas praktika ir patirtimi, kuri dažnai riboja ar net sumažina bendrą akustinį efektą. Sėkminguose akustiniuose projektuose paprastai nėra klaidingų nuomonių ir pseudomokslinių išvadų, o jų turiniu siekiama užtikrinti, kad investuoti pinigai ir pastangos duos naudingų ir nuspėjamų rezultatų.

Žemiau pateikiami keli dažniausiai pasitaikantys akustiniai mitai, su kuriais nuolat susiduriame bendraudami su savo klientais.

1 mitas: garso izoliacija ir garso sugertis yra tas pats dalykas

Duomenys: Garso sugertis – tai atsispindėjusios garso bangos energijos sumažėjimas sąveikaujant su kliūtimi, pavyzdžiui, siena, pertvara, grindimis, lubomis. Tai atliekama išsklaidant energiją, paverčiant ją šiluma ir jaudinančiomis vibracijomis. Garso sugertis vertinama naudojant bematį garso sugerties koeficientą αw 125-4000 Hz dažnių diapazone. Šis koeficientas gali būti nuo 0 iki 1 (kuo arčiau 1, tuo atitinkamai didesnė garso sugertis). Garsą sugeriančių medžiagų pagalba pagerinamos klausos sąlygos patalpos viduje.

Garso izoliacija – garso lygio sumažinimas, kai garsas pereina per tvorą iš vienos patalpos į kitą. Garso izoliacijos efektyvumas vertinamas oru sklindančio triukšmo izoliacijos indeksu Rw (vidurkis tipiškiausių būstui dažnių diapazone – nuo ​​100 iki 3000 Hz), o tarpgrindinių lubų – taip pat pagal sumažinto smūgio triukšmo lygio indeksą. lubos Lnw. Kuo daugiau Rw ir kuo mažiau Lnw, tuo didesnė garso izoliacija. Abu dydžiai matuojami dB (decibelais).

Patarimas: Norint padidinti garso izoliaciją, rekomenduojama naudoti masyviausias ir storiausias atitveriančias konstrukcijas. Vien patalpą apdailinti garsą sugeriančiomis medžiagomis yra neefektyvu ir garso izoliacija tarp patalpų ženkliai nepadidėja.

Mitas Nr. 2: kuo didesnė ore sklindančio triukšmo izoliacijos indekso Rw reikšmė, tuo didesnė tvoros garso izoliacija

Duomenys: Oro garso izoliacijos indeksas Rw yra vientisa charakteristika, naudojama tik 100-3000 Hz dažnių diapazonui ir skirta buitinės kilmės triukšmui (šnekamosios kalbos, radijo, televizijos) įvertinti. Kuo didesnė Rw reikšmė, tuo didesnė garso izoliacija būtent tokio tipo.
Kuriant Rw indekso apskaičiavimo metodiką, nebuvo atsižvelgta į namų kino teatrų ir triukšmingos inžinerinės įrangos (ventiliatorių, oro kondicionierių, siurblių ir kt.) atsiradimą šiuolaikiniuose gyvenamuosiuose namuose.
Galima situacija, kai lengvo karkaso pertvara iš gipso kartono turi didesnį Rw indeksą nei tokio pat storio mūrinės sienos. Šiuo atveju rėminė pertvara daug geriau izoliuoja balso, veikiančio televizoriaus, skambančio telefono ar žadintuvo garsus, tačiau mūrinė siena efektyviau sumažins namų kino žemųjų dažnių garsiakalbio garsą.

Patarimas: Prieš statydami pertvaras patalpoje, išanalizuokite esamų ar galimų triukšmo šaltinių dažnines charakteristikas. Renkantis pertvarų projektavimo variantus, rekomenduojame lyginti jų garso izoliaciją trečios oktavos dažnių juostose, o ne Rw indeksus. Norint apsaugoti žemo dažnio triukšmo šaltinius (namų kiną, mechaninę įrangą), rekomenduojama naudoti sandarias konstrukcijas, pagamintas iš tankių kietų medžiagų.

Mitas Nr.3: Triukšminga inžinerinė įranga gali būti bet kurioje pastato dalyje, nes ją visada galima izoliuoti garsą specialiomis medžiagomis

Duomenys: Teisingas triukšmingos inžinerinės įrangos išdėstymas yra itin svarbus uždavinys, rengiant pastato architektūrinį ir planinį sprendimą bei priemones akustiškai patogiai aplinkai sukurti. Garsą izoliuojančios konstrukcijos ir atsparios vibracijai medžiagos gali būti labai brangios. Nepaisant to, garso izoliacijos technologijų naudojimas ne visada gali sumažinti inžinerinės įrangos akustinį poveikį iki standartinių verčių visame garso dažnių diapazone.

Patarimas: Triukšmingi inžineriniai įrenginiai turi būti atokiau nuo saugomų patalpų. Daugelio vibraciją izoliuojančių medžiagų ir technologijų efektyvumas yra ribotas, priklausomai nuo įrangos ir pastato konstrukcijų svorio ir dydžio charakteristikų derinio. Daugelis inžinerinės įrangos tipų turi ryškias žemo dažnio charakteristikas, kurias sunku atskirti.

Mitas Nr. 4: langai su dvigubo stiklo langais (3 stiklų) turi aukštesnes garso izoliacijos savybes, palyginti su langais su vienos kameros stiklo paketais (2 stiklai)

Duomenys: Dėl akustinio ryšio tarp stiklų ir rezonanso reiškinių atsiradimo plonuose oro tarpuose (dažniausiai jie būna 8-10 mm), dvigubo stiklo langai, kaip taisyklė, neužtikrina reikšmingos garso izoliacijos nuo išorinio triukšmo, lyginant su viengubais. vienodo pločio ir bendro stiklo storio kameriniai stiklo paketai. Esant vienodo storio stiklo paketams ir bendram stiklo storiui juose, vienos kameros dvigubo stiklo langas visada turės didesnę oro triukšmo izoliacijos indekso Rw reikšmę, lyginant su dvikameriniu.

Patarimas: Lango garso izoliacijai padidinti rekomenduojama naudoti didžiausio įmanomo pločio (ne mažiau kaip 36 mm) stiklo paketus, sudarytus iš dviejų masyvių stiklų, pageidautina skirtingo storio (pavyzdžiui, 6 ir 8 mm) ir kuo platesnė atstumo juosta. Jei naudojamas dviejų kamerų stiklo paketas, tuomet rekomenduojama naudoti įvairaus storio stiklus ir skirtingo pločio oro tarpus. Profilių sistema turi užtikrinti trijų grandinių varčios sandarinimą aplink lango perimetrą. Realiomis sąlygomis varčios kokybė dar labiau įtakoja lango garso izoliaciją nei stiklo paketo formulė. Reikia atsižvelgti į tai, kad garso izoliacija yra nuo dažnio priklausoma charakteristika. Kartais stiklo paketas su didesne Rw indekso verte kai kuriuose dažnių diapazonuose gali būti mažiau efektyvus, palyginti su stiklo paketu, kurio Rw indekso vertė mažesnė.

Mitas Nr. 5: Karkasinėse pertvarose pakanka naudoti mineralinės vatos kilimėlius, kad būtų užtikrinta aukšta garso izoliacija tarp patalpų

Duomenys: Mineralinė vata nėra garsą izoliuojanti medžiaga, ji gali būti tik vienas iš garsą izoliuojančios konstrukcijos elementų. Pavyzdžiui, specialios garsą sugeriančios plokštės iš akustinės mineralinės vatos gali padidinti gipso kartono pertvarų garso izoliaciją, priklausomai nuo jų konstrukcijos, 5-8 dB. Kita vertus, vieno sluoksnio karkasinę pertvarą padengus antruoju gipso kartono sluoksniu, jos garso izoliacija gali padidėti 5-6 dB.
Tačiau reikia atsiminti, kad savavališkų izoliacinių medžiagų naudojimas garsą izoliuojančiose konstrukcijose sukelia daug mažesnį efektą arba visai nedaro įtakos garso izoliacijai.

Patarimas: Norint padidinti atitvarinių konstrukcijų garso izoliaciją, primygtinai rekomenduojama naudoti specialias plokštes iš akustinės mineralinės vatos dėl aukštų garso sugerties rodiklių. Bet akustinė mineralinė vata turi būti naudojama kartu su garso izoliavimo būdais, tokiais kaip masyvių ir/ar akustiškai atsietų atitvarinių konstrukcijų statyba, specialių garsą izoliuojančių tvirtinimo detalių naudojimas ir kt.

Mitas Nr. 6: Garso izoliaciją tarp dviejų kambarių visada galima padidinti pastačius pertvarą su aukšta garso izoliacijos indekso verte

Duomenys: Garsas iš vienos patalpos į kitą sklinda ne tik per skiriamąją pertvarą, bet ir per visas greta esančias pastato konstrukcijas bei inžinerines komunikacijas (pertvarus, lubas, grindis, langus, duris, ortakius, vandentiekio, šildymo ir kanalizacijos vamzdynus). Šis reiškinys vadinamas netiesioginiu garso perdavimu. Visiems pastato elementams reikalingos garso izoliacijos priemonės. Pavyzdžiui, jei pastatysite pertvarą, kurios garso izoliacijos indeksas Rw = 60 dB, o po to įrengsite duris be slenksčio, tada bendrą tvoros garso izoliaciją praktiškai lems durų garso izoliacija ir bus ne didesnis kaip Rw = 20-25 dB. Tas pats nutiks, jei abi izoliuotas patalpas sujungsite bendru vėdinimo kanalu, nutiestu per garsui nepralaidžią pertvarą.

Patarimas: Statant pastato konstrukcijas būtina užtikrinti jų garso izoliacinių savybių „balansą“, kad kiekvienas iš garso sklidimo kanalų turėtų maždaug vienodą įtaką bendrai garso izoliacijai. Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas vėdinimo sistemai, langams ir durims.

Mitas Nr. 7: Daugiasluoksnės karkasinės pertvaros turi geresnes garso izoliacijos charakteristikas, palyginti su įprastomis 2 sluoksnių pertvaromis

Duomenys: Intuityviai atrodo, kad kuo daugiau gipso kartono ir mineralinės vatos sluoksnių kaitaliojasi, tuo didesnė tvoros garso izoliacija. Tiesą sakant, karkasinių pertvarų garso izoliacija priklauso ne tik nuo dangos masės ir nuo oro tarpo tarp jų storio.

Įvairių konstrukcijų karkasinės pertvaros parodytos 1 pav. ir išdėstytos taip, kad būtų padidintas garso izoliacijos pajėgumas. Kaip pradinį projektą, apsvarstykite pertvarą su dviguba gipso kartono danga iš abiejų pusių.

Jei gipso kartono sluoksnius perskirstysime originalioje pertvaroje, padarydami juos pakaitinius, esamą oro tarpą padalinsime į kelis plonesnius segmentus. Sumažinus oro tarpus, didėja konstrukcijos rezonansinis dažnis, o tai žymiai sumažina garso izoliaciją, ypač esant žemiems dažniams.
Esant tiek pat gipso kartono lakštų, didžiausią garso izoliaciją turi pertvara su vienu oro tarpu.

Taigi, tinkamo techninio sprendimo panaudojimas projektuojant garsą izoliuojančias pertvaras bei optimalus garsą sugeriančių ir bendrųjų statybinių medžiagų derinys turi daug didesnę įtaką galutiniam garso izoliacijos rezultatui nei paprastas specialių akustinių medžiagų pasirinkimas.

Patarimas: Karkasinių pertvarų garso izoliacijai padidinti rekomenduojama naudoti konstrukcijas ant savarankiškų karkasų, dvigubą ar net trigubą gipso kartono apkalą, vidinę karkasų erdvę užpildyti specialia garsą sugeriančia medžiaga, naudoti elastines tarpines tarp kreipiamųjų profilių ir statybinių konstrukcijų. , ir atsargiai užsandarinkite jungtis.
Nerekomenduojama naudoti daugiasluoksnių konstrukcijų su pakaitomis tankiais ir elastingais sluoksniais.

Mitas Nr. 8: polistireninis putplastis yra efektyvi garsą izoliuojanti ir garsą sugerianti medžiaga.

A faktas: Polistireninis putplastis tiekiamas įvairaus storio ir tūrio tankio lakštais. Skirtingi gamintojai savo gaminius vadina skirtingai, tačiau esmė nesikeičia – tai putų polistirenas. Tai puiki šilumą izoliuojanti medžiaga, tačiau ji neturi nieko bendra su oro triukšmo izoliacija. Vienintelis dizainas, kuriame polistireninio putplasčio naudojimas gali turėti teigiamą poveikį triukšmo mažinimui, yra tada, kai jis klojamas po lygintuvu plaukiojančioje grindų konstrukcijoje. Ir net tada tai taikoma tik smūgio triukšmo mažinimui. Tuo pačiu metu 40–50 mm storio putplasčio sluoksnio, esančio po lygintuvu, efektyvumas neviršija daugumos garso izoliacinių medžiagų, kurių storis yra tik 3–5 mm, efektyvumo. Didžioji dauguma statybininkų rekomenduoja prie sienų ar lubų klijuoti putplasčio lakštus, o vėliau juos tinkuoti, kad būtų padidinta garso izoliacija. Tiesą sakant, tokia „garsą izoliuojanti konstrukcija“ nepadidins, o dažniausiai net sumažins (!!!) tvoros garso izoliaciją. Faktas yra tas, kad masyvios sienos arba lubų apdengimas gipso kartono arba tinko sluoksniu naudojant akustiškai standžią medžiagą, pvz., polistireninį putplastį, pablogina tokios dviejų sluoksnių konstrukcijos garso izoliaciją. Taip yra dėl rezonansinių reiškinių vidutinio dažnio srityje. Pavyzdžiui, jei tokia danga montuojama iš abiejų sunkios sienos pusių (3 pav.), tai garso izoliacijos sumažėjimas gali būti katastrofiškas! Šiuo atveju gaunama paprasta svyravimo sistema (2 pav.) „masė m1-spyruoklės masė m2-spyruoklė-masė m1“, kur: masė m1 yra tinko sluoksnis, masė m2 yra betoninė siena, spyruoklė yra a. putplasčio sluoksnis.

Ryžiai. 2 ÷ 4 Oro triukšmo izoliacijos prie sienos pablogėjimas įrengiant papildomą apkalą (tinką) ant elastingo sluoksnio (putplasčio).

a - be papildomo apkalimo (R’w=53 dB);

b - su papildoma danga (R’w=42 dB).

Kaip ir bet kuri virpesių sistema, ši konstrukcija turi rezonansinį dažnį Fo. Priklausomai nuo putplasčio ir tinko storio, šios konstrukcijos rezonansinis dažnis bus 200÷500 Hz dažnių diapazone, t.y. patenka į kalbos diapazono vidurį. Netoli rezonansinio dažnio bus stebimas garso izoliacijos kritimas (4 pav.), kuris gali siekti 10-15 dB reikšmę!

Pažymėtina, kad tokio paties pražūtingo rezultato galima pasiekti naudojant tokias medžiagas kaip polietileno putplastis, polipropileno putplastis, kai kurių tipų standieji poliuretanai, lakštinė kamštiena ir minkšta medienos plaušų plokšte vietoj polistirolo tokioje konstrukcijoje, o vietoj gipso – klijuotos gipso kartono plokštės. , faneros lakštai, medžio drožlių plokštės, OSB .

B faktas: Kad medžiaga gerai sugertų garso energiją, ji turi būti porėta arba pluoštinė, t.y. vėdinama. Putų polistirenas yra vėjui atspari medžiaga su uždarų ląstelių struktūra (su oro burbuliukais viduje). Ant kieto sienos ar lubų paviršiaus sumontuotas putplasčio sluoksnis turi nykstantį mažą garso sugerties koeficientą.

Patarimas:Įrengiant papildomus garsą izoliuojančius pamušalus, kaip slopinamąjį sluoksnį rekomenduojama naudoti akustiškai minkštas garsą sugeriančias medžiagas, pavyzdžiui, plono bazalto pluošto pagrindu. Svarbu naudoti specialias garsą sugeriančias medžiagas, o ne savavališką izoliaciją.

Ir galiausiai, bene svarbiausias klaidingas supratimas, kuris išplaukia iš visų aukščiau pateiktų faktų:

Mitas Nr. 9: patalpą galite izoliuoti nuo oro triukšmo klijuodami arba pritvirtindami plonas, bet „efektyvias“ garsą izoliuojančias medžiagas prie sienų ir lubų paviršiaus

Duomenys: Pagrindinis veiksnys, atskleidžiantis šį mitą, yra pačios garso izoliacijos problemos buvimas. Jei tokios plonos garso izoliacinės medžiagos egzistuotų gamtoje, tai apsaugos nuo triukšmo problema būtų išspręsta pastatų ir konstrukcijų projektavimo stadijoje ir lemtų tik tokių medžiagų išvaizdos ir kainos pasirinkimą.

Aukščiau buvo pasakyta, kad norint izoliuoti ore sklindantį triukšmą, reikia naudoti garsą izoliuojančias „masė-elastingumas-masė“ tipo konstrukcijas, kuriose tarp garsą atspindinčių sluoksnių būtų akustiškai „minkšto“ sluoksnis. medžiaga, pakankamai stora ir turinti dideles garso sugerties koeficiento vertes. Neįmanoma įvykdyti visų šių reikalavimų, kai bendras konstrukcijos storis yra 10-20 mm. Minimalus garsą izoliuojančios dangos storis, kurio poveikis būtų akivaizdus ir apčiuopiamas, yra ne mažesnis kaip 50 mm. Praktiškai naudojamos 75 mm ar didesnio storio dailylentės. Kuo didesnis rėmo gylis, tuo didesnė garso izoliacija.

Kartais „ekspertai“ pateikia automobilių kėbulų garso izoliacijos technologijos pavyzdį naudojant plonas medžiagas. Šiuo atveju veikia visiškai kitoks triukšmo izoliacijos mechanizmas - vibracijos slopinimas, efektyvus tik plonoms plokštėms (automobilio atveju - metalo). Vibraciją slopinanti medžiaga turi būti viskoelastinga, turėti didelius vidinius nuostolius ir turėti didesnį storį nei izoliuotos plokštės. Iš tiesų, nors automobilio garso izoliacija yra tik 5-10 mm storio, ji yra 5-10 kartų storesnė už patį metalą, iš kurio pagamintas automobilio kėbulas. Jei tarpbutinę sieną įsivaizduosime kaip izoliuotą plokštę, tampa akivaizdu, kad masyvios ir storos mūrinės sienos garso izoliacija „automobiliniu“ vibracijos slopinimo būdu nebus įmanoma.

Patarimas: Atliekant garso izoliacijos darbus bet kokiu atveju reikia tam tikro naudingo ploto ir patalpos aukščio praradimo. Siekiant kuo labiau sumažinti šiuos nuostolius ir pasirinkti pigiausią bei efektyviausią kambario garso izoliacijos variantą, rekomenduojama dar projektavimo etape kreiptis į akustikos specialistą.

Išvada

Pastatų akustikos praktikoje yra daug daugiau klaidingų nuomonių, nei aprašyta aukščiau. Pateikti pavyzdžiai padės išvengti rimtų klaidų atliekant statybos ar remonto darbus bute, name, įrašų studijoje ar namų kino teatre. Šie pavyzdžiai iliustruoja, kad nereikėtų besąlygiškai tikėti remonto straipsniais iš blizgių žurnalų ar „patyrusio“ statybininko žodžiais „...Ir mes visada taip darome...“, kurie ne visada yra pagrįsti moksline akustika. principus.

Patikima garantija, kad garso izoliacijos priemonių rinkinys, užtikrinantis maksimalų akustinį efektą, bus tinkamai įgyvendintas, gali būti suteikta kompetentingai parengtos akustikos inžinieriaus rekomendacijos dėl sienų, grindų ir lubų garso izoliacijos.

Andrejus Smirnovas, 2008 m

Bibliografija

SNiP II-12-77 „Apsauga nuo triukšmo“ / M.: „Stroyizdat“, 1978 m.
„MGSN 2.04-97 vadovas. Gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų atitvarinių konstrukcijų garso izoliacijos projektavimas“/- M.: VĮ „NIAC“, 1998 m.
„Gyvenamųjų ir visuomeninių pastatų apsaugos nuo triukšmo ir vibracijos vadovas“ / red. Į IR. Zaborovas. - Kijevas: red. „Budevelnik“, 1989 m.
"Dizainerės vadovas. Apsauga nuo triukšmo“ / red. Yudina E.Ya. - M.: „Stroyizdat“, 1974 m.
„Pastatų atitvarų garso izoliacijos skaičiavimo ir projektavimo vadovas“ / NIISF Gosstroy USSR. - M.: Stroyizdat, 1983 m.
„Triukšmo mažinimas pastatuose ir gyvenamuosiuose rajonuose“ / red. G.L. Osipova / M.: Stroyizdat, 1987 m.

Kasdieniame gyvenime garsą apibūdiname, be kita ko, pagal jo garsumą ir aukštį. Tačiau fizikos požiūriu garso banga yra periodinė terpės molekulių vibracija, sklindanti erdvėje. Kaip ir bet kuriai bangai, garsui būdinga jo amplitudė, dažnis, bangos ilgis ir kt. Amplitudė parodo, kaip stipriai vibruojanti terpė nukrypsta nuo „tyliosios“ būsenos; Būtent ji yra atsakinga už garso stiprumą. Dažnis mums nurodo, kiek kartų per sekundę atsiranda vibracija, ir kuo didesnis dažnis, tuo aukštesnį girdimo garso aukštį.

Tipinės garso stiprumo ir dažnio reikšmės, kurios randamos, pavyzdžiui, garso įrenginių techniniuose standartuose ir charakteristikose, yra pritaikytos žmogaus ausiai, yra žmogui patogiame garsumo ir dažnio diapazone. Taigi garsas, kurio garsumas viršija 130 dB (decibelų), sukelia skausmą, o 30 kHz dažnio garso bangos žmogus visiškai negirdės. Tačiau, be šių „žmogiškų“ apribojimų, yra ir grynai fizinių garso bangos garsumo ir dažnio apribojimų.

Užduotis

Įvertinkite didžiausią garso bangos, galinčios sklisti ore ir vandenyje normaliomis sąlygomis, garsumą ir dažnį. Bendrai apibūdinkite, kas nutiks, jei bandysite skleisti garsą, viršijantį šias ribas.

Užuomina

Prisiminkite, kad garsumas, matuojamas decibelais, yra logaritminė skalė, rodanti, kiek kartų garso bangos slėgis (P) yra stipresnis už tam tikrą fiksuotą slenkstinį slėgį P 0 . Slėgio pavertimo tūriu formulė yra tokia: tūris decibelais = 20 lg(P/P 0), kur lg yra dešimtainis logaritmas. Akustikoje slenkstinį slėgį įprasta laikyti P0 = 20 μPa (vandenyje priimama kitokia slenkstinė vertė: P0 = 1 μPa). Pavyzdžiui, garsas, kurio slėgis P = 0,2 Pa, dešimt tūkstančių kartų viršija P 0, o tai atitinka 20 lg(10000) = 80 dB garsumą. Taigi, garsumo riba atsiranda dėl didžiausio galimo slėgio, kurį gali sukurti garso banga.

Norėdami išspręsti problemą, turite pabandyti įsivaizduoti garso bangą su labai aukštu slėgiu arba labai aukštu dažniu ir pabandyti suprasti, kokie fiziniai apribojimai atsiranda.

Sprendimas

Pirmiausia suraskime garsumo riba. Ramiame ore (be garso) molekulės skrenda chaotiškai, tačiau vidutiniškai oro tankis išlieka pastovus. Kai garsas sklinda, be greito chaotiško judėjimo, molekulės tam tikru laikotarpiu taip pat patiria sklandų poslinkį pirmyn ir atgal. Dėl šios priežasties susidaro kintamos kondensacijos ir oro retėjimo zonos, tai yra aukšto ir žemo slėgio zonos. Būtent šis slėgio nuokrypis nuo normos yra akustinis slėgis (slėgis garso bangoje).

Retėjimo srityje slėgis nukrenta iki P atm - P. Akivaizdu, kad dujose jis turi išlikti teigiamas: nulinis slėgis reiškia, kad šioje srityje tam tikru laiko momentu iš viso nėra dalelių ir negali. būti mažesnis už tai. Todėl didžiausias akustinis slėgis P, kurį garso banga gali sukurti likusį garsą, yra tiksliai lygus atmosferos slėgiui. P = P atm = 100 kPa. Tai atitinka teorinę tūrio ribą, lygią 20 lg (5 10 9), o tai apytiksliai 195 dB.

Situacija šiek tiek pasikeičia, jei kalbame apie garso sklidimą ne dujose, o skystyje. Ten slėgis gali tapti neigiamas – tai tiesiog reiškia, kad jie bando ištempti ir suplėšyti ištisinę terpę, tačiau dėl tarpmolekulinių jėgų ji tokį tempimą atlaiko. Tačiau pagal dydį šis neigiamas slėgis yra mažas, maždaug viena atmosfera. Atsižvelgiant į skirtingą P 0 vertę, teorinė garso stiprumo vandenyje riba yra maždaug 225 dB.

Dabar gauname garso dažnio riba. (Tiesą sakant, tai tik vienas iš galimų dažnio apribojimų; kitus paminėsime posakyje.)

Viena iš pagrindinių garso savybių (skirtingai nuo daugelio kitų sudėtingesnių bangų) yra ta, kad jo greitis praktiškai nepriklauso nuo dažnio. Tačiau bangos greitis yra susijęs su dažniu ν (ty laiku adresu th periodicity) kurių bangos ilgis λ (erdvinis periodiškumas): c = ν·λ. Todėl kuo didesnis dažnis, tuo trumpesnis garso bangos ilgis.

Bangos dažnį riboja medžiagos diskretiškumas. Garso bangos ilgis negali būti mažesnis už tipinį atstumą tarp molekulių: juk garso banga yra dalelių kondensacija-išlydis ir be jų negali egzistuoti. Be to, bangos ilgis turi būti bent du ar trys iš šių atstumų: juk turi apimti ir kondensacijos, ir retėjimo sritis. Orui normaliomis sąlygomis vidutinis atstumas tarp molekulių yra apie 100 nm, garso greitis 300 m/s, todėl didžiausias dažnis yra apie 2 GHz. Vandenyje diskretiškumo skalė mažesnė – maždaug 0,3 nm, o garso greitis – 1500 m/s. Tai suteikia maždaug tūkstantį kartų didesnę dažnio ribą, maždaug kelių terahercų.

Dabar aptarkime, kas atsitiks, jei bandysime skleisti garsą, kuris viršija nustatytas ribas. Kaip garso bangų skleidėjas tinka vientisa plokštelė, panardinta į terpę, kurią variklis judina pirmyn ir atgal. Techniškai įmanoma sukurti tokios didelės amplitudės emiterį, kad maksimaliai jis sukurtų daug didesnį slėgį nei atmosferos slėgis - tam pakanka greitai ir didele amplitude pajudinti plokštę. Tačiau tada vakuumo fazėje (kai plokštė juda atgal) tiesiog atsiras vakuumas. Taigi vietoj labai stipraus garso tokia plokštelė bus „perpjauta A„įkvėpkite oro“ į plonus ir tankius sluoksnius ir išmeskite juos į priekį. Jie negalės plisti per terpę – susidūrę su ramiu oru, smarkiai jį įkaitins, generuos smūgines bangas ir patys subyrės.

Galima įsivaizduoti kitą situaciją, kai akustinis emiteris svyruoja dažniu, viršijančiu nustatytą garso dažnio ribą. Toks emiteris stums terpės molekules, bet taip dažnai, kad nesuteiks joms galimybės susidaryti sinchroninei vibracijai. Dėl to plokštė tiesiog atsitiktinai perduos energiją artėjančioms molekulėms, tai yra, tiesiog šildys terpę.

Pokalbis

Žinoma, mūsų svarstymas buvo labai paprastas ir neatsižvelgta į daugybę materijoje vykstančių procesų, kurie taip pat riboja garso sklidimą. Pavyzdžiui, dėl klampumo garso banga susilpnėja, o šio slopinimo greitis sparčiai didėja didėjant dažniui. Kuo didesnis dažnis, tuo greičiau dujos juda pirmyn ir atgal, o tai reiškia, kad dėl klampumo energija greičiau paverčiama šiluma. Todėl per klampioje terpėje aukšto dažnio ultragarsas tiesiog neturės laiko nuskristi jokiu makroskopiniu atstumu.

Kitas efektas taip pat turi įtakos garso slopinimui. Iš termodinamikos išplaukia, kad greitai suspaudžiant dujos įkaista, o greitai plečiantis – atvėsta. Tai atsitinka ir garso bangoje. Bet jei dujos turi didelį šilumos laidumą, tai su kiekvienu svyravimu šiluma tekės iš karštosios zonos į šaltąją, taip susilpnindama šiluminį kontrastą, o galiausiai ir garso bangos amplitudę.

Taip pat verta pabrėžti, kad visi nustatyti apribojimai taikomi skysčiams ir dujoms normaliomis sąlygomis; jie pasikeis, jei sąlygos labai pasikeis. Pavyzdžiui, didžiausias teorinis tūris akivaizdžiai priklauso nuo slėgio. Todėl milžiniškų planetų atmosferoje, kur slėgis yra žymiai didesnis už atmosferos slėgį, galimas dar stipresnis garsas; ir atvirkščiai, labai retoje aplinkoje visi garsai neišvengiamai tylūs.

Galiausiai paminėsime dar vieną įdomią labai aukšto dažnio ultragarso savybę, kai jis plinta vandenyje. Pasirodo, kai garso dažnis gerokai viršija 10 GHz, jo greitis vandenyje padidėja maždaug dvigubai ir yra maždaug palyginamas su garso greičiu lede. Tai reiškia, kad kai kurie greiti vandens molekulių sąveikos procesai pradeda vaidinti reikšmingą vaidmenį, kai svyruoja trumpesniu nei 100 pikosekundžių periodu. Santykinai kalbant, vanduo tokiais laiko intervalais įgauna tam tikrą papildomą elastingumą, kuris pagreitina garso bangų sklidimą. Tačiau mikroskopinės šio vadinamojo „greito garso“ priežastys buvo suprantamos