Principy a metody pro kontorlu v uzavřeném prostoru hrají velkou roli při vytvoření akusticky příjemného prostředí. V dnešní době se kvalitnímu akustickému prostředí, jehož principem je snížení intenzity zvyku na úroveň která není pro lidké ucho nepříjemná, se věnuje velká pozornost. Lze ho dosáhnout různými metodami s použitím rozdílných materiálů a jednou z těchto metod je absorbce zvuku.

Absorbce zvuku

Tvrdé materiály jako kámen, cihla či beton odráží zvuk v celém frekvenčním spektru. Dřevo, sádrové materiály či ocel dorážejí většinu vysokých frekvencí. Malé procento nízkých frekvencí je absorbováno zdí a zbývající akustická energie která není odražena či absorbována prochází materiálem překážky v našem případě zdí.

Materiály

Vláknité, porézní a další druhy materiálů jsou označovány jako zvukově absorbční. Rozdíly mezi množstvím absorbce je u těchto materiálů dána délkou a sílou vlákna, celkovou sílou materiálu, hustotou, velikostí odporu proudění vzduchu a jeho porézností. Dalšími faktory které mohou ovlivnit absorbční vlastnosti jsou odpor povrchu, umístění absorbčního materiálu či jeho komprese.

Materiály které redukují akustickou energii zvukové vlny která jimi prochází se nazývají materiály zvukově absorbční. Jejich hlavním využitím je ¨změkčení¨ akustického prostředí uzavřeného prostou pomocí redukce amplitudy odrážených vln. Nejlepšími absorbčními materiály jsou materiály vláknilté které z pravidla obsahují skelnou či kamenou vatu nebo polysterová vlákna.

Běžné materiály s vynikajícími absorbčními vlastnostmi jsou Rockwool (kamená vlna) či Fiberglass (skelná vata). Absorbční koeficient u těchto materiálů vzrůstá se snížením průměru vláken, jelikož slabší vlákna je možné rozpohybovat zvukovou vlnou mnohem snadněji než silná vlákna. Navíc je potřeba více vláken k dosažení té samé hustoty materiálu a díky hustší konzistenci se vyšuje rezistence průchodu vzduchu.

Pravidlo 1/4 vlnové délky

Vzdálenost absorbčního materiálu od zadní stěny ovlivňuje efektivnost absorbce nízkých frekvencí. Pro zjištění nenižší frekvence která bude efektivně absorbována můžeme použít pravidlo 1/4.

Akusticky absorbční materiál musí být umístěn od zdi či stropu ve vzdálenosti 1/4 vlnové délky nejnižší frekvence která má být absorbována. Na obrázku vidíte průběh sinusové vlny nejnižšího tónu basové kytary a tím je otevřené E, tento tón má frekvenci 42 Hz. Pokud známe frekvenci pak její vlnovou délku vypočítáme pomocí vzorce:

Vlnová délka = rychlost zvuku / frekvence

λ = 343 / 42

λ = 8.16m

Nyní máme vlnovou délku 8m a 1/4 této délky jsou 2m. Z toho vyplývá že nejefektivnější absorbci 42Hz získáme odsazením absorberu od stěny o 2m. Na toto pravidlo je nutno myslet již při plánování poslechové místnosti. Tato absorbce bude zahrnovat taktéž vyšší frekvence pokud je absorbentem rockwool či měkký nábytek.

Použití absorbčních materiálů vám navodí pocit že místnost je větší než ve skutečnosti je. Control Room (CR) v nahrávacích studiích je ve své podstatě místnost v místnosti kde odstup mezi vnitřní a vnější stěnou je od 80 cm výše, občas se můžeme setkat i se vzdáleností vyšší než 2m a to včetně stropu. Nyní již víme proč tomu tak je.

Základním problémem pro malá domácí studia je především velikost prostoru a nemožnost tuto místnost v místnosti vystavit. Proto by měla být takováto místnost vybavena také stropními absorbery které jsou ideálním řešením jak ¨odstranit¨ nízký strop.

Proč potřebujeme absorbery

Základním cílem stavby poslechové místnosti je dosáhnout vyváženého poslechu v celém frekvenčním spektru navís s optimálním dozvukem. A právě dozvuk místnosti je dalším důležitým kritériem pro to, jak místnost vystavět či již vystavěnou místnost vybavit. Je třeba zmínit že příliš mnoho absorbce vytvoří “mtrvou” místnost,  ideální dozvuk místnosti by měl být mezi 0.2 – 0.4 s.

Na začátku toho seriálu jsem již zmínil RT60 (Revebration Time) ale zřejmě jste se s tímto výrazem setkali i pokud jste se nikdy nezajímali o akustiku, a to u reverbu. RT60 je uváděn v sekundách a je to čas který je potřeba k poklesu síly signálu o 60 dB.

Proč právě o 60 dB?

Velmi zjednodušeně řečeno poklesem o 60dB se zvuk stane natolik tichým, že náš sluch jej nedokáže zachytit jelikož intenzita signálu poklesne 1,000.000 krát. Je mylné se domívat že pokud budete mít zvuk o síle 100dB pak při poklesu o 60 dB má zvuk sílu 40dB (to by odpovídalo tiché konverzaci), tak tomu opravdu není jelikož decibely nelze sčítat či odčítat. Proč tomu tak není je potřeba porozumět decibelům. Vím že je to pro někoho nuda ale pro porozumění absorbci je potřeba znát alespoň minimální základy.

Jak porozumět dB pro absorbci zvuku

Nejprve by jsem se jen v krátkosti vrátil k teorii zvuku. Pro ty z vás kteří mají tuto teorii nastudovanou nepovím nic nového, ale pro ucelení je nutné zmínit pár základů o vztahu hlasitosti a decibelů. Asi trochu víc odbočím ale vše vám doufám pomůže pochopit proč to zmiňuji.

Decibel

Decibel je bezrozměrná jednotka jelikož nevyjadřuje žádnou specificky definovanou fyzikální veličinu. Spíše než měrná jednotka je dB (decibel) logaritmická jednotka vyjadřující poměr mezi dvěmi veličinami.

Decibel je složením dvou slov Deci tj desetina a bel. Bel byl využíván pro vyjádření množství poklesu signálu na jednu míli telefoního kabelu. S logaritmy a jejich rovnicemi, výpočty intenzity atd. vás nebudu zatěžovat.

Pro naše účely bude stačit když budete vědět že:

2x energie = zvýšení o 3dB

To znamená že pokud budou do místnosti vyzařovány dva signály o stejné úrovni řekněme 100 dB pak výsledná Akustická energie bude 103 dB (ne 200dB)

10x energie = zvýšení o 10 dB

To znamená že 50dB je 10x silnější než 40dB. 40db je 10x silnější než 30dB. A aby to bylo úplné pak 50dB je 100x silnější než 30dB (10 x 10)

Co je dvakrát tak hlasité?

Je 100dB dvakrát hlasitější než 50dB? Ne, tak tomu opravdu není, 100dB – 50dB není 50 dB a jak jsem již uvedl decibely nelze sčítat či odčítat, tyto matematické funkce můžeme použít pouze u intenzity.

Hlasitost je subjektivně vnímaná veličina a výzkumy psyhofyziky ukázaly, že dotazovné subjekty vesměs uváděly dvojnásobnou hlasitost u každého zvýšení o 10dB. Na základě těchto poznatků můžeme tvrdit a že 50dB je 2x tak hlasité jako 40dB a 100dB je 2x tak hlasité jako 90dB. Tolik alespoň k nejhrubším základům a nyní zpátky k absorberům.

Pokud má materiál absorbční koeficient α 0.5 to znamená 50% absorbce a 50% reflexe (odrazu) pak odražený signál tak bude snížen o polovinu. Výsledný úbytek je -3dB a náš sluch bude vnímat tento odražený zvuk jako ¨o něco¨ slabší. Pokud bude mít materiál absorbci α 0.9 tedy 90% absorbce a 10% refexe, pak 90% absorbce je zhruba -10 dB. V tomto případě bude náš sluch vnímat zvuk jako o 1/2 slabší.

Koeficient Absorbce (α)

Absorbční materiály omezují odrážení od stěn na které dopadá signál jehož zdroj je uvnitř místnosti a tím se snižuje jeho akustická energie. Výsledkem je pak krátký dozvuk (revebrace) prostoru. Jinými slovy: Absorbery slouží k pohlcování velké části energie zvuku před tím než dorazí na obvodové zdi a zároveň redukuje sílu odráženého signálu směrem k ostatním plochám prostoru. Absorbery pomáhají jen nepřímo redukovat sílu zvuku procházející zdí. Zde je uvedena tabulka koeficientů absorbce která nám ukazuje přibližnou absorbci materiálů.

Čísla koeficientů je velmi snadné pochopit.

0 = 0% absorbce (plně reflektivní materiál)

0.5 = 50% absorbce

1 = 100% absorbce

Čistě teoreticky by zvuk musel být odražen 6x od absorberů s koeficientem 0.9 aby signál poklesl o 60dB. Tento příklad nezapočítává odstup absorberu od zdi. Tímto se dostáváme k cestě signálu v uzavřeném prostředí.

Pokud je signál vyslán ze zdroje uvnitř místnosti ať už s absorbery či bez nich, pak jeho cesta bude následovná. Vyslání signálu, první dopad signálu na stěnu, X% odraženo, X% absorbováno a X% projde zdí. Oslabený odražený signál dopadá ná další stěnu a X% odraženo, X% absorbováno a X% …

Signál bude odrážen tolikrát než jeho síla poklesne na RT60 -60dB to znamená 1/1,000.000 jeho původní energie což je naším cílem. Jak jste asi správně zaznamenali tento čas v místnosti s absorbery bude o poznání kratší. Jen malá odbočka. Horší než reverb je pro místnosti echo jež je velmi častým jevem u velmi velkých místností kde signál musí překonávat cestu 20m a více, proto v těchto místnostech můžeme odrazy vnímat jako samostatné zvuky.

To je z toho důvodu že náš mozek uchvává informace o zvuku po dobu 1ms a proto odrážený zvuk přicházející k uchu pod 1 ms vnímáme jako reverb(dozvuk) a vše ostatní vnímáme jako echo(ozvěna). Sakra to jsem se ale dostal k reverbu samotnému. Ale aby jsem dokončil myšlenku. Díky své velikosti a dlouhým signálovým cestám potřebují velké místnosti více materiálů s vysokým absorbčním koeficientem na stěnách a stropu těmto echům zamezit.

Síla materiálu

Je třeba si uvědomit že síla materiálu má přímý vliv na absorbci nízkých frekvencí. Podle pravidla ¨Rule of Thumb¨ je efektivní absorbce zvuku porézním materiálem dosažena pokud síla materiálu je okolo 1/10 vlnové délky zvukové vlny a nejvyšší absorbce resonantní frekvence je 1/4 její vlnové délky. Studie dokazují že síla materiálu má větší vliv na nízké frekvence, a u vyšších frekvencí je zvyšování absorbce se vzrůstající sílou materiálu zanedbatelné.

Rule of Thumb

Toto pravidlo bylo poprvé používáno ve spojení s domácím násilím. ¨Rule of thumb¨ bylo odvozeno z Anglického práva které povolovalo muži bít svoji ženu s holí která nesměla být silnější než jeho palec. První písemné zmínky o tomto pravidlu pocházejí z roku 1692. V roce 1782 bylo toto pravidlo uzákoněno soudcem Sir Francis Buller. Tento zákon byl v platnosti do roku 1970. V současné době se toto pravidlo ¨Rule of Thumb¨ zmiňuje pouze s měřením které nemá vědecký základ a je založeno na praktických zkušenostech.

O vlivu komprese absorbčních materiálů na jejich absorbční schopnosti toho nebylo napsáno mnoho. V roce 2000 bylo uvedeno že komprese vláknitých materiálů má negativní vliv na jejich zvukově absorbční shopnosti. Bylo to vysvětleno tím, že vlákna jsou díky kompresi pouze stlačeny k sobě bez jakékoliv deformace tedy bez jakékoliv změny velikosti průměru vláken. Z toho vyplývá že nejpodstatněším faktorem účinosti absorbce je síla absorbčního materiálu.

Umístění absorbčních materiálů

Je známým faktem že efektivnost absorbce zvuku je závislá na umístění a pozici těchto materiálů. Ze zprávy pana Alton Everest z roku 2001 vyplývá že je vhodné při použítí několika absorberů umístit tyto na konce, strany a strop místnosti tak aby jimi byly ovlivněny všchny tři axiální módy (longitudinal, transverse a vertical).

V obdélníkové místnosti bylo demonstorváno že absorbční materiály jsou nejvíce efektivní pokud jsou umístěné blízko rohů a podél podélných hran místnosti. Ve studíích pro mluvené slovo je efektivní použít absorbenty s absorbcí vysokých frekvencí na stěny ve výši hlavy. Absorbční materiál použitý ve spodních částech výšky zdí je až 2x účinější než kdyby byl použit kdekoliv jinde.

Vytvořením prostoru mezi absorbčním materiálem a materiálem za ním se zvyšuje absorbční koeficient absorberu a se zvyšující se vzájemnou vzdálenosti se maximální hodnota pohltivosti (peak) posouvá od vysokých a středních frekvencí směrem k frekvencím nízkým. Pokud je vám to zatím stále nejasné tak si představte těžký závěs který zavěsíte těsně u zdi. Při zvětšování mezery mezi závěsem a zdí se bude (Peak) maximální absorbce posouvat směrem k nižším frekvencím.

Při vybavování místnosti absorbery je doporučeno aby plochy bez absorberů nebyly nikdy proti sobě. Toto doporučení platí zejména u nízkoprofilových absorberů které se lepí nebo zavěšují přímo na zeď.

V poslední části tohoto seriálu si vysvětlíme pojem “Reflection Free Zone”

Tags:

KONTAKT

Napište svoji zprávu a já se s vámi v nejbližší době spojím

Sending

©2018 ADM magazín

Designed by Stan Skrivanek at FineDiv Studio

or

Log in with your credentials

Forgot your details?