Parametry akustyczne

Parametry akustyczne

Do określenia jakości wnętrz pod względem akustyki używa się szeregu wielkości, które stanowią obiektywne kryteria oceny jakości. Większość tych parametrów opartych jest na analizie odpowiedzi impulsowej uzyskanej na drodze pomiarów w pomieszczeniu. Schemat badań jest podobny dla wszystkich pomieszczeń. Na scenie lub w miejscu, gdzie znajduje się przeważnie źródło dźwięku, ustawia się urządzenie głośnikowe lub inne, np. pistolet startowy, który emituje sygnał pomiarowy (impuls, szum). W interesującym obszarze badań wybiera się kilka punktów pomiarowych lub siatkę punktów, w których umiejscawia się mikrofony. Wyniki mogą być przedstawione dla reprezentatywnych punktów sali, dla różnych częstotliwości, najczęściej w oktawach. Można stworzyć także mapę akustyczną pomieszczenia.
Obiektywne kryteria oceny pomieszczeń w odróżnieniu od subiektywnych metod są uniwersalne i powszechnie stosowane przez akustyków na całym świecie. Jednak gdyby nie badania poszczególnych naukowców wykorzystujących indywidualne sposoby oceny akustyki, nie można by obecnie używać żadnego z parametrów jako ogólnego wskaźnika akustyki sal.
Parametry akustyczne można zakwalifikować do kilku grup:

• pogłosowe (EDT, RT10, T20, T30, T60),
• związane ze stosunkiem energii (C80, D50),
• przestrzenne (LF, LE, IACC),
• określające zrozumiałość mowy (STI, RASTI, % ALC),
• określające poziomy dźwięku (INR, SNR, G, SPL),
• określające intensywność odbić (RI, QW).

Czas pogłosu – Reverberation Time (RT)
Czas pogłosu jest ważnym parametrem określającym jakość akustyczną wnętrz. Definiowany jest jako czas wyrażony w sekundach, w którym poziom dźwięku maleje o 60 dB od momentu wyłączenia źródła, gdy w pomieszczeniu panował stan ustalony. Czas pogłosu wpływa na zrozumiałość mowy, brzmienie muzyki oraz poziom dźwięku. Zmiana wartości RT 60 w pomieszczeniu jest uzależniona od rodzaju i kształtu materiałów składających się na jego wystrój, stopnia wypełnienia publicznością, warunków atmosferycznych. Temperatura i wilgotność mają jednak zdecydowanie mniejszy wpływ w porównaniu z pozostałymi czynnikami. Istnieją zalecane wartości czasu pogłosu, jakie powinny istnieć w pomieszczeniach przeznaczonych dla muzyki i form słownych w funkcji objętości.

Czas wczesnego zaniku – Early Decay Time (EDT)
Czas wczesnego zaniku, wyrażony w sekundach, to czas, w którym sygnał maleje o 10 dB w stosunku do stanu ustalonego. Gdy wartość EDT zostanie pomnożona przez 6, otrzymujemy wartość zbliżoną do czasu pogłosu. Według badań Kuttruff’a i Strassena czas wczesnego zaniku, w przeciwieństwie do RT 60, jest niezależny od stopnia dyfuzyjności w pomieszczeniu.

Przejrzystość – Clarity (C80)
C80 to stosunek wczesnej energii dźwiękowej docierającej w czasie 80 ms do późnej, czyli po czasie 80 ms [1]:

Powyższą zależność można zapisać w następujący sposób:

p(t) – odpowiedź impulsowa w pomieszczeniu.

Wartości tego parametru są podawane w decybelach i przeważnie zawierają się, wg Beraneka, w granicach od -10 do 20 dB. W przypadku, gdy C80 = 0 dB, dźwięk pogłosowy i wczesny są sobie równe. Pomiar przejrzystości polega na rejestracji sygnału pomiarowego w różnych częściach sali, a następnie stworzeniu stosunku sumy energii dźwiękowej bezpośredniej oraz pochodzącej od wszystkich odbić, docierającej w czasie 80 ms do energii, która dociera po tym czasie. Górną granicą jest przeważnie 1-2 s.
Parametr ten jest bezpośrednio związany z czasem pogłosu i określa zrozumiałość muzyki. W pomieszczeniach „suchych”, a więc tam, gdzie brak pogłosu, muzyka będzie bardzo czysta i C80 będzie miał duże wartości, co z kolei pogarsza wrażenie przestrzenności. Z kolei jeśli RT jest wysoki, automatycznie przejrzystość muzyki maleje i staje się ona nieczysta.

Wyrazistość – Definition (D50)
To stosunek wczesnej energii dźwiękowej docierającej w czasie 50 ms do całkowitej:

Powyższą zależność można zapisać w następujący sposób:

p(t) – odpowiedź impulsowa w pomieszczeniu.

W salach koncertowych wyrazistość odnosi się do stopnia rozróżnialności poszczególnych kwestii w muzyce. Wartość tego parametru powinna przekraczać 65%.

Współczynnik odbić bocznych – Lateral energy fraction (LF)
LF określa stosunek energii pochodzącej od odbić bocznych przez okres od 5 ms do 80 ms do całkowitej energii dochodzącej w czasie 80 ms do punktu pomiarowego:

Powyższą zależność można zapisać w następujący sposób:

p8(t) – ciśnienie akustyczne zmierzone za pomocą mikrofonu o charakterystyce ósemkowej.
p(t) – ciśnienie akustyczne zmierzone za pomocą mikrofonu wszechkierukowego.

Skuteczność odbić bocznych – Lateral Efficiency (LE)
Jest to parametr podobny do LF. Służy także do określenia przestrzenności w pomieszczeniu i definiuje stosunek energii odbić bocznych do energii całkowitej. Różnica polega na innej granicy, od której mierzone są odbicia boczne i wynosi 25 ms, a nie 5 ms. Reszta pozostaje bez zmian. Sposób pomiaru jest identyczny:

p8(t) – ciśnienie akustyczne zmierzone za pomocą mikrofonu o charakterystyce ósemkowej.
p(t) – ciśnienie akustyczne zmierzone za pomocą mikrofonu wszechkierukowego.

Zalecane wartości tego parametru są takie same jak dla LF.

Współczynnik korelacji międzyusznej – Interaural Cross-Correlation Coefficient (IACC)
Współczynnik ten określa stopień korelacji dźwięków dochodzących równocześnie do obydwu uszu słuchacza. Fala dźwiękowa dochodząca do słuchacza z boku dotrze do jednego ucha wcześniej niż do drugiego. Ze względu na usytuowanie głowy charakter dźwięku będzie nieco inny dla jednego i drugiego ucha.
Proces określenia tego parametr wygląda następująco:

t1,t2 – czas,
p(t) – ciśnienie akustyczne przy danym uchu.
Indeksy L i R oznaczają odpowiednio ucho lewe i prawe.

Maksymalna wartość, jaką można otrzymać ze wzoru, to nieskończoność. Ze względu na to, że fala dźwiękowa dociera do dwóch uszu z różnicą ok. 1 ms, należy zmieniać wartość w zakresie od -1 do +1. Aby otrzymać współczynnik IACC, należy wybrać maksymalny wynik z powyższych wyliczeń:

Jeżeli sygnał dla każdego ucha jest całkowicie inny, wartość IACC wynosi 0, co oznacza, że korelacja międzyuszna dla dźwięku jest równa 0. Dla sytuacji całkowicie odwrotnej, gdy istnieje pełna korelacja, wartość IACC wynosi 1, co oznacza, że w pomieszczeniu brakuje wrażenia przestrzenności. Zalecane wartości tego parametru dla dużych sal koncertowych wynoszą od 0,14 do 0,5.

Parametr IACC został dodatkowo podzielony na dwie części, aby lepiej określić wczesne odbicia boczne:

IACCE lub IACC080 – Wartość parametru dla dźwięków dochodzących do pozycji słuchacza w czasie 80 ms po dźwięku bezpośrednim. Indeks „E” oznacza wczesny (ang. early).

IACCL lub IACC80,+ – Parametr określający tylko dźwięk pogłosowy, mierzony po czasie 80 ms do 1-2 s. Indeks „L” oznacza późny (ang. late).

IACCA lub IACC0,+ – Pomiar parametru IACC dla całego czasu, od 0 do 1-2 s.

Kolejną modyfikacją parametru IACC stało się ograniczenie liczby oktawowych pasm pomiarowych z 6 (125Hz–4kHz) do 3 najważniejszych: 500, 1000 i 2000 Hz, w których wyraźne były różnice w mierzonych dźwiękach.

Szerokość źródła pozornego – Apparent Source Width (ASW)
Bardzo istotny parametr przestrzenności, wyrażany za pomocą IACCE3, czyli średnią z wartości IACCE otrzymanych w 3 wyżej wymienionych pasmach. ASW odnosi się do wczesnych, bocznych odbić. Im większa jest różnica w dźwiękach docierających do dwóch uszu słuchacza od źródła, np. orkiestry, tym większa szerokość źródła pozornego. Wartość IACCE3 powinna być jak najniższa, dla bardzo dobrych sal pod względem akustycznym zbliża się do wartości 0,3.

Otoczenie słuchacza – Listener Envelopment (LEV)
Kolejny parametr przestrzenności, wyrażany za pomocą IACCL3, czyli średnią z wartości IACCL otrzymanych w 3 wyżej wymienionych pasmach. Odnosi się do stopnia dyfuzyjności dźwięku pogłosowego w pomieszczeniu i określa stopień, w jakim dźwięk pogłosowy, który dociera do słuchacza po czasie 80 ms, nie jest skorelowany.

 

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *