Ανατομία Ακουστικής Χώρων (...Remastered)

[Car_Audio_Test]

Απάντηση: Ανατομία Ακουστικής Χώρων

Και στο post 42 είχα πεί μπράβο, αλλά η επιστημονική κατάρτισή σου επι του θέματος είναι για σεμινάριο.
Ευχαριστούμε και πάλι.

 

[costas EAR]

Απάντηση: Ανατομία Ακουστικής Χώρων

Τα θερμά μου συγχαρητήρια αγαπητέ μου μπούτια για την εξαιρετική παρουσίαση που μας έκανες.

Το μόνο που εύχομαι ειλικρινά είναι να διαβάζουν τα όσα μας έκανες τη χάρη να γράψεις αυτοί που πετάν απλόχερα τα χρήματά τους σε αυτό το ρημαδοχόμπι...

 

[Bhutia]

Ανατομία Ακουστικής Χώρων

Λαμβάνουμε μιά πηγή κι έναν ακροατή εντός δωματίου.Ο εκπεμπόμενος από την πηγή ήχος διαδίδεται προς όλες τις πιθανές κατευθύνσεις.Δεχόμαστε ως χρονικό ΄΄σημείο μηδέν΄΄,τη στιγμή που ο άμεσος ήχος καταφτάνει στον ακροατή.Εκεί έχουμε αύξηση της ηχητικής πίεσης σε επίπεδα όμως λίγο χαμηλότερα από το σημείο της πηγής λόγω της σφαιρικής διασποράς και μικρής απορρόφησης ηχητικής ενέργειας από τον αέρα.Η ηχητική πίεση(ένταση) μένει σταθερή μέχρι τη χρονική στιγμή που καταφτάνει η πρώτη ανάκλαση.

Σε επόμενη χρονική στιγμή καταφτάνει και η δεύτερη,οπότε το επίπεδο ηχητικής πίεσης ανεβαίνει ξανά κατά μικρό ποσοστό,κ.ο.κ.Οι αφίξεις διαδοχικών συνιστωσών από ανάκλαση επιφέρουν βηματικές αυξήσεις στη στάθμη.Η τελική ηχητική στάθμη στο δωμάτιο καθορίζεται από την εκπεμπόμενη ηχητική ενέργεια από την πηγή και μειώνεται από διαδοχικές ανακλάσεις σε τοίχους και απορρόφηση από τον αέρα.Γιά σταθερό επίπεδο εκπεμπομένης ηχητικής ενέργειας,η στάθμη του ήχου ανέρχεται μέχρις ότου σταθεροποιηθεί σε μιά τιμή ισορροπίας.

Η πυκνότητα ηχητικής ενέργειας στο χώρο δίδεται σε σχέση με την ενεργό στάθμη ηχητικής πίεσης από τον τύπο
(Pμέση)^2/(pο)*(cο)^2
όπου ΄΄Ρμέση΄΄ είναι το μέγεθος της ηχητικής πίεσης σε Newton/m^2,΄΄pο΄΄ συμβολίζει τη μέση πυκνότητα του αέρα σε κατάσταση αδράνειας,΄΄cο΄΄ την ταχύτητα του ήχου στον αέρα
Tο μέγεθος ΄΄p0*c0΄΄ αντιστοιχεί στην ειδική ακουστική αντίσταση γιά ένα ηχητικό κύμα που διαδίδεται στον αέρα σε συνθήκες ελευθέρου πεδίου λαμβάνοντας την τιμή 40,7 CGS rayls(προς τιμήν του Lord of Rayleigh) ή 407 MKS rayls σε συνθήκες 22 βαθμών Κελσίου και πίεση 76mm Hg.
Σε μονάδες MKS[meter-kilogram-second]: 1 rayl=1Pascal*sec/m που ισοδυναμεί με 1,0 Newton*sec/m^3 ενώ σε μονάδες CGS[centimeter-gram-second]: 1 rayl=1dyne*sec/cm^3 ->1 CGS rayl=10 MKS rayls (Beranek,1954)

Όταν ηχητικά κύματα διαδίδονται εντός υλικού μέσου,η αυξομείωση της πίεσης που συνεπάγεται η ροή ηχητικής ενέργειας προκαλεί κίνηση των σωματιδίων του μέσου.Η ακουστική εμπέδηση αποτελεί το λόγο της ηχητικής πίεσης προς την σωματιδιακή ταχύτητα που παράγει.Η εμπέδηση αντιστοιχεί σε 1 rayl όταν πίεση μιάς μονάδας παράγει 1 μονάδα ταχύτητας(λ.χ. όταν ηχητική πίεση 1microbar παράγει γραμμική ταχύτητα 1 cm/sec ισοδυναμεί με 10 Pascal*sec/m).

H ΄΄ένταση του ήχου΄΄ μετρά το ρυθμό ροής ενέργειας διαμέσου καθορισμένης μονάδας επιφανείας.Οι τυπικές μετρήσεις δίδονται σε Watt ανά τετραγωνικό μέτρο ή decibel που αντιστοιχούν σε picoWatt(10^-12 Watt) ανά τετραγωνικό μέτρο.

Ο μέσος όρος της απόστασης που διατρέχει το ηχητικό κύμα μεταξύ των ανακλάσεων στις επιφάνειες που περικλείουν ένα χώρο,αποτελεί τη μέση ελεύθερη διαδρομή.Ο V.O. Knudsen(1932) υπολόγισε πειραματικά το μέγεθος αυτό σε πολύ μεγάλους χώρους και κατέληξε στον τύπο
l = 4V / S ,όπου ΄΄V΄΄ ο όγκος και ΄΄S΄΄ το εμβαδόν των επιφανειών του χώρου συμπεριλαμβανομένου του πατώματος,όχι όμως και των επίπλων που βρίσκονται εντός αυτού.

 

[Bhutia]

Απάντηση: Ανατομία Ακουστικής Χώρων

Ένα μικρόφωνο μετρά τις αυξομειώσεις της πίεσης,υπάρχουν όμως περιπτώσεις μεγάλης ηχητικής πίεσης με μικρή συνολική ροή ακουστικής ενέργειας.Η ακουστική ένταση αποτελεί ανυσματικό μέγεθος με συνιστώσες την ακουστική πίεση και τη σωματιδιακή ταχύτητα.

Η ακουστική σωματιδιακή ταχύτητα δύναται να μετρηθεί με ζεύγος φασικά ταιριασμένων μικροφώνων τοποθετημένων σε συγκεκριμένη απόσταση μεταξύ τους.Συγκρίνοντας τις διαφορές του ηχητικού σήματος μεταξύ των δύο,ο αναλυτής έντασης επιτελεί προσδιορισμό ως προς την πίεση και την ταχύτητα στο ενδιάμεσο σημείο μεταξύ αυτών και τα πολλαπλασιάζει προκειμένου να υπολογίσει την ένταση.

Αφού η ένταση βασίζεται σε συνιστώσες πίεσης και ταχύτητας,διακρίνεται επίσης από κατευθυντικότητα.Ένας ανιχνευτής που περιλαμβάνει το ζεύγος μικροφώνων μετρά αναγκαστικά μονάχα το συντελεστή της συνολικής έντασης που διαδίδεται παράλληλα με τον επιμήκη άξονα του ζεύγους.Σ'έναν ήχο που εκπέμπεται έμπροσθεν αποδίδεται θετικό πρόσημο έντασης,ενώ στον οπίσθιο αποδίδεται αρνητικό πρόσημο.

H πίεση υπολογίζεται ως ο μέσος όρος των επιμέρους μετρήσεων:Ρ1+Ρ2/2 .H σωματιδιακή ταχύτητα συσχετίζεται με τη διαβάθμιση της πίεσης,χάρη στην εξίσωση του Euler:

Εάν γνωρίζουμε δύναμη και μάζα,υπολογίζουμε την επιτάχυνση και κατόπιν μέσω του ολοκληρώματος αυτής επί του χρόνου βρίσκουμε την ταχύτητα.Σύμφωνα με την εξίσωση,η διαβάθμιση της πίεσης επιταχύνει ένα ρευστό μέσο δεδομένης πυκνότητας.Το ολοκλήρωμα αυτής δίδει την ταχύτητα:

Η ηχητική ένταση προκύπτει από το γινόμενο πίεσης επί σωματιδιακή ταχύτητα.

http://www.epicos.com/epicos/extended/netherlands/microflown/page01.html

 

[Bhutia]

Απάντηση: Ανατομία Ακουστικής Χώρων

Εντός ενός ΄΄Δραστικού ηχητικού πεδίου΄΄,η πίεση και η ταχύτητα βρίσκονται στην ίδια φάση.Σ'ένα ΄΄Αντιδραστικό ηχητικό πεδίο΄΄(λ.χ. στάσιμο κύμα όπου δεν υφίσταται καθαρή ροή ενέργειας),η ταχύτητα βρίσκεται σε διαφορά φάσης 90 μοιρών σε σχέση με την πίεση.

Γιά ένα επίπεδο κύμα σε ελεύθερο πεδίο και σε απόσταση από την πηγή,η ηχητική πίεση δύναται να συσχετιστεί με την ένταση μέσω του τύπου: Ι=(Prms)^2/p0*c0 και η στάθμη έντασης σε dB: L=10 log10 (I/I0) όπου ΄΄I0΄΄ η ηχητική ένταση αναφοράς που αντιστοιχεί στα 10^-12 Watt ανά τετραγωνικό μέτρο.

http://www.who.int/occupational_health/publications/noise1.pdf

http://www.docstoc.com/docs/2336176/noise/

Spoiler

Ο Στροβιλισμός ενός αερίου ρεύματος μπορεί να προκαλέσει μη ακουστικές διακυμάνσεις πίεσης στα μικρόφωνα

Spoiler

 

[Bhutia]

Απάντηση: Ανατομία Ακουστικής Χώρων

http://avarts.ionio.gr/~floros/lessons/avarts_electroacoustics_lesson03_04.pdf

Στα δυναμικά μικρόφωνα το σήμα παράγεται από την κίνηση μαγνήτη εντός πηνίου καθώς η κάψα διεγείρεται από τα ηχητικά κύματα και οδεύει προς τον εγγραφέα/μίκτη.Είναι φθηνότερα και δεν απαιτούν τροφοδοσία με ρεύμα γιά τη λειτουργία τους.Χρησιμοποιούνται συνήθως σε live εκτελέσεις φωνητικών κι έχουν κατά κανόνα καρδιοειδές πολικό διάγραμμα:Το πεδίο σύλληψης έμπροσθεν της κάψας έχει σχήμα ανάποδης καρδιάς (αποκλείοντας τις συνιστώσες που καταφτάνουν όπισθεν αυτής) και η γωνία υπό την οποία μπορούν να συλλάβουν ηχητικά κύματα μειώνεται αυξανομένης της απόστασης της πηγής.Τα υπερκαρδιοειδή διάθέτουν ακόμα μικρότερη ευρύτητα στο σχήμα του πολικού τους διαγράμματος(διαθέτουν μεγαλύτερη κατευθυντικότητα).

Τα πυκνωτικά μικρόφωνα περιλαμβάνουν ζεύγος φορτισμένων πλακών.Η διέγερση από τα ηχητικά κύματα επιφέρει μεταβολή στην απόσταση μεταξύ των πλακών με συνέπεια μεταβολή της χωρητικότητας του ζεύγους και τη αναγωγή της σε ηλεκτρικό σήμα.Η λειτουργία των πυκνωτικών μικροφώνων απαιτεί ηλεκτρικό ρεύμα γιά τη φόρτιση/ενεργοποίηση του ηλεκτρικού πεδίου μεταξύ των πλακών.Τούτο παρέχεται είτε από ενσωματωμένη μπαταρία είτε μέσω γραμμής τροφοδοσίας προσαρτημένη στο καλώδιο διασύνδεσης μεταξύ μικροφώνου-μίκτη(Phantom Powering).Τα πυκνωτικά μικρόφωνα είναι δαπανηρότερα,πιό ευαίσθητα στις συνθήκες υγρασίας,αλλά και πιό ακριβή.Προσφέρονται γιά εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ποιότητα αναπαραγωγής,όπως στουντιακές ηχογραφήσεις και ακουστικές μετρήσεις.

Ο τρόπος με τον οποίο ένα μικρόφωνο συλλαμβάνει τα ηχητικά κύματα πέριξ αυτού αναπαριστάται στα λεγόμενα ΄΄Πολικά Διαγράμματα΄΄.Τα διαγράμματα φανερώνουν την κατεύθυνση και το ποσό της σύλληψης ηχητικής ενέργειας προσανατολισμένη ως προς την κάψα του μικροφώνου.Η κορυφή του διαγράμματος που συμβολίζει γωνία 0 μοιρών είναι ακριβώς έμπροσθεν της κάψας.Εκτός των κλασικών,υπάρχουν και πιό αναλυτικά διαγράμματα που επιδεικνύουν επίσης τον τρόπο με τον οποίο επηρεάζεται η συχνότητα με τη σύλληψη.Διακρίνονται 5 βασικοί τύποι πολικών αποκρίσεων.

1)Πολική Απόκριση καρδιοειδούς μικροφώνου:

υποκαρδιοειδούς:

2)superκαρδιοειδούς:

Πολικό διάγραμμα του πλέον κατευθυντικού τύπου ΄΄shotgun΄΄:

 

[Bhutia]

Απάντηση: Ανατομία Ακουστικής Χώρων

3)hyperκαρδιοειδούς:

4)Πολική απόκριση παντοκατευθυντικού:

5)Πολική απόκριση κατευθυντικού ΄΄σχήματος 8΄΄(δικατευθυντικού)

Μιά ιδιαιτερότητα των καρδιοειδών μικροφώνων είναι το φαινόμενο Eγγύτητας(Proximity Effect).Σύμφωνα με αυτό,αυξάνεται η αποδιδόμενη από το μικρόφωνο ενέργεια των χαμηλοτέρων συχνοτικών συνιστωσών της πηγής καθώς αυτή προσεγγίζει την κάψα. Συνέπεια αυτού είναι η μεταβολή του ηχοχρώματος της φωνής όταν το στόμα πλησιάζει στο μικρόφωνο.Το συγκεκριμένο φαινόμενο αξιοποιείται από τους εκφωνητές ραδιοφωνικών εκπομπών γιά να προσδώσουν ένα ακόμα πιό ευχάριστο ηχόχρωμα(εφόσον βέβαια η αρχική φωνή είναι ήδη ελκυστική) στην αναμεταδιδόμενη ομιλία τους.Επίσης αποτελεί την απαρχή ανάπτυξης σειράς τεχνικών στις κινήσεις και τοποθετήσεις των ερμηνευτών ως προς την κάψα του μικροφώνου που επιτρέπουν την επιλεκτική αύξηση ή ελάττωση χαμηλομεσαίων συχνοτικών συνιστωσών στην αποδιδόμενη φωνητική εκτέλεση.Επιπλέον,κάποια κλασικά καρδιοειδή μικρόφωνα παρουσιάζουν έξαρση στη συχνοτική ζώνη 3000-4000 Hz με αποτέλεσμα ν'αυξάνουν την αντιλαμβανόμενη από τους ακροατές καθαρότητα/ευκρίνεια των φωνητικών.

Όλ'αυτά φυσικά δεν συνεπάγονται ότι ένα καλό/΄΄κατάλληλο΄΄ μικρόφωνο μπορεί από μόνο του να εξυψώσει ανεπαρκείς ερμηνείες,ενώ το τελικό αποτέλεσμα καθορίζεται επιπλέον από την ποιότητα των υπολοίπων κρίκων της αλυσίδας ηχογράφησης/ζωντανής αναπαραγωγής(μίκτες,επεξεργαστές ήχου,μόνιτορ ηχεία,ΡΑ,κτλ)

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Polar_pattern_directional.png

 

[Bhutia]

Κρουστική Απόκριση

http://www.e-yliko.gr/htmls/diktya/sample/files/DiktyMetds1Kef1.pdf

Εάν τοποθετήσουμε ένα μικρόφωνο εντός δωματίου κι ενεργοποιήσουμε μιά πηγή ήχου σταθερού επιπέδου έντασης,παρατηρούμε ότι η ηχητική πίεση δεν φτάνει άμεσα σε σταθερή στάθμη,αφού απαιτείται κάποιο χρονικό διάστημα ώστε η πρώτη και οι επόμενες ανακλάσεις ν'αφιχθούν στη θέση του ακροατή/μικροφώνου.Στην κατάσταση ισορροπίας,η παρεμβολή των ηχητικών κυμάτων μεταξύ τους προκαλεί μιά διανομή μεγίστων κι ελαχίστων ηχητικής πίεσης,γεγονός που διαπιστώνεται εύκολα με τη μετακίνηση εντός του χώρου.Οι προκύπτοντες ρυθμοί συντονισμού εξαρτώνται από τη γεωμετρία του χώρου και τις εκπεμπόμενες από την πηγή συχνοτικές συνιστώσες.

Όταν τώρα η πηγή σταματά να εκπέμπει,η συλλογή των εξασθενούμενων ταλαντώσεων αποτελεί το πεδίο αντήχησης.Ο ρυθμός εξασθένησης εξαρτάται από τις ηχοαπορροφητικές ιδιότητες του δωματίου.Ο χρόνος αντήχησης συμβολίζει το χρονικό διάστημα που απαιτείται προκειμένου η στάθμη της ηχητικής ισχύος σε δεδομένο σημείο εντός του δωματίου να πέσει κατά 60dB σε σχέση με την αρχική,μετά το μηδενισμό της εκπομπής από την πηγή.

Η ακουστική συμπεριφορά ενός χώρου ισοδυναμεί με την ηλεκτρική συμπεριφορά κυκλώματος που περιλαμβάνει πηγή-αντίσταση-πυκνωτή.Ο όγκος του χώρου είναι το ανάλογο της χωρητικότητας του πυκνωτή ενώ η απώλεια ηχητικής ενέργειας λόγω απορρόφησης στις περικλείουσες επιφάνειες είναι ανάλογη με την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας στην αντίσταση.Ο χρόνος αντήχησης ισοδυναμεί με τη σταθερά χρόνου του κυκλώματος.Γιά σταθερό δεδομένο χώρο,ο χρόνος αντήχησης εξαρτάται από τη συχνότητα του ηχητικού κύματος,οπότε ορίζεται γιά τις κεντρικές συχνότητες εκάστης οκτάβας ή τρίτου οκτάβας-σε αναλογία με το συντελεστή απορρόφησης.

Γιά τη μέτρηση του χρόνου αντήχησης,απαιτείται πηγή χαμηλής κατευθυντικότητας (ευρεία πολική ααπόκριση),καθώς και δέκτης μέτρησης του ρυθμού μείωσης της ηχητικής πίεσης μετά την παύση εκπομπής από την πηγή.Ως πιό πρόσφορη πηγή θεωρείται ένα ηχείο που εκπέμπει ροζ θόρυβο (μείωση ηχητικής πίεσης κατά 3dB γιά κάθε ανερχόμενη οκτάβα).Η δεδομένη ιδιότητα του ροζ θορύβου καθίσταται αναγκαία έτσι ώστε να εξασφαλίζει μιά σταθερή μετάδοση ενέργειας μέσω ενός φίλτρου με εύρος ζώνης που επεκτείνεται προοδευτικά (φίλτρο οκτάβας ή 1/3 οκτάβας),διπλασιαζόμενο ανεβαίνοντας στην εκάστοτε ανώτερη οκτάβα.

Ο θόρυβος εκπέμπεται είτε ως σταθερός ήχος που διακόπτεται,είτε ως σύντομος παλμός.Κάθε παραλλαγή συνεπάγεται διαφορετικές διατάξεις δέκτη.Ένας τυπικός δέκτης περιλαμβάνει πυκνωτικό παντοκατευθυντικό μικρόφωνο,ντεσιμπελόμετρο μ'ενσωματωμένο φίλτρο οκτάβας ή ΄΄τριτοκτάβας΄΄ και φορητό καταγραφέα.Ένα φίλτρο δέκτη επικεντρωμένο στην ίδια συχνότητα με το αντίστοιχο του εκπομπού μειώνει την επήρρεια του περιβάλλοντος θορύβου(υποβάθρου).

Μιά και η αντήχηση εξασθενίζει με λογαριθμικό ρυθμό και καταγράφεται σε λογαριθμική κλίμακα,θ'αναπαρί σταται με ευθεία γραμμή στο χαρτί του καταγραφέα.Ο χρόνος αντήχησης υπολογίζεται άμεσα από τα δεδομένα της εγγραφής.Η οδοντωτή μορφή της καμπύλης εξασθένησης στις χαμηλές συχνότητες οφείλεται στην άνιση κατανομή της ηχητικής ενέργειας που επιφέρουν οι ρυθμοί συντονισμού στις δεδομένες συχνοτικές συνιστώσες.

Με τη χρήση της παλμικής μεθόδου εκπομπής (Schroeder) κατά την οποία υπολογίζεται ο ρυθμός μείωσης της ισχύος του θορύβου μέσω μίας και μόνο μέτρησης,η γραφική παράσταση που λαμβάνεται εκπροσωπεί την Κρουστική Απόκριση του συγκεκριμένου δωματίου και ο χρόνος αντήχησης δεν μπορεί ν'αποκτηθεί απευθείας από την εξασθένηση,δίχως τη χρήση καταλλήλου προγράμματος Αποσυνέλιξης.

Πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η ταχύτερη απόκτηση ακριβών και αναπαράξιμων αποτελεσμάτων σε σχέση με τη μέθοδο της διακοπτόμενης εκπομπής.Αντίθετα,η μέθοδος της εκπομπής ενός ταχύτατου ισχυρού τόνου (μοναδιαία κρούση) δεν απαιτεί περαιτέρω επεξεργασία αλλά διακρίνεται από φτωχά καθοριζόμενη κατευθυντικότητα κι επαναληψιμότητα.

H Κρουστική Απόκριση(Impulse Response) ενός χώρου προκύπτει όταν αυτός διεγείρεται με σήμα ανταποκρινόμενο στην κρουστική συνάρτηση γνωστή ως ΄΄Δέλτα του Dirac΄΄(προς τιμήν του Βρετανού φυσικού Paul Adrien Maurice Dirac),Παρέχει τους απαραίτητους δείκτες γιά την αξιολόγηση της ακουστικής του ποιότητας.Με δεδομένη επίσης την κρουστική απόκριση,δύναται να υπολογιστεί η απόκριση του συγκεκριμένου χώρου σε οποιοδήποτε τύπο διέγερσης μέσω Συνέλιξης της δεύτερης με την κρουστική απόκριση.Η βελτίωση της μέτρησης κρουστικής απόκρισης υπαγορεύει μεγάλο χρόνο σάρωσης και αριθμό δειγμάτων,καθώς και διεγέρσεις ιδιαίτερης μορφής.Επειδή η συνάρτηση ΄΄Δέλτα΄΄ δεν μπορεί να υλοποιηθεί στην πράξη,χρησιμοποιούνται γιά τη διέγερση του χώρου οι εξής μέθοδοι:

1)Ημιτονοειδές σήμα μεταβλητής συχνότητας:Μέθοδος επιλογής γιά την ανάκτηση κρουστικών αποκρίσεων.Συνίσταται στην εκπομπή ημιτονοειδούς σήματος ευρείας συχνοτικής σάρωσης στο χώρο με ταυτόχρονη καταγραφή αυτής σε βέλτιστες στάθμες.Χρησιμοποιείται ημιτονοειδές σήμα εκτεινόμενο στο σύνολο του ακουστού φάσματος καταλήγοντας σε υψηλής ποιότητας ευρεία κρουστική απόκριση.Το καταγεγραμμένο ηχητικό αρχείο περιέχει το σύνολο των ανακλάσεων και των αντηχήσεων (την ολική απόκριση του χώρου) εκτεινόμενο κατά μήκος μιάς ημιτονοειδούς σάρωσης.Χάρη στη διαδικασία Αποσυνέλιξης του σήματος με την απόκριση,όλες οι καταγεγραμμένες ανακλάσεις που υφίστανται καθόλη τη διάρκεια της σάρωσης ευθυγραμμίζονται στο πεδίο του χρόνου και της στάθμης και υπολογίζεται η κρουστική απόκριση.Το σήμα εφαρμόζεται σε χώρους με χαμηλό θόρυβο υποβάθρου.

2)Σήμα Ακολουθίας MLS (Maximum Length Sequence):Εφαρμόζεται στις περιπτώσεις μεγάλης στάθμης θορύβου υποβάθρου.Πρόκειται γι ακολουθία ψευδοτυχαίου σήματος θορύβου,αποτελούμενου από σειρά συναρτήσεων ΄΄Δέλτα΄΄(παλμών) με τιμές +1 ή -1 και περίοδο π=(2^ν)-1 ,όπου ΄΄ν΄΄ θετικός ακέραιος.H Κρουστική απόκριση του χώρου θα ισούται με τη συνάρτηση αυτοσυσχέτισης.

Τις περισσότερες φορές είναι ανέφικτη η μέτρηση της πλήρους κλίμακας εξασθένησης ισχύος κατά 60dB σε σχέση με την αρχική.Αυτό οφείλεται είτε στην εμφάνιση ποικίλων κλίσεων στην καμπύλη απόκρισης,είτε στην παρουσία θορύβου υποβάθρου του περιβάλλοντος μέτρησης.Η δεύτερη περίπτωση έχει αποτέλεσμα η εκπεμπόμενη ηχητική ενέργεια καθώς εξασθενεί να πέφτει σε επίπεδο κάτω από την ενέργεια του μόνιμα παρόντος θορυβικού υπολείμματος,οπότε και δε γίνεται να υπολογιστεί ο πραγματικός ρυθμός εξασθένησης.

Ως ΄΄θόρυβος υποβάθρου΄΄ λογίζεται οποιαδήποτε ηχητική συνιστώσα είναι διαφορετική από το περιεχόμενο του εκπεμπομένου και μετρούμενου σήματος.Κατά τους Cremer & Muller(1982),"Το ύστερο κομμάτι στην εξασθένηση της αντήχησης που διεγείρεται από συγκεκριμένο παλμό στον τρέχοντα λόγο ή μουσική είναι ήδη επικαλυπτόμενο από τα μεταγενέστερα σήματα,άπαξ κι έχει πέσει κατά 60dB σε στάθμη ηχητικής πίεσης".

Εφόσον υφίσταται ομαλή καμπύλη εξασθένησης (ευθεία γραμμή σε λογαριθμική κλίμακα) η τιμή που θ'αντιστοιχούσε στα 60dB είναι ευθέως ανάλογη των προηγουμένων στα 40 & 30 dB οπότε δεν θα πρέπει να υπάρχει πρόβλημα.Εάν όμως η γραμμή αντί γιά ευθεία είναι τεθλασμένη (τούτο συμβαίνει σε περιπτώσεις όπου ορισμένες συνιστώσες της ηχητικής ενέργειας εξασθενούν γρηγορότερα αφήνοντας τις υπόλοιπες να επικρατήσουν στο πεδίο αντήχησης μέχρις ότου αποσβεστούν κι αυτές),η αναλογία διασπάται.

Eξαιτίας της γρηγορότερης πρώιμης εξασθένησης,η αντήχηση γίνεται αντιληπτή ως βραχύτερη απ'ότι είναι στην πραγματικότητα.Το ψυχοακουστικό φαινόμενο που προκύπτει,είναι ν'ακούγεται ο χώρος λιγότερο ΄΄ζωντανός΄΄ απ'όσο θ'αναμενόταν με βάση τον υπολογισμό του RT60.Ο Χρόνος Πρώιμης εξασθένησης απασχολεί έντονα τους σύγχρονους ακουστικούς μηχανικούς κατά τη σχεδίαση αιθουσών και την ηχητική κάλυψη εκδηλώσεων-όπως θα δούμε στα προσεχή παραδείγματα.

http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0104-65002008000300007&script=sci_arttext
Πρότυπο ISO 3382

-H μέθοδος Ολοκληρώματος Αντίστροφου Χρόνου κατά Schroeder μετασχηματίζει μιά παράσταση κρουστικής απόκρισης σε απεικόνιση εκθετικής εξασθένησης,διευκολύνοντας έτσι τον υπολογισμό και αποτίμηση των χρόνων εξασθένησης .

-------->
-------->

Η απεικόνιση μπορεί ν'αντισταθμιστεί ως προς το θόρυβο,ώστε η καμπύλη να τείνει σε ευθεία.

Δείγμα υπολογισμού του RT30 εκτιμημένου στη ζώνη στάθμεων μεταξύ -5dB και -35dB επί της απεικόνισης Schroeder :

 

[Bhutia]

Απάντηση: Ανατομία Ακουστικής Χώρων
Όταν η μέτρηση διενεργείται μέσω πηγής που έχει ευρεία πολική απόκριση,το σημείο '΄΄-5dB'΄΄ στην καμπύλη Schroeder θ'ανήκει κατά κανόνα ύστερα από την καμπή της εξασθένησης σε ευθύγραμμο τμήμα και πέρα από την άφιξη του άμεσου ήχου και τη συμβολή των πρώιμων ανακλάσεων.Με τη χρήση πηγών υψηλής κατευθυντικότητας (στενή πολική απόκριση) η πιό απότομη κλίση του αρχικού τμήματος της καμπύλης Schroeder σημαίνει ότι η λήψη του σημείου ΄΄-5dB΄΄ θα δώσει μεγαλύτερη κλίση στην προέκταση γιά τον υπολογισμό του RT30 σε σχέση με τον ολικό χρόνο αντήχησης,

Πριν την καθιέρωση του προτύπου ISO 3382 ,η εκτίμηση των χρόνων αντήχησης γινόταν μέσω τοποθέτησης κερσόρων,οι οποίοι καθόριζαν το ευθύγραμμο τμήμα στην καμπύλη .Ο αριστερός κέρσορας σημειωνόταν αμέσως μετά την αλλαγή της κλίσης που προκαλούσαν το άμεσο πεδίο και οι πρώιμες ανακλάσεις (>300 ms στην πλειοψηφία των χώρων).

Η χρήση κερσόρων από τον ίδιο τον ακουστικό μηχανικό ενδείκνυται σε περιπτώσεις όπου το προβλεπόμενο σημείο αφετηρίας κείται πριν το αρχικό σημείο καμπής σε ευθύ τμήμα,γεγονός που θα ξεγελούσε τον αλγόριθμο του μετρητικού προγράμματος -όπως απεικονίζεται στο επόμενο χαρακτηριστικό παράδειγμα μέτρησης γιά την οκτάβα των 8000 Hz :

Ο γνωστός Λόγος Σήματος προς Θόρυβο αντιπροσωπεύει το λογάριθμο ενός κλάσματος με αριθμητή την ισχύ του σήματος και παρονομαστή την ισχύ του θορύβου.Μεγάλη τιμή αυτού αυξάνει το βαθμό αξιοποίησης οποιασδήποτε επιτελούμενης μέτρησης.Προκειμένου γιά τις μετρήσεις κρουστικής απόκρισης,εισάγεται επιπλέον το μέγεθος του Λόγου Κρουστικής Απόκρισης προς Θόρυβο (Impulse to Noise Ratio-INR) ως μέτρο της αποτελεσματικότητας του συστήματος και της εκάστοτε μεθόδου μέτρησης.Αποτελεί το λογάριθμο του κλάσματος που έχει αριθμητή τη μέγιστη ισχύ της κρουστικής απόκρισης και παρονομαστή την ισχύ του θορύβου υποβάθρου.Μετριέται όπως και ο κλασικός Λόγος σε dB.Ο τυπικός INR λαμβανόμενος κατά μέσο όρο επί των ζωνών οκτάβας από 125 Hz έως 4000 Hz είναι της τάξης των 60 dB γιά στούντιο ηχοληψίας και 50dB γιά αίθουσες συναυλιών.

Επειδή ακριβώς σπάνια έχουμε την ευκαιρία ν'ακούσουμε μιά ανόθευτη εξασθένηση αντήχησης της τάξης των 60 dB,η ακουστική μας αντίληψη-προσαρμοσμένη στα πραγματικά ερεθίσματα- είναι περισσότερο ευαισθητοποιημένη στις επιδράσεις των πρώτων 20-30dB από την καμπύλη εξασθένησης γιά την αντήχηση.

Πραγματοποιείται επομένως μέτρηση γιά διάστημα 40 ή 30 ή 20 dB και ανάγεται ακολούθως στην τιμή που θ'αντιστοιχούσε στα 60dB.Οι δείκτες αυτοί αποτελούν προϊόν επιλεκτικής δειγματοληψίας συγκεκριμένου τμήματος της ολικής καμπύλης απόκρισης και η χρησιμότητά τους έγκειται στο γεγονός ότι το κατώτερο τμήμα της καμπύλης που αναπαριστά τη μείωση της στάθμης αντιστοιχεί σε ενέργεια τόσο μικρή ώστε να μην επηρεάζει ουσιαστικά την ακουστική συμπεριφορά του χώρου.

Οι επιμέρους χρόνοι υπολογίζονται από αντίστοιχα ρυθμισμένα προγράμματα ή αναλυτές φάσματος κι επισημαίνονται με τον κατάλληλο αριθμό(Τ40,Τ30,Τ20 κ.ο.κ).Απαραίτητη προϋπόθεση γιά την ακρίβεια της μεθόδου,ο Λόγος Κρουστικής απόκρισης προς Θόρυβο να ισούται τουλάχιστον λ.χ. με 35dB και 45dB γιά τις μετρήσεις του Τ20 και Τ30 αντίστοιχα.Ενδεικτικά,ο χρόνος RΤ10 αναφέρεται στο τμήμα της καμπύλης που εκτείνεται μεταξύ των στάθμεων -5 και -15dB κάτω της αρχικής και υπολογίζεται χάρη σε μεθόδους ελαχίστων τετραγώνων.

Kατ'αυτόν τον τρόπο,ως RΤ10 ορίζεται το εξαπλάσιο του απαιτούμενου χρόνου γιά την ελάττωση της ενεργειακής στάθμης από τα -5 στα -15 dB της αρχικής μετά το μηδενισμό εκπομπής της πηγής.Η προσέγγιση RT60 πραγματοποιείται προεκτείνοντας το διάγραμμα που προκύπτει.Οι πλέον πρακτικές τιμές του Τ10 κυμαίνονται μεταξύ 0.005-10 δευτερολέπτων και χρησιμοποιείται ο συγκεκριμένος γιά μετρήσεις ταλαντώσεων και δεικτών απωλειών σε οικοδομικές κατασκευές.

Ομοίως,ο RΤ20 ορίζεται ως το τριπλάσιο του απαιτουμένου χρόνου γιά ελάττωση της στάθμης από τα -5 στα -25dB της αρχικής και ο RΤ30 ως το διπλάσιο του απαιτουμένου χρόνου γιά μείωση από τα -5 στα -35dB της αρχικής στάθμης μετά το μηδενισμό της.Οι πλέον πρακτικές τιμές τους κυμαίνονται μεταξύ 0,1-10 δευτερολέπτων και σε αναλογία με τον RT60 του οποίου αποτελούν προσέγγιση,αναφέρονται κάθε φορά σε μία μόνο δεδομένη συχνότητα.Οι χρόνοι δύνανται να λαμβάνουν διαφορετικές τιμές στον ίδιο χώρο (συνεπεία της ατέλειας στο πεδίο διάχυσης).

Επιπλέον είναι δυνατόν να υφίστανται διαφορετικές τιμές γιά το χρόνο σε διαφορετικά σημεία του χώρου όπου τοποθετείται το μετρητικό μικρόφωνο,ανάλογα με το είδος των πεδίων που επικρατούν και τις σχετικές θέσεις των απορροφητικών/ανακλαστικών υλικών.Γι αυτούς τους λόγους,ο υπολογισμός του χρόνου αντήχησης βασίζεται στη λήψη μετρήσεων σε διαφορετικά σημεία εντός αυτού και τον προσδιορισμό του μέσου όρου.

http://www.purebits.com/appnote11.html

http://zx81.isl.uiuc.edu/camilleg/jasa03.pdf

Μιά τροποποίηση του RT60(ιδιαίτερα γιά τις καμπύλες απόκρισης που εκτυλίσσονται ακανόνιστα) είναι ο Χρόνος Πρώιμης Εξασθένησης(Early Decay Time-EDT10),ο οποίος αντιπροσωπεύει γραφικά το χρονικό διάστημα που απαιτείται γιά τα πρώτα 10dB πτώσης της στάθμης (από την αρχική τιμή μετά το μηδενισμό της εκπομπής στα -10dB αυτής) και κατόπιν πολλαπλασιάζεται επί 6 γιά να δώσει μιά προβολή του RT60.H εισαγωγή του μεγέθους EDT10 (Jordan,1974) βασίζεται σε ψυχοακουστικές μελέτες λαμβάνοντας υπόψη μονάχα τις πρώιμες ανακλάσεις οι οποίες είναι και οι πλέον σημαντικές γιά την ακουστική του χώρου,ως φέρουσες συνιστώσες πολύ μεγαλύτερης ηχητικής ενέργειας σε σύγκριση με τις μεταγενέστερες.Εφόσον συνδέεται έντονα με τον αρχικό ρυθμό εξασθένησης,συσχετίζεται επίσης με την καταληπτότητα της ομιλίας εντός δεδομένου χώρου. Μικρότερες συνήθως σε σχέση προς τον ομόλογο χρόνο αντήχησης,οι αξιοποιήσι μες τιμές γιά τον EDT κείτονται μεταξύ 0.05 - 5 δευτερολέπτων.

Γιά την εκτίμηση των χρόνων εξασθένησης,καταγράφεται η κρουστική απόκριση και πάνω στην απεικόνιση Schroeder σημειώνονται οι στάθμες που ανταποκρίνονται στον εκτιμητέο χρόνο.

Όταν η πρώιμη ενέργεια αυξάνεται σε σχέση με την μεταγενέστερη,τότε γίνεται ακόμα συντομότερος (πιό απότομη κλίση καμπύλης) ο EDT10 σε σύγκριση με τον RT30.Γιά να πετύχουν αυτό ακριβώς το γεγονός, οι ηχητικοί μηχανικοί στρέφουν ηχεία που διακρίνονται από στενή πολική απόκριση (κατευθυντικά) προς την απορροφητική μάζα των θεατών μιάς εκδήλωσης.Αυξάνουν έτσι την καταληπτότητα και την ευκρίνεια ακόμα κι εντός χώρων με ισχυρή αντήχηση.

O EDT10 καθορίζεται από την πρώιμη ενέργεια.Το μέγεθος εκείνης εμφανίζει μεγάλη διακύμανση,εξαρτώμε νο από τη θεωρούμενη θέση εντός του χώρου.Άρα και ο δείκτης αυτός θα ακολουθεί ανάλογη διακύμανση. Ενώ λοιπόν ο δείκτης RT30 έχει καθολική ισχύ γιά δεδομένη αίθουσα,δεν συμβαίνει το ίδιο με τον EDT10.

Κρουστική απόκριση ληφθείσα σε θέση πέρα από την κρίσιμη απόσταση από ηχείο μικρής κατευθυντικότητας εντός χώρου με αντήχηση:

O δείκτης EDT είναι όμοιος με τον RT30,οπότε η χρήση συστήματος ηχητικής ενίσχυσης δεν θα βελτιώνει το λόγο της άμεσης προς την ενέργεια του πεδίου αντήχησης.

Κρουστική απόκριση ληφθείσα σε θέση εντός της κρίσιμης απόστασης.Ο δείκτης EDT μικρότερος αριθμητικά του RT30.Αυξημένη ευκρίνεια-κυρίως στη ζώνη άμεσης κάλυψης από το ηχείο με γνώμονα την πολική απόκριση αυτού- χάρη σε αυξημένο λόγο άμεσης προς μεταγενέστερη ενέργεια.

Spoiler

Συζευγμένοι χώροι όπου δύο δωμάτια με διαφορετικές διαστάσεις επικοινωνούν μεταξύ τους θα παρουσίαζαν απεικονίσεις Schroeder με διπλή χαρακτηριστική καμπή.Τα πρώτα 10 dB (τμήμα αναφοράς του EDT) θα είχαν απότομη κλίση χάρη σε ισχυρό πεδίο άμεσου ήχου ή / και πρώιμης ανακλώμενης ενέργειας.

Θα εμφανιζόταν κατόπιν ευθύ τμήμα με μικρότερη κλίση (ανταποκρινόμενη στον πρώτο χώρο), ακολουθούμενο από νέο ευθύ τμήμα με ακόμα ομαλότερη κλίση,ανταποκρινόμενη στο χώρο με την πιό παρατεταμένη αντήχηση.

Σε αυτές τις περιπτώσεις βέβαια γιά την αποφυγή συγχύσεων,,εκτός από ιδιαίτερη τοποθέτηση κερσόρων,ο ηχητικός μηχανικός οφείλει να κάνει και αντιστάθμιση ως προς τη θορυβική συνιστώσα -η οποία θα παρέχει την ιδιαίτερη προς αυτήν απότομη καμπή.

(...)

 

[Bhutia]

Απάντηση:Μέτρηση Χρόνου Αντήχησης

Μιά συσκευή ανάλυσης ακουστικής αιθουσών περιλαμβάνει το σύνολο εκπομπού-δέκτη.Τροφοδοτεί σύστημα ενισχυτή-ηχείου με σήμα τυχαίου θορύβου σε ζώνες εύρους ενός τρίτου οκτάβας,αναλύει το σήμα που συλλαμβάνει το παντοκατεευθυντικό μικρόφωνο μέσω ενός δευτέρου σετ φίλτρων 1/3 οκτάβας και υπολογίζει το χρόνο αντήχησης γιά εκάστοτε συχνοτική ζώνη.

Πραγματοποιούνται μετρήσεις σε συχνότητες 125-250-500-1000-2000-4000 Hz.Εξαιτίας των ρυθμών συντονισμού και μορφών ηχούς,ο χρόνος αντήχησης ενός δωματίου εξαρτάται από τις σχετικές θέσεις της πηγής και του μικροφώνου σύλληψης.Σε μερικές περιπτώσεις,η ενδεικνυόμενη θέση της εκπέμπουσας πηγής είναι προφανής,λ.χ.το Βήμα επί της σκηνής ενός αμφιθεάτρου.Προκειμένου να διεγείρει το σύνολο των ρυθμών συντονισμού γιά τον εξεταζόμενο χώρο,τοποθετείται επί μιάς γωνίας(συμβολή προσκείμενων επιφανειών) όπου οι επιμέρους ρυθμοί εμφανίζουν τοπικά μέγιστα ηχητικής πίεσης.

Το μικρόφωνο σύλληψης οφείλει να τοποθετείται εναλλακτικά σε πολλές διαφορετικές θέσεις εντός μιάς μεγάλης αίθουσας,μιά και ο χρόνος αντήχησης κυμαίνεται δυνητικά από τον ένα στοιχειώδη όγκο του χώρου στον άλλο.Εφόσον απαιτείται,λαμβάνεται ο μέσος όρος των μετρηθέντων χρόνων γιά εκάστοτε συχνοτική ζώνη,αποκτώμενων μέσω μίας εκ των παρακάτω μεθόδων:

-μοναδικό μικρόφωνο μετακινούμενο από σημείο σε σημείο

-πολλαπλά μικρόφωνα υπό σάρωση από Πολυπλέκτη

-μοναδικό μικρόφωνο επί περιστρεφόμενου boom

Όπως έχει ήδη αναφερθεί,ο συντελεστής απορρόφησης ενός υλικού,σημαίνει το ποσοστό της ηχητικής ενέργειας που απορροφάται από αυτό σε σχέση με αυτή του προσπίπτοντος κύματος.Η συνολική απορρόφηση μιάς επιφανείας ισούται με το γινόμενο του συντελεστή επί το εμβαδόν αυτής.Οι συνηθέστερες μέθοδοι μέτρησης είναι οι εξής:

-Θάλαμος αντήχησης:Δείγμα της υπό εξέταση επιφανείας με εμβαδόν 10 τετραγωνικά μέτρα τοποθετείται εντός θαλάμου αντήχησης.Ο συντελεστής υπολογίζεται μετασχηματίζοντας τον τύπο του Sabine:
α=(0,161*V/S)*{(1/Ts)-(1/Te)} ,
όπου΄΄V΄΄ ο όγκος του θαλάμου κι ΄΄S΄΄ το εμβαδόν της επιφανείας του δείγματος,΄΄Ts΄΄ ο χρόνος αντήχησης πααρόντος του δείγματος και΄΄Te΄΄ ο χρόνος του άδειου θαλάμου δίχως το δείγμα.
Οι μετρήσεις πραγματοποιούνται με φίλτρο είτε οκτάβας είτε 1/3 αυτής,ρυθμισμένο ν'ανακτά το συντελεστή ως συνάρτηση της συχνότητας.

-Μέτρηση της μεταβολής του χρόνου αντήχησης επί του πεδίου εφαρμογής:Με βάση το συντελεστή που μετρήθηκε από το θάλαμο αντήχησης,υπολογίζεται η απαιτούμενη επιφάνεια απορροφητικού ώστε να προκαλέσει την επιθυμητή μεταβολή του χρόνου αντήχησης σε συγκεκριμένο χώρο.Το υλικό εγκαθίσταται,ακολουθεί μέτρηση του χρόνου και κατόπιν προστίθεται ή αφαιρείται ποσότητα αυτού μέχρις ότου επιτευχθεί η ζητούμενη τιμή χρόνου.

-Μέθοδος Στασίμου Κύματος:Χρησιμοποιείται ηχείο εγκατεστημένο στο ένα κλειστό άκρο σωλήνα,με το άλλο άκρο να φράζεται από το υπό εξέταση υλικό.Μετρώντας το λόγο μεγίστης προς ελάχιστη ηχητική πίεση μέσω μικροφωνικής διάταξης κινούμενης επί του επιμήκη άξονα του σωλήνα,υπολογίζεται ο συντελεστής απορρόφησης.Πλεονεκτήματα της μεθόδου είναι ότι απαιτεί μικρά δείγματα υλικού,προκύπτουν από αυτή αναπαράξιμα αποτελέσματα και αποδίδει κλίμακα απευθείας ανάγνωσης της τιμής του ΄΄α΄΄.Μειονεκτήματα,ότι το ΄΄α΄΄ υπολογίζεται αποκλειστικά γιά κάθετη πρόσπτωση και η μέθοδος είναι εφαρμόσιμη μονάχα όπου το δείγμα είναι αντιπροσωπευτικό του υλικού.
http://pcfarina.eng.unipr.it/Public/Papers/056-FASE94.PDF

-Μέθοδος Τονικού Ξεσπάσματος:Επιτρέπει τον υπολογισμό του συντελεστή απορρόφησης ενός υλικού γιά διαφορετικές γωνίες πρόσπτωσης.Δεν απαιτεί εξειδικευμένο θάλαμο αντήχησης γιά την εφαρμογή της.Ένας ταχύτατος παλμικός τόνος εκπέμπεται από ηχείο εντός του δωματίου σε απόσταση ΄΄x΄΄ από το μικρόφωνο σύλληψης.Κατόπιν το ηχείο στρέφεται προς την επιφάνεια του υξεταζομένου δείγματος,έτσι ώστε τα εκπεμπόμενα ηχητικά κύματα να προσπίπτουν στην επιφάνεια υπό γωνία ΄΄θ΄΄,ενώ ταυτόχρονα το συνολικό μήκος της διαδρομής που διανύουν μέχρις ότου καταλήξουν στην κάψα του μικροφώνου μέτρησης να παραμένει ίσο με ΄΄x΄΄.Μέσω της σύγκρισης ανάμεσα στο επίπεδο ηχητικής πίεσης ΄΄Lr΄΄ του προερχόμενου από ανάκλαση ήχου με το επίπεδο ΄΄Ld΄΄ του άμεσου ήχου,υπολογίζουμε το ποσοστό ανάκλασης και καθορίζουμε το συντελεστή απορρόφησης του υλικού: α=1-r ,όπου ΄΄r΄΄ ο αντίστοιχος συντελεστής ανάκλασης που ισούται με r=10^-{(Lr-Ld)/10}

http://www.ee.columbia.edu/~dpwe/papers/Schro65-reverb.pdf

 

[Bhutia]

Απάντηση: Επίδραση του περιβάλλοντος στο πεδίο αντήχησης

Χρόνος αντήχησης ενός δευτερολέπτου,συνεπάγεται ότι το ηχητικό μέτωπο διήνυσε συνολικά 340 μέτρα μέχρι την ολοκλήρωση της εξασθένησης (και μετατροπής της ηχητικής ενέργειας σε άλλες μορφές).Εδώ υπεισέρχεται ένας ακόμη παράγοντας.Ο ίδιος ο αέρας απορροφά μηδαμινό ποσοστό ενέργειας γιά τις χαμηλές συχνοτικές συνιστώσες,το οποίο όμως αυξάνει κατακόρυφα στις υψηλές.Υγρασία,σωματίδια καπνού και σκόνης απορροφούν ενέργεια από τις υψηλές συχνότητες μειώνοντας την έντασή τους στο διαδιδόμενο ήχο όσο αυξάνεται το διανυόμενο διάστημα.Είναι άλλωστε ένας από τους λόγους που όταν κάποιος μας μιλά από μεγάλη απόσταση,έχουμε την αίσθηση ότι η φωνή του στερείται αρμονικών.

Η επίπτωση αυτής της απορρόφησης στις ιδιότητες του πεδίου αντήχησης είναι η μείωση του επιπέδου αυτού και του χρόνου αντήχησης γιά τις υψηλές συχνοτικές συνιστώσες(άνω των 2KHz).Το γεγονός ότι εξαρτάται από την υγρασία και τα ξένα σωματίδια στην ατμόσφαιρα,σημαίνει ότι θα μεταβάλλεται διαρκώς από την παρουσία του κοινού σε μιά κλειστή αίθουσα(εκτός από τη στατική απορρόφηση που επιφέρουν τα ντυμένα σώματα των ακροατών,αποβάλλουν υγρασία μέσω της αναπνοής και του ιδρώτα) και θα καθορίζεται από την αποτελεσματικότητα του συστήματος εξαερισμού/κλιματισμού.Η δυναμική επίδραση της απορρόφησης από τον αέρα δεν μπορεί να συμπεριληφθεί στις κλασικές εξισώσεις των συντελεστών,αφού εξαρτάται από το διάστημα που διανύεται παρά τις αλληλεπιδράσεις με επιφάνειες που συναντά.

Μιά προσέγγιση συνίσταται στον υπολογισμό της επίδρασης ως ισοδύναμο απορροφούσης επιφανείας, εισάγοντας έναν συντελεστή που αντιστοιχεί στον όγκο της αίθουσας(ως ανάλογο της συνολικής απόστασης που διατρέχει το διαδιδόμενο εντός αυτού κύμα).Γιά θερμοκρασία 20 βαθμών Κελσίου και σχετική υγρασία 30% ο συντελεστής που αναφέρεται ανά κυβικό μέτρο αέριου όγκου λαμβάνει τις τιμές 0,012 και 0.038 γιά συχνοτικά ύψη 2KHz και 4KHz αντίστοιχα.Από αυτές συνάγεται πως σε μικρά δωμάτια το φαινόμενο θεωρείται αμελητέο:μέχρις ότου ο όγκος ξεπεράσει τα 40 κυβικά μέτρα,η ισοδύναμη απορροφώσα επιφάνεια είναι μικρότερη του ενός τετραγωνικού μέτρου.Οι επιπτώσεις οφείλουν να λαμβάνονται σοβαρά υπόψη κατά το σχεδιασμό μονάδων τεχνητής αντήχησης.

 

[Bhutia]

Απάντηση: Ανατομία Ακουστικής Χώρων

Ο γνωστός τύπος του Sabine:RT=0,161*V/A(ολικό) μετασχηματίζεται από το Franklin γιά την περίπτωση ύπαρξης μεγάλων ανοικτών παραθύρων στο χώρο και μεγάλης απορρόφησης των επιφανειών αυτού σε RT=24*V*ln10/A(ολικό)*c ,όπου ΄΄c΄΄ η ταχύτητα του ήχου και Α(ολικό) η συνολική απορρόφηση του χώρου σύμφωνα με τα αναφερθέντα στα προηγούμενα.

Εξέλιξη της εξίσωσης Sabine αποτελεί η εξίσωση του Eyring:
RT=0,161V/-S*(1-ln[a])
όπου ΄΄S΄΄ συνολικό εμβαδό επιφανειών και ΄΄a΄΄ o μέσος συντελεστής απορρόφησής τους.
Όπως η προκάτοχος,και η νέα εξίσωση προϋποθέτει κλειστούς χώρους με ομοιογενή κατανομή υλικών(ομοιόμορφη απορρόφηση) και ηχητικής ενέργειας,μέσο συντελεστή απορρόφησης μεγαλύτερο του 0,2 και τυχαίες κατευθύνσεις διάδοσης του ήχου.

Στην περίπτωση πολύ μεγάλου χώρου-όπου λαμβάνεται υπόψη και η απορρόφηση του αέρα- ο τύπος καταλήγει στη μορφή:
RT=0,161V/A+4m*V
όπου ΄΄V΄΄ ο όγκος,΄΄A΄΄ η μέση απορρόφηση του χώρου και ΄΄m΄΄ ο συντελεστής εξασθένησης της ηχητικής ενέργειας,εξαρτώμενος από τη θερμοκρασία και τη συχνότητα.

Μιά σχέση προσέγγισης του συντελεστή είναι η εξής:
m=5,5(50/h)*(f/1000)^1,7*10^-4 όπου ΄΄h΄΄ η σχετική υγρασία.
Λαμβάνονται αποδεκτά αποτελέσματα γιά τιμές σχετικής υγρασίας μεταξύ 20% και 70% και συχνότητας μεταξύ 1500 και 10000 Hz.

Στις περιπτώσεις ανομοιόμορφης απορρόφησης,χρησιμοποιείται ο τύπος του Fitzroy

http://www.esru.strath.ac.uk/Courseware/Acoustic/aco.htm

 

[Bhutia]

Δείκτες σχετιζόμενοι με την Κρουστική Απόκριση

Γιά ν'αποφευχθεί ο διαχωρισμός της κρουστικής απόκρισης σε πρώιμες και καθυστερημένες περιόδους,εισάγεται η παράμετρος του Κεντρικού Χρόνου Τ(s) που αντιστοιχεί κατά τον Kurer στο ΄΄κέντρο βαρύτητας΄΄ της τετραγωνισμένης κρουστικής απόκρισης.Οι πλέον πρακτικές τιμές του κυμαίνονται μεταξύ 0,005-1 δευτερόλεπτο.Όσο μεγαλύτερες τιμές λαμβάνει ο κεντρικός χρόνος,τόσο μεγαλύτερη η χωρική αντίληψη στη θέση του ακροατή.

Ο μέγιστος επιτεύξιμος κεντρικός χρόνος βασίζεται στο βέλτιστο χρόνο αντήχησης.Από τη συσχέτισή τους σε συνδυασμό με τη θεώρηση ότι το ηχητικό πεδίο είναι 100% διάχυτο (προσέγγιση που γίνεται κατά την προσομοίωση ανοικτών χώρων) προκύπτει η παράμετρος RT' με το ρυθμό εξασθένησης να εκφράζεται από εκθετική πτώση.Η τιμή του τότε δίδεται από τον τύπο:
RT'=13,8T(s) ,
Γιά μουσική ο επιθυμητός κεντρικός χρόνος κυμαίνεται μεταξύ 0,07-0,15 δευτερολέπτων (εκτίμηση στην οκτάβα με συχνοτικό επίκεντρο 1000Hz) και γιά ομιλία μεταξύ 0,06-0,08 δευτερολέπτων με συχνοτική εκτίμηση 4 διαδοχικών ζωνών που απέχουν μεταξύ τους κατά μία οκτάβα(500-1000-2000-4000 Hz).
_____________

Στατιστικές μελέτες με τη χρήση εκπαιδευμένων ομιλητών και ομάδων από ακροατές συνιστούν την πλέον αξιόπιστη και ακριβή μέθοδο δοκιμής της καταληπτότητας.Μειονέκτημά τους το απαιτούμενο κόστος σε χρήμα και χρόνο που απαιτείται γιά την ορθή τους διενέργεια.Γι αυτό το λόγο,οι ακουστικοί μηχανικοί κι ερευνητές εισάγουν αυτοματοποιημένες μηχανικές μεθόδους γιά τις εκτιμήσεις συστημάτων απόδοσης Λόγου.Οι μέθοδοι που έχουν εφαρμοστεί τις τελευταίες δεκαετίες βασίζονται είτε σε ανάλυση του πεδίου αντήχησης είτε σε υπολογισμό σηματοθορυβικών λόγων.

Η ΄΄καταληπτότητα΄΄ της ομιλίας σ'ένα χώρο αντιπροσωπεύει το λόγο των συλλαβών που γίνονται αντιληπτές από τον μέσο ακροατή εντός του χώρου προς το σύνολο των εκφωνούμενων κατά τη διάρκεια συνηθισμένης ομιλίας.Εξαρτάται από τον RT60 και το Σηματοθορυβικό λόγο και η ελάχιστη ικανοποιητική τιμή είναι το 95%.

Προκειμένου να ποσοτικοποιείται η αντιληπτότητα με αντικειμενικά κριτήρια,ο Thiele εισήγαγε το μέγεθος της ΄΄Διακριτότητας΄΄(Definition-D50) που ορίζεται ως ο λόγος της πρώιμης ηχητικής ενέργειας κατά τη διάρκεια των πρώτων 50 χιλιοστών δευτερολέπτου στη θέση μέτρησης,προς την ολική ηχητική ενέργεια.Κατά συνέπεια,διακριτότητα της τάξης του 100% σημαίνει ότι δεν περιέχονται καθυστερημένες ηχητικές συνιστώσες μετά τα πρώτα 50 χιλιοστά δευτερολέπτου στην κρουστική απόκριση.Πρακτικές τιμές αυτής κυμαίνονται μεταξύ 1-100%.
http://sirhute.com/slapback-discrete-strong-echo.htm

Η υψηλή καταληπτότητα δεν συνδέεται μονάχα με τις επιτυχείς διοργανώσεις θεατρικών παραστάσεων,συνεδρίων/σεμιναρίων ή κυρηγμάτων από άμβωνος στους Ναούς.Καθίσταται απαραίτητη γιά τις αίθουσες διδασκαλίας,την ορθή ηλεκτρονική μετάδοση πληροφοριών σε μέσα μαζικής συγκοινωνίας(λ.χ. μετρό,αεροδρόμια,κτλ) καθώς και ζωτική γιά την καθοδήγηση του κοινού σε περιπτώσεις επειγόντων περιστατικών σε δημοσίους χώρους.

Από την αρχαιότητα οι αρχιτέκτονες είχαν κατανοήσει ότι η αντήχηση και η ηχώ υποβαθμίζουν την καταληπτότητα.Αποτέλεσμα των μελετών τους είναι το αρχιτεκτονικό πρότυπο του Ελληνικού Αμφιθεάτρου που διατηρείται ακόμα και στη σύγχρονη εποχή.

 

[Bhutia]

Απάντηση: Δείκτες σχετιζόμενοι με την Κρουστική Απόκριση: Καταληπτότητα

Ένας δημοφιλής στους ακουστικούς μηχανικούς δείκτης είναι το ποσοστό
΄΄% Alcons(Articulation Loss of Consonants)΄΄.
Εκφράζει το ποσοστό απώλειας της ευκρίνειας των συμφώνων,οπότε μικρότερες τιμές συνεπάγονται μεγαλύτερη καταληπτότητα.O Peutz εισήγαγε πρώτος τη συγκεκριμένη παράμετρο,μετρώντας την απώλεια συμφώνων με τη μεταβολή του χρόνου αντήχησης,της απόστασης από την πηγή και της ισχύος του θορύβου υποβάθρου.Δίδεται από το βασιζόμενο σε πειραματικά δεδομένα τύπο:
%ALC=200*(d*T60)^2/V ,
όπου ΄΄V΄΄ συμβολίζει τον όγκο του χώρου και ΄΄d΄΄ την απόσταση από την πηγή.
Η σχέση ισχύει γι αποστάσεις που δεν υπερβαίνουν την κρίσιμη τιμή d(κρισ)=0,21*Τετραγωνική ρίζα(V/T60).
Γιά μεγαλύτερες αποστάσεις,γίνεται σταθερή και ίση με 9 Τ60.

Η μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή γιά περιβάλλοντα φτωχά σ'επικαλύπτοντα θόρυβο είναι το 10%,ενώ ειδικά γι αμφιθέατρα σχολών και συστήματα φωνητικής προειδοποίησης κοινού οφείλει να μην υπερβαίνει το 5%.Βασίζεται αποκλειστικά σε μετρήσεις επί συχνοτικής ζώνης τριτοκτάβας με συχνοτικό επίκεντρο τα 2000Hz.Όλες οι υπόλοιπες συχνοτικές ζώνες αγνοούνται,οπότε απαιτείται η επαλήθευση της απόκρισης συχνότητας με άλλη μέθοδο προκειμένου να είναι ουσιαστική γιά την εκτίμηση του χώρου.Επιπλέον,δεν υπολογίζονται κρίσιμοι συντελεστές όπως ο θόρυβος υποβάθρου,σηματοθορυβικοί λόγοι,μεταγενέστερες ανακλάσεις και ηχώ,ελλείψεις γραμμικότητας στη φάση του σήματος,ισοστάθμιση,κ.α.

Ο Δείκτης Άρθρωσης αναπτύχθηκε από τα Bell Laboratories τη δεκαετία του 40.Βασίζεται στην παραδοχή ότι η απόκριση ενός συστήματος φωνητικής επικοινωνίας μπορεί να χωριστεί σε 24 συχνοτικές ζώνες καθεμία εκ των οποίων συμβάλλει ανεξάρτητα στη συνολική καταληπτότητα του συστήματος.Σηματοθορυβικοί λόγοι υπολογίζονται γιά καθεμία συχνοτική ζώνη ξεχωριστά και κατόπιν ζυγίζονται και συνδυάζονται γιά να προκύψει ένα συνολικό σκορ.Λαμβάνει τιμές μεταξύ 0(ολοκληρωτική απώλεια καταληπτότητας) και 1(τέλεια καταληπτότητα).Εξαιρετικές θεωρούνται τιμές άνω του 0,7

Ο δείκτης Αντιληπτότητας (Mεταδοτικότητας) Ομιλίας STI (Speech Transmission Index) αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 70 και κυμαίνεται μεταξύ των τιμών 0 και 1.Η μέτρηση κατά STI συνίσταται στη μοντελοποίηση του ανθρωπίνου Λόγου χάρη σε ειδικό σήμα παραπλήσιων χαρακτηριστικών με τον πρώτο.Βασίζεται στην παραδοχή ότι η ομιλία μπορεί να περιγραφεί ως θεμελιώδης κυματομορφή η οποία υφίσταται διαμόρφωση πλάτους από φέροντα σήματα χαμηλής συχνότητας (το πλάτος του υπό διαμόρφωση σήματος καθορίζει το πλάτος τόσο του φορέα όσο και των πλευρικών ζωνών στο προκύπτον φάσμα).

To ΄΄βάθος΄΄(ή ΄΄πλάτος΄΄) διαμόρφωσης-η τιμή παρέκκλισης που προξενεί το υπό διαμόρφωση σήμα στο πλάτος του φέροντος:
100*(Α-Β)/(Α+Β)
όπου Α,Β συμβολίζουν το μέγιστο κι ελάχιστο πλάτος αντίστοιχα του πρώτου ( του συλλαμβανομένου σήματος) αντιπαραβάλλεται με το αντίστοιχο βάθος του εκπεμπομένου σε καθεμία από διαφορετικές συχνοτικές ζώνες.Μειώσεις στο βάθος συνεπάγονται απώλειες στην καταληπτότητα.

http://charon.phys.uoa.gr/moag/admin/pdf_files/Telecom_Chapter_3.pdf

Στη διαμόρφωση πλάτους,συντελεστής διαμόρφωσης ΄΄m΄΄ καλείται ο λόγος πλάτους ως προς τα δύο σήματα που σχηματίζουν το διαμορφωμένο.Στην πράξη λαμβάνει μόνιμα τιμές κάτω της μονάδας,αφού η ιδανική ακρόαση-κατά την οποία το φασματικό περίγραμμα της μεταδιδομένης ομιλίας θα ταυτιζόταν με το περίγραμμα του αντιλαμβανομένου ερεθίσματος από την πλευρά του ακροατή- είναι ανέφικτη εξαιτίας του θορύβου υποβάθρου και της αντήχησης.Κατά συνέπεια,προκύπτει η Συνάρτηση Μεταφοράς διαμόρφωσης(MTF-Modulated Transfer Function) χάρη στον προσδιορισμό της οποίας σε 7 διαφορετικές ζώνες οκτάβας υπολογίζεται ο αντίστοιχος δείκτης(βλέπε φιγούρες υπαριθμόν 6 & 7 στο επόμενο λινκ):
http://www.nti-audio.com/Portals/0/.../AppNotes/NTI_App_Note_Introducing_STI-PA.pdf

Γιά συγκεκριμένες συχνότητες διαμόρφωσης μεταξύ 0,63 και 12,5 Hz(οι οποίες και αντιστοιχούν σε τυπικές τιμές γιά την ομιλία) και γιά κάθε συχνοτική ζώνη υπολογίζεται η παράμετρος STI.
http://users.hol.gr/~eyuri/texnikoi/am_Theory.doc

http://www.cs.uoi.gr/~epap/asurmata/downloads/lect4.pdf

Ο δείκτης RASTI(Rapid Speech Transmission Index) εφαρμόστηκε πρώτα από την εταιρεία Bruel & Kjaer ως απλούστερη εναλλακτική του προηγούμενου.Υπολογίζεται ομοίως ομοίως από τη συλλογή κρουστικών αποκρίσεων(Houtgast & Steeneken-1973/1980/85,Jacobsen-1985) και δείχνει ουσιαστικά το ποσοστό αντιλαμβανομένων συλλαβών γιά το μέσο ακροατή,λαμβάνοντας υπόψη το θόρυβο υποβάθρου και το χρόνο αντήχησης.

Διακρινόμενος από τον STI,o RASTI βασίζεται στην παραδοχή ότι η απόκριση του συστήματος είναι γενικά ομαλή από 100-8000Hz,επιτελώντας μέτρηση μονάχα δύο ζωνών οκτάβας,επικεντρωμένων σε συχνοτικά ύψη 500 και 2000 Hz αντίστοιχα.Αυτή η ιδανική συνθήκη μπορεί να τηρείται σε μιά καλοσχεδιασμένη αίθουσα,όχι όμως στην πλειοψηφία των χώρων ακρόασης όπου και θα προκύπτει μέτρηση καλύτερη της πραγματικής τους απόδοσης.

Επίσης αφού επηρεάζεται το βάθος διαμόρφωσης,οποιαδήποτε συμπίεση του συστήματος δύναται να παράσχει πλασματικά μειωμένη τιμή του δείκτη (ακόμα κι αν αυτή στην πραγματικότητα αυξάνει την καταληπτότητα).Ο δείκτης επίσης δεν λαμβάνει υπόψη την παραμόρφωση του συστήματος,ούτε κι ελλείψεις γραμμικότητας στο πλάτος και τη φάση.Σε συνάρτηση επίσης με την παράμετρο της Απώλειας Συμφώνων,προκύπτει ο τύπος:%ALC=170,5405*e^-5,419(STI)

http://www.sengpielaudio.com/calculator-ALcons-STI.htm

http://www.bksv.fr/doc/BO0123.pdf

http://www.amsacoustics.co.uk/Intelligibility.asp

http://www.sea-acustica.es/Sevilla02/rba05008.pdf

 

[Bhutia]

Απάντηση:Εφαρμογές Κρουστικής Απόκρισης-Χωρικοί δείκτες

Σε αντίθεση με την αντίληψη της ομιλίας,ηχητικές συνιστώσες που καταφτάνουν στη θέση ακρόασης με μεγαλύτερη χρονική υστέρηση από το όριο που έχει τεθεί γιά την ομιλία (λ.χ. μετά από 80 χιλιοστά δευτερολέπτου) συμβάλλουν θετικά στην απόδοση ενός δεδομένου χώρου κατά την αντίληψη της Μουσικής.

Το μέγεθος της ΄΄Ευκρίνειας΄΄(Clarity-C80) εκφράζεται ως ο λόγος της ΄΄ωφέλιμης΄΄ ηχητικής ενέργειας της κρουστικής απόκρισης στη θέση του ακροατή κατά τη διάρκεια των πρώτων 80 χιλιοστών δευτερολέπτου προς την ενέργεια των βλαπτικών ηχητικών συνιστωσών που καταφτάνουν μετά από αυτό το χρονικό όριο εκτεινόμενες στο άπειρο.Η ευκρίνεια εφράζεται σε dB και οι πρακτικές τιμές αυτής κυμαίνονται μεταξύ -10 μέχρι +50 dB.Όσο μεγαλύτερη τιμή λαμβάνει,τόσο αποτελεσματικότερος ο χώρος στην απόδοση Μουσικών Έργων.

Οι ΄΄Χωρικοί Δείκτες΄΄ αποτελούν μέτρο της ακουστικής αντίληψης ενός χώρου από το μέσο ακροατή και απαιτούν γιά τον προσδιορισμό τους ζεύγος ταυτοχρόνων κρουστικών αποκρίσεων ανά θέση μέτρησης.Κατά τον κανονισμό ΙSO 3382 οι μετρήσεις οφείλουν να πραγματοποιούνται με παντοκατευθυντικά μικρόφωνα.

Ο Δείκτης Ισχύος ΄΄G΄΄ είναι ένα λογαριθμικό κλάσμα (εκφραζόμενο σε dB) με αριθμητή τη στάθμη ηχητικής πίεσης(SPL) που μετράται στη θέση του ακροατή σε δεδομένο κλειστό χώρο και παρονομαστή την αντίστοιχη στάθμη που επιτυγχάνει η ίδια παντοκατευθυντική πηγή εντός ελευθέρου πεδίου και σε απόσταση συλλέκτη 10 μέτρα από τούτη.

Η εκτίμηση της ηχητικής συμπεριφοράς βασίζεται στο γεγονός ότι σε αντίθεση με το ελεύθερο πεδίο όπου δεν υφίστανται ανακλάσεις,εντός κλειστού χώρου καταφτάνουν στον ακροατή σειρές ανακλάσεων (πρώιμες και καθυστερημένες) σε συνδυασμό με το άμεσο ακουστικό σήμα.Υψηλές τιμές του δείκτη συνεπάγονται ευχέρεια στη μετάδοση του ήχου γιά τον υπό εξέταση χώρο.Δίδεται με τη βοήθεια των σχέσεων:
G=SPL(χώρου)-SPL(ελευθέρου πεδίου)
=10 log{(1/Το)*Ολοκλήρωμα[0-άπειρο](gt)^2/(g0)^2} - 10 log{(1/To)*Ολοκλήρωμα[0-άπειρο](g10)^2/(g0)^2}
=10 log{Ολοκλήρωμα[0-άπειρο](gt)^2/Ολοκλήρωμα[0-άπειρο](g10)^2} ,
όπου ΄΄gt΄΄ εκφράζει τη στιγμιαία ηχητική πίεση της κρουστικής απόκρισης στο σημείο μέτρησης του εξεταζομένου κλειστού χώρου, ΄΄g10΄΄την αντίστοιχη ηχητική πίεση σε απόσταση 10 μέτρων επί του ελευθέρου πεδίου και ΄΄g0΄΄ η ηχητική πίεση αναφοράς (20 εκατομμυριοστά Pascal).Ο χρόνος αναφοράς ΄΄Τ0΄΄ ισούται με 1 δευτερόλεπτο.

 

[Bhutia]

Απάντηση:Δείκτης Διασταυρούμενου Διωτικού Αλληλοσυσχετισμού (IACC)

Όπως έχει εξηγηθεί στη ΄΄λειτουργία της ακοής΄΄,ο εντοπισμός μιάς πηγής ήχου στο χώρο βασίζεται στην εγκεφαλική επεξεργασία των υφιστάμενων διαφορών ανάμεσα στα ηχητικά κύματα που καταφτάνουν σε καθένα από τα αυτιά του ακροατή.Ο δείκτης IACC (InterAural Cross-corelation Co-efficient) αποτελεί το πιό σημαντικό χωρικό κριτήριο στην Αρχιτεκτονική Ακουστική,προσδιορίζοντας ποσοτικά την αντίληψη της κατανομής και την ποιοτική απόδοση του χώρου.Χαρακτηρίζει δηλαδή το βαθμό κατά τον οποίο συγκεκριμένος χώρος δίνει στο μέσο ακροατή την αίσθηση ότι είναι βυθισμένος στο επίκεντρο του πεδίου αντήχησης που δημιουργείται εντός του.

Εάν γιά παράδειγμα ο ήχος προέρχεται κατευθείαν από σημεία ευρισκόμενα στο κέντρο του οπτικού πεδίου του ακροατή ή σε αντιδιαμετρικές θέσεις αυτών (ακριβώς όπισθεν της κεφαλής),τότε οι ηχητικές συνιστώσες καταφτάνουν σε καθένα αυτί ταυτόχρονα και σε πλήρη ομοφωνία,με αποτέλεσμα να μην προκύπτει στερεοφωνικό φαινόμενο.Εάν τώρα ο ήχος προέρχεται από άλλη κατεύθυνση,οι επιμέρους συνιστώσες καταφτάνουν με διαφορά φάσης και αλληλοσυσχετίζονται σε μικρότερο βαθμό,δίδοντας έτσι στον ακροατή την αίσθηση ότι είναι περικυκλωμένος από το ηχητικό πεδίο.

Οι τιμές αλληλοσυσχετισμού βασίζονται στη διεύθυνση άφιξης του ηχητικού κύματος και τον προσανατολισμό της κεφαλής του ακροατή ως προς αυτή.Αφού το πλάτος του ηχητικού κύματος μειώνεται ραγδαία καθώς αυτό διαδίδεται,τα πρώιμα ηχητικά κύματα συμβάλλουν περισσότερο στον καθορισμό του δείκτη.Ο IACC μετράει ακριβώς τη διαφορά ανάμεσα στους ήχους που καταλήγουν σε καθένα από τ'αυτιά εκάστοτε ακροατή και ορίζεται ως η μέγιστη απόλυτη τιμή της κανονικοποιημένης χρονικής συνάρτησης διασταυρούμενου αλληλοσυσχετισμού μεταξύ των ηχητικών συνιστωσών που καταλήγουν στο δεξί και αριστερό αυτί εντός χρονικού διαστήματος ΄΄τ΄΄ ολοκληρούμενου από -1 σε +1 χιλιοστό δευτερολέπτου:

όπου hL(t) και hR(t) συμβολίζουν τις κρουστικές αποκρίσεις στο αριστερό και δεξί αυτί αντίστοιχα.

Ο συντελεστής διωτικού διασταυρούμενου αλληλοσυσχετισμού λαμβάνεται ως:

Οι πιθανές τιμές του IACC κυμαίνονται ανάμεσα σε 0 (τιμή που αντιστοιχεί σε εντελώς διαφορετικούς ήχους μεταξύ του ενός αυτιού και του άλλου) και 1 (τιμή που αντιστοιχεί σε ταυτόσημους ήχους).Τιμή μικρότερη του 0,4 θεωρείται απαραίτητη προϋπόθεση προκειμένου να εκτιμηθεί ως ΄΄ικανοποιητική΄΄ η ακουστική συμπεριφορά ενός χώρου.

http://www.ramsete.com/Public/AES-24/183-AES24.PDF

http://www.sonus.nl/pdf/potter.pdf

Όταν τα όρια ολοκλήρωσης t1,t2 στον μαθηματικό υπολογισμό του IACC είναι τα 5 και τα 80 χιλιοστά δευτερολέπτου αντίστοιχα,συμβολίζεται με IACC (Early) και είναι μέτρο της ΄΄ευρυχωρίας΄΄.Όταν πάλι τα όρια λαμβάνουν αντίστοιχα τιμές 80 χιλιοστά δευτερολέπτου και 3 δευτερόλεπτα,καλείται IACC (Late) και αποτελεί μέτρο του βαθμού ΄΄διάχυσης΄΄ στο πεδίο αντήχησης γιά το δεδομένο χώρο.

O υπολογισμός των παραμέτρων ΔΔΑ πραγματοποιούνται μέσω ζεύγους διωτικών κρουστικών αποκρίσεων,οι οποίες και μετρούνται είτε σε κεφαλή ανδρεικέλου είτε χάρη σε μικρόφωνα που τοποθετούνται εγγύς ή εντός του ακουστικού πόρου ενός μέσου ακροατή.
http://books.google.gr/books?id=SInMlOymyagC&pg=PA200&lpg=PA200&dq=iacc acoustics&source=bl&ots=8JaNAlKnWf&sig=WiEOUp3SYLPnliqAiJfbLkHX7II&hl=el&ei=BKDjS6rkG4Lw0wS8kNieAg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=1&ved=0CAUQ6AEwADgK#v=onepage&q=iacc acoustics&f=false

 

[Bhutia]

LF:Lateral Energy Fraction (Κλάσμα Πλευρικής Ενέργειας)

Άλλο μέτρο της ΄΄ευρυχωρίας΄΄ είναι και ο δείκτης LF (Lateral energy Fraction-Κλάσμα Πλευρικής ενέργειας):αντιπροσωπεύει στην Αρχιτεκτονική Ακουστική τις πλευρικές ανακλάσεις κι εκφράζεται ως το ποσοστό της ηχητικής ενέργειας που καταλήγει στον ακροατή από πλευρικές μονάχα διευθύνσεις κατά τη διάρκεια των πρώτων 80 χιλιοστών δευτερολέπτου από την πρωτογενή εκπομπή.

Η μέτρηση του συγκεκριμένου δείκτη πραγματοποιείται με τη χρήση δύο μικροφώνων,το ένα εκ των οποίων οφείλει να διαθέτει πολικό διάγραμμα σχήματος 8 (΄΄figure of 8΄΄ microphone).Σε μιά αίθουσα συναυλιών γιά παράδειγμα,η πηγή τοποθετείται επί της σκηνής και τα μικρόφωνα στο χώρο που προορίζεται γιά το κοινό,με την κύρια κατεύθυνση του κατευθυντικού μικροφώνου σε γωνία 90 μοιρών ως προς την πηγή.

Το αντικειμενικό μέτρο που έχει καθοριστεί γιά τη συνολική ακουστική εντύπωση ενός χώρου(Jordan,1980) υπολογίζεται ως LE=Ηχητική Ενέργεια από πλάγιες κατευθύνσεις(25-80 msec) / Συνολική Ηχητική Ενέργεια απ'όλες τις κατευθύνσεις(0-80 msec)

Οι δείκτες IACC & LF είναι προορισμένοι ν'αποτελούν μέτρο της ακουστικής εντύπωσης που δύναται να δώσει ένας χώρος.Αυτή η ΄΄χωρική΄΄ αντίληψη διακρίνεται σε Πλάτος Ηχητικής Πηγής (Auditory Source Width-ASW) και Περιέλιξη Ακροατή (Listener Envelopment-LEV) από το προκύπτον ηχητικό πεδίο.Η πρώτη βασίζεται κυρίως στις πρώιμες ανακλάσεις που χαρακτηρίζονται από τα IACC[early] & LF.

Η Περιέλιξη δημιουργείται από τη διάχυτη καθυστερημένη αντήχηση,μετρούμενη με το δείκτη IACC[late] (Morimoto & Maekawa,1989-Bradley & Soulodre,1995).Okano et al(1998) έχουν προτείνει το μέσο όρο του μεγέθους[1-IACCearly] όπως λαμβάνεται από διαδοχικές μετρήσεις σε ζώνες οκτάβας με επίκεντρα τα συχνοτικά ύψη των 500-1000-2000 Hz αντίστοιχα συνδυασμένες με το δείκτη Ισχύος σε συχνοτικά ύψη κάτω των 125 Hz (ως βέλτιστο μέσο περιγραφής του ΠΗΠ).

Το μειονέκτημα αυτών των δεικτών συνίσταται στην αδυναμία τους να περιγράψουν επακριβώς την ακουστική αντίληψη στις περιπτώσεις σύγκρισης ανάμεσα σε ακουστικά περιβάλλοντα που έχουν μεγάλες διαφορές διαστάσεων (Merimaa & Hess,2004).

 

[Bhutia]

Απάντηση: Μέτρο Πλευρικής Αποδοδτικότητας

Το μέγεθος [1-IACCearly] λαμβάνει μικρές τιμές στις χαμηλές συχνότητες,αφού η μικρή απόσταση ανάμεσα στα εικονικά αυτιά της κεφαλής του ανδρεικέλου σε σχέση με τα μήκη κύματος των χαμηλών συνιστωσών οδηγεί σε μεγάλου βαθμού Ετεροσυσχέτιση(Correlation).Παρόλ'αυτά,σε ζώνες οκτάβας που εκτείνονται μέχρι το ύψος των 1000Hz έχει διαπιστωθεί ισχυρή συνάφεια μεταξύ των μέσων όρων (γιά δεδομένη αίθουσα) στα μεγέθη [1-IACCearly] και LF (Bradley,1994).

Καθώς το συχνοτικό ύψος ανέρχεται,ο IACC αποκτά μεγαλύτερη ευαισθησία γιά ήχους προερχόμενους από το μέσο οβελιαίο επίπεδο σε σύγκριση με το-κατά ιδανική θεώρηση- συχνοτικά ανεξάρτητο οκτωειδές διάγραμμα κατευθυντικότητας που εφραρμόζεται γιά το LF.Σύμφωνα με τις μελέτες των Okano et al(1998) ο δείκτης IACC [early] περιγράφει την ανθρώπινη χωρική αντίληψη πιστότερα από το LF στις περιπτώσεις όπου οι δύο αυτοί δείκτες αντιτίθενται μεταξύ τους.

Σύμφωνα με το Barron(1993) oι ανακλάσεις που προέρχονται από τις πλευρικές θέσεις ως προς τον ακροατή εντός χρονικού παραθύρου που εκτείνεται μεταξύ 5 και 80 χιλιοστών δευτερολέπτου είναι ακριβώς υπεύθυνες την ακουστική αντίληψη της διεύρυνσης της μουσικής πηγής -σε αντίθεση με το Jordan που θεωρεί χρονικό παράθυρο μεταξύ 25 και 80msec.O Barron αποκαλεί το συντελεστή Πλάγιας Αποδοτικότητας LE (lateral Efficiency) ως ΄΄ LF΄΄ εκφράζοντάς τον με τον τύπο:
LF=E(80 BI)-E(5 BI)/E(80)
όπου τα Ε(ΒΙ) συμβολίζουν τις συνιστώσες της ηχητικής ενέργειας μετρημένης μέσω δικατευθυντικού μικροφώνου.

Γιά την υποκειμενική εκτίμηση στη φαινόμενη διεύρυνση του πλάτους μιάς μουσικής πηγής ήχου λ.χ. επί της σκηνής,οι πρώιμες ανακλάσεις προερχόμενες από πλευρικούς τόπους στη θέση του ακροατή φέρουν μεγαλύτερη σπουδαιότητα σε σχέση με όλες τις υπόλοιπες.Επομένως υπολογίζεται το κλάσμα της ενέργειας των πλευρικών προς εκείνη από τις συνολικές ηχητικές συνιστώσες (καθεμία εντός χρονικού πλαισίου μέχρι τα 80 msec από την πρωτογενή εκπομπή) καθώς και ο δεκαδικός του λογάριθμος.

Πολλαπλασιάζοντας την ενέργεια των ανακλάσεων με το συνημίτονο της γωνίας ΄΄φ΄΄(που συμβολίζει την κλίση μεταξύ της διεύθυνσης της πηγής και της διεύθυνσης του επερχόμενου ηχητικού κύματος) επιτυγχάνουμε την πλέον σημαντική αξιολόγηση των πλευρικών ανακλάσεων.

Η εξαρτώμενη από το αζιμούθιο αξιολόγηση πραγματοποιείται ακριβώς μέσω της χρήσης του δικατευθυντικού μικροφώνου.Μεγαλύτερες τιμές του κλάσματος των πλαγίων ανακλάσεων συνεπάγονται αντίληψη της πηγής ως πιό εκτεταμένη από ακουστική άποψη.Προκειμένου να υπάρχει ενιαία αντιπροσώπευση των ενεργειακών μεγεθών στην ακουστική χώρων,τα LE & LF ανάγονται σε Μέτρο Πλευρικής Αποδοτικότητας (Lateral Efficiency Measure:LEM=10 log[LE]dB) και σε Μέτρο Πλευρικού ενεργειακού Κλάσματος (Lateral energy Fraction Measure:LFM=10 log[LF]dB) αντίστοιχα.

 

[Bhutia]

Απάντηση: Ανατομία Ακουστικής Χώρων

http://www.soundspacedesign.co.uk/1996a.pdf

http://www.sea-acustica.es/Sevilla02/rba02008.pdf

Συχνά η καθολική μετρητική διαδικασία γιά ένα χώρο όπως μιά αίθουσα συναυλιών με τον προβλεπόμενο συνδυασμό παντοκατευθυντικού και δικατευθυντικού μικροφώνου καθώς και μικροφώνου στην κεφαλή ανδρεικέλου είναι ανέφικτη λόγω μειωμένης διαθεσιμότητας σε χρόνο και χρήμα.Τότε είναι εύλογο ν'αρκεστεί ο ακουστικός μηχανικός με μία μονάχα διευθέτηση μικροφώνων γιά μιά ολοκληρωμένη μετρητική πορεία.Κατά τον Barron(Auditorium Acoustics and Architectural Design Verlag E & FN SPON London 1993) ο καθορισμός του LF δύναται να βασιστεί στις κρουστικές αποκρίσεις του χώρου ως προς την κεφαλή του ανδρεικέλου.Σε τούτη την περίπτωση,oι επιθυμητές περιοχές γιά τους δείκτες είναι οι εξής:

0.3<LE<0.8 και λογαριθμικά: -5dB<LEM<-1dB
0,10<LF<0,25 και με τη λογαριθμική αναπαράσταση: -10dB<LFM<-6dB

Σύμφωνα με τους Barron & Marshall(Spatial impression due to early lateral reflections in concert halls:The derivation of a physical measure Journal of Sound and Vibration,1981) oι πλάγιες ανακλάσεις ευθύνονται γιά υποκειμενικά αντιληπτικά φαινόμενα που κυμαίνονται με τη συχνοτική περιοχή κατά τον εξής ετεροσυσχετισμό:

συχνοτική περιοχή οκτάβων LF 125Hz>=LF>=500Hz -->περικύκλωση ακροατή,500Hz>=LF>=4000 Hz -->διεύρυνση διαστάσεων πηγής και τέλος περιοχή οκτάβων LF>4000Hz -->μετατόπιση ακουστικού ειδώλου.

http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S1678-58782007000200013&script=sci_arttext

http://www.nvo.com/winmls/nss-folde...AUD1CON 1 Acoustical Design Collaborative.ppt

 

[Bhutia]

Απάντηση: Ανατομία Ακουστικής Χώρων:Δείκτης Υποστήριξης (Support-ST)

Ο δείκτης Υποστήριξης(Support-ST) επιδιώκει να περιγράψει την ακουστική μιάς αίθουσας από την άποψη του μουσικού εκτελεστή.Οι παράμετροι του ST έχουν αναπτυχθεί προκειμένου να περιγράψουν τη λεγόμενη ΄΄αντιληπτική υποστήριξη΄΄:"Την ιδιότητα που προκαλεί στο μουσικό εκτελεστή την αίσθηση ότι έχει τη δυνατότητα ν'ακούει τον εαυτό του και ότι δεν είναι απαραίτητο να ΄΄καταπιέσει΄΄ το όργανο προκειμένου ν'αποδώσει τον τόνο"(Gade,1989).

Το ST καθορίζεται ως το κλάσμα της ανακλώμενης ηχητικής ενέργειας προς την εκπεμπόμενη,μετρούμενες μέσω παντοκατευθυντικού μικροφώνου σε απόσταση ενός μέτρου από την πηγή ήχου επί της σκηνής.Γιά την εκπεμπόμενη ενέργεια λαμβάνουμε το ολοκλήρωμα αυτής επί του χρονικού διαστήματος 0-10 χιλιοστών δευτερολέπτου ύστερα από την άφιξη του άμεσου ήχου(περιλαμβάνοντας τυπικά την ενέργεια αυτού καθώς και της πρώτης ανάκλασης από το πάτωμα).Γιά τον υπολογισμό της ανακλώμενης ενέργειας,ο Gade(1989) πρότεινε αρχικά δύο χρονικά διαστήματα:20-100 (ST1) και 20-200 (ST2) χιλιοστά δευτερολέπτου αντίστοιχα.Σε μεταγενέστερη δημοσίευση του 1992,το μέγεθος ST1 μετονομάστηκε σε ST[early] & ST[late],περιλαμβάνοντας το ολοκλήρωμα της ανακλώμενης ενέργειας επί χρονικού διαστήματος 100-1000 χιλιοστών δευτερολέπτου.Το ST2 αντικαταστάθηκε από το ST[total] που υπολογίζεται ως το γραμμικό σύνολο των ST[early] & ST[late].