Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Fizyczne własności dźwięku Podstawowe własności źródeł dźwięku Źródłem wszelkiego dźwięku są układy materialne wykonujące ruchy drgające. By dźwięk był.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Fizyczne własności dźwięku Podstawowe własności źródeł dźwięku Źródłem wszelkiego dźwięku są układy materialne wykonujące ruchy drgające. By dźwięk był."— Zapis prezentacji:

1

2 Fizyczne własności dźwięku

3 Podstawowe własności źródeł dźwięku Źródłem wszelkiego dźwięku są układy materialne wykonujące ruchy drgające. By dźwięk był słyszalny częstotliwość drgań musi być w zakresie percepcji narządu słuchu, czyli 20 – (20000) Hz.

4 Punktowe źródło dźwięku Charakterystyka kierunkowa

5 Istota ruchu falowego Cząsteczki ośrodka w którym rozchodzi się fala przekazują energię sąsiadującym ze sobą cząsteczkom, bez zmiany położenia. Poprzez stosunkowo małe ruchy wykonywane wokół położenia równowagi drgające cząsteczki przekazują energię na duże odległości

6 Model sprężysty ośrodka

7 Parametry fali akustycznej długość fali (  = cT Założenie: ruch cząsteczek wokół położenia równowagi jest harmoniczny f=1/T c – prędkość rozchodzenia się fali = c/f f – częstotliwość drgań T – okres drgań Lokalne maksymalne wzrosty ciśnienia-czoła fali

8 Kierunek promieniowania energii fali akustycznej Tak jest w przypadku fali podłużnej.

9 Fala bieżąca – fala stojąca

10 Ciśnienie akustyczne Mierząc ciśnienie w określonym punkcie pola akustycznego otrzymamy przebieg jego zmian w czasie: Fala akustyczna zagęszczenie cząsteczek rozrzedzenie cząsteczek

11 Amplituda fali akustycznej duża amplituda – dźwięk głośny mała amplituda – dźwięk cichy

12 Jednostki fizyczne fali akustycznej Podobnie jak ciśnienie atmosferyczne ciśnienie akustyczne jest wyrażane w Pascalach. Moc w Watach (podobnie jak w urządzeniach elektrycznych). W przypadku fali akustycznej moc jest proporcjonalna do kwadratu ciśnienia akustycznego. Intensywność fali akustycznej jest to moc przypadająca na jednostkę powierzchni (1 m 2 ).

13 Energia niesiona przez dźwięk Amplituda jest bezpośrednio związana z intensywnością, która określa ilość energii akustycznej przepływającej przez powierzchnię 1 m 2. Mnożąc intensywność przez powierzchnię kuli można otrzymać wielkość mocy źródła (jest ona stała). Intensywność jest proporcjonalna do kwadratu ciśnienia skutecznego. Im większa jest intensywność dźwięku, tym jest odbierany jako głośniejszy. W polu idealnie rozproszonym intensywność dźwięku maleje odwrotnie proporcjonalnie do kwadratu odległości od źródła (1/r 2 ).

14 Zmniejszanie się poziomu dźwięku wraz ze wzrostem odległości od źródła Ciśnienie akustyczne maleje odwrotnie proporcjonalnie do odległości, to jest dwukrotne zwiększenie odległości od źródła powoduje dwukrotne zmniejszenie ciśnienia akustycznego. W skali decybelowej – jest to równoważne zmniejszeniu o 6 dB.

15 Ile energii niesie sygnał mowy? " osób mówiących bez przerwy przez 12 miesięcy wytworzy energię wystarczającą do zaparzenia zaledwie 1 filiżanki herbaty." Speech and Hearing in Communication - H. Fletcher,1953,1995 Sygnał mowy generowany przez mężczyznę niesie energię 34  W, przez kobietę – 18  W (pomiar w odległości 1 m)

16 Zakres intensywności dźwięków wywołujących wrażenie słuchowe Zakres dźwięków odbieranych od najcichszego do najgłośniejszego (tzw. próg bólu) jest jak 1 do (12 zer!!!). Wrażenie głośności jednak nie wzrasta liniowo ze wzrostem intensywności nie

17 Prawo Webera-Fechnera Z badań psycho- akustycznych prowadzonych nad postrzeganiem różnic w głośności dźwięków wynika, że zgodnie z prawem Webera- Fechnera głośność dźwięku jest proporcjonalna liniowo do logarytmu z wartości bodźca.

18 Poziom dźwięku uwzględniający charakterystykę częstotliwościową słuchu dB(A)

19 Dźwięk w pomieszczeniach Dźwięk w przestrzeni ograniczonej ścianami, ulega odbiciom docierając do słuchacza z różnymi opóźnieniami bezpośrednia Pierwsze jednokrotne odbicia nazywane są wczesnymi odbiciami

20 Pogłos w pomieszczeniach Niektóre drogi fali dźwiękowej docierającej do słuchającego są wyznaczone przez jej wielokrotne odbicia bezpośrednia

21 Odbicia i pogłos Do słuchacza po bezpośredniej fali dźwiękowej docierają fale odbite od ścian pomieszczenia Nakładające się na nią fale odbite dają wrażenie pogłosu Stosunek energii niesionej przez falę bezpośrednią do energii fal odbitych ratio stanowi wskazanie co do rozmiarów pomieszczenia, wykładziny na powierzchniach ograniczających i odległości od źródła.

22 Charakterystyka pomieszczenia Czas pogłosu – czas potrzebny do stłumienia dźwięku o 60 dB. Zależy od: –wymiarów i kształtu pomieszczenia –materiałów pokrywających ściany –obiektów znajdujących się w pomieszczeniu Celem stosowania efektu pogłosu jest zwykle zasymulowanie akustyki pomieszczenia, np. sali koncertowej, czy klasy, hallu, pokoju mieszkalnego Parametry pogłosu – metody pomiarowe.

23 Odpowiedź impulsowa pomieszczenia –dźwięk bezpośredni –pierwsze odbicia –wtórne odbicia (pogłos właściwy)

24 Pogłos Amplituda Czas dojścia Prędkość dźwięku wynosi 344 m/s, stąd 1 msec opóźnienia odpowiada dodatkowej drodze równej 34,4 cm wczesne odbicia bezpośrednia Intensywność odbić zależy od rodzaju wykładziny. Twarde powierzchnie (drzewo, beton) odbijają niemal w pełni padającą energię; miękkie, porowate wykładziny (pianki) w mniejszym lub większym stopniu ją pochłaniają.

25 Pogłos Amplituda Czas dojścia W przypadku wielokrotnych odbić powstaje wrażenie intensywnego pogłosu, po którym następują dyskretne echa wczesnych odbić. Wczesne odbicia bezpośrednia Wstępne opóźnienie pogłos Dłuższe wstępne opóźnienie ( >60 ms) daje brzmienie dużego pomieszczenia. Dobre sale koncertowe 35 ms, przyjemne pomieszczenia ok. 20 ms

26 Odległość krytyczna D c Jest to odległość w której intensywność fali bezpośredniej i fal odbitych jest jednakowa Słuchacz znajdujący się w odległości D c lub dalej od osoby mówiącej będzie miał mocno zniekształcony sygnał mowy “powtarzający się”, “nakładający się”, “z dna beczki”, „rozmazany”, itp.

27 Wpływ pogłosu na sygnał mowy

28 Bez pogłosu 800 ms

29 Pogłos Najważniejsze parametry pogłosu: –Reverb time –Level and pattern of early reflections –Pre-delay time –Wet/dry mix

30 Dźwięk w pomieszczeniach

31 Symulacja pogłosu Aby uzyskać dobry pogłos: –echo density (echoes per second) – musi rosnąć z czasem –Odpowiedź częstotliwościowa powinna byc quasi-losowa (bez podbarwień widma) –Wysokie częstotliwości powinny zanikać wcześniej niż niskie

32 Docelowe czasy pogłosu

33 Akustyka pomieszczeń Podstawowe zasady akustyki obowiązują w polu swobodnym W polu swobodnym SPL lub SIL spada o 6 dB z podwojeniem odległości od źródła dźwięku Wpływ pomieszczenia: –Wielokrotne odbicia wywołują pogłos (>200 Hz) –Odbicia o zamkniętej drodze prowadzą do tworzenia się fal stojących rezonansowych — mody pomieszczeń (<200 Hz)

34 Parametry pomieszczeń Wymiary — wysokość, szerokość, długość i kształt pomieszczenia (objętość pomieszczenia) Odbicia dźwięku od powierzchni zależą od jej rodzaju, opisywanego współczynnikiem absorpcji, a. Właściwości całego pomieszczenia są opisywane przez ważoną sumę współczynników absorpcji: absorpcyjność, A.

35 Duże i małe pomieszczenia W dużych pomieszczeniach: –Pogłos: uśrednione w czasie ciśnienie dźwięku jest stałe w całym pomieszczeniu. Przepływ energii odbywa się z jednakowym prawdopodobieństwem we wszystkich kierunkach. W małych pomieszczeniach tworzą się fale stojące – mody pomieszczeń dominują w odpowiedzi częstotliwościowej.

36 Mody pomieszczeń Mody pomieszczeń: rezonanse fal stojących w zamkniętych pomieszczeniach. –Struna: fala stojąca zawiera węzły i strzałki; częstotliwości rezonansowe są harmoniczne. W 2 i 3 wymiarach, częstotliwości rezonansowe fal stojących nie są harmoniczne.

37 Fale stojące w prostopadłościanie Mody: n 1, n 2, n 3 Wymiary pomieszczenia: L (length), W (width), H (height).

38 Przykłady Duże pomieszczenie 12mx4mx8m Frequency of mode resonance

39 Przykład Małe pomieszczenie: 4m x 5m x 3m Frequency of mode resonance

40 Dźwięk bezpośredni i odbity

41 Odległość krytyczna Odległość krytyczna D c : odległość, przy której poziom dźwięku bezpośredniego i odbitego jest równy. Równy, gdy Zatem,

42 Znaczenie odległości krytycznej Zrozumiałość mowy –Dla odległości od źródła znacznie większych od odległości krytycznej, mowa staje znaczniej mniej zrozumiała, gdyż większość energii pochodzi z dźwięku odbitego %ALCONS mierzy utratę zrozumiałości spółgłosek. Rozmieszczenie mikrofonów –Zasada ogólna: mikrofon omni powinien być umieszczany nie dalej niż 0.3D c, kierunkowy - 0.5D c

43 %Articulation Loss of Consonants %ALCONS –R Distance from speaker to listener –T r Reverb time –Q directivity factor –V room volume –n number of reinforcing loudspeakers

44 %Articulation Loss of Consonants Znaczenie %ALCONS –Wskazane niskie wartości, co oznacza niską (procentowo) niezrozumiałość spółgłosek. 10% - dobra wartość 15% - powyżej tej wartości zrozumiałość spada Ze względu na redundantność języka, dla zrozumiałości mowy nie jest konieczne zrozumienie wszystkich spółgłosek

45 Wczesne odbicia Czas wczesnych odbić jest istotnym parametrem estetycznym (bez uzasadnienia fizycznego) Wiadomo, że jeśli wczesne odbicia są opóźnione o więcej niż ok. 65 ms, słyszymy echo — efekt niepożądany. Najlepsze wartości dla “dobrych” sal koncertowych są poniżej 35 ms, a 20 ms dla małych pomieszczeń.

46 Akustyka małych pomieszczeń Wczesne odbicia pojawiają się bardzo szybko, ze względu na bliskość ścian, podłogi i sufitu. Pogłos może być krótki. Mody (fale stojące) są mocno odseparowane na niskich częstotliwościach, co prowadzi do bardzo nierównej odpowiedzi częstotliwościowej response.

47


Pobierz ppt "Fizyczne własności dźwięku Podstawowe własności źródeł dźwięku Źródłem wszelkiego dźwięku są układy materialne wykonujące ruchy drgające. By dźwięk był."

Podobne prezentacje


Reklamy Google