Акустичні системи Gyptone

Звук і акустика Акустика — це наука про звуки. Слово «акустика» походить від грецького «akoustos», що означає «слухати». Якщо ретроспективно простежити всю історію науки про механічні коливання (і про поширення коливань за допомогою механічних хвиль), то можна сказати, що акустика завжди грала дуже важливу роль при вирішенні практичних завдань у всіх областях людської діяльності. З одного боку, акустика — це частина класичної фізики. З іншого боку, її можна віднести скоріше до психології, ніж до фізики. Так само як і в інших розділах фізики, більшість акустичних параметрів піддаються кількісному вимірюванню. А от пояснити зміст цих вимірів не так-то просто. Вирішення питань, пов'язаних з акустикою, завжди було і залишається важливою і невід'ємною частиною будівельного процесу. Акустика — це такий же обов'язковий фактор проектування, пожежна безпека або споруду електропроводки. Більш того, останнім часом акустичні характеристики стають все більш і більш важливим параметром для оцінки якості зведеної будівлі. Разом з тим слід зазначити, що досі ще не вироблено єдиної думки щодо того, що слід вважати хорошою акустикою. Необхідні акустичні характеристики, природно, завжди будуть визначатися функціональним призначенням приміщення. Акустичні характеристики, які відповідають вимогам, що пред'являються до концертного залу, не підійдуть для класної кімнати. Всі вимоги до акустики виражаються вимірюваними фізичними величинами (наприклад, часом реверберації). Однак проблема полягає в тому, що, навіть якщо всі ці вимоги виконуються, це зовсім не означає, що в приміщенні забезпечена хороша акустика. Можна легко сформулювати вимоги до акустики всього будинку: мінімальна звукоізоляція або допустимий рівень шуму. Однак якщо говорити про акустику окремого приміщення, ситуація представляється набагато більш складною. Можна задати потрібний час реверберації, але при цьому не вийде так само легко «налаштувати» природний звук в приміщенні. Даний огляд, присвячений акустиці, — це не науковий курс з акустичного проектування; його призначення полягає в тому, щоб звернути увагу на акустичні характеристики приміщень і властивості матеріалів, використовуваних для різних завдань. Частота Частота впливає на всі аспекти акустики. Чистий звук характеризується якої-небудь однієї частотою. Проте всі музичні інструменти виробляють складні звуки, що складаються з різних частот, при цьому найнижчою з цих частот, як правило, і визначається висота звуку (так звана сприймається частота). Частота вимірюється в герцах (Гц). Людське вухо здатне сприймати частоти в діапазоні від 20 до 20 000 Гц, причому верхня межа з віком знижується. Вухо здатне також сприймати частоту логарифмічно, проте ніяких нових систем, що вимірюють рівень звуку логарифмічно, на практиці не застосовується. Базовий музичний інтервал називається октавою. Одна октава відповідає подвоєною частоті. Всі методики акустичних вимірювань, як правило, засновані на октавах з центральною частотою 125, 250, 500, 1000 Гц і т. д. Фоновий шум Найпоширеніша причина незадовільного прийому мовного сигналу — це шумові перешкоди в корисному сигналі, тобто високий рівень фонового шуму. Хоча існування цього явища може бути доведено лише при наявності серйозних шумів, логічно припустити, що наявність фонових шумів низького рівня також буде надавати безпосередній вплив на сприйняття мови. Звичайний рівень мовлення людини — 60 дБ при вимірюванні на відстані 1 м (хоча згідно з деякими джерелами вчителя, наприклад, кажуть підвищеним голосом на рівні приблизно 70 дБ). Очевидно, для того щоб досягти прийнятного рівня шуму, навіть у невеликій за розмірами класній кімнаті необхідно знизити фоновий шум до мінімуму. Рівень звуку Звукова хвиля являє собою коливання тиску повітря, при цьому саме від джерела звуку залежить, наскільки сильно змінюється тиск. Як правило, поділ чутною області неможливо. Невелике збільшення амплітуди коливань тиску при невисокій інтенсивності звуку призводить до істотної різниці в чутності. У той же час невелике збільшення амплітуди коливань тиску при високій інтенсивності звуку не приводить до такого ж ефекту зміни чутності. Причина цього полягає в тому, що людське вухо сприймає тільки зміни, пов'язані з початковою силою звуку. Відповідно, використовується шкала сили звуку, інтервали якої збільшуються пропорційно силі звуку. Така шкала називається децибельной (дБ). Децибел — це безрозмірна одиниця, що застосовується для вимірювання відношення енергії або сили, причому до отриманого відношенню застосовується логарифмічний масштаб. Вибір логарифмічної шкали дозволяє вирішити ряд проблем; крім того, характер сприйняття звукової інформації людським вухом пропорційна не амплітуді, а саме логарифму вхідного впливу (ще один аргумент на користь застосування логарифмічної шкали). Наприклад, можна сказати, що підвищення вдвічі прийнятного рівня звуку відповідає зміні в 10 дБ. Відбиття звуку При попаданні звукової хвилі на яку-небудь поверхню відбувається її відбиття, поглинання або розсіювання, або всі перелічені явища відразу. Сила відображення окремої поверхні визначається її акустичними характеристиками, а також пройденим хвилею відстанню. При попаданні звукової хвилі на ідеально рівну поверхню відбувається віддзеркалення звуку. Будь-які нерівності на поверхні, що відбиває впливають на відображення. Якщо поверхня, що відбиває має поглинаючу здатність, то частина звукової енергії буде поглинатися, при цьому характер реверберації буде залежати від кута падіння звуку. Це особливо важливо у разі реверберації від тонких листів, які починають вібрувати під дією звукової хвилі, що призводить до коливання кута реверберації. Нерівні поверхні розсіюють енергію звукової хвилі. Розсіюючі поверхні можуть бути правильними (наприклад, викривлені поверхні) або неправильними (наприклад, розсіюють поверхні, що застосовуються в студіях). З точки зору дизайну важливо пам'ятати про те, що розсіювання звукових хвиль від будь-якої поверхні завжди певною мірою залежить від частоти. Це означає, що розмір нерівностей повинен перебувати у певному співвідношенні з довжиною звукової хвилі. Крім того, це може призвести до того, що поверхня, яка розсіює звук на одній частоті, буде створювати спрямовані або дуже сильні відбиті реверберації на іншій частоті. Поглинання звуку Коли хвиля зустрічається з поверхнею, частина енергії поглинається. Якщо говорити в загальному, всі матеріали мають деякий коефіцієнт поглинання і, отже, є поглиначами. Коефіцієнт поглинання конкретного матеріалу вказує на те, скільки енергії в ньому залишається. Цей коефіцієнт вимірюється у відсотках і може приймати значення від 0 до 1. Застосовується одиниця виміру звукопоглинання — себін. Один себін дорівнює поглинання поверхні площею 1 кв. метр, володіє коефіцієнтом поглинання 1 (тобто абсолютно поглинаючої поверхні). Як резонуючій основи, як правило, використовується перфорований гіпсокартон «Гиптон». І листи, і відмінна основа мають резонансну частоту. Поглинання звуку відбувається поблизу цієї частоти. В якості мембран, як правило, виступають звичайні гіпсокартонні стіни, а також герметизовані поверхні. Резонансна частота мембрани залежить насамперед від поверхневого ваги, а також частково від поверхневого натягу. Об'ємні поглиначі мають резонуючу основу з поверхнями, на яких пророблені отвори або прорізи; під поверхнею є порожнина. Ця порожнина може бути порожньою або заповненої пористим матеріалом. Типовий об'ємний поглинач — це, наприклад, перфоровану гіпсокартонний лист «Гиптон Біг». Фактичні звукопоглинальні характеристики залежать як від ступеня перфорації, так і від розміру порожнини (точніше, від її імпедансу). Всі матеріали і елементи будови володіють певним ступенем звукопоглинання і, таким чином, можуть суттєво впливати на загальний звукопоглинання приміщення. Деякі матеріали і елементи будови поглинають звук тільки на низьких частотах, а інші — на середніх або високих. У зв'язку з цим у ряді випадків найбільш оптимальним є використання поглинаючого матеріалу з рівномірним розподілом звукопоглинання по всьому діапазону частот 125 – 4000 Гц. Акустика приміщень Термін «акустика приміщення», як правило, застосовується для опису акустичних властивостей приміщення з урахуванням його призначення. Згідно сучасним уявленням саме часом реверберації, який теоретично можна розрахувати або виміряти за місцем, в основному і визначається сприйняття людиною акустики окремо взятого приміщення. Однак це вірно далеко не завжди: в ряді випадків можна також використовувати інші показники, наприклад розбірливість мови, яка вимірюється за допомогою індексу STI (індекс передачі мовлення) або RASTI (індекс швидкої передачі мови). Термін «розбірливість мови», якщо не вдаватися в зайві наукові подробиці, вказує на те, наскільки ясно одержувач може чути/сприймати мовну інформацію від відправника. Якщо час реверберації в просторому приміщенні знижується у зв'язку з застосуванням по всьому периметру поглинаючого матеріалу, причому приміщення використовується, наприклад, для навчальних занять, нарад, конференцій і т. п., в аудиторії можуть виникнути проблеми з розумінням мовної інформації, що надходить від промовця, доповідача або вчителя. Це явище можна кількісно охарактеризувати за допомогою індексу RASTI. Перфоровані матеріали являють собою поєднання зон поглинання (отвори) і відображення (гладкі ділянки) і, таким чином, у більшості випадків забезпечують хорошу розбірливість мови. Акустичні стіни Акустичні стіни «Гипрок» — це ефективне рішення в тих випадках, коли стіни приміщення входять до складу схеми звукопоглинання. Їх можна використовувати в нових будівлях, а також при обробці інтер'єрів або при ремонті приміщень. Акустичні стіни «Гипрок» можна використовувати в будь-яких приміщеннях, до яких пред'являються високі вимоги з точки зору ізоляції і реверберації. Таким чином, акустичні стіни можна використовувати для забезпечення відповідності вимогам, установленим нормами BR08. Проектні значення часу реверберації і площі звукопоглинання для шкіл і дитячих дошкільних установ можна забезпечити, наприклад, за допомогою акустичних стель у поєднанні з звукопоглинальний облицюванням стін. Як правило, рекомендується розміщувати 10-15% всієї площі звукопоглинання на стінах або на інших вертикальних поверхнях, для того щоб забезпечити необхідний рівень звукопоглинання в приміщенні. Акустичні стіни «Гипрок» можна використовувати в поєднанні з різними моделями акустичних стель «Гиптон», що дає більшу свободу й широкі можливості для вибору дизайну.