Sep. 3, 2018

Potrebna snaga ozvučavanja i vrijeme odjeka prostorije

U tabeli 1 navedeni su nivoi zvuka prisutni u određenim uvjetima (10dB skoro potpuna tišina, disanje, 20dB šuštanje lišća, 30dB šapat, diha ruralna sredina, 40dB tiha biblioteka, ptice, 50dB tihi ured, umjerena kiša, 60dB normalni razgovor na 1m udaljenosti, normalna glazba, 70dB prometna ulica, 80dB jaka glazba, 90dB diesel motori, 100dB motocikli, 110dB jaka glazba na koncertima, 120dB granica bola). Desno je prikazan zvučni pritisak u micro Bar koji proizvodi izvor zvuka a lijevo su ti isti nivoi prikazani u dB jer je odnos zvukova u dB lakši za računanje i uspoređivanje i u W/m^2. U tabeli 3 navedeno je prosječno vrijeme odjeka za prostoriju određenog volumena. Vrijeme odjeka prostorije (reverberacija) je vrijeme T u s za koje jačina zvuka opadne na 10^-6 početne vrijednosti odnosno za 60dB. Realno vrijeme odjeka se izračuna prema prema tabeli 2 i popunjenošću prostorije zavisno od broja osoba, vrste materijala i predmeta u prostoriji te se usporedi sa optimalnim. Preveliko vrijeme odjeka dovodi do jačanja basova i zamućivanja te nerazgovjetnosti tonova a premalo do previše svijetlog i za uho neugodnog zvuka. Površine svih ploha u prostoriji (pod, strop, bočni zidovi) koje imaju prema tabeli 2 različiti faktor absorpcije se zbroje i pomnože sa tim faktorom. Zbroj svih tih umožaka površina sa raznim materijalom se koristi kao zajednički nazivnik F x p. Za prostorije u kojima su ljudi se u proračun nazivniku pribroji i predviđen broj osoba (i pomnoži sa 0,45 po osobi). Optimalni odjek za sale u kojima se sluša glazba je od 1 do 2,5 sekunda. Optimalni odjek za koncertne sale je~ 0,4logV(0,4 x logaritam od volumena), za operu je T~0,3logV,za kino salu T~0,22logV, za veliku prostoriju za predavanja i za studio za snimanje optimalno T~0,2logV a za prostoriju za monitoring u studiju za snimanje te za sobu za kućno slušanje glazbe optimalno T~0,1logV. Popunjavanjem prostorije raznim materijalima ili oblaganje ploha sa materijalima koji imaju veći faktor absorpcije se smanjuje snaga reflektiranog zvuka i s time i mogućnost stvaranja većeg vremena odjeka. Snaga pojačala potrebna za ozvučavanje prostorije je snaga koja omogućava normalno slušanje, dakle pojačalo i zvučnici takve iskoristivosti koji mogu stvoriti zvučni pritisak od barem 0,2 mikro bara. Primjer: Treba ozvučiti plesnu salu dimenzija 25 x10 x 5m. Volumen sale je 1250m3. Iz tabele 3 nalazimo vrijeme odjeka T~1,35, faktor nivoa smetnji uzesti 10 (sale za ples, kavane) a faktor iskoristi zvučnika 0,05. Iz formule za P dobijamo da je potrebna snaga pojačala i zvučnika~20W za normalno slušanje glazbe u prostoriji. Za slušanje glazbe normalnom glasnoćom u tihoj sobi volumena 50m3 dovoljna je snaga~0,6W do 1,1W ako se računa sa nivoom smetnji 1-2, faktorom iskoristivosti zvučnika od 0,05 te optimalnim vremenom odjeka od T~0,1log50. Ovdje se ne radi o Hi Fi slušanju glazbe na uređajima velike dinamike i jačini koja odgovara jačini zvuka koncertne sale nego o snazi koja uhu omogućava razaznavanje svih tonova u čujnom opsegu bez naprezanja uha a da na niskim frekvencijama ne stvara refleksije zvuka u prostoriji. Zvučni pritisak koji je potrebno ostvariti za normalno slušnaje glazne u sobi je na nivou zvučnog pritiska razgovora a to je 0,02 micro bara.
Razina zvučnog tlaka izvora signala se mjeri sa snagom 1W dovedenom zvučniku i mirofonom udaljenim 1m od zvučnika postavljenim u osi sa zvučnikom. Razina zvučnog tlaka u slobodnom prostoru slabi za 6dB za svako podvostručenje udaljenosti od izvora zvuka. Najčešće upotrebljavani referentni zvučni pritisak Po je 20 microPaskala a Sound Pressure Level SPL se računa u dB kao 20*log P/Po gdje je P SPL određenog zvučnika kao izvora zvučnog signala.
Atmosferski tlak ima oko 10^5 Pa (1000 hektopaskala), ili 10^6 mikrobara, odnosno 1 bar. Intenzitet zvuka u W/m^2 se računa kao I= (0,01*pritisak u microbar na kvadrat)/410
Intenzitet praga čujnosti je = (0,01*0,0002^2)/410=9,74*10^-13 ili 10*10^-12 W/m^2 a intenzitet granice bola je (0,01*2000*2000)/410=0,97~1W/m^2. Ako bi se zvučni pritisak iskazivao u Pa onda je formula (Pa^2)/410. 1microbar=0,1Pa a 1Pa=10microbara
Zvučni pritisak u Pa zavisno od dB = (10^(dB/20))*2*10^-5
Primjer za 94dB: (10^(94/20))*2*10^-5 =1Pa
Na postranici Tabele razne je prikazana i tabela "Pojačanje i slabljenje u dB" sa već izračunatim odnosom napona i snaga za -50dB do +50dB.
----------------------------------------------
Koeficjent apsorbcije na 500Hz:
Koeficjent se računa po m^2 i označava koliki postotak energije zvuka materijal apsorbira.
Staklena vuna 25mm-0,48
Staklena vuna 50mm-0,89
Staklena vuna 100mm-0,99
Poliuretanska pjena 6mm-0,10
Poliuretanska pjena 13mm-0,25
Poliuretanska pjena 25mm-0,63
Poliuretanska pjena 50mm-0,82
Filc 13mm-0,29
Filc 25mm-0,80
Cigla-0,03
Cigla obojena 0,02
Betonski blok-0,31
Betonski blok obojen-0,06
Beton-0,015
Staklo obično prozorsko-0,18
Žbuka-0,02
Iverica-0,17
Stakloplastika 50mm-0,89
Reverb u glazbi.
Svaki odjek sa vremenom odjeka dužim od 63ms je delay a odjekivanje kraće od 63ms kada uho već ne razaznaje pojedinačne odjeke već ih sve stapa u jedan zvuk je reverb. Vrijeme trajanja, jačina i zvuk reverba zavise od veličine prostorije i materijala kojim je ispunjena. Veća prazna prostorija ima istaknutiji reverb, duže vrijeme reverba i svijetliji ton, popunjenija prostorija ima slabije izražen reverb, kraće vrijeme reverba ali i tamniji ton reverba. Boja tona reverba zavisi od vrste materijala kojim je prostorija popunjena jer plišane zavjese i tapicirana prostorija a i veći broj ljudi upijaju visoke tonove te je i reverb tamniji za razliku od popunjenosti materijalima koji smanjuju reverb ali ne upijaju mnogo visoke tonove (npr. drvo). Npr. iz izračuna se dobije da jedna mala soba bez tapeciranog namještaja koji upija visoke tonove ima vrijeme reverba 20ms. Velika prazna sala može imati reverb od npr. 40ms ali se popunjavanjem namještajem, zavjesama ili sl. smanji reverb na isto 20ms samo s tom razlikom što će reverb u maloj netretiranoj sobi imati svijetli ton a reverb u tretiranoj sobi sa tapeciranim namještajem i zavjesama će imati tamniji ton. U software reverbima se promjenom postavki veličine sobe mijenja vrijeme reverba a postavkama dampinga se mijenja i boja tona i vrijeme reverba pa se kombinacijama ove dvije najbitnije stavke dobija potrebni reverb zvuk. Sa postavkama wet se mijenja jačina reverba i kombinacijom sa dry udio reverba u kompletnom zvuku. Mehanički reverberatori sa spiralama imaju obično dvije spirale sa različitim karakteristikama kako bi se dobila simulacija dvije dimenzije prostorije a boja tona se postavi konstrukcijom uređaja u pojačalu izlaznog reverb signala uglavnom kao fiksna. Duža spirala duži reverb, deblja žica spirale tvrđi i čistiji reverb zvuk ali i kraći reverb. Doziranjem reverb zvuka u mikser i mješanjem sa originalnim signalom se regulira reverb efekt.