Akustinio gydymo raida per amžius

📖 Skaitymo laikas: 5 min. ir 27 sek.

Ką Platonas pasakytų apie akustiką? Tikriausiai daug ką. Mes nesame visiškai tikri, bet tikrai galime pasidomėti techniniais aspektais apie akustinį apdorojimą. Tiesą sakant, dauguma žmonių neįtaria, kiek daug mokslo įdedama, kad kambarys iš tikrųjų skambėtų gerai.

Ir taip buvo jau nuo neatmenamų laikų, kaip pamatysime šiame straipsnyje. Nuo sunkių akmeninių konstrukcijų ir didingų senovinių pastatų iki aukštųjų technologijų studijų ir modernių erdvių – žmonijos šokis su garsu aidėjo per amžius (žodžių žaismas tyčinis).

Akustinis apdorojimas: kas tai yra ir kodėl tai svarbu?

Terminas akustika apima visą medžiagų arsenalą – putplasčius, plokštes su audiniu, difuzorius, absorbentus, separatorius... Įvardinkite viską – kiekviena turi savybių, sukurtų taip, kad manipuliuotų garso bangomis uždarose erdvėse.

Kalbama ne apie kelių plokščių klijavimą ant sienos; kalbama apie tai, kaip garsas sąveikauja su paviršiais, ir tada sąmoningai valdyti tą sąveiką. Kokie tikslai? Sumažinkite aidėjimą, išsklaidyti atspindžius ir sumažinti nepageidaujamą triukšmo perdavimą. Jei kada nors bandėte surengti „Zoom“ susitikimą tuščiame biure, žinote, kokios grubios gali būti neapdorotos erdvės skaidrumo požiūriu.

Kiekviena uždara aplinka, nesvarbu, ar tai namų studija, katedra, konferencijų salė ar net pupelių skardinė, kelia unikalių akustinių iššūkių. Techniškai kalbant, jūs valdote tokius dalykus kaip sugerties koeficientai, sklaidos modeliai ir garso perdavimo klasės (STC) įvertinimai.

Mesti gaminius į problemą galėtų pasiteisinti, bet tai tiesiog ne mūsų stilius. Mums patinka analizuoti kambario režimus, apskaičiuoti optimalų plokščių išdėstymą ir... akustinis modeliavimas kaip erdvė skambės prieš įsukant į sieną bent vieną varžtą. Žinote... Taip, kaip tai turėtų būti padaryta. Taip sukuriama inžinerinė aplinka, kurioje akustika atlieka numatytą funkciją – ar tai būtų nepriekaištinga muzikos kūryba, ar krištolinio skaidrumo kalba.

Senovės akustika: kaip graikai ir romėnai įvaldė garsą

Žmonės mėgsta manyti, kad akustika yra naujas dalykas, tačiau graikai ir romėnai prieš šimtmečius atliko savo eksperimentus, tik be dB matuoklių ir kompiuterinio modeliavimo. Epidauro teatras yra vadovėlinis senovės akustinės inžinerijos pavyzdys. Geometrija – pusapvalės sėdynės, pakopomis išdėstytos eilės, tikslūs kampai – buvo skirta ne tik spektakliui.

Architektai pasinaudojo natūraliais atspindžio ir sklaidos dėsniais. Klintis, pasižymintis dideliu atspindžiu ir subtiliu poringumu, padėjo projektuoti garsą, švelniai išsklaidydamas atšiaurius aidus. Mitas, kad šnabždesys Epidauro teatre galėjo būti nuskriejęs 50 metrų, yra perdėtas, tačiau faktas lieka faktu: kalbos suprantamumas tokiu atstumu nebuvo atsitiktinis.

Romėnų amfiteatrai, nors dažnai statomi dėl pasipūtimo, turėjo uždaras konstrukcijas ir toliau aidėjimo laiko kontrolė (RT60, jei norite techninių detalių). Uždaros erdvės leido sukurti pastovesnę akustinę aplinką, sumažinti išorinio triukšmo skverbimąsi ir užtikrinti patikimesnę garso sklaidą. Romėnai netgi strategiškai naudojo tokias medžiagas kaip marmuras ir mozaikos, bandymų ir klaidų būdu suprasdami, kaip paviršiaus apdaila veikia garso energiją.

Ankstyvieji architektūrinio garso dizaino principai

Tos senovinės erdvės veikė kaip visavertės bandymų laboratorijos tam, ką dabar vadiname architektūrine akustika. Tokie kintamieji kaip aukštis, išlinkis ir medžiagos tankis buvo manipuliuojami siekiant optimizuoti garso pasiskirstymą. Netgi sėdimųjų vietų dizainas buvo įvertintas: tvirti akmeniniai suolai su išlenktomis nugarėlėmis atspindėjo vidutinius ir aukštus dažnius į priekį, taip pagerindami kalbos aiškumą didelei auditorijai.Elementiniai elementai, tokie kaip kolonados ir dekoratyviniai reljefai, buvo ne tik estetiški; jie sutrikdė lygiagrečius paviršius, slopindami plazdėjimo aidą ir stovinčias bangas.

Šiandien tie patys principai yra įdiegti ir šiuolaikiniuose gaminiuose. DECIBEL's GLL Audinių akustinės plokštės siūlo dažniui pritaikytą absorbciją, tuo pačiu metu WAVO Perforuotos medinės akustinės plokštės yra sukurti naudojant tikslias matematines sekas, kad garsas būtų tolygiai išsklaidytas. Tęsiame darbą su tuo, ką atrado senovės žmonės – tik dabar turime įrankius, leidžiančius rezultatus išmatuoti iki milisekundės.

Viduramžių garso dizainas: katedros, giesmės ir aidas

Viduramžiai žymėjo perėjimą nuo lauko akustikos prie erdvių vidaus erdvių iššūkių. Gotikinės katedros – su savo aukštomis lubomis, briaunotais skliautais ir akmeniniais paviršiais – sukūrė didžiulius aidėjimo laukus. Ilgi RT60 (kartais viršijantys 6 sekundes) praturtino chorinę muziką, todėl grigališkieji giesmės skambėjo eteriškai ir įtraukiamai. Tačiau kalbos suprantamumo požiūriu tos pačios savybės buvo košmaras.

Viduramžių statybininkai, neturėdami šiuolaikinės terminologijos, vis dar eksperimentavo su pasyviais sprendimais. Gobelenai, medinės plokštės ir net suolų išdėstymas buvo ankstyvieji bandymai kontroliuoti perteklinį aidą. Sugeriančių medžiagų ir difuzinių paviršių naudojimas parodė intuityvų tokių sąvokų kaip sugerties koeficientai ir sklaida supratimą, net jei mokslas dar nebuvo formalizuotas. Šie metodai padėjo pamatus šiandienos integruotiems akustiniams sprendimams.

Prie DECIBEL, tokie produktai kaip ACER, CIRCULOarba DOMINO, Plokštės tęsia šią tradiciją. Jos suprojektuotos taip, kad veiktų konkrečiuose dažnių diapazonuose, išlaikytų architektūrinį vientisumą ir atitiktų šiuolaikinius dizaino standartus. Mes naudojame duomenimis pagrįstus metodus – impulsinio atsako bandymus, dažnio analizę – siekdami užtikrinti, kad mūsų plokštės veiktų taip, kaip numatyta, subalansuodamos aidėjimo valdymą su estetiniais reikalavimais.

Renesansas: nuo meninio instinkto iki mokslinės akustikos

Renesansas žymėjo gilų pokytį žmonių suvokime apie pasaulį – ir garsas nebuvo išimtis. Akustika išsivystė iš intuityvaus amato į išmatuojamas mokslasMenininkai, architektai ir mokslininkai nebesirėmė vien patirtimi ar paveldėtomis statybos tradicijomis; jie pradėjo stebėti, dokumentuoti ir skaičiuoti. garsas elgesys su matematikos tikslumu ir eksperimentinės fizikos smalsumu.

Kiekybinės akustikos gimimas

Vizionieriai, tokie kaip Leonardas da Vinčis atliko vienus iš ankstyviausių žinomų garso bangų tyrimų, savo užrašų knygelėse rašydamas apie tai, kaip garsas sklinda sferiškai, silpnėja per atstumą ir atsispindi nuo kliūčių. Pavyzdžiui, jis pažymėjo, kad garsas juda bangomis panašiai kaip raibuliai vanduo – palyginimas, kurį vėliau patvirtino šiuolaikinė bangų teorija. Nors Leonardas nepaskelbė oficialios akustinės teorijos, jo empiriniai stebėjimai padėjo pagrindą analitiškesniam požiūriui.

Tuo tarpu, Marinas Mersenas, prancūzų polimatas ir vienuolis, dažnai vadinamas akustikos tėvu. XVII a. pradžioje jis atliko novatoriškus eksperimentus su stygų vibracija ir dažnis, kulminacija tuo, ką dabar vadiname Merseno dėsniai — formulės, apibrėžiančios, kaip stygos ilgis, įtempimas ir masė veikia jos aukštį.Šios lygtys vis dar yra pagrindinės muzikinės akustikos ir instrumentų dizaino srityse.

Dizainas, pagrįstas garso mokslu

Ši era atnešė naują koncepciją: akustinis intencionalumas. Prie pirma, Tai buvo laimingų atsitiktinumų virtinė, tačiau vis daugiau Renesanso architektų pradėjo taikyti proporcijas ne tik dėl grožio, bet ir dėl garso paskirstymasKupolai buvo tiksliai suderinti taip, kad atspindėtų balsus žemyn. Lubų skliautai buvo pakoreguoti taip, kad būtų pašalintas aidas. Kambarių forma buvo parinkta atsižvelgiant į... rezonansiniai dažniai sustiprinti muzikines harmonikas arba sumažinti drumstumą kalbos metu.

Vienas garsiausių pavyzdžių yra Olimpinis teatras Vičencoje, Italijoje (baigtas 1585 m. Andrea Palladio), pasižymintis kruopščiai proporcinga geometrija ir mediniais paviršiais, kurie optimizuotas kalbos projekcija visiškai uždaroje erdvėje – tuo metu įspūdingas akustinis pasiekimas.

Kilimas spausdinimo mašina buvo dar vienas katalizatorius. Anksčiau saugomos architektūros paslaptys dabar buvo publikuojamos ir jomis buvo dalijamasi visoje Europoje. Vincenzo Galilei Darbai apie derinimo sistemas (taip, Galilėjaus tėvas) pasiūlė struktūrizuotas žinias apie akustinių reiškinių manipuliavimą. Vėliau architektai pradėjo naudoti šiuos tekstus, kad informuotų ilgio ir pločio santykis, padėties nustatymas paraboliniai paviršiaiir naudojimas Atspindinčios ir sugeriančios medžiagos.

Paskirties turinčios medžiagos

Medžiagų pasirinkimas taip pat vystėsi. Akmuo ir marmuras daugiausia buvo naudojami dėl didingumo ir būsena, bet pamažu, statybininkai pastebėjo jų akustinis atspindėjimasMediena, nuo seno žinoma dėl savo šiltų tonų, buvo palankus teatruose ir muzikos kambariuose. Skukliai, dizaineriai sužinojo porėti paviršiai prieš tankus vieni, atpažinimas kaip skirtingos tekstūros paveikė reverberaciją.

Ši architektūros, matematikos ir akustinio smalsumo sąjunga padėjo pamatus moderni patalpų akustika – mokslas, kuris ir toliau informuoja, kaip mes statyti viskas – nuo operos teatrų iki biurų patalpų.

Echo kontrolė tampa sąmoninga praktika

Ši era akustiką iš atsitiktinio šalutinio produkto pavertė sąmoningu architektūrinio dizaino komponentu. DECIBEL's TETRIS akustinės plokštėspavyzdžiui, yra sukurti su tiksliomis absorbcijos kreivėmis ir sukurti kontroliuojamai difuzijai, atkartojant Renesanso poslinkį link įrodymais pagrįstos praktikos.

Šiuolaikinė akustinė inžinerija leidžia tiksliai suderinti ne tik aidėjimo laiką, bet ir emocinį bei psichologinį garso poveikį – taip sukuriant erdves, kurios yra patogios, sutelktos ar netgi įkvepiančios – visa tai pagal paskirtį.

Šiuolaikinė era: nuo pramoninės izoliacijos iki skaitmeninio tikslumo

Šiuolaikinis akustikos amžius, apimantis nuo XX a. pradžios iki skaitmeninės dabarties, žymi šuolį nuo reaktyvių sprendimų prie prevencinio tikslumo. Ankstyvosios garso kontrolės pastangos buvo sutelktos į kenksmingo triukšmo mažinimą. Šiandieninis požiūris – akustinės patirties kūrimas nuo pamatų – dažnai dar prieš klojant bent vieną plytą.

Pramoninės šaknys: inžinerinės izoliacijos iškilimas

XX a. pradžioje augant pramonės miestams ir mechanizuotoms darbo vietoms, padidėjo informuotumas apie profesinio triukšmo keliamus pavojus. Tai paskatino tokių medžiagų kaip stiklo pluoštas (sukurtas XX a. 4-ajame dešimtmetyje), mineralinė vata ir vėliau akustinių putų išradimą ir masinį naudojimą. Šios medžiagos suteikė keičiamo masto, ekonomiškus būdus sumažinti ore sklindantį ir konstrukcinį triukšmą gamyklose, teatruose ir gyvenamuosiuose pastatuose.

Kitaip nei ankstesnių amžių sunkieji mūrai, šios naujos medžiagos buvo sukurtos atsižvelgiant į poringumą, tankį ir varžą tekėjimui – pagrindines garso sugerties savybes. Porėti sugėrikliai, tokie kaip stiklo pluoštas, veikia paversdami garso energiją šiluma per klampią trintį savo pluoštinėje struktūroje. Tinkamai panaudoti, jie žymiai sumažina aidėjimą ir vidutinio bei aukšto dažnio atspindžius.

Iki XX amžiaus vidurio buvo nustatyti akustiniai standartai, tokie kaip ISO 140 (ore sklindančio ir smūginio garso izoliacijos matavimas) ir ASTM E90 (garso perdavimo nuostoliai), siekiant užtikrinti, kad našumą būtų galima kiekybiškai įvertinti ir pakartoti įvairiuose projektuose.

Skaitmeninė revoliucija akustiniame dizaine

XXI amžiaus sandūra atnešė didžiausią iki šiol sukurtą inovaciją: skaitmeninį modeliavimą ir imitavimą. Tai, kas anksčiau užtrukdavo daugelį metų bandymų lauke ir fizinių maketų kūrimo, dabar gali būti imituojama aukštos raiškos būdu naudojant programinę įrangą.

Akustikos konsultantai dabar naudoja įvairius pažangius įrankius:

• Spindulių sekimo algoritmai: imituoja garso bangų atspindžio nuo paviršių, sklaidos arba sugerties kelius. Ypač naudinga renginių salėse ir auditorijose, kur kalbos ir muzikos suprantamumas yra labai svarbus.

• Baigtinių elementų metodas (FEM): suskaido sudėtingas struktūras į mažesnius komponentus, kad būtų galima apskaičiuoti, kaip garsas sąveikauja su medžiagomis detaliu lygmeniu. FEM yra ypač veiksmingas sprendžiant žemo dažnio modalinio elgesio problemas netaisyklingose erdvėse, tokiose kaip automobilių kabinos ar mažos studijos.

• Ribinių elementų metodas (BEM): sprendžia akustines problemas atvirose erdvėse arba ten, kur geometrija leidžia modeliuoti tik ribas. Dažnai naudojamas lauko triukšmo vertinimuose arba transporto priemonių išorinei akustikai.

• Binauralinis modeliavimas: naudoja su galva susijusias perdavimo funkcijas (HRTF), kad imituotų, kaip žmogaus ausis suvokia erdvinį garsą. Tai labai svarbu VR, AR ir įtraukiančioje aplinkoje, kur reikalingi kryptingi ir realistiški garso laukai.

Šie įrankiai leidžia akustikos inžinieriams kurti auralizacijas – garso simuliacijas, kaip skambės pastatyta erdvė. Tai leidžia klientams ir projektuotojams įvertinti akustinį našumą prieš pradedant statybas, taip sumažinant brangiai kainuojančias klaidas ir užtikrinant tikslumą.

Nuo duomenų iki dizaino

Kartu su šiais įrankiais vystėsi ir šiuolaikinės medžiagos. Šiandien aukštos kokybės akustinės plokštės ne tik sugeria garsą – jos yra specifinio dažnio, atsparios ugniai, tvarios ir modulinės.

Net adaptyvioji akustika – erdvės su dinaminiais paviršiais arba DSP valdomos garsiakalbių masyvai – nebėra mokslinė fantastika.Kai kuriose šiuolaikinėse koncertų salėse naudojami motorizuoti atšvaitai ir sugėrikliai, kurie prisitaiko prie pasirodymo tipo ir siūlo akustinę konfigūraciją realiuoju laiku.

Akustinis apdorojimas išsivystė iš mažo senovinės intuicijos buožgalvio iki šiuolaikinės tiksliosios inžinerijos etalonų. Kiekvienas žingsnis grindžiamas gilesniu fizikos, psichoakustikos ir medžiagų mokslo supratimu. Visa ši istorija yra mūsų žinioje, kad galėtume toliau daryti tai, ką darome geriausiai – derinti laiko patikrintas koncepcijas su naujausiomis technologijomis, kad sukurtume erdves, kurios atitinka pačius reikliausius akustinius reikalavimus. Jokių spėlionių, tik akustiniai rezultatai.

Papildomi skaitymo ir bibliografiniai ištekliai

• Į dizainą orientuota lenktų geometrijų akustinė analizė naudojant diferencinio spindulių sekimo techniką. Nuoroda

• Mersenne, M. (1636). Harmonie Universelle (Ištraukos išverstos ir išanalizuotos). DP Walker (red.) Renesanso muzikos mokslo studijos. Nuoroda

• Hodgson, M. (1999). Patalpų akustinių charakteristikų eksperimentinis įvertinimas: aidėjimo laikas ir vėliau. Pastatų akustika. Nuoroda

• Long, M. (2014). Architektūrinė akustika. Nuoroda