2. Oblik - Fer

Akustika i zvučnici
Osnove snimanja i obrade zvuka
Vještine
FER travanj 2010.
Prof.dr.sc. Hrvoje Domitrović

1. Pojave koje prate širenje
zvuka

Idealni izvor zvuka

Opadanje tlaka zvuka ovisno
o udaljenosti

Opadanje tlaka zvuka ovisno o
udaljenosti - zatvoreni prostor

Refleksija zvuka
Zvučne zrake su zamišljeni pravci okomiti na čelo valova
koji dolaze iz izvora zvuka. Da bi zakoni iz optike vrijedili u
akustici, duljina zvučnog vala mora biti puno manja od
dimenzije plohe od koje se val reflektira. (�

Konkavni reflektor

Ravni reflektor

Konveksni reflektor

Difrakcija zvučnog vala
Zvučni valovi zaobilaze
prepreke i pri tome
mijenjaju smjer širenja.
Što je odnos valne
duljine prema dimenzijama
pregrade manji,
to je difrakcija veća.
Ako je zapreka mala u
odnosu na valnu duljinu,
ona gotovo i ne utječe
na širenje zvučnog vala.

Apsorpcija zvuka
Apsorpcija zvuka je proces u kojem zvuk slabi pri
prolasku kroz neko sredstvo. Prilikom apsorpcije
veći se dio energije pretvara u toplinu tj. zvuk se u
nekom materijalu apsorbira tako da se pretvori u
drugi oblik energije i onda u toplinu. Kad zvučni val
udari u neku plohu postavljenu na čvrstu podlogu,
jedan dio zvučne energije se reflektira, a ostatak
se apsorbira. Za materijale se određuje
koeficijent apsorpcije ( ), koji je definiran kao
odnos apsorbirane i upadne zvučne energije.

Koeficijent apsorpcije vezan je s koeficijentom
refleksije (r) i to preko formule:
α = 1 r 2
Taj koeficijent važan je da bismo mogli ocijeniti koji
je materijal pogodan za određenu svrhu pri
projektiranju prostorija u praksi (svrha može biti:
skraćivanje vremena odjeka, prigušenje buke itd.).
Pomoću apsorpcijskih materijala i njihovih akustičkih
svojstava dobiva se kontrolirana apsorpcija u
prostoriji i kontrolira se raspodjela zvučne energije.

Difuzija zvuka
Kod apsorpcije i refleksije kut
upada zvučnog vala jednak
je kutu reflek-sije. Za
materijale i plohe čija je
valovitost h reda veličine
valne duljine zvučnog vala
(h � �) dolazi do reflektiranja
zvučnih valova i pod
kutevima koji nisu jednaki
kutu upada.
1000 Hz
2000 Hz

2. Akustička podjela
prostorija

Akustički male prostorije
Prostorija volumena cca 70m 3 , tj. ona za koju vrijede
sljedeći izrazi:
L ~ V 1/3 = 4 .1 m
�/L >> 1
f c= 2000 (T/V) 1/2 (Hz)
f c je kritična frekvencija. Iznad ove frekvencije utjecaj
pojedinačnih modova titranja prostorije ne utječe na
raspodjelu zvučnog tlaka.

Kritična frekvencija

Akustički male prostorije
Vrste prostorija:
slušaonice, “kućni kino”, mali govorni i
glazbeni studiji, režije, učionice,
dvorane za sastanke
Treba paziti na:
modove titranja
oblik prostorije
dolazak refleksija

Odjek u akustički malim
prostorijama

Akustički velike prostorije
Prostorije veće od 300 m3.
Kritična frekvencija ispod frekvencijskog područja govora
i glazbe.
Vrste prostorija:
veliki studiji, dvorane za pokuse, crkve,
koncertne dvorane, kazališta, auditorijipredavaonice

Akustički velike prostorije
VREMENSKA
MJERILA:
- Vrijeme odjeka RT60
- Omjer niskih frekvencija
BR

3. Akustičke osobine
prostora

Akustičke osobine prostora
Određene su s tri čimbenika:
1. Volumen – optimalne vrijednosti ovise o namjeni
prostora, utječe na vrijeme odjeka
2. Oblik – određuje raspored zvučnog polja u
prostoriji
3. Akustička obrada – količina, vrsta i razmještaj
akustičkih elemenata

Proces odjeka – utišavanje
zvuka
Rane refleksije stvaraju dojam
veličine prostora
Odjek stvara dojam živosti prostora

Proces odjeka
• Uho nije sposobno razdvojiti zvukove koji dolaze
unutar 20 ms, ali oni utječu na osjećaj promjene
smjera dolaska zvuka.
• Istaknute refleksije u drugom dijelu procesa
odjeka čuju se kao jeka.
• Poželjno je postići linearan pad (u dB) zvuka u
prostoru.
• Kod akustički spojenih prostorija (npr. studiorežija)
dominira akustička slika prostorije s dužim
odjekom

Ovisnost RT 60 o frekvenciji

3.1 Volumen
• U pravilu većem volumenu odgovara i veće
vrijeme odjeka
• U režijskim prostorima je praktičnije
definirati potrebnu površinu nego volumen:
Slušaonice: S = 50 – 70 m 2
Glazb. režije: S = 30 – 50 m 2
Druge režije: S = 20 – 40 m 2
Montaže: S = 10 – 30 m 2

Volumen – razne dvorane

Volumen - studiji
Optimalno vrijeme odjeka ovisno o volumenu i namjeni.

3.2 Oblik
Pravokutni oblik – najčešći, ali ne i najpovoljniji
zbog modova titranja zvuka. Optimalni
odnosi dimenzija prostorije:
d : š = 1,25 ... 1,45
š : v = 1,10 ...1,90
d : v 2,10
Bonelov kriterij:
1. Nepostojanje dvostrukih modova
2. Broj modova raste ili ostaje isti s porastom
rednog broja terce

Stojni valovi
Stojni valovi nastaju kad se dva jednaka zvučna vala
(imaju iste valne duljine) kreću jedan prema
drugome (putuju u suprotnim smjerovima). Ta
pojava nastaje kad val udara u neku prepreku i
dolazi do refleksije, npr. u paralelopipednoj
prostoriji tvrdih zidova.
Osnovna osobina tih valova je da će efektivna
vrijednost tlaka na nekim mjestima biti jednaka
nuli. Ta mjesta se nazivaju čvorovima vala, dok na
mjestima udaljenim za četvrt valne duljine od
čvorova vala imamo trbuhe vala, i tamo je zvučni
tlak maksimalan.

f p,
q,
r
c
2
Modovi
titranja
p
d
2
2
q
š
2
2
r
v
2
2
Hz

Povoljniji oblici:
Oblik

Oblik
Izrazito nepovoljni oblici:

3.3
Akustička
obrada
razmještaj
akustičkih
elemenata

Rezultat akustičke obrade

Vrijeme odjeka i buka
Površina RT 60 Buka
Slušaonice: 50 – 70 m 2 0,30 – 0,40 s 15 dBA
Glazb. režije: 30 – 50 m 2 0,24 – 0,34 s 20 dBA
Druge režije: 20 – 40 m 2 0,20 – 0,30 s 25 dBA
Montaže: 10 – 30 m 2 0,15 – 0,25 s 30 dBA

Režije
Preporučene vrijednosti vremena odjeka:
T
T
0
s
s
T 0 = 0,35 s i S 0 = 60 m 2
0
0,
05
što daje srednji koeficijent apsorpcije � s = 0,35.
s

Akustičke obrada režija
Ciljevi:
• ostvariti uvjete slušanja koji odgovaraju akustici
prostorije u kojoj je zvuk snimljen (npr. studio ili
dvorana)
• ostvariti vjernu zvučnu sliku izvornog prostora
• zadržati osjećaj živosti prostora uz malo vrijeme
odjeka
• na mjestu ton-majstora postići zonu bez ranih
refleksija – RFZ = Reflection-Free Zone, tj. u prvih
10 ms refleksije potisnute barem 15 dB ili 20ms i
12 dB.
Kako ostvariti ove ciljeve?

Jedno rješenje ...

…i rješenje iz RH

Kućni studio

Optimalno vrijeme odjeka za glazbene studije

Optimalno vrijeme odjeka za TV studije

4. Akustički elementi
Tri su osnovne vrste akustičkih elemenata:
Reflektori
Apsorberi
Difuzori
U daljem radu bavit ćemo se uglavnom apsorberima i
difuzorima zvuka.

Apsorberi zvuka
Podjela prema načinu rada:
porozni panelni rezonatorski

Apsorberi zvuka

Ovisnost � o debljini
materijala i
gustoći.
6 = 100 kg/m3
4 = 60 kg/m3
3 = 50 kg/m3
2 = 30 kg/m3
Porozni apsorberi

Ovisnost � o dubini
zračnog prostora
iza apsorpcijskog
materijala.
Porozni apsorberi

Rezonatorski apsorberi
Nadomjesna shema rezonatorskog apsorbera

Rezonatorski apsorberi
Proračun postotka perforacije za rezonatorske apsorbere

Mjerenja karakteristika
apsorbera
Vrijednost i ovisnost � o frekvenciji.
Osim toga pri određivanju akustičkih osobina
materijala potrebno je utvrditi vrijednost
akustičkog otpora.
Načini mjerenja:
• pomoću odnosa stojnih valova u cijevi (Kundtova
cijev)
• razlika u vremenu odjeka u ječnoj komori
• impulsne metode (TDS, MLS,...)

Mjerenja karakteristika
apsorbera
Mjerenje odnosa stojnih valova u Kundtovoj cijevi.

djelovanje
difuzora zvuka
Difuzori

4
3
2
1
0
16
14
12
10
8
6
4
2
0
Presjek difuzora zvuka
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Mjerenja difuzora zvuka
“Profuzor SV” Fran d.o.o
Proračun Izmjereno
1000 Hz
2000 Hz

Zašto je snimanje zvuka
umjetnost?

Korištene pretpostavke za izvor:
• točkasti izvor zvuka – u stvarnosti ima veličinu
• neusmjereni izvor zvuka – u stvarnosti usmjeren
• jednak za sve frekvencije – u stvarnosti veličina i oblik
određuju osobine ovisno o frekvenciji
Osobine akustičkih elemenata ovise o frekvenciji i kutu
upada zvuka
Ljudsko uho – izrazito nelinearan element u sustavu i to
frekvencijski, dinamički, prostorno
Zbog toga određivanje mjesta snimanja koje će dati
ujednačenu zvučnu sliku za sve frekvencije
predstavlja – UMJETNOST!

5. Izolacija

R = 43 dB
R = 56 dB

R = 60 dB
R = 67 dB

6. Zvučnici

Razmještaj zvučnika
Stereo sustav:
�= 60° ± 10°
h/b = 0,9 ± 0,2

Razmještaj zvučnika
Ekran 1: Udaljenost
slušatelja = 3H (2ß1
= 33°)
Ekran 2: Udaljenost
slušatelja = 2H (2ß2
= 48°)
H: Visina ekrana
B: Razmak između
zvčnika (širina
stereo-baze)

Razmještaj zvučnika

Razmještaj zvučnika

Referentni uvjeti
Karakteristika zvučnika

Referentni uvjeti
Utjecaj prostora i zvučnika

Nagib zvučnika

Loše
Nagib zvučnika
Dobro

Utjecaj refleksije

7. Od ideje do rješenja...
(akustičko projektiranje)
Faze projekta i izvedbe akustičke obrade:
• Prijedlog gabarita i oblika
• Odabir vrste i mjesta akustičke obrade
• Provjera po fazama izvedbe
• Dorada po potrebi

Primjer 1. - Studio

3D model
pripremljen
za simulaciju
u programu za
akustičko
projektiranje
(EASE 4.1)
Simulacija

Rezultati
ETC i TDS
mjerenja
za mjerno
mjesto T1
Mjerenja

Rezultati

Primjer 2 – Radio Rovinj
U početku bijahu samo zidovi...

... od kojih nasta - Radio!

Kako spojiti sve te zidove?

Vertikalni presjek režije

Proračunato
vrijeme odjeka

Izmjereno vrijeme odjeka
0,50
0,45
0,40
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
125 250 500 1k 2k 4k 8k
R/S M S

Mjerenja