plik


MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Marzena Borowska Okre[lanie wBa[ciwo[ci akustycznych r\nych pomieszczeD 313[06].O1.04 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji  PaDstwowy Instytut Badawczy Radom 2007  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego Recenzenci: mgr in\. Marcin Makowski mgr in\. PaweB Pirosz Opracowanie redakcyjne: mgr Marzena Borowska Konsultacja: mgr in\. Joanna StpieD Poradnik stanowi obudow dydaktyczn programu jednostki moduBowej 313[06].O1.04 Okre[lanie wBa[ciwo[ci akustycznych r\nych pomieszczeD, zawartego w moduBowym programie nauczania dla zawodu asystent operatora dzwiku. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji  PaDstwowy Instytut Badawczy, Radom 2007  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 1 SPIS TREZCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstpne 4 3. Cele ksztaBcenia 5 4. MateriaB nauczania 6 4.1. Fale, drgania i dzwiki 6 4.1.1. MateriaB nauczania 6 4.1.2. Pytania sprawdzajce 16 4.1.3. wiczenia 17 4.1.4. Sprawdzian postpw 18 4.2. Mechanizm sByszenia 19 4.2.1. MateriaB nauczania 19 4.2.2. Pytania sprawdzajce 23 4.2.3. wiczenia 24 4.2.4. Sprawdzian postpw 25 4.3. Zjawiska akustyczne 26 4.3.1. MateriaB nauczania 26 4.3.2. Pytania sprawdzajce 31 4.3.3. wiczenia 31 4.3.4. Sprawdzian postpw 32 4.4. WBa[ciwo[ci akustyczne materiaBw 33 4.4.1. MateriaB nauczania 33 4.4.2. Pytania sprawdzajce 41 4.4.3. wiczenia 41 4.4.4. Sprawdzian postpw 43 4.5. Projektowanie pomieszczeD o okre[lonych wymaganiach akustycznych 44 4.5.1. MateriaB nauczania 44 4.5.2. Pytania sprawdzajce 53 4.5.3. wiczenia 53 4.5.4. Sprawdzian postpw 55 5. Sprawdzian osigni 56 6. Literatura 61  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 2 1. WPROWADZENIE Poradnik bdzie Ci pomocny w rozwijaniu umiejtno[ci okre[lania wBa[ciwo[ci akustycznych r\nych pomieszczeD. W poradniku zamieszczono:  wymagania wstpne  wykaz umiejtno[ci, jakie powiniene[ mie ju\ uksztaBtowane, aby[ bez problemw mgB korzysta z poradnika,  cele ksztaBcenia  wykaz umiejtno[ci, jakie uksztaBtujesz podczas pracy z poradnikiem,  materiaB nauczania  wiadomo[ci teoretyczne niezbdne do opanowania tre[ci jednostki moduBowej,  zestaw pytaD, aby[ mgB sprawdzi, czy ju\ opanowaBe[ okre[lone tre[ci,  wiczenia, ktre pomog Ci zweryfikowa wiadomo[ci teoretyczne oraz uksztaBtowa umiejtno[ci praktyczne,  sprawdzian postpw,  sprawdzian osigni, przykBadowy zestaw zadaD. Pozytywny wynik testu potwierdzi opanowanie materiaBu caBej jednostki moduBowej,  literatur. 313[06].O1 Podstawy zawodu 313[06].O1.01 Stosowanie przepisw bezpieczeDstwa i higieny pracy, ochrony przeciwpo\arowej oraz ochrony [rodowiska 313[06].O1.02 313[06].O1.03 313[06].O1.04 Analizowanie rynku mediw Rozpoznawanie Okre[lanie wBa[ciwo[ci w Polsce i na [wiecie trendw muzycznych akustycznych r\nych pomieszczeD 313[06].O1.05 313[06].O1.06 313[06].O1.07 Rozpoznawanie instrumentw Doskonalenie dykcji Stosowanie urzdzeD muzycznych i fonetyki elektrycznych i sprztu dzwikowego Schemat ukBadu jednostek moduBowych  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 3 2. WYMAGANIA WSTPNE Przystpujc do realizacji programu jednostki moduBowej powiniene[ umie: - przestrzega zasad bezpieczeDstwa i higieny pracy, - posBugiwa si warto[ciami nut, - wykonywa dziaBania matematyczne, typu dodawanie, odejmowanie, mno\enie, dzielenie, rozwizywanie rwnaD, logarytmy, pierwiastki, - przelicza miary czasu, dBugo[ci i ci\ko[ci, - rozr\ni podstawowe jednostki w ukBadzie SI, - posBugiwa si podstawow terminologi stosowan w muzyce i akustyce, - zidentyfikowa podstawowe prawa i zasady akustyki majce wpByw na powstawanie zjawisk akustycznych, - stosowa zasady etyki zawodowej, - korzysta z komputera w stopniu podstawowym, - organizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, - korzysta z r\nych zrdeB informacji.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 4 3. CELE KSZTAACENIA W wyniku realizacji programu jednostki moduBowej powiniene[ umie: - scharakteryzowa zasady powstawania, zrdBa oraz cechy fal, drgaD i dzwikw, - okre[li wielko[ci charakteryzujce fale, drgania i dzwiki, - zdefiniowa pojcia: szumy, haBasy, - okre[li wpByw [rodowiska na przebieg fal dzwikowych, - wyja[ni budow i dziaBanie ludzkiego ucha, - zdefiniowa pojcia: sBuch relatywny i absolutny, obszar sByszalno[ci, alikwoty i tony kombinacyjne, konsonanse i dysonanse, - posBu\y si pojciami dotyczcymi akustyki wntrz, - rozr\ni rodzaje pomieszczeD pod wzgldem wBa[ciwo[ci akustycznych, - scharakteryzowa zjawiska fizyczne wystpujce w akustyce wntrz, - okre[li podstawowe wBa[ciwo[ci akustyczne pomieszczeD, - sklasyfikowa materiaBy pod wzgldem wBa[ciwo[ci akustycznych i izolacyjnych, - okre[li izolacyjne, pochBaniajce, odbijajce i rozpraszajce wBa[ciwo[ci materiaBw, - wyja[ni zasady projektowania pomieszczeD o okre[lonych wymaganiach akustycznych.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 5 4. MATERIAA NAUCZANIA 4.1. Fale, drgania, dzwiki 4.1.1. MateriaB nauczania Fala akustyczna [6] to podBu\na fala zagszczeD i rozrzedzeD o[rodka spr\ystego, ktra mo\e rozchodzi si w ciaBach staBych, ciekBych i gazowych. Fale dzwikowe obejmuj pasmo czstotliwo[ci od 16 do 20kHz (sByszalne dla czBowieka). Fale o czstotliwo[ciach drgaD ni\szych ni\ 16Hz s to infradzwiki, za[ fale o czstotliwo[ci drgaD wy\szych ni\ 20000Hz nazywane s ultradzwikami. Zarwno infra-, jak i ultradzwiki s dla czBowieka niesByszalne. yrdBami fal dzwikowych mog by pobudzone do drgaD ciaBa staBe, np. struny gitary, ludzkie struny gBosowe, bben lub membrana gBo[nika; drgajce ciecze, np. fale morskie; drgajce sBupy powietrza, np. w piszczaBkach organw lub instrumentach dtych. Fale dzwikowe nie rozchodz si w pr\ni. Rys. 1. Mechanizm rozchodzenia si fali dzwikowej w powietrzu [6] Drgania membrany [6] zamykajcej dBug rur powoduj na przemian zagszczanie i rozrzedzanie warstw zawartego w niej powietrza, nadajc jego czsteczkom ruch oscylacyjny do przodu i do tyBu. WpByw [rodowiska na przebieg fal dzwikowych Prdko[ dzwiku w danym o[rodku zale\y od r\nych czynnikw np. od napr\eD i gsto[ci w przypadku ciaB staBych, od temperatury w przypadku gazw i cieczy. W staBych warunkach prdko[ci dzwiku w r\nych o[rodkach s w miar stabilne i okre[lone. Prdko[ci dzwiku dla kilku o[rodkw w warunkach normalnych (temperatura 20C, ci[nienie normalne 101325 Pa) wynosz: stal  5100 m/s, beton  3800 m/s, woda  1490 m/s, powietrze  343 m/s. Z przedstawionych danych wynika, \e fale dzwiku znacznie szybciej rozchodz si w [rodowisku takim jak wodza i ciaBa staBe ni\ w powietrzu. Prdko[ dzwiku w powietrzu (a tak\e oglnie w gazach) wyraznie zale\y od jego temperatury. Im wiksza jest temperatura powietrza, tym szybciej poruszaj si jego czsteczki i tym wiksza jest prdko[ dzwiku.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 6 W typowych warunkach, jakie wystpuj na co dzieD w atmosferze ziemskiej, zmiana temperatury powietrza o 10C spowoduje zmian prdko[ci dzwiku o ok. 5 m/s. Prdko[ dzwiku [2] w ciaBach staBych zale\y w znacznym stopniu od napr\eD. Nacigajc silniej strun mo\na uzyska zwikszenie prdko[ci rozchodzenia si dzwiku, a w konsekwencji podwy\szenie tonu jej drgaD swobodnych. Drobne elementy struny bd poruszaBy si w kierunku poprzecznym, czyli prostopadle do kierunku przemieszczania si fal wzdBu\ struny. W przypadku dzwikw rozchodzcych si w o[rodku gazowym, np. w powietrzu, czstki powietrza poruszaj si w kierunku przemieszczania si dzwiku. Tego typu fale nazywaj si falami podBu\nymi. Prdko[ harmonicznych fal dzwikowych mo\na powiza z dBugo[ci fali dzwikowej, oraz jej czstotliwo[ci f, lub okresem T. v =  f v  prdko[ fali (dokBadniej tzw. prdko[ fazowa) dzwikowej w danym o[rodku (jednostka w ukBadzie SI  m/s) T  okres fali (jednostka w ukBadzie SI: sekunda  s)   dBugo[ fali dzwikowej (jednostka w ukBadzie SI: metr  m) W przypadku, gdy zrdBo fal porusza si z prdko[ci przekraczajc prdko[ rozchodzenia si fali dzwikowej, powstaje tzw. fala uderzeniowa. Stosunek prdko[ci przekraczajcej prdko[ dzwiku do prdko[ci dzwiku to tzw. liczba Macha; ktra wyra\a, ile razy prdko[ ciaBa (np. samolotu) jest wiksza od prdko[ci fali dzwikowej w powietrzu. Dla celw orientacyjnych przyjto, \e prdko[ dzwiku w [rodowisku normalnym wynosi okoBo 1220km/h (1Mach). Im wiksza jest intensywno[ wibracji tym wy\sza jest amplituda szczytowa, a co za tym idzie gBo[niejszy jest dzwik. Jedna fala oznacza jedno peBne drganie okre[lane mianem cyklu. Amplituda Amplituda [2] to wysoko[ fal. Wielko[ amplitudy fali ma bezpo[redni wpByw na gBo[no[, na wra\enie gBo[no[ci, jakie odbiera ucho. CzuBo[ ludzkiego sBuchu zmienia si w miar zwikszania lub zmniejszania czstotliwo[ci dzwiku. Dzwiki od 2kHz do 4kHz, s odbierane najsilniej przez ludzkie ucho. Czstotliwo[ Warto[ci czstotliwo[ci [2] okre[la jednostka zwana Hertzem. Jeden Hertz stanowi jeden peBen cykl w ruchu falowym, czyli od jednego szczytu do nastpnego szczytu fali. Charakterystyczn cech drgaD jest ich okres. Ilo[ takich drgaD (okresw) zachodzcych w cigu sekundy okre[lana jest w okresach na sekund i dlatego jedno drgnicie (okres) w cigu jednej sekundy okre[lane jest jako 1Hz (Hertz). PrzykBadowo  1000 drgaD w cigu 1 sekundy to 1000Hz, a ilo[ drgaD w cigu jednej sekundy oznacza czstotliwo[ (wysoko[) danego dzwiku. Dzwiki Dzwik [1, 2] jest to zaburzenie falowe o[rodka spr\ystego. Owo zaburzenie wywoBuje drgania sByszalne przez czBowieka o normalnym sBuchu. Dzwikiem odbieranym przez ludzkie ucho jest zjawisko drgania czstek powietrza w zakresie czstotliwo[ci od 16Hz do 20kHz. Dzwiki mog by po\dane (gBos, muzyka) i niepo\dane (haBas, szumy). Dzwik mo\e by przedstawiony, jako zaburzenie bdce funkcj czasu i mo\e mie ono r\ny ksztaBt. W praktyce muzycznej zakres dzwikw dzieli si na oktawy. Oktawa jest to odlegBo[ pomidzy dwoma dzwikami, z ktrych jeden ma 2 razy wy\sz czstotliwo[ drgaD od drugiego.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 7 Subiektywne cechy dzwiku - wysoko[  zale\y od czstotliwo[ci drgaD zrdBa; dzwiki o wy\szej czstotliwo[ci sByszalne s jako wy\sze, - barwa (brzmienie)  cecha charakterystyczna danego zrdBa dzwiku, pozwalajca okre[li, co wydaje dzwik, - gBo[no[ (siBa brzmienia)  wra\enie sBuchowe uzale\nione rwnie\ od czstotliwo[ci dzwiku; gBo[no[ jest wyra\ana w fonach. Obiektywne wielko[ci charakteryzujce dzwik - prdko[ rozchodzenia si fali dzwikowej  zale\y od wBa[ciwo[ci fizycznych o[rodka, dBugo[ fali dzwikowej  w powietrzu jej dBugo[ wynosi od 1,7cm do 2m, - ci[nienie akustyczne  dodatkowe ci[nienie ponad ci[nienie rwnowagi o[rodka wywoBane rozchodzeniem si fali dzwikowej L = 20lg(P/P0), - czstotliwo[  liczba okresw drgaD przypadajca na 1s, - nat\enie  stosunek energii przechodzcej w jednostce czasu, czyli mocy akustycznej do pola powierzchni ustawionej prostopadle do kierunku rozchodzenia si dzwiku. Cechy okre[lajce dzwik - ton  dzwik wytwarzany przez zrdBo drgajce ruchem harmonicznym, - echo  fala dzwikowa odbita od przeszkody, - dudnienie  zjawisko okresowej zmiany amplitudy w wyniku nakBadania si fal o maBo r\nicych si czstotliwo[ciach, - rezonans  polega na pobudzaniu do drgaD drugiego ciaBa o tej samej czstotliwo[ci drgaD wBasnych. Do okre[lania warto[ci subiektywnych poziomu dzwiku w decybelach (dB), a tak\e do okre[lania poziomu haBasu sBu\y miernik poziomu dzwiku, ktry skBada si z mikrofonu, zwykle pojemno[ciowego, przedwzmacniacza mikrofonowego, analizatora czstotliwo[ci (filtry tercjowe i oktawowe), wzmacniacza pomiarowego, detektora warto[ci skutecznej RMS, wskaznika wynikw, zaopatrzony jest w krzywe korekcyjne, np. pami, wskaznik przesterowaD, moduB analizy, zapis i odczyt danych, itp. Rys. 2. Miernik poziomu dzwiku firmy Brel & Kjr [10]  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 8 Rys. 3. PodziaB dzwikw w zale\no[ci od czstotliwo[ci [3] Wysoko[ dzwiku Ucho ludzkie [3] posiada wra\liwo[, ktra umo\liwia rozr\nienie wysoko[ci dzwiku. Fizyczn miar wysoko[ci dzwiku jest czstotliwo[ fali dzwikowej  im dzwik jest wy\szy, tym wy\sza jest jego czstotliwo[. Rys. 4. Wysoko[ dzwiku [3] Pomiarw wysoko[ci dzwiku [6] dokonuje si przy pomocy analizatora dzwikw, ktry skBada si z mikrofonu i lampy oscyloskopowej. Przyrzd ten przeksztaBca odbieran fal dzwikow w wykres drgaD. Dzwiki o jednakowej wysoko[ci wydawane przez r\ne zrdBa wywoBuj odmienne wra\enia sBuchowe. R\nice te spowodowane s charakterystycznym dla danego zrdBa dzwiku nakBadaniem si na podstawowe drgania harmoniczne drgaD harmonicznych o wikszych czstotliwo[ciach, czyli barw dzwiku. Dzwiki o jednakowej wysoko[ci, lecz r\nej barwie r\ni si ksztaBtem krzywej drgaD.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 9 Rys. 5. Krzywa drgaD dzwikw o jednakowej wysoko[ci, ale zBo\onej barwie [6] Dzwiki [6] wytwarzane przez zrdBa drgajce ruchem harmonicznym, ktrych wykres drgaD ma ksztaBt sinusoidy, nazywaj si tonami. Miar intensywno[ci dzwiku jest jego nat\enie. Nat\enie dzwiku to stosunek energii docierajcej w jednostce czasu do danej powierzchni, czyli mocy, do pola tej powierzchni Nat\enie dzwiku wyra\a si moc akustyczn przypadajc na jednostk powierzchni 1m2, prostopadB do kierunku rozchodzenia si fali dzwikowej. Oblicza si je wedBug wzoru: PA I = [W/m2] S I  nat\enie fali [W/m2], PA  moc akustyczna [W], S  pole powierzchni (powierzchnia czynna) [m2]. Badania wykazaBy, i\ nat\enie dzwiku o staBej czstotliwo[ci jest proporcjonalne do kwadratu amplitudy, dlatego dzwiki sBabe r\ni si od silnych przede wszystkim mniejsz amplitud fali [6]. Rys. 6. Amplituda fali dzwiku silnego i sBabego [6] Miar czuBo[ci ucha ludzkiego [3] jest prg sByszalno[ci, czyli najmniejsze, wyczuwalne nat\enie dzwiku. Najwiksza czuBo[ odpowiada drganiom o czstotliwo[ci od 2000Hz do 4000Hz (2  4kHz). Dzwiki o bardzo du\ym nat\eniu wywoBuj w uchu wra\enie ucisku, a nawet blu, przy czym maksymalne nat\enie dzwiku, po przekroczeniu ktrego powstaj te wra\enia, nosi nazw progu blu.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 10 CzuBo[ ucha ludzkiego zmienia si w zale\no[ci od nat\enia sByszanych dzwikw i z tego wzgldu, dla lepszej oceny odbieranych subiektywnych wra\eD sBuchowych wprowadzono w akustyce pojcie gBo[no[ci. Miar gBo[no[ci  jest logarytm dziesitnych stosunku nat\enia I badanego dzwiku do nat\enia dzwiku, odpowiadajcego progowi sByszalno[ci. Jednostk gBo[no[ci jest bel. Ucho ludzkie ma ograniczon czuBo[ i dlatego te\ wprowadzono pojcie poziomu nat\enia dzwiku wyra\anego nastpujc zale\no[ci: I L = I0 I  nat\enie dzwiku [W/m2], I0  nat\enie odniesienia [W/m2]. W praktyce do obliczania nat\enia dzwiku stosuje si jednak inn zale\no[, uwzgldniajc rzeczywiste charakterystyki wra\enia sBuchowego: I L = lg [dB] I0 I0=10-12 [W/m2], przy f = 1000Hz Zastosowanie logarytmu dziesitnego odpowiada w wikszym stopniu wra\eniom sBuchowym odczuwanym przez czBowieka. Jednostk podstawow poziomu nat\enia dzwiku jest bel [B], ale w praktyce stosowana jest dziesi razy mniejsza jednostka zwana decybelem [dB]. P poziom mocy akustycznej : L =10lg [dB] P0 p poziom ci[nienia akustycznego: L = 20lg [db] p0 VA poziom prdko[ci akustycznej: L = 20lg [dB] V0 Prdko[ fali dzwikowej okre[la zale\no[: ps " k c = [m/s] qo ps  ci[nienie statyczne [Pa], k  wspBczynnik cieplny, qo  [rednia gsto[ o[rodka [kg/m3]. Czstotliwo[ drgaD okre[la ilo[ okresw przypadajcych na jedn sekund i wyra\a si zale\no[ci: 1 f = [Hz] T T  okres drgaD [s]. DBugo[ fali dzwikowej okre[la nastpujca zale\no[: c  = [m] f c  prdko[ dzwiku [m/s],  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 11 f  czstotliwo[ drgaD [Hz]. Prdko[ akustyczna jest to drganie czsteczki o[rodka w polu fali dzwikowej i zale\y od warto[ci tonu (jest o tyle wiksza, o ile jest wy\szy i gBo[niejszy ton). W przypadku przebiegu okresowego, sinusoidalnego mo\na j wyznaczy wedBug wzoru: V (t) = V " cos t [m/s] A Amax VA  prdko[ akustyczna, V  prdko[ akustyczna maksymalna. A max Moc akustyczna zrdBa dzwiku jest iloczynem nat\enia dzwiku przez powierzchni, przez ktr przepBywa fala dzwikowa. Zale\no[ tak zapisuje si wedBug wzoru: PA = I " S [W] I  nat\enie dzwiku [W/m2], S  powierzchnia [m2]. Ci[nienie akustyczne [5] (Rys. 7) jest to r\nica pomidzy ci[nieniem istniejcym w o[rodku, w danej chwili, a ci[nieniem atmosferycznym. Ci[nienie akustyczne wywoBane jest drganiami fali akustycznej. Warto[ ci[nienia akustycznego zale\y od odlegBo[ci zrdBa dzwiku i jest ono tym wiksze, im jest do niego bli\ej. Wyznacza si je z wzoru: pA = VA "c "R [Pa] A VA  prdko[ akustyczna [m/s], c  prdko[ dzwiku [m/s], RA  rezystywno[ akustyczna o[rodka [Pa*s/m]. Rys. 7. Oznaczenie ci[nienia fali dzwikowej [5] Na rysunku zwikszone ci[nienie zaznaczone jest dBu\szymi odcinkami, normalne  [rednimi, a zmniejszone  krtszymi (wystawionymi w odpowiednich punktach) i gdy koDce odcinkw poBczy si, to otrzymana linia krzywa przypomina pofalowan powierzchni morza. Przy wykresach fal dzwikowych mo\na u\ywa nazw takich jak: wypukBo[ci  grzbiety fal i wklsBo[ci  doliny fal. Punkty A i B oznaczaj grzbiety, a punkty a, b  doliny fali dzwikowej. Cienka linia oznacza ,,poziom spokoju , gdy\ przedstawia on  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 12 taki stan, przy ktrym panuje cisza: ci[nienie powietrza ma wci\ normaln warto[, nie zwiksza si, ani nie zmniejsza. yrdBa fal dzwikowych yrdBem dzwiku [6] mo\e by ciaBo wykonujce drgania, np. struna, prt. Ucho ludzkie odbiera wra\enia dzwiku sByszalnego, kiedy czstotliwo[ drgaD zrdBa zawiera si w przedziale od 16Hz do 20000Hz. Drgania strun Rys. 8. Drgania strun [6] Napita struna [6] zamocowana na obydwu koDcach jest pobudzona do drgaD i na skutek odbicia si od drugiego zamocowanego koDca powstanie fala stojca, ktrej wzBy odpowiadaj punktom zamocowania struny. Drgania struny wytwarzaj w otaczajcym j powietrzu fal dzwikow o okre[lonej dBugo[ci, rwnej podwojonej dBugo[ci struny, a tym samym o okre[lonej czstotliwo[ci, zwanej czstotliwo[ci podstawow. Drgajca struna mo\e te\ wytworzy fale stojce o innych czstotliwo[ciach, ale ich wzBy musz znajdowa si w punktach zamocowania struny. Pobudzona do drgaD struna drga nie tylko z czstotliwo[ci podstawow, ale te\ z wieloma wy\szymi czstotliwo[ciami skBadowymi o r\nych amplitudach. Drgania te nakBadajc si tworz dzwik o charakterystycznej barwie, zale\nej od liczby i amplitud fal o czstotliwo[ciach skBadowych. Drgania prta 1) zamocowanego w jednym koDcu Rys. 9. Drgania prta zamocowanego w jednym koDcu [6] Je\eli prt [6] zamocowany w jednym koDcu zostanie pobudzony, wwczas spowoduje to powstanie fali stojcej. W punkcie zamocowania prta powstaje wzeB fali, a na jego koDcu strzaBka, czyli dBugo[ prta odpowiada jednej czwartej cz[ci dBugo[ci fali. W prcie tym mog by te\ wzbudzone fale stojce o mniejszej dBugo[ci, ale dBugo[ prta musi  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 13 odpowiada [ci[le nieparzystej liczbie wiartek fali. PrzykBadem zrdBa dzwiku w postaci prta jest kamerton u\ywany do strojenia instrumentw muzycznych. 2) zamocowanego w [rodku Rys. 10. Drgania prta zamocowanego w [rodku [6] Prt zamocowany w [rodku, to jakby dwa prty zamocowane na jednym koDcu. Drgania takiego prta skBadaj si z tonu podstawowego i wy\szych harmonicznych. Na zamocowanym koDcu ka\dego z drgaD skBadowych jest wzeB, a na wolnym koDcu strzaBka. Drgania sBupa powietrza 1) zamknitego dwustronnie Rys. 11. Drgania sBupa powietrza zamknitego dwustronnie [6] SBupy powietrza, ktre s np. w rurach czy w pudBach rwnie\ mo\na pobudzi do drgaD. Drgania te s zBo\one, podobne do drgaD strun czy prtw. W sBupie zamknitym dwustronnie na koDcach sBupa wystpuj wzBy fali stojcej. Ucho odbiera czstotliwo[ tonu podstawowego, za[ wy\sze harmoniczne wpBywaj na barw dzwiku. 2) zamknitego jednostronnie Rys. 12. Drgania sBupa powietrza zamknitego jednostronnie [6]  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 14 Na zamknitym koDcu sBupa jest wzeB, a na jego koDcu otwartym strzaBka fali stojcej. PrzykBadem wykorzystania drgaD sBupw powietrza jako zrdBa dzwiku s piszczaBki. yrdBami dzwiku s rwnie\ cienkie pByty o r\nych ksztaBtach zwane membranami. W membranie pobudzonej do drgaD, na skutek nakBadania si fali pierwotnej i fali odbitej od jej obrze\y powstaj fale stojce, lecz wzBami s linie, wzdBu\ ktrych membrana jest zamocowana. Oprcz drgaD o czstotliwo[ci podstawowej mog wystpi w membranie drgania o wielu innych czstotliwo[ciach nie bdcych caBkowitymi wielokrotno[ciami czstotliwo[ci podstawowej. Membrany mog odtwarza drgania o r\nych czstotliwo[ciach, dlatego stanowi one podstawowy element gBo[nikw, mikrofonw, sBuchawek i innych przyrzdw akustycznych. Szumy i haBasy Szum [1, 2] to zjawisko akustyczne nie wykazujce staBego okresu drgaD, Szum jest zatem dzwikiem, ktrego widmo akustyczne jest cigBe, czyli. wystpuj w nim wszystkie czstotliwo[ci skBadowe. Je\eli wszystkie czstotliwo[ci skBadowe maja te same amplitudy, wwczas jest to szum biaBy. Cechuje go rozprzestrzenia na caBy zakres sByszalnych wysoko[ci i rwnomierny (wzgldnie w przybli\eniu rwnomierny) rozkBad energii w caBym tym zakresie. Szum biaBy zwany jest te\ szumem Gaussowskim (od nazwiska matematyka C. F. Gaussa). Inne rodzaje szumw, tzw. szumy ograniczone (barwne), nie zostaBy dotychczas sklasyfikowane. Okre[lenia takie jak szmer, szelest, [wist. szczk, warkot, zgrzyt itp., s okre[leniami potocznymi, nie przyporzdkowanymi okre[lonym zjawiskom akustycznym. Niektre szumy mog uzyska odrbne okre[lenia dziki analogii do brzmienia szczelinowych spBgBosek. Poprzez tak analogi, biaBy szum mo\na by nazwa szumem  F . Z kolei szum o rwnomiernie rozBo\onej energii ograniczony do niskich czsto[ci mo\na porwna ze spBgBosk  Cli . W [rednich czsto[ciach znajd si kolejno szumy typu  Sz i  S , a w grnych cz[ciach szum typu  S . Wysoko[ tych szumw mo\e by okre[lona jedynie w przybli\eniu (szum niski, [redni, wysoki). Wyraznie rozpoznawalna wysoko[ pojawia si natomiast w szumach: - kiedy dla okre[lonej czsto[ci szum wykazuje wyrazne maksimum narzucajce szumowi sw wysoko[ (np. dzwik kotBw), - kiedy dla okre[lonej czsto[ci szum zostaje ostro  obcity od strony dolnej lub grnej, przez co graniczna wysoko[ staje si rwnie\ rozpoznawalna Szum zawiera nieskoDczon ilo[ tonw skBadowych i do obliczenia jego poziomu nat\enia u\ywa si aparatury elektronowej, ktra okre[la warto[ poziomu nat\enia szumu. Ponadto w akustyce wyr\nia si dwa rodzaje szumw  wa\one oraz nie wa\one. Szum nie wa\ony jest zmierzony w jego naturalnej postaci, stosujc warto[ci bezwzgldne. Pomiaru takiego szumu dokonuje si w peBnym pa[mie. Szum wa\ony jest zmierzony za pomoc tzw. filtra psofomerycznego, ktry symuluje charakterystyk czstotliwo[ciow sBuchu. Dla poziomu szumw miar jest parametr oznaczony jako S/N , co oznacza Signal to Noise Ratio (SNR), czyli odstp szumw od sygnaBu i mierzony jest w decybelach. HaBasem jest ka\de zjawisko dzwikowe, ktre w okre[lonych okoliczno[ciach jest niepo\dane, przeszkadzajce lub szkodliwe dla zdrowia, utrudniajce lub uniemo\liwiajce prac czy odpoczynek Jego uci\liwo[ okre[lana jest jako oglna reakcja czBowieka, wyra\ajca postaw niezadowolenia i sprzeciwu wobec warunkw akustycznych bdz zwizanych z nimi implikacjami zdrowotnymi i innymi. Zakres nat\enia dzwiku okre[lony jest przez prg sByszalno[ci (0 dB) i prg blu (130 dB) W zakresie tym mo\na wyr\ni kilka obszarw sByszalno[ci i tak: - 0  30 dB  obszar ciszy, - 30  60 dB  obszar [redni (przecitny),  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 15 - 60  90 dB  obszar obci\eD, - 90  130 dB  obszar uszkodzeD. PrzykBadowe poziomy odpowiadajce danym dzwikom to, np. - 10 dB  szept, - 45 dB  przecitna rozmowa, - 60 dB  dzwik odkurzacza, - 90 dB  dzwik budzika, - 110 dB  haBas panujcy na ruchliwej ulicy w godzinach szczytu, - 120 dB  poziom nat\enia dzwiku w dyskotece, - 130 dB  granica blu. Subiektywna ocena haBasu Czynnikiem, ktry w sposb istotny wpBywa na relacje midzy warunkami akustycznymi a czBowiekiem jest tzw. subiektywna wra\liwo[ na haBas. Dotyczy ona zarwno fizjologicznych predyspozycji odbioru dzwiku, reakcji emocjonalnych jak i subiektywnych odczu. Odczuwanie dzwiku jako haBasu zale\y wic zarwno od cech indywidualnych ka\dego czBowieka, jak te\ od cech fizycznych dzwiku. Ocena haBasu zale\y od wieku, wra\liwo[ci, stanu zdrowia, odporno[ci psychicznej i chwilowego nastroju czBowieka. Subiektywne odczuwanie haBasu przejawia si midzy innymi tym, \e haBas wytwarzany przez dan osob mo\e nie by dla niej dokuczliwy, natomiast dla osoby postronnej mo\e by mczcy lub wrcz niezno[ny. Dokuczliwo[ haBasu dodatkowo potguje si wtedy, gdy wystpi on niespodziewanie lub nie mo\na okre[li kierunku, z ktrego pochodzi. Podstawowymi cechami fizycznymi dzwiku wpBywajcymi na jego odczuwanie s: poziom, czsto[ wystpowania, czas trwania oraz charakterystyka widmowa. Tabela 1. Skala subiektywnej uci\liwo[ci haBasu komunikacyjnego [8] uci\liwo[ LAeq [dB] maBa < 52 [rednia 52  62 du\a 63  70 bardzo du\a > 70 4.1.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Co to jest fala akustyczna? 2. Jakie s zrdBa fal dzwikowych? 3. Czym jest dzwik? 4. Czym jest ton? 5. Co to jest haBas? 6. Co to jest amplituda? 7. Czym jest szum? 8. Jakie s rodzaje szumw? 9. Jakie s charakterystyczne warto[ci okre[lajce ton? 10. Jakie wielko[ci obiektywne charakteryzuj fal dzwikow? 11. Co to jest poziom nat\enia dzwiku? 12. W jakich jednostkach jest mierzony poziom nat\enia dzwiku? 13. Jakie wBa[ciwo[ci charakteryzuj dzwiki muzyczne?  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 16 4.1.3. wiczenia wiczenie 1 Dokonaj charakterystyki dzwikw. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.1.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) wysBucha nagrania r\nych dzwikw, 4) scharakteryzowa wysBuchane dzwiki pod wzgldem ich wBa[ciwo[ci, 5) przedstawi efekt pracy w grupie. Wyposa\enie stanowiska pracy: - nagrania r\nych dzwikw, - magnetofon lub odtwarzacz pByt CD, - przybory do pisania, - literatura z rozdziaBu 6. wiczenie 2 Okre[l poziomy szumw i haBasw. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.1.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) przeczyta ze zrozumieniem tekst o rodzajach szumw i haBasw, 4) zredagowa notatk na podstawie informacji zawartych w tek[cie, 5) wysBucha szumw i haBasw, np. w ruchu ulicznym, 6) dokona pomiaru poziomu szumw i haBasw przy pomocy sonometru, 7) przedstawi wynik w grupie. Wyposa\enie stanowiska pracy: - przybory do pisania, - materiaBy informacyjne o szumach i haBasach, - sonometr, - literatura z rozdziaBu 6. wiczenie 3 Dokonaj analizy poziomw nat\enia dzwikw. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.1.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) wysBucha nagrania r\norodnych dzwikw,  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 17 4) dokona analizy poziomw nat\enia poszczeglnych dzwikw, 5) przedstawi efekt pracy w grupie. Wyposa\enie stanowiska pracy: - nagrania dzwikw, - magnetofon lub odtwarzacz pByt CD, - przybory do pisania, - miernik poziomu dzwiku, - literatura z rozdziaBu 6. wiczenie 4 Dokonaj pomiaru podstawowych parametrw akustycznych fali dzwikowej. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.1.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) dokona pomiaru prdko[ci fali akustycznej, 4) dokona pomiaru nat\enia dzwiku, 5) przedstawi wyniki pomiarw w grupie. Wyposa\enie stanowiska pracy: - czasomierz, - miernik nat\enia dzwiku, - trena\er, - generator mocy pracujcy w zakresie czstotliwo[ci akustycznych, gBo[nik du\ej mocy, - przybory do pisania, - literatura z rozdziaBu 6. 4.1.4. Sprawdzian postpw Czy potrafisz: Tak Nie 1) scharakteryzowa dzwik pod wzgldem jego wBa[ciwo[ci? 1 1 2) zdefiniowa szumy i haBasy? 1 1 3) scharakteryzowa podstawowe parametry akustyczne? 1 1 4) dokona obliczeD i pomiarw podstawowych parametrw w akustyce? 1 1  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 18 4.2. Mechanizm sByszenia 4.2.1. MateriaB nauczania Budowa i dziaBanie ucha ludzkiego Ucho ludzkie zbudowane jest z trzech, podstawowych cz[ci: ucha zewntrznego, ucha [rodkowego i ucha wewntrznego. 4 5 6 3 1 8 7 2 9 Ucho Ucho Ucho zewnetrzne [rodkowe wewnetrzne Rys. 13. Budowa ucha ludzkiego [4] Ucho zewntrzne skBada si z maB\owiny, przewodu sBuchowego zewntrznego i bBony bbenkowej. Jego funkcj jest wychwytywanie i naprowadzanie fal dzwikowych, przewodzenie i skupianie fal dzwikowych, przenoszenie drgaD na kosteczki sBuchowe. Ucho [rodkowe zBo\one jest z trbki sBuchowej, kosteczek sBuchowych (mBoteczek, kowadeBko, strzemiczko), bBony okienka owalnego. BBona bbenkowa poBczona jest z mBoteczkiem, dziki czemu drgania bBony s przenoszone do ucha [rodkowego. W uchu [rodkowym znajduj si dwa mi[nie: jeden napinajcy bBon bbenkow i drugi strzemiczkowy. Mi[nie te reguluj skuteczno[ przenoszenia drgaD do ucha wewntrznego. Dla haBasu ustalonego mi[nie te tBumi dzwiki o wysokim poziomie, a wzmacniaj o niskim poziomie; czas reakcji mi[ni wynosi 0,35 sekundy. Ucho [rodkowe przenosi drgania do pBynu ucha wewntrznego oraz wyrwnuje ci[nienia przez poBczenie z gardBem (trbka Eustachiusza). Ucho wewntrzne zBo\one jest z przedsionka, [limaka, kanaBw pBkolistych, nerwu sBuchowego. Jego funkcje to reagowanie na doprowadzone bodzce akustyczne i na zmiany poBo\enia w przestrzeni oraz przekazywanie podra\nieD nerwami do mzgu. Dzwik, ktry pada na bBon bbenkow, powoduje jej drgania, one za[ dalej poprzez trzy kosteczki przenoszone s do [limaka. Zlimak jest poBczony z koDcwkami nerwowymi, ktre w postaci impulsw elektrycznych przenosz informacj zawart w sygnale dzwikowym do mzgu. W mzgu natomiast nastpuje interpretacja bodzca dzwikowego  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 19 oraz przypisanie mu odpowiedniej reakcji lub odczucia. Zmiana czuBo[ci ucha w zale\no[ci od poziomu nat\enia dzwiku to adaptacja. Obszar sByszalno[ci Obszar sByszalno[ci [5] to zbir wszystkich dzwikw sByszalnych. Ograniczony jest ze wzgldu na sByszalne poziomy nat\enia dzwiku dolnym progiem sBuchu, czyli progiem sByszalno[ci i grnym progiem sBuchu, czyli progiem blu (progiem sByszenia bolesnego). Ze wzgldu na zakres sByszalnych czstotliwo[ci ograniczony jest najmniejsz (ok. 15Hz) i najwiksz (ok. 18000Hz) czstotliwo[ci sByszaln. Prg sByszalno[ci okre[la najmniejsz warto[ nat\enia dzwiku konieczn do jego usByszenia; dla 1000 Hz wynosi ona 10 12 W/m2, co jest rwne poziomowi nat\enia 0 dB; odpowiada to poziomowi gBo[no[ci 0 fonw. Prg blu wyznaczony jest przez najmniejsz warto[ nat\enia dzwiku, przy ktrej powstaje wra\enie blu  dla 1000Hz wynosi ona ok. 1W/m2, co rwna si poziomowi nat\enia dzwiku 120dB. Prg blu za[ odpowiada poziomowi gBo[no[ci 130dB. Podstawow funkcj narzdu sBuchu czBowieka jest odbir wra\eD dzwikowych, wywoBanych rozchodzc si w otoczeniu fal akustyczn, nazywan haBasem. Narzd sBuchu czBowieka jest przystosowany do odbioru fal o poziomie ci[nieD od 20 x 10-6 Pa do 10 Pa, i czstotliwo[ci z zakresu 20Hz do 18000Hz. PrzedziaBy te wyznaczaj obszar sByszalno[ci ucha. Rys. 14. Zakres sByszalno[ci ucha [5] Dolna cigBa krzywa na rysunku oznacza tzw. prg sByszalno[ci ucha, czyli minimalne nat\enie dzwiku, przy ktrym dany ton jest ju\ sByszany. Grna krzywa przedstawia tzw. prg blu, czyli minimalne nat\enie dzwiku, przy ktrym wystpuje uczucie blu w uszach. Odbir dzwikw z szerokiego przedziaBu ci[nieD, obejmujcego sze[ rzdw, mo\liwy jest dziki temu, \e wra\enie subiektywne nat\enia ro[nie wolniej ni\ nat\enie fizyczne. Zwizek midzy fizycznym nat\eniem dzwiku a wra\eniem subiektywnym przedstawia prawo Webera  Fechnera: L ~ lg(I) gdzie: L subiektywny poziom wra\enia dzwiku, I  fizyczne nat\enie dzwiku. W pomiarach akustycznych nale\y u\ywa miary logarytmicznej i mierzy poziom haBasu w jednostkach nazywanych decybelami [dB]. CzuBo[ ucha ludzkiego na wra\enie sBuchowe zale\y w du\ej mierze od czstotliwo[ci dzwiku i jest najwiksza dla dzwikw o czstotliwo[ciach w przedziale od 800Hz do  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 20 4000Hz. Krzywe oznaczone na rysunku nr 15 s krzywymi jednakowej sByszalno[ci, co znaczy, \e na przykBad dzwik o czstotliwo[ci 1000Hz i poziomie ci[nienia 50dB jest dla ucha tak gBo[ny jak dzwik o czstotliwo[ci 100Hz i poziomie ci[nienia okoBo 65dB. Aby porwna dzwiki o r\nych czstotliwo[ciach, wprowadzono pojcie poziomu gBo[no[ci. Jednostk poziomu gBo[no[ci jest fon. Poziom gBo[no[ci wynosi n fonw, je[li jest on dla przecitnego sBuchacza jednakowo gBo[ny, jak ton odniesienia o czstotliwo[ci 1000Hz i poziomie ci[nienia akustycznego n dB. Tonem jest dzwik o najprostszym przebiegu drgaD akustycznych w ksztaBcie sinusoidy, zawierajcy jedn czstotliwo[. Ka\dy ton charakteryzuje: amplituda i czstotliwo[ drgaD. Rys. 15. Krzywe sByszalno[ci ucha [5] SBuch relatywny a sBuch absolutny SBuch, zmysB sBuchu to zdolno[ odbioru przez czBowieka i zwierzta fal dzwikowych. SBuch muzyczny to wrodzona zdolno[ okre[lania bezwzgldnej wysoko[ci dzwiku (sBuch absolutny) lub wyuczona umiejtno[ rozpoznawania interwaBw (sBuch relatywny). SBuch relatywny posiada wikszo[ ludzi i sBuch ten pozwala odr\ni dzwiki wysokie od niskich, a przy wywiczeniu czBowiek potrafi odr\ni odlegBo[ci midzy dzwikami zwane w muzyce interwaBami. SBuch absolutny posiada ok. 8% ludzi i wystpuje cz[ciej u m\czyzn ani\eli u kobiet. SBuch ten jest wrodzony lub mo\na urodzi si ju\ z jego zadatkami i w miar wiczenia je rozwin. SBuch absolutny nie decyduje o tym, \e kto[ jest doskonaBym muzykiem. CzBowiek posiadajcy sBuch absolutny jest w stanie poda bezwzgldn wysoko[ dzwiku bez konieczno[ci porwnywania z wysoko[ci ju\ znan. Alikwoty Alikwoty [1] s to tony skBadowe danego dzwiku o uporzdkowanych czstotliwo[ciach. Ka\dy dzwik zbudowany jest z 16 alikwotw. Rysunek nr 16 pokazuje szereg alikwotw dzwiku D (oktawa wielka). Alikwot z numerem 1 nazywany jest tonem podstawowym. Rys. 16. Alikwoty dzwiku D oktawy wielkiej [10] ]  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 21 Ka\de z tych alikwotw s wykonywane rwnocze[nie w czasie z czstotliwo[ciami coraz to wikszymi. Taki szereg czstotliwo[ci nosi nazw szeregu harmonicznego. W szeregu harmonicznym wystpuj zale\no[ci pomidzy poszczeglnymi alikwotami, czyli: - kwarta (4:3): 3, 4; 6, 8; 12, 16; - kwinta (3:2): 2, 3; 4, 6; 8, 12; - oktawa (2:1): 1, 2, 4, 8, 16. Alikwoty po przemno\eniu przez liczb dwa, tworz nastpne, zawsze takie same interwaBy: - kwarta: (3,4)*2=(6,8), (6,8)*2=(12,16); - kwinta: (2,3)*2=(4,6), (4,6)*2=(8,12); - oktawa: (1,2)*2=(4,8), (4,8)*2=(8,16). Oznaczenia stosunkw alikwotw mo\na zobaczy na niektrych rejestrach organowych. Je[li wystpuje oznaczenie  Quinte 2 2/3' tzn. \e oprcz tonu podstawowego zabrzmi jeszcze dzwik o kwint wy\ej od niego  je[li uderzymy w dzwik c1 to zabrzmi tak\e alikwot 3 czyli w tym przypadku dzwik g1. Na instrumentach klawiszowych mo\na wykona proste do[wiadczenie z szeregiem alikwotw, ktre polega na tym, \e podnoszc tBumik uderzamy w dzwik D, a pzniej bezgBo[nie naciskamy klawisz dzwiku d. Okazuje si, \e po zamilkniciu dzwiku D struna dzwiczy. MogBo to nastpi wtedy gdy w dzwiku D byB zawarty alikwot d. Podobne do[wiadczenie z naci[niciem dzwiku f nie da podobnego wyniku, poniewa\ w dzwiku D nie ma takiego alikwotu. Tony kombinacyjne Ton kombinacyjny [1] jest to ton o czstotliwo[ci rwnej sumie (ton kombinacyjny sumacyjny) lub r\nicy (ton kombinacyjny r\nicowy) czstotliwo[ci dwch tonw brzmicych rwnocze[nie, ktry si pojawia przy znieksztaBceniu w przekazywaniu tych tonw. Tony kombinacyjne. mog si pojawi przy odbiorze znieksztaBconego dzwiku z gBo[nika, mog rwnie\ powstawa w ludzkim uchu wskutek znieksztaBceD w drganiu kosteczek sBuchowych. Tony kombinacyjne r\nicowe peBnia istotn rol przy przekazywaniu muzyki przez gBo[niki o niezbyt wysokiej jako[ci, ktre nie s w stanie odtworzy tonw podstawowych najni\szych dzwikw, a przenosz jedynie ich harmoniczne. Tony r\nicowe powstajce pomidzy harmonicznymi regeneruj w ludzkim uchu ton podstawowy, nie istniejcy w rzeczywisto[ci w dzwiku promieniowanym z gBo[nika. Konsonanse i dysonanse Konsonans [1] (Bac. consonus  harmonijny, zgodny, razem brzmicy), to zgodne wspBbrzmienie dwch lub wicej dzwikw (konsonans harmoniczny), albo nastpstwa dzwikw (konsonans melodyczny). Odpowiednio mwimy o interwale lub akordzie konsonujcym. Dysonans [1] (Bac. dissonus  nieharmonijny, niezgodny, odmienny), to niezgodne wspBbrzmienie dwch lub wicej dzwikw (dysonans. harmoniczny), albo nastpstwa dzwikw (dysonans melodyczny). Odpowiednio mwimy o interwale lub akordzie dysonujcym. PrzeciwieDstwem dysonansu jest konsonans, tj. zgodne wspBbrzmienie dwch lub wicej dzwikw. Przeciwstawienie konsonansu i dysonansu jest podstaw harmonii [1], w ktrej pierwszy reprezentuje czynnik uspokojenia, stabilizacji, drugi za[  zakBcenia, napicia, d\no[ci do dalszego ruchu i rozwizania. Owa charakterystyka nie jest jednak w peBni zadowalajca, poniewa\ zale\y od subiektywnego odczucia, zmieniajcego si wraz z epok, [rodowiskiem, przygotowaniem muzycznym sBuchacza itp. WspBcze[nie w wielu przypadkach odbiera si jako  zgodne wspBbrzmienia, ktre przed laty uznawane byBy za ostre dysonanse. Tote\ mimo wielu prb nie stworzono do dzi[ w peBni przekonujcej definicji konsonansu  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 22 i dysonansu, cho powstaBo wiele klasyfikacji, zaliczajcych poszczeglne interwaBy do jednej z tych klas. WedBug teorii Pitagorasa interwaBy miaBy by tym bardziej konsonujce, im mniejsze liczby wyra\aBy odpowiadajcy im stosunek czstotliwo[ci, tzn. im prostszy byB uBamek okre[lajcy drgajc cz[ struny. Najdoskonalszym konsonansem byBa zatem pryma (1:1), dalej oktawa (1:2), kwinta (2:3), itd. Teoria ta nie tBumaczy jednak faktu, i\ znikoma modyfikacja interwaBu konsonujcego (zbyt maBa, by mogBa by uchwycona uchem) powoduje znaczne komplikacje w proporcjach liczbowych; np. kwinta temperowana, ktrej ucho ludzkie nie odr\nia od kwinty pitagorejskiej, wyra\a si stosunkiem 293:439Hz . Z tego wzgldu Helmholtz (1863) za miar konsonansowo[ci lub dysonansowo[ci wspBbrzmienia przyjB liczb dudnieD midzy harmonicznymi obu dzwikw skBadowych. WedBug jego hipotezy, konsonansowo[ jest odwrotnie proporcjonalna do liczby dudnieD. Na tej podstawie Helmholtz wyr\niB: - konsonanse absolutne  dudnienia nie wystpuj (pryma, oktawa); - konsonanse doskonaBe  dudnienia s niesByszalne (kwinta, kwarta); - konsonanse [rednie  dudnienia s sBabo sByszalne (seksta wielka, tercja wielka); - konsonanse niedoskonaBe  dudnienia s silne, ale nie dominujce (tercja maBa, seksta maBa); - dysonanse  dudnienia maj znaczenie dominujce (pozostaBe interwaBy w obrbie oktawy). Z tego wzgldu, \e nasilenie dudnieD zmienia si wraz z rejestrem, to i stopieD konsonansowo[ci lub dysonansowo[ci tego samego interwaBu jest r\ny w r\nych rejestrach; np. tercja c-e wykazuje 33 dudnienia, natomiast tercja c1-e1  66 dudnieD. Stanowi to gBwny mankament hipotezy Helmholtza, gdy\ nie wyja[niB on istoty konsonansu i dysonansu melodycznego, w ktrych dzwiki wystpuj kolejno, czyli nie wywoBuj dudnieD. W teorii pokrewieDstwa dzwikw, Helmholtz zdefiniowaB konsonans jako wspBbrzmienie dwch dzwikw, ktrych harmoniczne (z wyBczeniem 7, 9 itd.) zawieraj jeden lub dwa tony wsplne. W grupie konsonansw znalazBy si: oktawa, kwinta, kwarta (2 tony wsplne), tercje i seksty (1 ton wsplny); pozostaBe interwaBy s dysonansami, poniewa\ nie zawieraj wsplnych tonw harmonicznych. Helmholtz sformuBowaB te\ inn znan definicj konsonansu i dysonansu:  ka\dy interwaB zawarty w trjdzwiku durowym lub molowym (wliczajc rwnie\ przewroty) jest konsonansem.; pozostaBe interwaBy s dysonansami . Z kolei Garbuzow cz[ciowo nawizaB do teorii pokrewieDstwa dzwikw Helmholtza, rozpatrujc wsplne tony harmoniczne, ktrych liczba i oddalenie od dzwikw wspBbrzmienia decyduje o stopniu konsonansowo[ci. Analogicznie badaB odlegBo[ci caBo- i pBtonowe midzy tonami skBadowymi dwch dzwikw, decydujce o stopniu dysonansowo[ci. 4.2.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jak zbudowane jest ucho ludzkie? 2. Na czym polega mechanizm sByszenia czBowieka? 3. Jakie s r\nice midzy sBuchem relatywnym a sBuchem absolutnym? 4. Czym s alikwoty? 5. Czym jest ton kombinacyjny? 6. Co to jest konsonans? 7. Co to jest dysonans? 8. Co to jest obszar sByszalno[ci?  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 23 4.2.3. wiczenia wiczenie 1 Wyja[nij zasady dziaBania ucha ludzkiego. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.2.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) obejrze plansze lub foliogramy ukazujce budow ucha ludzkiego, 4) wskaza i nazwa poszczeglne elementy ucha ludzkiego na jego modelu, 5) omwi budow anatomiczn ucha ludzkiego, 6) wyja[ni zasady dziaBania ucha ludzkiego. Wyposa\enie stanowiska pracy: - model ludzkiego ucha, - plansze lub foliogramy ukazujce budow ucha ludzkiego, - literatura z rozdziaBu 6. wiczenie 2 Opisz mechanizm sByszenia czBowieka. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.2.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) przeczyta ze zrozumieniem tekst o mechanizmie sByszenia czBowieka, 4) zredagowa notatki, 5) scharakteryzowa poszczeglne elementy ucha ludzkiego pod wzgldem ich funkcji, 6) opisa mechanizm sByszenia czBowieka, 7) zaprezentowa efekt pracy w grupie. Wyposa\enie stanowiska pracy: - przybory do pisania, - materiaBy informacyjne, - model ludzkiego ucha, - literatura z rozdziaBu 6. wiczenie 3 Spo[rd dzwikw rozr\nij tony podstawowe i kombinacyjne, konsonanse i dysonanse. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.2.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) wysBucha nagrania r\norodnych dzwikw  tonw podstawowych i kombinacyjnych, dysonansw i konsonansw, 4) rozr\ni tony, interwaBy i nazwa je.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 24 Wyposa\enie stanowiska pracy: - nagrania dzwikw, - magnetofon lub odtwarzacz pByt CD, - literatura z rozdziaBu 6. 4.2.4. Sprawdzian postpw Czy potrafisz: Tak Nie 1) wyja[ni budow ucha ludzkiego? 1 1 2) wyja[ni mechanizm dziaBania ucha ludzkiego? 1 1 3) rozr\ni ton podstawowy i kombinacyjny? 1 1 4) odr\ni harmoni od dysharmonii dzwikw? 1 1  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 25 4.3. Zjawiska akustyczne 4.3.1. MateriaB nauczania Wszystkie fale wykazuj nastpujce wBasno[ci [2]:  prostoliniowe rozchodzenie si fali w o[rodkach jednorodnych,  odbicie  na granicy o[rodkw fale zmieniaj kierunek bez zmiany o[rodka,  zaBamanie  na granicy o[rodkw fala przechodzc do o[rodka, w ktrym porusza si z inn prdko[ci, zmienia kierunek swego biegu. Rozchodzce fale nakBadaj si na siebie w wyniku czego powstaj zjawiska:  dyfrakcji,  interferencji,  dudnienia. Fale o r\nych dBugo[ciach mog r\nie rozchodzi si w o[rodkach. Zjawiska tym wywoBane nazywane s dyspersj fali i wywoBuj, np. rozszczepienie  zaBamanie fal, zale\ne od ich dBugo[ci oraz powoduje rozkBad fali na fale skBadowe, np. na pryzmacie. Interferencja Interferencja [2] to nakBadanie si fal, przy czym wychylenie si fali wypadkowej jest algebraiczn sum wychyleD fal skBadowych (tzw. zasada super pozycji). Je\eli fazy fal s zgodne, wwczas mog si one wzmacnia. Je[li za[ fazy fal s przeciwne, to wtedy fale wygaszaj si. Maksymalne wzmocnienie (tzw. maksimum interferencyjne) dwch fal spjnych jest obserwowane w punktach, w ktrych r\nica drg, (czyli innymi sBowy  r\nica odlegBo[ci punku od obu zrdeB nakBadajcych si fal) rwna jest caBkowitej wielokrotno[ci dBugo[ci fali. r1  r2 = n  Maksymalne wygaszenie dwch fal jest obserwowane w punktach, w ktrych r\nica drg jest rwna nieparzystej wielokrotno[ci poBwki dBugo[ci fali r1  r2 = (2n + 1)  / 2 gdzie: r1, r2  odlegBo[ci punku od zrdBa pierwszego i drugiego,   dBugo[ fali, n  liczba caBkowita. Dyfrakcja [2] jest to zjawisko polegajce na zmianie kierunku rozchodzenia si fali na krawdziach przeszkd. Je[li wizka fal przejdzie przez wsk szczelin, albo te\ ominie bardzo maBy obiekt, wwczas zajdzie zjawisko ugicia si fali. Zgodnie z zasad Huygensa wszystkie punkty niedaleko krawdzi przeszkody staj si nowymi zrdBami fali. Uwzgldniajc zjawisko nakBadania si fal, mo\na zaobserwowa, i\ za przeszkod utworzy si obraz wzmocnienia oraz osBabienia rozchodzcych si fal. Odbijanie i pochBanianie fal dzwikowych Fala dzwikowa [6] napotykajc na swej drodze przeszkod cz[ciowo odbija si od niej, a cz[ciowo przenika do drugiego o[rodka. Odbita fala dzwikowa wraca do ucha obserwatora, powodujc powtrzenie wra\enia sBuchowego, zwanego echem. Niekiedy fale dzwikowe odbijaj si od kilku przeszkd, le\cych w r\nej odlegBo[ci od obserwatora, ktry sByszy wwczas kilkakrotne echo. Je\eli przeszkody znajduj si w niezbyt du\ej od niego odlegBo[ci, to fala odbita interferuje z fal pierwotn i powodujc przedBu\enie czasu trwania odbieranych wra\eD sBuchowych, zmniejsza ich wyrazisto[. Zjawisko to wystpuje  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 26 przede wszystkim w pomieszczeniach zamknitych i jest zale\ne od ich wielko[ci i ksztaBtu oraz od zdolno[ci odbijajcej znajdujcych si w nich przedmiotw. Rys. 17 . Odbicie fali dzwikowej [6] W wyniku nakBadania si dwch fal dzwikowych o zbli\onych, lecz niejednakowych czstotliwo[ciach wystpuje charakterystyczne zjawisko zwane dudnieniem, ktre polega na okresowym osBabianiu i wzmacnianiu nat\enia dzwikw. Przyczyn tego zjawiska jest okresowy wzrost i spadek amplitudy fali wypadkowej, spowodowany nakBadaniem si wychyleD interferujcych fal. Rys. 18. Dudnienie fali dzwikowej [6] Czstotliwo[ dudnieD, czyli czstotliwo[ wystpowania kolejnych wzmocnieD i osBabieD nat\enia dzwiku, jest rwna r\nicy czstotliwo[ci nakBadajcych si fal. VD = V1 -V2 gdzie: VD  czstotliwo[ dudnieD. Fale stojce Fala odbita i bezpo[rednia biegn po tej samej drodze tworzc fal stojc. Taka fala sprawia, \e w rogach pomieszczenia oraz miejscach ich styczno[ci z podBog i sufitem kumuluje si ci[nienie dzwiku. Na skutek takiej kumulacji dzwiki basowe sprawiaj wra\enie dudnicych, a inne szybko zanikaj. Jednym ze sposobw na uniknicie tego zjawiska jest zastosowanie w pomieszczeniu nierwnolegBych, wzgldem siebie powierzchni [cian. Echo Echo akustyczne [1] to zjawisko pojawienia si w miejscu odbioru zarwno dzwiku dochodzcego bezpo[rednio ze zrdBa, jak i dzwiku odbitego jedno- lub wielokrotnie (echo wielokrotne) od przeszkody (przeszkd). Mianem echa okre[la si te\ czsto sam dzwik odbity. Echo staje si sByszalne przy opznieniu dzwiku odbitego w stosunku do dzwiku bezpo[redniego o co najmniej ok. 1/20s. Oznacza to tak odlegBo[ najbli\szej przeszkody, przy ktrej r\nica drg dzwiku bezpo[redniego i dzwiku ulegajcego odbiciu jest wiksza od ok. 17m. SByszalne echo jest z reguBy zjawiskiem niepo\danym, zwBaszcza w salach koncertowych i audytoriach. Szkodliwe wra\enie echa mo\e powsta rwnie\ w instalacji nagBo[nieniowej (dzwik z oddalonego gBo[nika) lub w wyniku przekopiowania si silnych dzwikw zapisanych na ta[mie magnetycznej z jednego zwoju ta[my na drugi.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 27 Flutter echo Flutter echo, tzw. echo trzepocce to wra\enie dzwikowe [2] bdce szczeglnym rodzajem echa akustycznego. Zjawisko to wystpuje w pomieszczeniach, w ktrych przeciwlegBe [ciany, lub strop i sufit s do siebie rwnolegBe, a ich powierzchnie w du\ym stopniu odbijaj fal akustyczn. Wygenerowanie w takim pomieszczeniu krtkiego impulsu, powoduje wielokrotne, naprzemienne odbicie fali od ka\dej z przegrd, postrzegane przez obserwatora podobnie jak dzwik trzepoczcych ptasich skrzydeB. Tak jak w przypadku echa akustycznego (pojedynczego), warunkiem sByszalno[ci echa trzepoczcego jest odstp czasu pomidzy koDcem jednej a pocztkiem kolejnej fali odbitej, ktry powinien przekracza 50m/s. Drugi warunek okre[la ile odbi usByszy obserwator zanim flutter echo przestanie by sByszalne. Powstawanie flutter echa w pomieszczeniach jest zjawiskiem bardzo niepo\danym. Wielokrotne odbicia zaburzaj zrozumiaBo[ mowy, tworzc nieprzyjemny klimat akustyczny. Istniej dwie metody zapobiegania temu zjawisku. Pierwsza polega na eliminowaniu rwnolegBych powierzchni poprzez pochylanie jednej z nich, np. sufitu, ktre pozwala nada taki bieg promieniom fal odbitych, aby zapewniBy rwnomierne rozprowadzenie dzwikw w pomieszczeniu. Druga metoda zapobiegajca powstawaniu trzepoccego echa polega na silnym wytBumieniu jednej, lub obu powierzchni. PogBos PogBos (rewerberacja) [1] to zjawisko stopniowego zanikania dzwiku w pomieszczeniu po zamilkniciu zrdBa dzwiku. Wystpuje wskutek wielokrotnych odbi fal dzwikowych od wewntrznych powierzchni pomieszczenia. Powoduje przedBu\enie czasu trwania dzwiku. Czas, po ktrym nat\enie zanikajcego dzwiku zmaleje milion razy (spadek poziomu nat\enia dzwiku o 60dB) nazywa si czasem pogBosu; jest on tym dBu\szy, im wiksza jest objto[ pomieszczenia i im mniej pochBaniaj dzwik wewntrzne powierzchnie. Wymagan wielko[ czasu pogBosu dla r\nych czstotliwo[ci uzyskuje si przez stosowanie odpowiednich materiaBw dzwikochBonnych. PogBos powoduje wzrost poziomu gBo[no[ci w pomieszczeniu oraz wzbogaca brzmienie dzwiku, poniewa\ fale dzwikowe pochodzce bezpo[rednio ze zrdBa dzwiku nakBadaj si z falami dzwikowymi odbitymi. Zjawiska te s korzystne pod warunkiem, \e czas pogBosu jest optymalny dla charakteru produkcji dzwikowej (inny np. dla muzyki renesansu, inny dla muzyki jazzowej, recytacji, itd.). Optymalny czas pogBosu jest tym mniejszy, im wa\niejsze s w produkcji dzwikowej jej szczegBy; uzale\niony jest rwnie\ od wielko[ci sali. Czas pogBosu wikszy od optymalnego powoduje zbytnie zacieranie wyrazisto[ci dzwiku, za[ mniejszy od optymalnego daje suche brzmienie i wymaga od wykonawcw wikszego wysiBku dla zapewnienia wBa[ciwej gBo[no[ci. PogBos peBni zasadnicz rol w ksztaBtowaniu wra\enia perspektywy dzwikowej. Rezonans akustyczny Fale dzwikowe [2] jakie rozchodz si w o[rodku, trafiaj na powierzchni jakiego[ ciaBa, wywieraj na nim zagszczenia oraz rozrzedzenia czstek o[rodka, powoduj okresowo zmienne ci[nienie oraz wprawiaj je w ruch drgajcy. W momencie kiedy czstotliwo[ fali jest taka sama jak czstotliwo[ci drgaD wBasnych ciaBa, nat\enie drgaD wzbudzonych na skutek interferencji bardzo wzro[nie. Zjawisko to nazywa si rezonansem akustycznym. Aby uzyska rezonans akustyczny wystarczy poBo\y obok siebie dwa identyczne kamertony i przez uderzenie wprawi jeden z nich w ruch drgajcy. Po pewnym czasie, dotykajc go rk, drganie zostanie w nim stBumione, ale bdzie wyraznie sByszalny dzwik drugiego kamertonu, ktry zostaB wzbudzony przez rezonans. Do analiz dzwiku wykorzystuje si rezonator. Przyrzd ten jest kulk z dwoma otworami majc cech silnego  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 28 rezonansowego wzmacniacza nat\enia drgaD o pewnej czstotliwo[ci, uzale\nionej od [rednicy kulki oraz ksztaBtu otworu. Zjawisko Dopplera Kiedy osoba obserwujca [2] przemieszcza si w stron spoczywajcego zrdBa dzwiku, usByszy dzwik wy\szy (o wikszej czstotliwo[ci) ani\eli wwczas, kiedy jest on nieruchomy. Kiedy osoba obserwujca oddala si od nie poruszajcego si zrdBa usByszy dzwik ni\szy ni\ wtedy, gdy jest ono nieruchome. Takie same wyniki uzyskuje si wwczas, kiedy zrdBo jest w ruchu, w kierunku do albo od nieruchomej osoby obserwujcej. Ton gwizdka lokomotywy jest wy\szy podczas jej zbli\ania si do osoby obserwujcej ani\eli wwczas, kiedy lokomotywa przeje\d\a obok niego oraz si oddala. Zjawisko Dopplera pojawia si dla wszelkich rodzajw fal. Akustyka pomieszczeD zamknitych i plenerowych Fale dzwikowe [2] istniej w okre[lonej przestrzeni tzw. polu akustycznym. Je\eli fale te rozchodz si w pomieszczeniu zamknitym, wwczas ich pole dzwikowe jest ograniczone, je[li za[ s w pomieszczeniu plenerowym, wtedy ich przestrzeD jest nieograniczona. Akustyka pomieszczeD zamknitych W pomieszczeniach zamknitych [2] fale dzwikowe wytworzone przez zrdBo s wielokrotnie odbijane od powierzchni ograniczajcych dan konstrukcj. Fale te tworz pole akustyczne, ktre jest wypadkow wszystkich odbi i interferencji. Istotnym parametrem akustyki pomieszczeD zamknitych jest wspBczynnik odbicia wyra\ajcy si nastpujc zale\no[ci: Iodb  = I pad gdzie: Iodb  nat\enie dzwiku fali odbitej, Ipad  nat\enie dzwiku fali padajcej WspBczynnik odbicia zawiera si w przedziale (0  1) i przyjmuje on warto[ 0 dla materiaBw caBkowicie pochBaniajcych fal oraz 1 dla caBkowicie odbijajcych fal. Je[li fala zrdBowa pada prostopadle na powierzchni odbijajc, wtedy powstaje fala stojca. Zdolno[ materiaBw do pochBaniania dzwiku to chBonno[ akustyczna powierzchni, ktr okre[la wzr: A =  " S [m2, Sabin] gdzie:   wspBczynnik pochBaniania materiaBu, S  powierzchnia materiaBu pochBaniajcego. W pomieszczeniach zamknitych nale\y tez zbada czas pogBosu, czyli czas trwania dzwiku od momentu wyBczenia jego zrdBa do spadku o 60dB. Czas pogBosu okre[la wzr Sabina: 0,163"V T = [s] A gdzie: V  objto[ pomieszczenia [m3], A  caBkowita chBonno[ akustyczna pomieszczenia [m2].  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 29 Pomieszczenia zamknite, pod wzgldem akustycznym, mo\na podzieli na dwie grupy:  pomieszczenia mieszkalne, produkcyjne, biurowe, usBugowe,  wntrza o przeznaczeniu kulturalnym, szkoleniowym, rozrywkowym, wntrza do odsBuchu bezpo[redniego, wntrza do nagraD oraz do odtwarzania muzyki i mowy. W pomieszczeniach mieszkalnych chBonno[ akustyczna jest du\a, a czas pogBosu maBy. W salach koncertowych, teatralnych istotny jest ksztaBt estrady i sufitu nad ni. Powinien by tak zaprojektowany, by dzwiki rozchodziBy si w kierunku widowni. W salach kinowych czas pogBosu nie mo\e by du\y, poniewa\ trzeba zapewni dobr percepcj informacji dzwikowej w ka\dym miejscu pomieszczenia. W studiach radiowych trzeba speBni zwBaszcza wymagania techniki mikrofonowej, za[ w studiach telewizyjnych akustyka pomieszczeD zale\y od przeznaczenia danego pomieszczenia. W pomieszczeniach zamknitych powinno by odpowiednie pole akustyczne dzwiku bezpo[redniego i rozproszonego oraz ustali prawidBowy czas pogBosu. W pomieszczeniach zamknitych nie powinno by fal skupionych, echa oraz wyraznych fal stojcych. Aby uzyska dobr akustyk pomieszczeD, stosuje si tzw. adaptacje akustyczne, ktre wBa[ciwie formuj rozkBad ci[nienia akustycznego i u\ywa si w tym celu, midzy innymi pByt dzwikochBonnych, dywanw, obi drzwi, pByt aluminiowych. Akustyka pomieszczeD plenerowych W akustyce pomieszczeD plenerowych [2] istotnym czynnikiem jest poziom nat\enia szumw. Poziom nat\enia dzwiku u\ytecznego powinien by wy\szy o co najmniej 10  30dB ni\ poziom [redniego haBasu, za[ poziom nat\enia dzwiku mowy powinien wynosi okoBo 80dB. W tego rodzaju pomieszczeniach trzeba wyznaczy moc akustyczn przypadajc na powierzchni nagBa[nian, a tak\e dobra gBo[niki i je odpowiednio rozmie[ci. Na prac urzdzeD audio maj du\y wpByw czynniki zewntrzne, do ktrych nale\y wystpujce niekiedy zjawisko pogBosu, ktre mo\na wyeliminowa stosujc filtry ograniczajce poziom niskich czstotliwo[ci. Ponadto stosuje si zestawy gBo[nikowe o odpowiedniej konstrukcji, rwnomiernie rozmieszczonych na danej powierzchni. Za pomoc tych rozwizaD mo\na osign rwnomiern gBo[no[ w pomieszczeniu. Do symulacji warunkw akustycznych wystpujcych w pomieszczeniach i przestrzeniach otwartych wykorzystuje si programy komputerowe, ktre uwzgldniaj wiele parametrw, takich jak: cechy absorpcyjne materiaBw, typ i rodzaj nagBo[nienia, obecno[ sBuchaczy.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 30 4.3.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Co to jest interferencja fal? 2. Czym jest zjawisko dyfrakcji fal? 3. Jak powstaje fala stojca? 4. Jakie s r\nice midzy echem akustycznym a flutter echo? 5. Na czym polega zjawisko pogBosu? 6. Na czym polega zjawisko nakBadania si dzwikowych? 7. Na czym polega zjawisko odbijania si fal dzwikowych? 8. Jakie s parametry akustyczne w pomieszczeniach zamknitych? 9. Ktre parametry akustyczne powinny by uwzgldnione w akustyce pomieszczeD plenerowych? 10. Jakie czynniki maj wpByw na akustyk pomieszczeD zamknitych? 11. Jakie czynniki maj wpByw na akustyk pomieszczeD plenerowych? 4.3.3. wiczenia wiczenie 1 Scharakteryzuj zjawiska akustyczne zachodzce w pomieszczeniach zamknitych plenerowych. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.3.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) obejrze film o zjawiskach akustycznych, 4) zredagowa notatki, 5) scharakteryzowa zjawiska akustyczne, 6) zaprezentowa efekt pracy w grupie. Wyposa\enie stanowiska pracy: - film o zjawiskach akustycznych, - odtwarzacz DVD z monitorem, - przezrocza i foliogramy, - przybory do pisania, - literatura z rozdziaBu 6. wiczenie 2 Oblicz czas pogBosu r\nych pomieszczeD zamknitych o nastpujcych parametrach: Rodzaj pomieszczenia Kubatura pomieszczenia CaBkowita chBonno[ akustyczna [wietlica 90m 65m pokj 80m 55m sala teatralna 1310m 1180m sala kinowa 1585m 1440m sala gimnastyczna 2110m 1880m sala koncertowa 3520m 3178m  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 31 Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.3.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) wypisa dane i szukane, 4) dobra odpowiednie wzory, 5) oszacowa szukan wielko[, 6) wykona obliczenie, 7) przedstawi wynik obliczenia w grupie. Wyposa\enie stanowiska pracy: - przybory do pisania, - kalkulator, - literatura z rozdziaBu 6. wiczenie 3 Przeprowadz badania akustyczne pomieszczenia zamknitego  Twojej sali lekcyjnej. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.3.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) obejrze materiaBy instrukta\owe i pogldowe, 4) wycign wnioski i zapisa je w formie notatki, 5) przeprowadzi badanie przy u\yciu urzdzeD do pomiaru akustyki pomieszczeD i ukBadw osBuchowych, 6) zaprezentowa wynik badania w grupie. Wyposa\enie stanowiska pracy: - zestaw urzdzeD do pomiaru akustyki pomieszczeD i ukBadw odsBuchowych, - materiaBy instrukta\owe i pogldowe, - przybory do pisania, - literatura z rozdziaBu 6. 4.3.4. Sprawdzian postpw Czy potrafisz: Tak Nie 1) scharakteryzowa zjawiska akustyczne wystpujce w pomieszczeniach zamknitych? 1 1 2) scharakteryzowa zjawiska akustyczne wystpujce w pomieszczeniach plenerowych? 1 1 3) dokona obliczeD czasu pogBosu w pomieszczeniach zamknitych? 1 1 4) przeprowadzi badania akustyczne? 1 1 5) posBu\y si urzdzeniami do pomiaru akustyki pomieszczeD 1 1 i ukBadw odsBuchowych?  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 32 4.4. WBa[ciwo[ci akustyczne materiaBw 4.4.1. MateriaB nauczania WBa[ciwo[ci akustyczne [2] to zespB cech fizycznych, od ktrych zale\y pochBanianie, tBumienie, przenikanie energii fali dzwikowej przez materiaB, bdz ustrj. Parametry fizyczne zastosowanego materiaBu mog wywiera dominujcy wpByw na jego wBa[ciwo[ci akustyczne, w zale\no[ci od rozwizania konstrukcyjnego ustroju. GBwne cechy fizyczne decydujce o wBa[ciwo[ciach akustycznych materiaBu budowlanego to: ci\ar objto[ciowy, spr\ysto[, sztywno[ dynamiczna warstwy materiaBu, porowato[, oporno[ przepBywu powietrza, tBumienie wewntrzne w materiale. Uwzgldniajc przydatno[ do izolacji akustycznej pomieszczeD i tBumienia dzwikw uderzeniowych rozr\nia si: - podstawowe materiaBy do budowy przegrd i ustrojw izolacyjnych, czyli takie materiaBy, bdz wyroby, z ktrych tylko mo\e by wykonana przegroda (ustrj) o dobrych wBa[ciwo[ciach akustycznych (np. beton, cegBa), - pomocnicze materiaBy do budowy przegrd i ustrojw izolacyjnych, to takie materiaBy, bdz wyroby, ktre pojedynczo nie nadaj si do wykonania przegrd (ustrojw) o dobrych wBa[ciwo[ciach akustycznych i zadanie to mog speBnia dopiero w poBczeniu z innymi materiaBami, bdz wyrobami (np. akustyczny styropian podBogowy). PochBanianie dzwikw  dzwikochBonno[ DzwikochBonno[ [8] jest to miara okre[lajca jak dobrze konstrukcja budowlana (system) pochBanie dzwik, haBas wytwarzany w tym samym pomieszczeniu zapobiegajc jego odbiciom. Warto[ ta wyra\ona jest w % i zawiera si w przedziale 0  100%. Wskaznik pochBaniania dzwiku w, wyra\ony jest jedn cyfr, wskazuje on pochBanianie fal dzwikowych padajcych na powierzchni i zdefiniowany przez norm EN ISO 11654. W metodzie tej z warto[ci zmierzonych zgodnie z norm ISO20354 dla czstotliwo[ci tercjowych oblicza si dla pasma szeroko[ci oktawy 250, 500, 1000, 2000 i 4000Hz praktyczny wspBczynnik pochBaniania dzwiku p, jako [redni arytmetyczn z pasm tercjowych i zapisuje w postaci wykresu. Na wykres zostaje nastpnie naniesiona krzywa wzorcowa, ktra jest stopniowo przybli\ana do krzywej wynikajcej z pomiarw. Gdy suma odchyleD krzywej rzeczywistej od wzorcowej bdzie mniejsza lub rwna 0,1  to na osi pionowej odczytuje si warto[ w dla czstotliwo[ci 500Hz i podaje j z dokBadno[ci do 0,05. Warto[ ta zawiera si w przedziale od 0,00 do 1,00. MateriaBy budowlane na podstawie wyznaczonego wskaznika pochBaniania dzwiku dziel si na kilka zasadniczych klas pod wzgldem pochBaniania dzwiku: Tabela 2. Klasa pochBaniania dzwikw materiaBw budowlanych wedBug PN EN ISO 11654  1999 [8] Klasa pochBaniania dzwiku w A 0,90; 0,95; 1,00 B 0,80; 0,85 C 0,60; 0,65; 0,70; 0,75 D 0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; 0,55 E 0,25; 0,20; 0,15 Nie klasyfikowane 0,10; 0,05; 0.00 Wyrb jest dzwikochBonny, je\eli jego wskaznik pochBaniania jest wikszy lub rwny 0,15.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 33 MateriaBy dzwikochBonne MateriaBami dzwikochBonnymi [8] s te, ktrych u\ywa si do wypeBnienia ustrojw dzwikochBonnych lub wkBadki w zabezpieczeniach antyhaBasowych, ale nie mog by umieszczone samodzielnie na [cianach czy sufitach jako okBadziny bez dodatkowej obrbki. MateriaBy dzwikochBonne to: maty, filce i pByty z weBny skalnej, maty i pByty z wBkna szklanego, elastyczne pianki poliuretanowe, pByty z biaBego szkBa piankowego, wBkniny tekstylne. Wyroby dzwikochBonne Wyrobami dzwikochBonnymi [8] s materiaBy, ktre maj wykoDczon powierzchni, taka posta i struktur, ktra umo\liwia ich bezpo[rednie wykorzystanie, bez dodatkowych konstrukcji w podBogach, [cianach czy sufitach pomieszczeD. Wyroby dzwikochBonne to: pByty z weBny mineralnej (skalnej lub szklanej), ktre mog mie dekoracyjn faktur zewntrzn, pByty drewnopochodne (np. wirowe, pil[niowe mikkie), pByty lub wyprofilowane wykBadziny wykonane z elastycznych pianek poliuretanowych, dywany, wykBadziny podBogowe, filc, natryskiwane porowate tynki. Zarwno materiaBy jak i wyroby dzwikochBonne charakteryzuj si porowat struktur, maBymi warto[ciami wspBczynnikw w zakresie czstotliwo[ci niskich i rosncych wraz ze wzrostem czstotliwo[ci,. Warto[ wspBczynnikw pochBaniania dzwiku przez te materiaBy jest zale\na od oporno[ci przepBywu powietrza warstwy materiaBu dzwikochBonnego, grubo[ci tej\e warstwy oraz od zewntrznej warstwy ochronnej czy dekoratorskiej. Energia akustyczna Batwiej i silniej przenika do wntrza materiaBu o maBej oporno[ci przepBywu. MateriaBy o du\ej grubo[ci cechuje wysoka chBonno[ akustyczna. Ustroje dzwikochBonne Ustroje dzwikochBonne [2, 8] to konstrukcje wykonane z kilku materiaBw, wyposa\one w elementy potrzebne do monta\u i wykonane tak, aby pochBaniaBy dzwiki w okre[lonym pa[mie czstotliwo[ci. Rozr\nia si dwa rodzaje ustrojw dzwikochBonnych ze wzgldu na ich ksztaBt: - ustroje pBaskie  konstrukcje na[cienne, podstropowe montowane do szkieletu no[nego i wykonane z pByty czoBowej, - ustroje przestrzenne  to wiszce swobodnie w r\nych konfiguracjach, np. pod sufitem, pojedyncze elementy przestrzenne. O wBa[ciwo[ciach dzwikochBonnych ustrojw decyduje rodzaj i grubo[ wkBadki dzwikochBonnej, gBboko[ ustroju, jego wymiary i rozmieszczenie. Istotny jest te\ materiaB, z ktrego jest wykonana pByta czoBowa i dziel si one na: - ustroje wykonane z gipsu, - ustroje z blach perforowanych, - ustroje z drewna i materiaBw drewnopochodnych, - ustroje z pByt, ktrych materiaB stanowi weBna mineralna. Oto kilka z ustrojw dzwikochBonnych: Sufity podwieszane [7, 8] oprcz funkcji dzwikochBonnych pomieszczeD mog speBnia rwnie\ inne zadania (dekoracyjne, ognioodporne, maskujce elementy instalacji elektrycznych, wentylacyjnych, grzewczych, obni\ajce wysoko[ pomieszczeD oraz klimatyzacyjne). Sufity podwieszone stosuje si w przypadkach konieczno[ci zwikszenia izolacyjno[ci stropu od dzwikw powietrznych (najcz[ciej wtedy, gdy taka potrzeba wystpuje tylko w przypadku nielicznej liczby stropw). Najkorzystniejsze parametry akustyczne uzyskuje si stosujc podwieszone sufity z pByt gipsowo  kartonowych zamocowanych do konstrukcji wykonanej z ksztaBtownikw zimnogitych z wypeBnieniem  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 34 weBn mineraln lub szklan. Mog by rwnie\ stosowane ukBady warstwowe z pByt z weBny mineralnej (z wyBczeniem weBny mineralnej typu lamela) pokrytych tynkiem. Nie nale\y stosowa izolacyjnych sufitw z pByt styropianowych pokrytych tynkiem lub pByt gipsowo  kartonow, poniewa\ takie rozwizanie pogarsza izolacyjno[ akustyczn stropu. Istniej sufity podwieszane charakteryzujce si rwnocze[nie wBa[ciwo[ciami dzwikoizolacyjnymi i dzwikochBonnymi. PochBaniacze (absorbery) NajBatwiej pochBanianiu ulegaj tony wysokie, najtrudniej za[ niskie [7]. Do pochBaniania najni\szych tonw trzeba u\y bardzo grubej warstwy materiaBu pochBaniajcego, albo specjalnych puBapek basowych. W ustrojach akustycznych stosuje si w zasadzie dwa materiaBy pochBaniajce: weBn mineraln w r\nych odmianach oraz gbk poliuretanow z otwartymi porami. WeBna mineralna jest oprawiana w r\nej wielko[ci ramki i pokrywana przepuszczajcym dzwik pBtnem. Powierzchnia mo\e by pBaska, lub wypukBa, co dodatkowo rozprasza fal dzwikow. Cech akustyczn weBny mineralnej jest pochBanianie dzwiku, dlatego aby zbudowa przegrod dzwikoizolacyjn, nale\y poBczy weBn z pBytami gipsowymi, panelami, pByt OSB, boazeri lub blach. Z tego wzgldu parametry akustyczne podaje si dla konkretnych ukBadw konstrukcyjnych. W sporadycznych przypadkach weBna mineralna mo\e by stosowana bez \adnej osBony, ale wtedy musi by pokryta specjalnym welonem, bo bez niego szybko ulegaBa zabrudzeniu. Rozwizaniem uniwersalnym, ktre mo\e by stosowane na [cianach i sufitach zarwno w pomieszczeniach przemysBowych jak i reprezentacyjnych, s okBadziny z pByt gipsowo  kartonowych, ktre s elementami pochBaniajcymi energi dzwiku. Wyroby z weBny mineralnej s stosowane zarwno do izolacji akustycznej, jak i do wytBumiania pomieszczeD i korekcji pogBosu. W ustrojach dzwikochBonnych, takich jak sufity podwieszane czy [cianki dziaBowe, pByty z weBny mineralnej speBniaj rol materiaBu pochBaniajcego dzwik i wypeBniajcego przestrzeD midzy pBytami osBonowymi lub pBytami osBonowymi i konstrukcj budynku. Gbka poliuretanowa natomiast jest wycinana w r\nej wielko[ci panele o urozmaiconej powierzchni, jak np. piramidki, fale, uskoki. Urozmaicona powierzchnia tych materiaBw dodatkowo rozprasza dzwik. Rys. 19. wierwalce tBumice [7]  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 35 Rys. 20. Abflector, ktry pochBania i rozprasza dzwik w naro\ach pomieszczeD [7] TBumienie niskich tonw Fala dzwikowa [7] poni\ej 300Hz pochBaniana jest w niewielkim stopniu przez elementy wyposa\enia pomieszczenia. Do jej pochBonicia trzeba u\y absorberw o specjalnej konstrukcji, tzw.  puBapek basowych , tzw.  bass  trap , w[rd ktrych najbardziej popularne to: 1. Rezonatory Helmholtza  maj r\n konstrukcj, dziaBaj na zasadzie rezonansu Helmholtza, w ktrym, przy okre[lonej czstotliwo[ci zale\nej od pojemno[ci komory rezonansowej i wielko[ci rury bassrefleksowej, dzwik jest mocno tBumiony. Rezonator ma najcz[ciej konstrukcj i wygld skrzyni subwoofera (tyle, \e bez gBo[nika) z jednym lub wieloma otworami bassrefleksu, dostrojonymi do czstotliwo[ci ktra ma by tBumiona. Umieszcza si go w naro\ach pokoju za sBuchaczem, tam gdzie wystpuj strzaBki (wzmocnienia) fal stojcych niskiej czstotliwo[ci i jest to jedyna konstrukcja umo\liwiajca dokBadne zwalczanie bardzo niskich, okre[lonej czstotliwo[ci dzwikw. 2. Absorbery pBytowe  ich budowa przypomina do[ pBask skrzyni o okre[lonej pojemno[ci, w ktrej jedna [ciana jest membran. W zale\no[ci od ci\aru i powierzchni tej membrany, pojemno[ci skrzyni i rodzaju wypeBnienia mo\na tBumi ro\ne czstotliwo[ci. W odr\nieniu od rezonatorw Helmholtza dziaBaj stosunkowo szerokopasmowo i nie daj si dostroi do okre[lonej czstotliwo[ci. Umieszcza si je na [cianie za gBo[nikami lub za sBuchaczem. 3. Absorbery  przepBywowe to rodzaj skrzyni lub rury otwartej na obu koDcach. Otwory s za[lepione ro\nej grubo[ci tworzywem (gbk) o otwartych porach. Wntrze skrzyni jest wypeBnione materiaBem tBumicym. DziaBanie jest stosunkowo szerokopasmowe i nie daj si dostroi do okre[lonej czstotliwo[ci. Umieszcza si je w naro\ach pomieszczenia za sBuchaczem. MateriaBy rozpraszajce Rozpraszanie [2, 7] ma na celu zmniejszenie lub likwidacj odbi fali dzwikowej od du\ych powierzchni. Bez wBa[ciwego rozpraszania, do sBuchacza bd docieraBy bardzo wyrazne, indywidualne odbicia, czasem powodujce nawet powstawanie echa. Elementy rozpraszajce umieszcza si na bocznych [cianach, a nawet suficie, w miejscu powstawania pierwszych odbi, a tak\e za kolumnami (lub za sBuchaczem, w zale\no[ci od mo\liwo[ci zagospodarowania pomieszczenia), czasami w naro\ach pokoju. Najbardziej chyba znanym rozpraszaczem s z gbki o urozmaiconej powierzchni (piramidki, uskoki), a tak\e o ksztaBcie pBwalca, ktry doskonale przerywa cigBo[ fali dzwikowej. Buduje si je tak\e oparte na konstrukcji z drewna, wypeBnionej odpowiednim materiaBem tBumicym i pokrytym pBtnem, a zewntrzny ksztaBt (powierzchnia) odbija i rozprasza fal. WytBumienie pomieszczenia powoduje znaczny spadek poziomu szumu tBa, dziki czemu warunki odsBuchu znacznie si  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 36 poprawi. Znacznie lepsza bdzie te\ rozdzielczo[, ka\da nuta zabrzmi tak dBugo jak powinna, dziki czemu dzwik stanie si bardziej przejrzysty. Rys. 21. PBwalec rozpraszajco  tBumicy [7] Rys. 22.  Skyline  element rozpraszajcy w postaci sBupkw o r\nej wysoko[ci [7] MateriaBy izolacyjne Izolacja akustyczna (dzwikoizolacyjno[) [2] to miara okre[lajca jak dobrze konstrukcja budowlana (system) chroni, izoluje pomieszczenie od haBasu dochodzcego z innych pomieszczeD lub z otoczenia. Warto[ wyra\ona jest w dB. Aby powstrzyma dzwik przed swobodnym przedostawaniem si z i do pomieszczenia potrzebna jest masa. Im ci\sza bariera, tym lepiej stBumi dzwik. Izolacja ma na celu zniwelowanie efektu przedostawania si dzwiku poza [ciany pomieszczeD. Efektywno[ pochBaniania (tBumienia) dzwiku okre[lana jest mianem wskaznika redukcji dzwiku, mierzonego w decybelach (dB). Izolacja akustyczna jest mniej efektywna dla niskich czstotliwo[ci, dlatego efektywno[ pochBaniania dzwiku mierzy si najcz[ciej dla r\nych przedziaBw czstotliwo[ci. Wa\nym zjawiskiem podczas projektowania izolacji jest tzw. prawo masy, wedBug ktrego w przypadku podwojenia masy [ciany, transmisja dzwiku przez ni obni\y si o poBow. Akustyczne anomalie s powodowane przez fale dzwikowe odbijajce si midzy dwoma pBaszczyznami (np. rwnolegBymi, gBadkimi [cianami). Zjawisko to mo\e zosta zlikwidowane przez postawienie przegrd akustycznych na drodze fal dzwikowy. Mog to by ustroje rozpraszajce, ekrany akustyczne, podwieszane [cianki, lub meble. Okna Batwo wprowadzane s w drgania. Najlepszym rozwizaniem jest zamontowanie pikowanej osBony z wBkna szklanego lub winylowej bariery na okno (6 mm grubo[ci, przepuszcza naturalne [wiatBo i daje wskaznik STC na poziomie 26 dB). Podobnie jest z drzwiami, gdy\ one rwnie\ stanowi sBaby punkt akustyczny pomieszczenia Technologia sufitw [7, 8, 9] Bamanych i gitych pozwala na tworzenie r\nych ksztaBtw powierzchni odbijajcych dzwik. To konkretny przykBad zastosowania pByt gipsowo  kartonowych w ochronie akustycznej. Powierzchnie uksztaBtowane pod r\nymi ktami pozwalaj na tworzenie pBaszczyzn rozpraszajcych dzwik w pomieszczeniu, przez co powstaje odpowiednie dyfuzyjne pole akustyczne. Dla du\ych sal, gdzie znaczenia ma akustyka oralna, sufity mo\na tak ksztaBtowa, aby odpowiednio kierowaBy fal dzwikow przez co nastpuje dogBo[nienie tylne cz[ci sali. Aatwe eliminowanie pBaskich powierzchni z zastosowaniem pByt gipsowych pozwala na usuniecie niepo\danych efektw akustycznych,  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 37 np. echo trzepoczce. Do budowy przestrzennych sufitw sBu\y zarwno pByta gipsowa zwykBa jak i specjalna pByta perforowana. Stosowanie pByt perforowanych w takich konstrukcja pozwala poBczy materiaB o podwy\szonym wspBczynniku pochBaniania dzwiku z przestrzennym elementem rozpraszajcym. PByty gipsowo  kartonowe mo\na dowolnie ksztaBtowa nacinajc je i moczc w wodzie a nastpnie pozostawiajc na dob do wyschnicia \danej formie. Produkowane s rwnie\ specjalne pByty gipsowo  kartonowe z elastycznym rdzeniem i powierzchni pokryt wBknin, ktre mog by dowolnie ksztaBtowane bez dodatkowych zabiegw (np. nawil\ania). MateriaBy odbijajce dzwik MateriaBami odbijajcymi s te, ktre s twarde, im twardszy materiaB, tym lepiej odbija dzwik. Do takich materiaBw midzy innymi nale\: drewno, granit, cegBa, szkBo, \elbet, blacha, twarde i o mocno zbitej fakturze pByty pil[niowe. Czas pogBosu powinien by dostosowany do funkcji i przeznaczenia pomieszczenia. Inny czas pogBosu bdzie w sali koncertowej, a inny w pomieszczeniu biurowym. MateriaBy pochBaniajce dzwik zmniejszaj czas pogBosu (zmniejszaj echo), materiaBy odbijajce dzwik zwikszaj czas pogBosu. Czas pogBosu w pomieszczeniu nie mo\e by ani zbyt dBugi, ani za krtki. Je[li jest zbyt dBugi, sylaby  zlewaj si ze sob i staj si niewyrazne. Je[li pogBos jest zbyt krtki, wwczas przestrzeD wydaje si by  martwa Odbijajce powierzchnie  [ciany, sufity, meble, pByty ze szkBa wtrnego, z granitu, drewna powoduj kontynuacj propagacji dzwiku, powodujc wzrostu haBasu pogBosowego. Powierzchnie pochBaniajce  Bapi energi dzwiku, ograniczajc dalsze rozchodzenie si haBasu. Powierzchnie nie pochBaniajce staj si kolejnym zrdBem podnoszcym poziom dzwiku o ok. 3dB. PogBosowy wspBczynnik pochBaniania dzwiku wynosi: 0 dla materiaBw odbijajcych i 1,5 dla silnie dzwikochBonnych ustrojw przestrzennych. Wa\ne jest, aby zachowa rwnowag pomidzy odbiciem, rozpraszaniem i tBumieniem, wwczas dzwik bdzie brzmiaB naturalnie, bez podbarwieD. Zagadnienia zwizane z obrbk dzwiku Subiektywne i obiektywne kryteria percepcji dzwiku to: - rwnowaga dzwiku, - wyrazisto[ i rozdzielczo[, - dyfuzyjno[, - przestrzenno[ i pogBosowo[ dzwiku, - peBnia dzwiku i atmosfera akustyczna. Atmosfera akustyczna [2] jest to subiektywne odczuwanie wra\enia wspBobecno[ci w pomieszczeniu, w ktrym trwa koncert lub nagranie. SBuchacz zatraca poczucie przebywania przed gBo[nikami systemu audio i zostaje wirtualnie przeniesiony na koncert. Dyfuzyjno[ okre[la rwnomierno[ rozproszenia energii akustycznej w pomieszczeniu. Je\eli wntrze oznacza si du\ dyfuzyjno[ci, wwczas energia akustyczna jest rwnomiernie rozproszona w caBym pomieszczeniu. Rwnowaga gBo[no[ci jest to subiektywnie odczuwana proporcja pomidzy gBo[no[ci poszczeglnych instrumentw, a tak\e stosunek najgBo[niejszych dzwikw do [rednich i najcichszych [2]. Przestrzenno[ to wra\enie przestrzenno[ci dzwiku generowanego w pomieszczeniu. Dzwik przestrzenny [2] to elektroniczna symulacja dzwiku, ktra poprzez zastosowanie opznieD czasowych sygnaBw, na[ladujcych odbicia fal dzwikowych, daje efekt przestrzenny. Wra\enie przestrzenno[ci to odczucie, \e dzwik w pomieszczeniu  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 38 zamknitym dochodzi z r\nych kierunkw, otacza sBuchacza. Jest ono najwiksze, dla niskich czstotliwo[ci, a maleje wraz z ich wzrostem. PogBosowo[, aktywno[ [2] (liveness)  pomieszczenie jest akustycznie aktywne wwczas, gdy jego objto[ jest dostatecznie du\a w stosunku do liczby osb znajdujcych si wewntrz oraz gdy jego [ciany odbijaj dzwik w dostatecznym stopniu. Aktywno[ akustyczna sali nadaje wBa[ciwe brzmienie wykonywanej w niej muzyce i jest uzale\niona midzy innymi od czasu pogBosu dla [rednich i wysokich czstotliwo[ci (powy\ej 500Hz). Studio, sala koncertowa mo\e by \ywa i aktywna nawet wwczas, gdy jest uboga w brzmienie basw. PeBnia brzmienia, ciepBo brzmienia muzyki w sali jest uzale\nione od pogBosu na niskich czstotliwo[ciach, zale\y ono od peBni brzmienia basw. Aby muzyka w sali brzmiaBa  ciepBo konieczne jest wystpowanie dBu\szego czasu pogBosu na niskich ni\ na [rednich czstotliwo[ciach. W maBych pomieszczeniach zdarza si niekiedy, \e specyficznego rozmieszczenia rezonansw w niskim zakresie czstotliwo[ci poszczeglne niskie dzwiki muzyczne s wzmacniane przez pomieszczenie w r\ny sposb, czasami do[ znacznie. Mwi si wwczas o  beczkowatym brzmieniu. W takich przypadkach, w pomieszczeniach tych stosuje si tBumienie selektywne basw. Przejrzysto[ dzwiku  C80  to stosunek wczesnej energii dzwikowej, docierajcej w czasie 80ms do pznej, czyli po czasie 80ms: Przejrzysto[, to rwnie\ wBa[ciwo[ dzwiku pozwalajca sBuchaczowi rozr\nia podstawowe skBadowe informacyjne i jest ona zale\na od tego, w jakim stopniu dzwik jest wolny od wszelkiego rodzaju znieksztaBceD. Warto[ci tego parametru s podawane w decybelach i przewa\nie zawieraj si wg Beranek a w granicach od -10 do 20dB. W przypadku, gdy C80 = 0dB, dzwik pogBosowy i wczesny s sobie rwne. Pomiar przejrzysto[ci odbywa si na rejestracji sygnaBu pomiarowego w r\nych cz[ciach sali, a nastpnie na stworzeniu stosunku sumy energii dzwikowej bezpo[redniej oraz pochodzcej od wszystkich odbi docierajcej w czasie 80ms do energii, ktra dociera po tym czasie. Grn granic jest przewa\nie 1-2s. Parametr ten jest bezpo[rednio zwizany z czasem pogBosu i okre[la zrozumiaBo[ muzyki. W tzw.  suchych pomieszczeniach, czyli tam gdzie brak pogBosu, muzyka bdzie bardzo czysta i C80 bdzie miaB du\e warto[ci, ale to z kolei pogarsza wra\enie przestrzenno[ci. Natomiast, gdy RT jest wysoki, automatycznie przejrzysto[ muzyki maleje i staje si ona nieczysta. Wyrazisto[  D50 to stosunek wczesnej energii dzwikowej, docierajcej w czasie 50ms do caBkowitej. Parametr ten charakteryzuje mo\liwo[ rozr\niania wystpujcych po sobie dzwikw. Im wiksza cz[ energii jest skumulowana w czasie do 50ms od momentu wyBczenia zrdBa, (w praktyce nadania sygnaBu dzwikowego), tym rozr\nienie kolejno dochodzcych dzwikw jest Batwiejsze. Du\a wyrazisto[ sali Bczy si jednak z utrat peBni brzmienia i pBynno[ci przebiegu muzycznego. Taka wyrazisto[ jest korzystna dla muzyki wspBczesnej i form polifonicznych, nie jest jednak po\dana w przypadku muzyki romantycznej. Dla muzykw  suche akustycznie sale, o przesadnej nieraz wyrazisto[ci, s nieprzyjemne, poniewa\ najdrobniejsze niedokBadno[ci gry s Batwo zauwa\alne [33]. W salach koncertowych wyrazisto[ odnosi si do stopnia rozr\nialno[ci poszczeglnych kwestii w muzyce, dlatego warto[ tego parametru powinna przekracza 65% [33]. Urzdzenia sBu\ce do wzmacniania i przetwarzania dzwiku W skBad podstawowego toru fonicznego [1, 9] wchodz nastpujce elementy: zrdBo dzwiku, (np. magnetofon, odtwarzacz, mikrofon), wzmacniacz, zespoBy gBo[nikw. Mikrofon to urzdzenie, ktre przetwarza fale dzwikowe na impulsy elektryczne. Fale dzwikowe, ktre dochodz do membrany powoduj jej drgania. Drgania membrany powoduj jednocze[nie drgania cewki, ktra znajduje si midzy biegunami magnesu. W cewce wzbudza si prd elektryczny.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 39 GBo[niki  od ich jako[ci zale\y jako[ dzwiku. W gBo[niku dynamicznym obsBugujcym system stereofoniczny nastpuje podziaB pasma akustycznego na dwie cz[ci (lub wicej)  wysokotonow i [rednio-niskotonow. Ka\de pasmo obsBugiwane jest przez oddzielny gBo[nik, o konstrukcji dostosowanej do przenoszonego pasma. Do przetworzenia caBego sByszalnego pasma potrzebne jest u\ycie przynajmniej dwch gBo[nikw: [rednio  niskotonowego i wysokotonowego. W zaawansowanych i wikszych systemach nagBo[nieniowych, gBo[niki tego samego typu, odpowiedzialne za generacj dzwiku w danym pod  pa[mie, grupuje si w ramach jednej obudowy  w kolumnie gBo[nikowej. Kilka kolumn grupuje si w tzw. macierze, matryce, tablice. Oprcz gBwnego systemu  nagBo[nienia centralnego, gdzie wielkie kolumny umieszczane s w portalu sceny, stosuje si te\ systemy polegajce na umieszczaniu wokB widowni kilkudziesiciu maBych gBo[nikw, ktre umo\liwiaj uzyskanie efektu  biegncego czyli dzwiku otaczajcego widza. Efekt kwadrofoniczny powstaje w oparciu o cztery gBo[niki  dwa z przodu i dwa z tyBu sBuchacza. PrzykBadowo w kinach stosuje si systemy nagBo[nieniowe oparte o standard Dolby Digital czy DTS. Zwrotnica elektryczna to ukBad filtrw, ktry dzieli sygnaB biegncy od wzmacniacza pomidzy poszczeglne gBo[niki. Zwrotnica sBu\y do Bczenia dwch gBo[nikw tak, by przej[cie pomidzy gBo[nikami byBo pBynne, niezauwa\alne, bez nierwno[ci charakterystyki. Ponadto zadaniem zwrotnicy jest wytBumienie rezonansw, ktre wystpuj w ka\dym gBo[niku. Konsoleta sBu\y do przetwarzania dzwiku. Stosowanie w konsoletach dzwikowych (stoBach mikserskich) wysokiej klasy ukBadw analogowych oraz przetwarzania cyfrowego z 40  bitowymi magistralami danych oraz 32  bitowe magistrale sygnaBowe zapewnia wysok jako[ przetwarzanego sygnaBu. SygnaBy foniczne, sygnaBy sterujce oraz impulsy synchronizujce s przesyBane pomidzy poszczeglnymi moduBami pojedynczymi Bczami [wiatBowodowymi. Zawodowi realizatorzy dzwiku pracuj zwykle na kilku konsoletach dzwikowych. PrzykBadowo w teatrze, gBwna konsoleta umieszczona na tyBach widowni, tworzy caBo[ciowy obraz dzwikowy spektaklu z dzwikw wydobywajcych si z mniejszych konsolet umieszczanych w kieszeniach scenicznych czy orkiestronie. Wzmacniacz mocy sBu\y do wzmocnienia napicia i prdu, czyli mocy, aby mo\na byBo wysterowa kolumny gBo[nikowe. Wzmacniacze mocy maj wbudowan ochron przed krtkim spiciem, infradzwikami, przegrzaniem, falami radiowymi, staB skBadow na wyj[ciu, a nawet bezpieczniki transformatorowe w przypadku, gdy kabel zasilajcy zostanie wpity do niewBa[ciwego gniazdka. Subwoofer to zestaw gBo[nikowy sBu\cy do odtwarzania najni\szych czstotliwo[ci akustycznych. Subwoofery ustawia si w r\nych konfiguracjach: osobno  dla uzupeBnienia zwykBych zestaww gBo[nikowych, w celu poszerzenia odtwarzanego zakresu pasma i dynamiki, jako element tradycyjnego zestawu do dwukanaBowego stereo z gBo[nikami satelitarnymi, jako osobny moduB bdcy cz[ci wielodro\nej kolumny gBo[nikowej. Krosownica jest to du\y ukBad kilkudziesiciu, a nawet kilkuset gniazd (wej[/wyj[), poBczonych ze sob i umieszczonych w jednej obudowie. Krosownica sBu\y do zmiany konfiguracji poBczeD licznych urzdzeD peryferyjnych, mo\na szybko i bezbBdnie przekierowa sygnaB w konkretne miejsce w zale\no[ci od potrzeb. Crossover (zwrotnica czstotliwo[ciowa) sBu\y do podziaBu pasma pomidzy poszczeglne drogi zestawu nagBo[nieniowego, np. wydziela w ukBadzie trjdro\nym tony niskie, [rednie i wysokie. Za pomoc crossoveru mo\na ustawi czstotliwo[ci podziaBu oraz gBo[no[ci poszczeglnych torw. W takich zwrotnicach istnieje te\ mo\liwo[ zmiany polaryzacji sygnaBu na poszczeglnych drogach lub pBynnej kompensacji czasowej, co wpBywa na lepsze zgranie fazowe gBo[nikw.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 40 Korektor graficzny (equalizer)  sBu\y do zmiany warto[ci nat\enia dzwiku dla poszczeglnych czstotliwo[ci. Mo\na w ten sposb uzyska gBo[niejsze lub cichsze tony wysokie, [rednie lub niskie. Korektor graficzny koryguje barw dzwiku. W zestawach wie\owych wBcza si go w szereg pomidzy zrdBem sygnaBu (np. tunerem) a wzmacniaczem. Korektor skBada si z suwakw od 5 do 10 czstotliwo[ci korekcyjnych na kanaB oraz wzmocnienia, ma te\ mo\liwo[ wyBczenia korekcji. Najcz[ciej stosuje si tzw. korektor tercjowy, czyli 31 punktw korekcji na kanaB. Taki korektor precyzyjnie modeluje brzmienie, za[ szeroko[ poszczeglnych pasm pozwala na naturalne brzmienie bez znieksztaBceD nieliniowych. Miksery (kompaktowe i uniwersalne) posiadajce wej[cia mikrofonowe / liniowe  od 5 do 24 i wej[cia stereofoniczne. Wysok jako[ dzwiku zapewniaj ultra niskoszumowe przedwzmacniacze mikrofonowe. Filtry dolnozaporowe zainstalowane w kanaBach monofonicznych eliminuj niepo\dane przydzwiki, takie jak haBas sceniczny, podmuchy wiatru oraz niskoczstotliwo[ciowe rezonanse sal nagraniowych. Wielopasmowy korektor zainstalowany w ka\dym torze pozwala na peBn kontrol nad miksem. 4.4.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jakie s wBa[ciwo[ci akustyczne materiaBw? 2. Co to jest dzwikochBonno[? 3. Jakie s materiaBy i wyroby dzwikochBonne? 4. Czym si charakteryzuj materiaBy i wyroby dzwikochBonne? 5. Jakie znasz pochBaniacze dzwiku? 6. Czym si charakteryzuj pochBaniacze dzwiku? 7. Czym charakteryzuj si materiaBy i wyroby rozpraszajce? 8. Jakie s wBa[ciwo[ci materiaBw i wyrobw izolacyjnych? 9. Jakie s wBa[ciwo[ci materiaBw i wyrobw odbijajcych dzwik? 10. Czy potrafisz wyja[ni terminy zwizane z obrbk dzwiku? 11. Jaka jest r\nica midzy przejrzysto[ci a wyrazisto[ci dzwiku? 12. Jakie s urzdzenia sBu\ce do wzmacniania i przetwarzania dzwiku? 13. Czym charakteryzuj si urzdzenia do wzmacniania i do przetwarzania dzwiku? 4.4.3. wiczenia wiczenie 1 Dokonaj opisu wBa[ciwo[ci akustycznych materiaBw i wyrobw izolacyjnych, pochBaniajcych, odbijajcych i rozpraszajcych dzwik. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.4.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) obejrze film lub plansze o wBa[ciwo[ciach akustycznych materiaBw i wyrobw, 4) obejrze prbki materiaBw o r\nych wBa[ciwo[ciach pochBaniania i przewodzenia dzwikw, 5) wycign wnioski i zapisa je w formie notatki, 6) przetestowa wBa[ciwo[ci akustyczne materiaBw i wyrobw, 7) opisa wBa[ciwo[ci akustyczne materiaBw i wyrobw, 8) zaprezentowa efekt pracy w grupie.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 41 Wyposa\enie stanowiska pracy: - prbki materiaBw o r\nych wBa[ciwo[ciach pochBaniania i przewodzenia dzwikw, - zestaw urzdzeD do pomiaru akustyki pomieszczeD i ukBadw odsBuchowych, - film lub plansze o wBa[ciwo[ciach akustycznych materiaBw i wyrobw, - magnetowid VHS z telewizorem lub odtwarzacz DVD z monitorem, - przybory do pisania, - literatura z rozdziaBu 6. wiczenie 2 Wykonaj projekt adaptacji akustycznej Twojego pokoju uwzgldniajc jego wBa[ciwo[ci akustyczne. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.4.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) opracowa list urzdzeD audio do nagBo[nienia, 4) przeprowadzi badania akustyczne pomieszczenia, 5) dobra i u\y odpowiednich materiaBw o wBa[ciwo[ciach pochBaniania i przewodzenia dzwikw, 6) wycign i zanotowa wnioski, 7) wykona projekt, 8) zaprezentowa efekt pracy w grupie. Wyposa\enie stanowiska pracy: - komputer z dostpem do Internetu, - zestaw urzdzeD do pomiaru akustyki pomieszczeD i ukBadw odsBuchowych, - materiaBy o r\nych wBa[ciwo[ciach pochBaniania i przewodzenia dzwikw, - przybory do pisania, - literatura z rozdziaBu 6. wiczenie 3 Dobierz urzdzenia nagBo[niajce do sali gimnastycznej uwzgldniajc wBa[ciwo[ci akustyczne pomieszczenia. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.4.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) opracowa list urzdzeD audio do nagBo[nienia, 4) przeprowadzi badania akustyczne pomieszczenia, 5) dobra urzdzenia wchodzce w skBad systemu nagBo[nienia, 6) wycign i zanotowa wnioski, 7) zaprezentowa efekt pracy w grupie.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 42 Wyposa\enie stanowiska pracy: - zestaw urzdzeD do wzmacniania lub pochBaniania dzwikw, - zestaw urzdzeD do pomiaru akustyki pomieszczeD i ukBadw odsBuchowych, - schemat poBczeniowy instalacji nagBo[nieniowej, - przybory do pisania, - literatura z rozdziaBu 6. 4.4.4. Sprawdzian postpw: Czy potrafisz: Tak Nie 1) opisa wBa[ciwo[ci akustyczne materiaBw? 1 1 2) przeprowadzi testy wBa[ciwo[ci akustycznych materiaBw? 1 1 3) posBu\y si urzdzeniami do pomiaru akustyki pomieszczeD i ukBadw odsBuchowych? 1 1 4) przeprowadzi badania akustyczne pomieszczenia? 1 1 5) wykona projekt nagBo[nienia? 1 1 6) dobra urzdzenia sBu\ce wzmacnianiu lub przetwarzaniu dzwiku? 1 1 7) wyja[ni terminy zwizane z obrbk dzwiku? 1 1  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 43 4.5. Projektowanie pomieszczeD o okre[lonych wymaganiach akustycznych 4.5.1. MateriaB nauczania Zasady projektowania akustycznego Przed przystpieniem do projektowania wntrza [12] nale\y si zastanowi nad warunkami akustycznymi przestrzeni. Je\eli warunki przestrzenne wskazuj na mo\liwo[ wystpienia niekorzystnych zjawisk dzwikowych, warto wykona audyt akustyczny, ktry podpowie wBa[ciwe rozwizania. Adaptacja akustyczna polega na wprowadzeniu do pomieszczenia odpowiedniej ilo[ci materiaBu dzwikochBonnego, tBumicego lub poprzez odpowiednie formy rozpraszajcego dzwik. Te dwa rozwizania powinny by stosowane jednocze[nie. Systemy adaptacji akustycznej Bcz dwie wBasno[ci fizyczne  pochBanianie i rozpraszanie fali dzwikowej. W zale\no[ci od rodzaju i funkcji, jakie ma speBnia projektowane pomieszczenie nale\y przestrzega wielu norm, dotyczcych ochrony przed haBasem, izolacyjno[ci czy dzwikochBonno[ci. Budynki i pomieszczenia specjalne, przeznaczone profesjonalnie do sBuchania emitowanych dzwikw  opery, filharmonie, sale koncertowe, sale teatralne, kina i audytoria musz by tak wykonane, aby nat\enie dzwiku miaBo mo\liwie rwnomierny rozkBad w caBym pomieszczeniu. Dzwik powinien by wyrazisty, bez echa i rezonansu, z wBa[ciwym pogBosem, czyli pozornym wydBu\eniem dzwiku, po\danym zwBaszcza przy sBuchaniu muzyki oraz [piewu. Uwzgldni nale\y tu wiele czynnikw, takich jak wielko[ widowni, wpByw ksztaBtu sceny, wpByw tzw. fosy orkiestrowej (pomieszczenia znajdujcego si midzy scen, a widowni, poni\ej sceny), wpByw balkonw, itp. Szczeglnie wa\ne jest uzyskanie rwnomiernego nat\enia dzwiku we wszystkich miejscach widowni. Aby to uzyska, nale\y unika wykonywania we wntrzach powierzchni wklsBych, prowadzcych dzwiki do jednego punktu. Trzeba te\ unika gBbokich wnk pod balkonami, do ktrych dzwiki mog w ogle nie dochodzi. Ponadto [ciany nie powinny by projektowane jako powierzchnie do siebie rwnolegBe, poniewa\ mo\e to powodowa powstanie echa pojedynczego lub wielokrotnego. Sufit powinien zapewni rwnomierne odbicie fal dzwikowych na caB powierzchni podBogi widowni, zatem nie powinien pochBania dzwikw. Sale koncertowe, przeznaczone do sBuchania muzyki symfonicznej, powinno si projektowa na okoBo 1500 osb, za[ sale przeznaczone do sBuchania muzyki kameralnej na okoBo 400 osb. Zapewni to dobr sByszalno[ ze wszystkich miejsc widowni. W sali operowej musi by zaprojektowana fosa dla orkiestry, przy czym grny jej otwr powinien zajmowa okoBo 2/3 podBogi fosy. Dzwiki ze sceny powinny by kierowane jedynie na widowni, natomiast te [ciany, ktre mogByby odbija fale w kierunku sceny, powinny by okryte materiaBami dzwikochBonnymi. Podczas rozprzestrzeniania si dzwiku w pomieszczeniu mo\e nastpi: - du\o odbi promieni dzwikowych od powierzchni, co pogarsza jako[ dzwiku, - utrata przestrzenno[ci w pomieszczeniu przez zastosowanie zbyt wiele ustrojw pochBaniajcych dzwik, co mo\na Batwo zauwa\y sBuchajc np. koncertw, - zmniejszenie naturalno[ci nagrania przez nieodpowiednie ustawienie urzdzeD gBo[nikowych, a tak\e miejsca odsBuchu. Nie mo\na wtedy w peBni odebra walorw, jakie oferuje dzwik stereo lub dzwik przestrzenny. Odbicia promieni dzwikowych wyznacza si na zasadzie lustrzanego odbicia: kt padania = ktowi odbicia. Mo\na to rozrysowa do wstpnego ustalenia poBo\enia ustrojw pochBaniajcych i rozpraszajcych dzwik. Start promienia rozpoczyna si z urzdzenia gBo[nikowego.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 44 Tworzc projekt akustyki pomieszczenia wykorzystuje si wBa[ciwo[ci akustyczne materiaBw podanych przez producenta, najcz[ciej wspBczynnik pochBaniania dzwiku (dla r\nych czstotliwo[ci). Znajc ten parametr, mo\na ksztaBtowa czas pogBosu za pomoc obliczeD lub symulacji dla danych czstotliwo[ci w pomieszczeniu. Dziki temu mo\na wcze[niej wybra lub zmienia materiaBy i ich powierzchnie, ktre maj zosta wprowadzone do rzeczywistego pomieszczenia. Unika si w ten sposb problemw zwizanych np. z pochBanianiem pewnych zakresw czstotliwo[ci. Dzieje si tak czsto, gdy nie[wiadomie, chcc zwikszy chBonno[ pomieszczenia, aby obni\y pogBos, tworz si skuteczne ustroje pochBaniajce pewien zakres czstotliwo[ci. Takim ustrojem mo\e by np. korek + pByta + weBna na [cianie. W ksztaBtowaniu akustyki pomieszczeD, wiele czynnikw ma znaczenie, w tym rodzaj materiaBu, odlegBo[ od [ciany, perforacja, uksztaBtowanie. Ci[nienie akustyczne w pomieszczeniu Poziom ci[nienia akustycznego dzwiku [11] w pewnej odlegBo[ci od zrdBa znajdujcego si w pomieszczeniu zale\y od: - mocy akustycznej zrdBa dzwiku, - czstotliwo[ci (widma) dzwiku, - charakterystyki kierunkowo[ci promieniowania zrdBa dzwiku, - pochBaniania i przesuni fazowych fal dzwikowych powstajcych w wyniku odbicia od powierzchni ograniczajcych pomieszczenie, - rozproszenia dzwiku na nieregularnych powierzchniach, - ksztaBtu pomieszczenia i obecno[ci przedmiotw w pomieszczeniu, - ugicia fal (uzale\nionego od wymiarw liniowych przeszkody i dBugo[ci fali akustycznej), - pochBaniania dzwiku w powietrzu. Rysunek 23 ilustruje podstawowe czynniki i zjawiska zwizane z propagacj fali akustycznej, ktre wpBywaj na pole akustyczne w pomieszczeniu. Rys. 23. Wybrane czynniki decydujce o wypadkowym poziomie ci[nienia akustycznego w pomieszczeniu [11] Umieszczenie punktowego zrdBa dzwiku na pBaskiej powierzchni odbijajcej [11], przy krawdzi dBugich [cian lub w naro\niku pomieszczenia sprawia, \e caBa energia emitowana przez zrdBo dzwiku zostaje wypromieniowana w ograniczonym kcie bryBowym. Przypadki takie ilustruje rysunek 24, gdzie W jest ktem bryBowym w radianach. WspBczynnik kierunkowo[ci promieniowania wynikajcy z konfiguracji geometrycznej otoczenia zrdBa mo\na obliczy ze wzoru Q = 4 p/ W i wykaza \e wspBczynnik Q wpBywa na poziom ci[nienia akustycznego w pomieszczeniu jedynie w niewielkiej odlegBo[ci od zrdBa dzwiku. Gdy wspBczynnik Q przyjmuje du\e warto[ci wynikajce z kierunkowych wBa[ciwo[ci samego zrdBa dzwiku (kolumna gBo[nikowa), wwczas dominujcy udziaB fali bezpo[redniej w wypadkowym poziomie dzwiku mo\e obejmowa stosunkowo du\y obszar w pomieszczeniu.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 45 Dla konfiguracji geometrycznych pokazanych na rysunku 24 warto[ci wspBczynnika kierunkowo[ci Q i odpowiadajcego jemu wzrostowi poziomu ci[nienia akustycznego w tej samej odlegBo[ci od zrdBa dzwiku s nastpujce: - pole swobodne (dzwik bezpo[redni): Q = 1 wzrost 0dB, - zrdBo na du\ej pBaszczyznie (brak oddziaBywaD pozostaBych [cian): Q = 2 wzrost 3dB, - zrdBo przy krawdzi 2 [cian (brak wpBywu pozostaBych [cian): Q = 4: wzrost 6dB, - zrdBo w miejscu poBczenia 3 [cian: Q = 8: wzrost 9dB. Rys. 24. Kt bryBowy promieniowania zrdBa punktowego zale\ny od konfiguracji geometrycznej otoczenia, w ktrym znajduje si zrdBo dzwiku [11] Pokazane na rysunku 23 zjawisko ugicia fali wystpuje, gdy liniowe wymiary przeszkody s du\o mniejsze i porwnywalne z dBugo[ci fali akustycznej. Ugicie fali powoduje, \e za przeszkod znajdujc si w pomieszczeniu nie powstaje cieD akustyczny. Dla [rednich i wysokich czstotliwo[ci, fale nie ulegaj ugiciu i za przeszkod powstaje cieD akustyczny. Jest to efekt niepo\dany, bo wpBywa na nierwnomierno[ nadzwikowienia sali. Aby tego unikn, nale\y sprawdzi jak dBugo[ fali dzwikowej zale\y od czstotliwo[ci oraz porwna wymiar liniowy przeszkody znajdujcej si w pomieszczeniu z dBugo[ci fali dzwikowej. Gdy fala dzwikowa pada na powierzchni pochBaniajc, cz[ jej energii zostaje zamieniona na ciepBo wewntrz zwykle wBknistej lub porowatej struktury materiaBu pochBaniajcego. Nat\enie fali odbitej od takiej powierzchni bdzie wic zmniejszone o warto[ energii pochBonitej. Podczas odbicia fali dzwikowej od powierzchni pochBaniajcej nastpuje te\ zmiana jej fazy, ktra zale\na jest od czstotliwo[ci dzwiku. Czsto powierzchnie [cian w pomieszczeniu cechuj si okre[lon nierwnomierno[ci. Fala dzwikowa padajc na tak powierzchni odbija si jednocze[nie w wielu kierunkach, przez co ulega rozproszeniu. W wyniku tego nat\enie fali odbitej biegncej wzdBu\ linii odbicia zwierciadlanego, bdzie zmniejszone o sum warto[ci energii zwizanych z falami odbitymi w innych kierunkach. Jednym ze sposobw wpBywania na wBa[ciwo[ci akustyczne sal jest umiejtne rozproszenie dzwiku poprzez wykorzystanie specjalnych elementw o r\nych rodzajach nierwnomierno[ci. Podobnie jak w przypadku zjawiska ugicia fali akustycznej na przeszkodzie, wymiary geometryczne zwizane z nieregularno[ci powierzchni decyduj o skuteczno[ danego rozwizania dla okre[lonej dBugo[ci fali akustycznej lub pasma czstotliwo[ci.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 46 Teoria geometryczna Geometryczna akustyka wntrz [11] zakBada, \e fale dzwikowe zachowuj si identycznie jak promienie [wietlne. Rozchodz si po liniach prostych, kt odbicia fali od pBaszczyzny jest rwny ktowi padania. Za przeszkod powstaje cieD akustyczny, poniewa\ fale (promienie) nie ulegaj ugiciu na krawdzi przeszkody. Promienie akustyczne padajc na zakrzywione powierzchnie mog ulega skupieniu bdz rozproszeniu. PromieD dzwikowy emitowany przez zrdBo dzwiku docierajcy do punktu obserwacji drog najszybsz (zwykle jest to droga najkrtsza) odpowiada fali bezpo[redniej, co ilustruje rysunek 25. Fala ta dociera do obserwatora nie ulegajc odbiciu od \adnej ze [cian. Wyjtek stanowi tu sytuacja, gdy zrdBo i punkt obserwacji wzajemnie si  nie widz . W dalszej kolejno[ci do punktu obserwacji docieraj fale stanowice, tzw. wczesne odbicia o du\ym nat\eniu i mo\liwe do odseparowania na osi czasu. Rys. 25. Echogram ilustrujcy zale\no[ci amplitudowo-czasowe pomidzy fal bezpo[redni, wczesnymi odbiciami i pogBosem [11] Na podstawie echogramu mo\na wykre[li proces narastania i zaniku dzwiku w pomieszczeniu sumujc lub odejmujc amplitudy fali bezpo[redniej i fal odbitych. Rysunek 26 pokazuje sposb konstruowania krzywych narastania i zaniku dzwiku dla fali bezpo[redniej i dwch fal odbitych. Rys. 26. Narastanie i zanik dzwiku skonstruowany metod graficzn: 1  fala bezpo[rednia, 2  pierwsza fala odbita, 3  druga fala odbita [11] Nat\enie fali w pomieszczeniu maleje wraz z przebyt od zrdBa dzwiku drog, a tak\e na skutek pochBonicia cz[ci jej energii przez elementy, od ktrych si odbiBa. Po pewnym czasie liczba pojawiajcych si w danym punkcie obserwacji promieni akustycznych staje si bardzo du\a, a odstpy czasu pomidzy kolejnymi falami bardzo maBe. Nie mo\na wwczas  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 47 odr\ni poszczeglnych fal, ktre Bcznie wywoBuj wra\enie pogBosu. W wyniku przebycia dBugiej drogi i pochBonicia podczas wielokrotnych odbi, energia fali (promienia) jest ju\ tak maBa, \e praktycznie nic nie wnosi do energii wypadkowej fal, ktre ju\ dotarBy do danego punktu. ZakBada si, \e promieD akustyczny w pewnej chwili koDczy swj bieg a zawarta w nim energia zostaje w danym miejscu wypromieniowana wszechkierunkowo. Na bazie geometrycznej akustyki wntrz opracowana zostaBa wikszo[ programw komputerowych sBu\cych do obliczeD wBa[ciwo[ci akustycznych sal. Programy te nie tylko pozwalaj na optymalizacj ksztaBtu pomieszczenia, lecz rwnie\ na odpowiednie rozmieszczenie elementw pochBaniajcych dzwik i obliczenie charakterystyk pogBosowych. W geometrycznej akustyce wntrz wa\ne jest to, w jakim punkcie bdzie zlokalizowane zrdBo dzwiku i odbiornik. Pomija si natomiast zale\no[ci fazowe pomidzy falami spotykajcymi si w danym punkcie pomieszczenia. Analiza wBa[ciwo[ci pomieszczeD na gruncie teorii geometrycznej daje wiele informacji dotyczcych np. miejsc koncentracji energii, niekorzystnych energetycznie i z punktu widzenia zale\no[ci czasowych odbi (echa) i cienia akustycznego. PrawidBowe wnioskowanie mo\e mie jednak dla tej teorii miejsce gBwnie dla fal, ktrych dBugo[ci s du\o mniejsze od najmniejszego liniowego wymiaru pomieszczenia. Teoria ta sprawdza si najlepiej dla du\ych pomieszczeD i wy\szych czstotliwo[ci pasma akustycznego. Wiele sal zaprojektowanych gBwnie w oparciu o rozwa\ania geometryczne posiada dobre i bardzo dobre wBa[ciwo[ci akustyczne. Teoria falowa Teoria falowa [11] traktuje pomieszczenie jako zBo\ony przestrzenny ukBad wielorezonansowy (modalny) cechujcy si teoretycznie nieskoDczon liczb czstotliwo[ci drgaD wBasnych. Rozwa\ajc pomieszczenie jako przestrzeD ograniczon dwoma rwnolegBymi nieskoDczenie du\ymi powierzchniami, znajdujcymi si w okre[lonej od siebie odlegBo[ci, (rys.27) mo\na zauwa\y, \e dla fal akustycznych rozchodzcych si prostopadle do pBaszczyzny, wystpuje dla pewnych ich dBugo[ci okre[lony, stabilny rozkBad pola akustycznego. Fale biegnce w kierunku rwnolegBym do pBaszczyzn nie s istotne, poniewa\ nie mog one ulec odbiciu. Ten stabilny rozkBad pola akustycznego to fale stojce, ktrych charakterystyczn cech jest wystpowanie w okre[lonych miejscach maksimw (strzaBek) i minimw (wzBw) nat\enia dzwiku. W tej teorii falowej stosowanie pojcia czstotliwo[ci rezonansowej pomieszczenia w zasadzie nie jest wBa[ciwe. Czstotliwo[ rezonansowa zwykle jest zwizana z osigniciem maksymalnych mo\liwych warto[ci okre[lonego parametru, gdy czstotliwo[ sygnaBu testowego odpowiada czstotliwo[ci rezonansowej. W pomieszczeniu wystpuj natomiast mody drgaD, ktrym przypisuje si okre[lone warto[ci czstotliwo[ci, a poziom ci[nienia akustycznego mo\e dla danego modu przyjmowa r\ne warto[ci w zale\no[ci od miejsca w sali: maksymalne (strzaBka), minimalne (wzeB) lub po[rednie. Dodanie kolejnej, drugiej i trzeciej pary [cian tworzcych prostopadBo[cian spowoduje bardziej zBo\ony rozkBad pola akustycznego szczeglnie wtedy, gdy odlegBo[ci pomidzy kolejnymi parami [cian bd zr\nicowane. Teoria falowa, dla pomieszczeD prostopadBo[ciennych o [cianach idealnie odbijajcych, zawiera formuB pozwalajc na obliczenie czstotliwo[ci modw drgaD, gdy znane s wymiary pomieszczenia D  dBugo[, S  szeroko[ i W  wysoko[: c i j k 2 + 2 + 2 f (i, j, k) = 2 D S W gdzie: c  prdko[ dzwiku, indeksy i, j, k  mog przyjmowa dowolne warto[ci caBkowite od 0 do nieskoDczono[ci.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 48 Z teorii falowej wynika midzy innymi to, \e w naro\nikach pomieszczeD warto[ci poziomu ci[nienia akustycznego s najwiksze, czyli umieszczenie gBo[nika w naro\niku zapewni najlepsze wzbudzenie wszystkich modw drgaD pomieszczenia i je\eli niedu\e pomieszczenie powoduje wyrazne uwypuklenie bardzo niskich czstotliwo[ci, to najwBa[ciwszym miejscem na umieszczenie odpowiedniego ustroju akustycznego ograniczajcego ten efekt s wBa[nie naro\niki. Wyeliminowanie niskoczstotliwo[ciowych rezonansw w pomieszczeniu nie jest zadaniem Batwym i wymaga zastosowania specjalnych elementw rezonansowych selektywnie tBumicych fale o okre[lonych czstotliwo[ciach. Rys. 27. Fale stojce powstajce pomidzy dwoma rwnolegBymi, nieskoDczenie du\ymi [cianami [11] Dla fal osiowych, niezale\nie od przypisanej danemu modowi czstotliwo[ci drgaD, przy [cianach wystpuje strzaBka ci[nienia akustycznego i oznacza, \e umieszczenie w tym miejscu elementu pochBaniajcego bdzie w rwnym stopniu wpBywa na wytBumienie dzwiku w szerokim pa[mie czstotliwo[ci. Je\eli jednak dzwik o okre[lonej czstotliwo[ci, bdzie selektywnie tBumiony, wwczas materiaB tBumicy nale\y umie[ci w odlegBo[ci odpowiadajcej strzaBce poziomu ci[nienia akustycznego. Dla modu o n=2 (rys.27) oznacza to, \e element pochBaniajcy powinien by umieszczony na [rodku pomieszczenia, czego z oczywistych wzgldw nikt nie zaakceptuje. Rozwizania takie realnie mo\na stosowa w zakresie wy\szych czstotliwo[ci akustycznych, umieszczajc materiaB pochBaniajcy w odlegBo[ci odpowiadajcej lokalizacji pierwszej, liczc od [ciany, strzaBki poziomu ci[nienia akustycznego. Nale\y przy tym pamita \e sam materiaB, z ktrego wykonany jest element pochBaniajcy posiada specyficzn charakterystyk wspBczynnika pochBaniania w zale\no[ci od czstotliwo[ci dzwiku, ktr rwnie\ nale\y uwzgldnia. Dla danych wymiarw [cian, gdy przechodzimy do zakresu coraz wy\szych czstotliwo[ci akustycznych liczba modw drgaD pomieszczenia odniesiona do staBego przedziaBu czstotliwo[ci ro[nie. Dla niewielkich pomieszczeD i zakresu niskich czstotliwo[ci odstpy pomidzy warto[ciami czstotliwo[ci kolejnych modw drgaD wBasnych pomieszczenia staj si coraz wiksze. Du\e odstpy pomidzy modami s niekorzystne, gdy\ powoduj selektywne wzmacnianie bdz tBumienie okre[lonych skBadowych widma dzwiku. Prowadzi to do nienaturalnego brzmienia mowy, gdy wspomniane modyfikacje dzwiku dotycz np. podstawowych czstotliwo[ci tonu  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 49 krtaniowego. Problem ten w du\ych salach nie wystpuje, poniewa\ gsto[ rozmieszczenia na skali czstotliwo[ci modw drgaD wBasnych rwnie\ w zakresie niskich czstotliwo[ci akustycznych jest dla tych sal wystarczajco du\a. Analizujc odstpy pomidzy obliczonymi warto[ciami czstotliwo[ci odpowiadajcymi kolejnym modom drgaD wBasnych pomieszczeD mo\na znalez optymalne proporcje geometryczne wymiarw pomieszczenia zapewniajce rwnomierny rozkBad modw na skali czstotliwo[ci. Analizy takie przeprowadziB Bolt podajc krzyw zwan od jego nazwiska krzyw Bolta, pozwalajc na wBa[ciwy wybr proporcji geometrycznych: dBugo[, szeroko[, wysoko[ (D:S:W) pomieszczenia. W realnych warunkach [ciany pomieszczenia s wykonane z materiaBw cz[ciowo lub caBkowicie pochBaniajcych energi dzwikow. Wwczas w rwnaniach opisujcych pole akustyczne w pomieszczeniu nale\y uwzgldni stosowne warunki brzegowe. Dla fali dzwikowej padajcej prostopadle na pBaszczyzn pochBaniajc dzwik, cz[ rzeczywista impedancji akustycznej jest du\o wiksza od cz[ci urojonej. W tej sytuacji konfiguracja fal stojcych w pomieszczeniu w niewielkim stopniu si zmienia. Zmniejszeniu ulegaj warto[ci poziomu ci[nienia dla strzaBek, a podwy\szeniu dla wzBw. W granicy, dla materiaBu idealnie pochBaniajcego otrzymamy wic staBy poziom ci[nienia akustycznego. Teoria falowa jest przydatna przy projektowaniu pomieszczeD o niewielkich wymiarach. W pomieszczeniach takich trudno mwi o rozproszonym polu dzwikowym, a ich cech charakterystyczn jest wystpowanie nieregularno[ci pola akustycznego. Studia nagraD, pomieszczenia mieszkalne i pomieszczenia, w ktrych mog wystpi zrdBa emitujce dzwik o strukturze tonalnej w zakresie niskich czstotliwo[ci powinny by projektowane rwnie\ na bazie teorii falowej. Teoria statyczna Prowadzone przez Sabina badania [11] doprowadziBy do formuBy podajcej zale\no[ czasu pogBosu od wielko[ci (objto[ci) pomieszczenia i zdolno[ci pochBaniania dzwiku przez jego [ciany. DokBadna analiza zjawisk zachodzcych w pomieszczeniu w stanach nieustalonych dzwiku prowadzi do wniosku, \e reakcja pomieszczenia na zmian poziomu ci[nienia akustycznego nie jest natychmiastowa i cechuje si okre[lon bezwBadno[ci. Zgodnie z teori statystyczn w pomieszczeniu, w polu rozproszonym, zanik energii dzwiku odbywa si wedBug nastpujcej zale\no[ci: 4W cA cA E(t) = exp- t = E exp- t cA 4V 4V gdzie: c  prdko[ dzwiku, V  objto[ pomieszczenia, E0  warto[ energii dzwiku w stanie ustalonym. Efekt dzwiku przestrzennego Efekt dzwiku przestrzennego otrzymuje si poprzez stosowanie zestawu odpowiednio du\ych, wysokosprawnych ukBadw gBo[nikw tworzcych kolumny gBo[nikowe. Dobr kolumn gBo[nikowych powinien by uzale\niony od wielko[ci pomieszczenia tak, aby uzyska odpowiedni, oczekiwany efekt przestrzenny. GBo[niki i gBowa sBuchacza powinny tworzy trjkt rwnoboczny lub rwnoramienny. W trjkcie tym odlegBo[ gBo[nikw od sBuchacza powinna by o okoBo 10% wiksza ni\ odlegBo[ pomidzy gBo[nikami. GBo[niki wysokotonowe powinny si znalez na wysoko[ci uszu sBuchacza, ustawione na specjalnych podstawkach, o regulowanej wysoko[ci. T wysoko[ dopasowuje si do znajdujcego si w pomieszczeniu fotela.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 50 Projektowanie akustyczne pomieszczenia z kinem domowym Elementy adaptacji akustycznej [12] powinny znajdowa si przede wszystkim na [cianie za widzem, na suficie, je\eli znajduje si on na znacznej wysoko[ci, w naro\nikach pomieszczenia, na dBu\szym jego boku, a tak\e przed widzem, na [cianie stanowicej tBo dla odbiornika wizyjnego. Zciany i stropy pomieszczenia powinny by wyposa\one w okBadziny posiadajce wysok izolacyjno[ akustyczn, zabezpieczajc przed przenoszeniem si dzwiku do innych cz[ci domu. Adaptacja akustyczna eliminuje odbicia, tworzc pole akustyczne. Pozwala te\ znakomicie sBysze przestrzenno[ dzwiku. Pokrycia akustyczne skutecznie eliminuj negatywne czynniki, jakie posiada ka\da zamknita przestrzeD. Dobrze jest, gdy [ciany pomieszczenia, w ktrym znajduje si kino domowe s matowe, pomalowane w kolorze ciemnym, tak, aby [wiatBo emitowane przez projektor wizyjny nie odbijaBo si. Pokrycia dzwikochBonne na tych [cianach oraz na suficie daj pewno[ dobrego efektu odsBuchowego. Komfort ogldania filmw czy sBuchania muzyki przy u\yciu kina domowego uzyskuje si dziki odpowiedniemu skorelowaniu urzdzenia projekcyjnego z poBo\eniem widza, uwzgldniajc jego wygod. Na jako[ ogldanego obrazu wpBywa odlegBo[ widza od ekranu. OdlegBo[ ta jest uzale\niona od typu urzdzenia wy[wietlajcego. Dla urzdzeD okre[lanych mianem kina domowego, widz powinien znajdowa si w odlegBo[ci nie mniejszej ni\ dwie dBugo[ci podstawy ekranu, gdy\ gwarantuje to dobry odbir obrazu, nawet panoramicznego. Niezbdnym elementem wyposa\enia kina s rwnie\ odpowiednie fotele  wygodne, z niskim oparciem oraz koniecznie bez zagBwkw, ktre przeszkadzaj i zakBcaj odbir przestrzeni dzwikowej. Dobrym elementem dopeBniajcym przestrzeD jest dywan lub wykBadzina, gdy\ zapobiegaj odbijaniu si dzwiku od podBogi. Techniki projektowania akustyki w pomieszczeniach biurowych Na klimat akustyczny w biurze [13] du\y wpByw ma ilo[ powierzchni przypadajcej na pracownika. W przestrzeni biurowej mo\na zastosowa kilka technik pozwalajcych na uzyskanie odpowiedniego komfortu akustycznego. Podchodzc kompleksowo do rozwizania problemw z akustyk, mo\na wykorzysta zagospodarowanie przestrzeni, ograniczajc nakBady na dodatkow ochron przed haBasem. Izolowanie jest najskuteczniejsz technik zmniejszenia obci\enia haBasem. Dotyczy izolowania gBo[niejszych stanowisk, takich jak centrum telefoniczne oraz izolowania w kategoriach pojedynczego zrdBa haBasu na stanowisku. Izolowanie zwizane jest rwnie\ parametrami technicznymi przegrody budowlanej. Zciany o odpowiednio wysokiej izolacyjno[ci akustycznej pozwalaj skutecznie wydzieli pomieszczenia z silnymi zrdBami (serwerownie, pomieszczenia z drukarkami). Dobr przegrody powinien odbywa si na podstawie oceny rzeczywistego lub szacowanego obci\enia haBasem. Ekranowanie to technika opierajca si na tworzeniu naturalnych ekranw dla obszarw wymagajcych wy\szego komfortu akustycznego. Z wykorzystaniem szaf archiwizujcych i korytarza komunikacyjnego, mo\na ekranowa obszar rozmw z klientem od dziaBu przygotowania inwestycji. Ekranowanie to rwnie\ wykonywanie stanowiskowych ekranw przeciwdzwikowych separujcych pojedyncze stanowiska. O skuteczno[ci tej techniki decyduje analiza ukBadu zrdBo  ekran  odbiorca. Ekranowanie jest skuteczne tylko w pomieszczeniach, gdzie jest wyeliminowany haBas pogBosowy. Aby zapewni komfort akustyczny w przestrzeni, nale\y ograniczy rozprzestrzenianie si dzwiku odbitego od [cian, sufitu, mebli. Odbijajce powierzchnie powoduj kontynuacj propagacji dzwiku, powodujc wzrostu haBasu pogBosowego. Powierzchnie pochBaniajce wychwytuj energi dzwiku, ograniczajc dalsze rozchodzenie si haBasu. Powierzchnie, ktre nie maja wBa[ciwo[ci pochBaniajcych, staj si kolejnym zrdBem podnoszcym poziom dzwiku o okoBo 3dB. Parametrem okre[lajcym zdolno[ do pochBaniania dzwiku  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 51 i eliminacji haBasu pogBosowego jest pogBosowy wspBczynnik pochBaniania dzwiku. Jego warto[ wynosi 0 dla materiaBw odbijajcych, 1,5 dla silnie dzwikochBonnych ustrojw przestrzennych. Oprcz wBa[ciwo[ci dzwikochBonnych, [cianki dziaBowe, ekrany i sufity powinny blokowa propagacj dzwiku. Technika blokowania jest zwizana z tworzeniem przestrzennych form sufitu w poBczeniu z ekranami stanowiskowymi i odpowiednim ustawieniem biurek. Blokowanie ogranicza propagacj bezpo[redni dzwiku. Du\e znaczenie w tworzeniu elementw blokujcych ma orientacja pracownika na stanowisku pracy. GBowa pracownika, jako zrdBo haBasu, generuje dzwik kierunkowo, zatem zastosowanie odpowiedniej orientacji dla stanowisk podnosi skuteczno[ blokowania. Kamufla\em okre[la si elektroniczny system maskowania dzwikiem dzwikw. Szum generowany przez gBo[niki maskuje zbyteczne dzwiki docierajce do stanowiska pracy. System emituje staBy poziom haBasu, przy ktrym rozmowa prowadzona przy ssiednim stole jest niezrozumiaBa. Maskowanie powinno zapewni odpowiedni prywatno[ rozmowy, ale te\ nie przeszkadza w normalnej komunikacji. Generowany szum musi by akceptowalny i nienatarczywy. W typowym biurze otwartym poziom dzwiku emitowany przez system maskowania powinien wynosi okoBo 42  50dB. UkBad gBo[nikw oraz rodzaj generowanego dzwiku nale\y dobiera indywidualnie do ka\dego biura wedBug jego specyfiki pracy. Rys. 28. PoBczenie technik ograniczenia propagacji dzwiku midzy stanowiskami w biurze otwartym: ekranowanie  ekran stanowiskowy, blokowanie  sufit przestrzenny, pochBanianie  sufit z materiaBu w A klasie pochBaniania dzwiku [13] Adaptacje akustyczne pomieszczenia dziennego Nie jest Batwo poprawi akustyk pokoju dziennego [12], w przeciwieDstwie do pomieszczeD odsBuchowych, poniewa\ s ograniczenia w stosowaniu ustrojw akustycznych. Istnieje jednak mo\liwo[ podwieszenia sufitu, co gwarantuje pozytywne efekty oraz pokrycie betonowych [cian np. pBytami kartonowo  gipsowymi. Je\eli jest mo\liwo[, to mo\na umie[ci na [cianach bocznych ustroje rozpraszajce lub pochBaniajce. Obszar za sBuchaczem powinny zajmowa rozpraszacze (dla pomieszczeD mniejszych  do 20m) lub pochBaniacze (dla wikszych). Podobnie jak w przypadku [cian bocznych jest to warunkowane preferencjami sBuchacza. Dobrej jako[ci ustroje rozpraszajce za urzdzeniami gBo[nikowymi poprawiaj gBbi sceny. Nie nale\y umieszcza kolumn gBo[nikowych czy subwoofer a w rogach pomieszczenia, gdy\ s to miejsca, gdzie pobudzana jest maksymalna liczba czstotliwo[ci wBasnych pomieszczenia. Nale\y rwnie\ wyeliminowa miejsca, ktre skupiaj energi dzwikow  sprawdzi odbicia promieni. Zagro\eniem s wnki i wklsBo[ci. Je\eli nie ma mo\liwo[ci zawieszenia ustrojw na [cianach, trzeba zastanowi si nad ruchomymi konstrukcjami. Stoj one na podstawkach i w ka\dym momencie mo\na je przenie[ lub schowa, tym samym ksztaBtowa samemu akustyk. Wszystkie zmiany trzeba wprowadza stopniowo, aby nie faworyzowa \adnych czstotliwo[ci, a w znacznym stopniu wpByn na akustyk, na rozchodzenie, rozpraszanie czy pochBanianie promieni dzwikowych.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 52 4.5.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jakie s zasady projektowania akustycznego? 2. Jakie wBa[ciwo[ci nale\y uwzgldni projektujc budynki i pomieszczenia specjalne przeznaczone profesjonalnie do sBuchania (opery, filharmonie, sale koncertowe)? 3. Od czego zale\y poziom ci[nienia akustycznego dzwiku w pewnej odlegBo[ci od zrdBa znajdujcego si w pomieszczeniu? 4. Kiedy wystpuje zjawisko ugicia fali w pomieszczeniu? 5. Kiedy maleje nat\enie fali w pomieszczeniu? 6. Do jakich projektw akustycznych mo\na wykorzysta teori geometryczn? 7. Do jakich projektw akustycznych mo\na wykorzysta teori statyczn? 8. Do jakich projektw akustycznych mo\na wykorzysta teori falow? 9. W jaki sposb mo\na uzyska efekt dzwiku przestrzennego w pomieszczeniu? 10. Jak nale\y zaprojektowa akustycznie pomieszczenie z kinem domowym? 11. Jakie s techniki projektowania akustyki w pomieszczeniach biurowych? 12. Jak nale\y wykona projekt akustyczny pomieszczenia dziennego? 4.5.3. wiczenia wiczenie 1 Okre[l podstawowe wBa[ciwo[ci akustyczne pomieszczeD. Rodzaj pomieszczenia Wymiary pomieszczenia: WBa[ciwo[ci dBugo[ szeroko[ wysoko[ akustyczne sala gimnastyczna 20m 15m 8m sala lekcyjna 5m 4m 2,5m filharmonia 28m 22m 10m opera 30m 24m 11m biuro 14m 8m 3m Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.5.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) obejrze film lub plansze o wBa[ciwo[ciach akustycznych poszczeglnych pomieszczeD, 4) okre[li przeznaczenie pomieszczeD, 5) okre[li rodzaj materiaBw, z jakich standardowo buduje si poszczeglne pomieszczenia, 6) wykona obliczenia typu kubatura, pogBos, ci[nienie akustyczne, 7) okre[li wBa[ciwo[ci akustyczne pomieszczeD, 8) zaprezentowa efekt pracy w grupie. Wyposa\enie stanowiska pracy: - kalkulator, - film lub plansze o wBa[ciwo[ciach akustycznych poszczeglnych pomieszczeD, - odtwarzacz DVD z monitorem, - przybory do pisania, - literatura z rozdziaBu 6.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 53 wiczenie 2 Wykonaj projekt akustyczny pomieszczenia biurowego. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.5.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) obejrze film lub plansze o wBa[ciwo[ciach akustycznych pomieszczeD biurowych, 4) przeczyta normy o dopuszczalnych warto[ciach poziomu dzwiku na stanowiskach pracy i oglne wymagania dotyczce przeprowadzania pomiarw, 5) obejrze prbki materiaBw o wBa[ciwo[ciach pochBaniajcych, rozpraszajcych i przewodzcych dzwik, 6) wykona pomiary akustyczne pomieszczenia, 7) dobra materiaBy do wBa[ciwo[ci akustycznych pomieszczenia, 8) zastosowa techniki projektowania akustyki w pomieszczeniach biurowych, 9) wykona projekt, 10) zaprezentowa efekt pracy w grupie. Wyposa\enie stanowiska pracy:  prbki materiaBw pochBaniajcych, rozpraszajcych i przewodzcych dzwik, - zestaw urzdzeD do pomiaru akustyki pomieszczeD i ukBadw odsBuchowych, - film lub plansze o wBa[ciwo[ciach akustycznych pomieszczeD biurowych, - odtwarzacz DVD z monitorem, - normy o dopuszczalnych warto[ciach poziomu dzwiku na stanowiskach pracy i oglne wymagania dotyczce przeprowadzania pomiarw, - przybory do pisania, - literatura z rozdziaBu 6. wiczenie 3 Wykonaj projekt adaptacji akustycznej sali koncertowej przeznaczonej na 1500 osb. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przeczyta fragment materiaBu nauczania w poradniku ucznia (4.5.1.), 2) zorganizowa stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii i bhp, 3) obejrze prbki materiaBw o wBa[ciwo[ciach pochBaniajcych, rozpraszajcych i przewodzcych dzwik, 4) wykona pomiary akustyczne pomieszczenia, 5) dobra materiaBy do wBa[ciwo[ci akustycznych pomieszczenia, 6) zastosowa techniki i teori projektowania akustyki w salach koncertowych, 7) opracowa list urzdzeD audio do nagBo[nienia, 8) skorzysta z programw komputerowych do projektowania akustyki, 9) wykona projekt, 10) zaprezentowa efekt pracy w grupie.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 54 Wyposa\enie stanowiska pracy:  komputer wraz z oprogramowaniem do projektw akustycznych,  prbki materiaBw pochBaniajcych, rozpraszajcych i przewodzcych dzwik, - zestaw urzdzeD do pomiaru akustyki pomieszczeD i ukBadw odsBuchowych, - przybory do pisania, - literatura z rozdziaBu 6. 4.5.4. Sprawdzian postpw: Czy potrafisz: Tak Nie 1) okre[li podstawowe wBa[ciwo[ci akustyczne pomieszczeD? 1 1 2) odczyta i zastosowa normy o dopuszczalnych warto[ciach poziomu dzwiku na stanowiskach pracy i oglne wymagania dotyczce przeprowadzania pomiarw akustycznych? 1 1 3) posBu\y si urzdzeniami do pomiaru akustyki pomieszczeD i ukBadw odsBuchowych? 1 1 4) przeprowadzi badania akustyczne pomieszczenia? 1 1 5) wykona projekt akustyczny pomieszczenia? 1 1  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 55 5. SPRAWDZIAN OSIGNI INSTRUKCJA DLA UCZNIA 1. Przeczytaj uwa\nie instrukcj. 2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kart odpowiedzi. 3. Zapoznaj si z zestawem zadaD testowych. 4. Test zawiera 20 zadaD. Do ka\dego zadania doBczone s 4 mo\liwo[ci odpowiedzi. Tylko jedna jest prawidBowa. 5. Udzielaj odpowiedzi na zaBczonej karcie odpowiedzi, stawiajc w odpowiedniej rubryce znak X. W przypadku pomyBki nale\y bBdn odpowiedz zaznaczy kBkiem, a nastpnie ponownie zakre[li odpowiedz prawidBow. 6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy bdziesz miaB satysfakcj z wykonanego zadania. 7. Je[li udzielenie odpowiedzi bdzie Ci sprawiaBo trudno[, wtedy odB\ jego rozwizanie na pzniej i wr do niego, gdy zostanie Ci wolny czas. 8. Na rozwizanie testu masz 45 min. Powodzenia ZESTAW ZADAC TESTOWYCH 1. Ultradzwiki to fale o czstotliwo[ci drgaD a) ni\szych ni\ 20000Hz. b) wy\szych ni\ 20000Hz. c) rwnych 20000Hz. d) pomidzy 100Hz  20000Hz. 2. Dzwikiem odbieranym przez ludzkie ucho jest zjawisko drgania czstek powietrza w zakresie czstotliwo[ci a) od 16Hz do 20kHz. b) od 10Hz do 2kHz. c) od 16Hz do 20kHz. d) od 160Hz do 200kHz. 3. Jednostk podstawow poziomu nat\enia dzwiku jest bel [B], ale w praktyce stosowana jest dziesi razy mniejsza jednostka zwana a) logarytmem [log]. b) kilohertzem [kHz]. c) hertzem [Hz]. d) decybelem [dB]. 4. Obszar sByszalno[ci pomidzy 90  130Hz to a) obszar obci\eD. b) obszar [redni (przecitny). c) obszar ciszy. d) obszar uszkodzeD.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 56 5. Wychwytywanie i naprowadzanie fal dzwikowych, przewodzenie i skupianie fal dzwikowych, przenoszenie drgaD na kosteczki sBuchowe jest funkcj a) ucha [rodkowego. b) bBony bbenkowej. c) ucha zewntrznego. d) trbki Eustachiusza. 6. Umieszczenie punktowego zrdBa dzwiku na pBaskiej powierzchni odbijajcej przy krawdzi dBugich [cian lub w naro\niku pomieszczenia sprawia, \e a) caBa energia emitowana przez zrdBo dzwiku zostaje wypromieniowana w ograniczonym kcie bryBowym. b) niewielka cz[ energii emitowanej przez zrdBo dzwiku zostaje wypromieniowana w ograniczonym kcie bryBowym. c) caBa energia emitowana przez zrdBo dzwiku zostaje wypromieniowana wielokierunkowo. d) caBa energia emitowana przez zrdBo dzwiku zostaje wypromieniowana bez \adnych ograniczeD.. 7. CzBowiek posiadajcy sBuch absolutny jest w stanie a) okre[li bezwzgldn wysoko[ dzwiku. b) tylko odr\ni interwaBy. c) tylko odr\ni dzwiki wysokie od niskich. d) okre[li tylko barw dzwiku. 8. Ka\dy dzwik zbudowany jest z a) 10 alikwotw. b) 16 alikwotw. c) nieskoDczonej liczby alikwotw. d) dowolnej liczby alikwotw. 9. Dysonans to a) zgodne brzmienie dwch dzwikw. b) inaczej ton kombinacyjny. c) niezgodne wspBbrzmienie dwch lub wicej dzwikw. d) harmonia. 10. Rozchodzce fale nakBadaj si na siebie, w wyniku czego a) powstaje zjawisko dyfrakcji. b) powstaje zjawisko interferencji. c) powstaje zjawisko dudnienia. d) powstaj wszystkie powy\sze zjawiska. 11. Drgania struny nakBadaj si i tworz dzwik o charakterystycznej barwie zale\nej od a) amplitud fal o czstotliwo[ciach skBadowych. b) liczby fal. c) liczby i amplitud fal o czstotliwo[ciach skBadowych. d) dBugo[ci struny.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 57 12. W salach koncertowych, teatralnych istotny jest m.in. ksztaBt sufitu, ktry powinien by tak zaprojektowany, by a) dzwiki rozchodziBy si w kierunku sceny. b) dzwiki rozchodziBy si w kierunku widowni. c) dzwiki rozchodziBy si w ka\dym kierunku. d) dzwiki rozchodziBy si w kierunku sufitu. 13. Rwnomierno[ rozproszenia energii akustycznej w pomieszczeniu okre[lana jest przez a) pogBosowo[. b) dyfuzyjno[. c) peBni brzmienia. d) wyrazisto[. 14. Rysunek przedstawia a) drgania sBupa powietrza zamknitego jednostronnie. b) drgania sBupa powietrza zamknitego dwustronnie. c) drgania strun. d) drgania prta zamocowanego w jednym koDcu. 15. Czstotliwo[ dudnieD a) jest rwna sumie czstotliwo[ci odbijajcych si fal. b) jest wy\sza od czstotliwo[ci nakBadajcych si fal. c) jest rwna r\nicy czstotliwo[ci nakBadajcych si fal. d) jest ni\sza od czstotliwo[ci nakBadajcych si fal. 16. WspBczynnik odbicia dla materiaBw caBkowicie odbijajcych fal wynosi a) 1. b) 2. c) 3. d) 0. 17. Podczas projektowania izolacji uwzgldniane jest tzw. prawo masy, wedBug ktrego wraz z podwojeniem masy [ciany a) transmisja dzwiku przez ni podwy\szy si o poBow. b) transmisja dzwiku przez ni obni\y si o poBow. c) transmisja dzwiku przez ni nie zmieni si. d) czas transmisji dzwiku wydBu\y si. 18. Helmholtz za miar konsonansowo[ci lub dysonansowo[ci wspBbrzmienia przyjB a) przejrzysto[ dzwikw. b) liczb dudnieD dzwikw harmonicznych. c) liczb dudnieD midzy harmonicznymi obu dzwikw skBadowych, d) czas pogBosu.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 58 19. Powierzchnie nie pochBaniajce dzwiku a) znieksztaBcaj dzwik. b) nie maj wpBywu na poziom dzwiku. c) obni\aj poziom dzwiku o okoBo 3dB. d) podnosz poziom dzwiku o okoBo 3dB. 20. PochBanianiu najtrudniej ulegaj a) wysokie tony i dlatego stosuje si grube warstwy materiaBw pochBaniajcych. b) [rednie tony i dlatego u\ywa si kilku warstw materiaBu pochBaniajcego. c) niskie tony, (poni\ej 300Hz) i dlatego stosuje si puBapki basowe (bass  trap). d) tony wysokie, [rednie, niskie i dlatego stosuje si kilka rodzajw materiaBw jednocze[nie.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 59 KARTA ODPOWIEDZI Imi i nazwisko............................................................................... Okre[lanie wBa[ciwo[ci akustycznych r\nych pomieszczeD Zakre[l poprawn odpowiedz. Nr Odpowiedzi Punkty zadania 1 a b c d 2 a b c d 3 a b c d 4 a b c d 5 a b c d 6 a b c d 7 a b c d 8 a b c d 9 a b c d 10 a b c d 11 a b c d 12 a b c d 13 a b c d 14 a b c d 15 a b c d 16 a b c d 17 a b c d 18 a b c d 19 a b c d 20 a b c d Razem:  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 60 6. LITERATURA Pozycje ksi\kowe 1. Chodkowski A.: Encyklopedia Muzyki. PWN SA, Warszawa 2006 2. Everest F. A.: Podrcznik akustyki. Wydawnictwo Sonia Draga, Katowice 2004 3. Kaczmarska-KozBowska A, KotarbiDska E, Koton J, Mikulski W, [era J.: HaBas. Centralny Instytut Ochrony Pracy, 2002. 4. UrbaDski B.: Elektroakustyka w pytaniach i odpowiedziach  d\wik& . pByta& . ta[ma& . . WN-T, Warszawa 1984. 5. Uzarczyk A, ZabiegaBa W.: HaBas  charakterystyka czynnikw szkodliwych i niebezpiecznych w [rodowisku pracy. O[rodek Doradztwa i Doskonalenia Kadr, GdaDsk 1998. Strony internetowe 6. http://www.fizyka.kopernik.mielec.pl 7. http://www.audioton.republika.pl 8. http://www.profon.acoustics 9. http://www.info.sound.pl 10. http://www.wikipedia.org/wiki 11. http://www.rutaku@am u.edu.pl 12. http://www.artdesign.pl 13. http://www.bit-info.pl/index.php Rozporzdzenia i normy 14. PN - 81/N - 01307 HaBas. Dopuszczalne warto[ci poziomu dzwiku na stanowiskach pracy i oglne wymagania dotyczce przeprowadzania pomiarw 15. PN-87/B-02151.03 Akustyka budowlana. Ochrona przed haBasem pomieszczeD w budynkach. Izolacyjno[ akustyczna przegrd w budynkach oraz izolacyjno[ akustyczna elementw budowlanych 16. Rozporzdzenie Ministra Zdrowia i Opieki SpoBecznej z dnia 9 lipca 1996r. (Dz. U. Nr 86 poz. 394) w sprawie badaD i pomiarw czynnikw szkodliwych dla zdrowia w [rodowisku pracy 17. PN EN 20140-3 - Akustyka. Pomiary izolacyjno[ci akustycznej w budynkach i izolacyjno[ci akustycznej przegrd budowlanych. Cz[ 3. Pomiary laboratoryjne izolacyjno[ci od dzwikw powietrznych 18. PN ISO 140-6 - Akustyka. Pomiary izolacyjno[ci akustycznej w budynkach i izolacyjno[ci akustycznej przegrd budowlanych. Cz[ 6. Pomiary laboratoryjne izolacyjno[ci od dzwikw uderzeniowych 19. PN-EN ISO20354 - Akustyka. DzwikochBonno[ 20. PN-EN ISO 717-1 - Ocena izolacyjno[ci akustycznej w budynkach i izolacyjno[ci akustycznej elementw budowlanych. Izolacyjno[ od dzwikw powietrznych. 21. PN-EN ISO 717-2 - Ocena izolacyjno[ci akustycznej w budynkach i izolacyjno[ci akustycznej elementw budowlanych. Izolacyjno[ od dzwikw uderzeniowych. 22. PN EN ISO 717-2 - Akustyka. Ocena izolacyjno[ci akustycznej w budynkach i izolacyjno[ci akustycznej elementw budowlanych. Izolacyjno[ od dzwikw uderzeniowych. 23. PN-81/N - 01306 HaBas. Metody pomiaru. Wymagania oglne  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 61

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
04 Określanie właściwości surowców i materiałów
04 Określanie właściwości skór futerkowychidQ20
02 Określanie właściwości drewna
02 Określanie właściwości materiałów do produkcjiid699
Określanie właściwości surowców i skór wyprawionych do produkcji obuwia
Określenie właściwości surowca rybnego
Określanie właściwości materiałów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych stosowanych w drogownictwie
3 Okreslanie wlasciwosci ukladow dynamicznych
04 Grecja właściwa i Macedonia
Lekkie ściany wewnętrzne i ich właściwości akustyczne
Ekrany akustyczne zasady projektowania i oceny właściwości akustycznych
713[08] Z4 04 Wykonywanie izolacji akustycznych obiektów o podwyższonych wymaganiach akustycznych
OKREŚLENIE WŁAŚCIWOŚCI TRAKCYJNYCH POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH
Właściwości akustyczne szczelin
Właściwości akustyczne okien i nawiewników powietrza
09 Określanie właściwości materiałów odzieżowych

więcej podobnych podstron