Akustiikasta

Huoneen jälkikaiun kesto määräytyy sen koon ja pintamateriaalien perusteella. Kuitenkin tavoiteltu jälkikaiun kesto riippuu huoneen odotetusta käytöstä. Energiset ja aktiiviset tilat usein haluavat pidemmän jälkikaiunta-ajan, kun taas muissa tiloissa (joissa puheen ymmärrettävyys ja mukavuus ovat tärkeitä) tarvitaan paljon lyhyempiä kaikumisaikoja. Alta näet, kuinka paljon jälkikaiun kestoa huoneesi tarvitsee ja kuinka saavuttaa se oikean akustisen suunnittelun avulla.

Yleisimmät tilat, jotka vaativat akustista käsittelyä hyväksyttävän jälkikaiunta-ajan saavuttamiseksi:

Äänityshuoneet ja studiot: Ihanteellinen jälkikaiun kesto on 0,3 sekuntia. Kaikua voidaan lisätä, mutta sitä on vaikeampi poistaa jälkikäteen.

Kokoustilat (jos pidetään puhelinkokouksia): Alle 0,7 sekuntia, etenkin jos käytetään mikrofoneja.

Luentosalit ja luokkahuoneet: Useimmissa luokkahuoneissa tavoitteena on 0,6 sekuntia, suuremmissa luentosaleissa 1,0 sekuntia.

Ravintolat: 0,7-1,1 sekuntia, riippuen tilan tunnelmasta aina intiimistä ravintolasta urheilubaariin.

Oikeustalot: Useimmissa oikeustalojen istuntosalissa tavoitteena on 1,0 sekuntia tai alle.

Monikäyttöiset auditoriot: 1,3 sekuntia on hyväksyttävä. Jälkikaiun kesto ei saa ylittää 1,5 sekuntia.

Kirkot: Kirkkojen jälkikaiunta-ajan tulisi olla alle 1,2 sekuntia. Kirkot, joissa on klassista musiikkia, voivat toivoa pidempää jälkikaiun kestoa, kun taas nykyajan palvelut haluavat 1,5 sekuntia tai vähemmän.

Esityspaikat: 1,2 sekuntia ja ne vaativat myös laajakaistaista akustista imeytymistä.

Kuinka akustisesti elävä tilani pitäisi olla?

Yleinen kysymys, jonka saamme Commercial Acoustics -yrityksessä, on “Kuinka akustisesti elävä tilani pitäisi olla?” Esimerkiksi jotkut ravintoloiden johtajat suosivat “eläväistä” tilaa, kun taas toiset haluavat “intiimimmän” ympäristön. Vaikka tästä on melko paljon erilaisia mielipiteitä ja subjektiivisuutta, on myös tieteellinen lähestymistapa. Voit saada energisen tunnelman säilyttäen samalla puheen selkeyden asiakkaillesi valitsemalla sopivan tavoitellun jälkikaiunta-ajan.

Tietyt tilat edellyttävät tiukempia jälkikaiunta-ajan rajoituksia kuin toiset. Esimerkiksi suljetussa toimistossa tai hotellihuoneessa ei todennäköisesti tarvita selkeää kommunikaatiota useiden ihmisten välillä. Samoin pieniä liikuntasaleja, joita käytetään vain urheiluun, ei pidetä kriittisinä. Jopa tiloja, joissa on paljon ihmisiä, voidaan laiminlyödä akustisesti, jos puhetilaisuuksia ei ole usein, kuten varastoja ja tehtaita.

Tilat, joissa puheen ymmärrettävyys on tärkeää tai jopa kriittistä, sisältävät luokkahuoneet, ravintolat, luentosalit ja muut vastaavat tilat. Myös paikat, joissa kirkas akustiikka parantaa kokemusta, vaativat usein rajoitetun jälkikaiunta-ajan, kuten museot, teatterit ja esityssalit.

Lyhyempi jälkikaiun kesto EI ole aina parempi. Esimerkiksi ravintolat haluavat jälkikaiunta-ajan olevan 0,7-1,1 sekuntia riippuen tilan halutusta elävyydestä. Hienot ruokaravintolat tai intiimit ravintolat haluavat usein 0,7 sekunnin jälkikaiunta-ajan, kun taas vilkas urheilubaari tai nopeatempoinen paikka saattaa toivoa lähempänä 1,1 sekunnin jälkikaiun kestoa. Jälkimmäisessä tapauksessa matala jälkikaiun kesto saattaa aiheuttaa ei-toivotun vaikutuksen tehdä tilasta “kuolleemman” kuulostavan

Äänidiffuusio

Äänen diffuusio ja äänen absorptio ovat kaksi akustista käsitettä, jotka ovat keskeisiä paremman äänen saavuttamisessa tilassa.

Äänen diffuusio: Diffuusio on menetelmä, jolla äänen energiaa levitetään diffuusorin avulla paremman äänen saamiseksi tilassa. Akustiikan laajassa maailmassa äänen diffuusioprosessi ja välineet ovat laajalti väärinymmärrettyjä, jopa joiltain akustiikan ammattilaisilta. Tämä vaikuttaa hieman oudolta, koska se on yksi vain kahdesta työkalusta “paremman äänen huoneessa” -työkalupakissamme.

Kyllä, on vain kaksi akustista työkalua, jotka ovat käytettävissä äänen parantamiseksi tilassa, olipa tila sitten valtava tai pieni: äänen absorptio ja äänen diffuusio. Molemmat työkalut parantavat äänien havaitsemista tiloissa, jotka ilman käsittelyä vaikuttaisivat haitallisesti ääneen. Suurissa akustisesti suunnitelluissa tiloissa, kuten konserttisaleissa, diffuusio on useimmiten sisäänrakennettu huoneen fyysiseen geometriaan – seinien ja kattojen muotoihin (lattiat ovat lähes aina tasaisia ja toimivat suurina tasaisina heijastimina, vaikka olisivatkin loivasti kaltevia).

On syytä muistaa, että absorptio ja diffuusio EIVÄT ole samoja kuin menetelmät, joita käytetään äänen vuotojen vähentämiseen ja tilan ulkopuolelle, yleensä kutsuttu “äänieristykseksi”, mikä johtaa “vähemmän meluun” (melu määritellään kaikkena ei-toivottuna äänenä). Absorptiota ja diffuusiota kutsutaan tilakäsittelyiksi ja niitä käytetään “paremman äänen” saavuttamiseen.

Miksi tarvitsisimme parempaa ääntä huoneissa? Koska useimmat seinät, lattiat ja katot koostuvat kovista, tasaisista pinnoista, jotka heijastavat voimakkaasti äänienergiaa eteenpäin. Nämä voimakkaat, voimakkuudeltaan liki ennallaan olevat heijastukset aiheuttavat ongelmia, kun ne yhdistyvät alkuperäisen äänen kanssa, joka saapuu korviimme suoraan ilman heijastumista. Koska heijastukset tekevät pidemmän matkan, ne ovat viivästyneitä verrattuna alkuperäiseen ääneen (katso kuva 1).

Useat viivästykset monista tasaisista pinnoista yhdistettynä alkuperäiseen ääneen lisäävät liikaa kaikua ja heijastuksia. Yhtä ongelmallista on, että äänen heijastuksista johtuvat viiveet aiheuttavat ajoitus- (tai “vaihe”) virheitä – nämä häiritsevät äänen tarkkuutta ja aiheuttavat taajuuksien lisääntymistä ja vähentymistä, joita kutsutaan “kampasuodattumiseksi” (nimitys johtuu taajuusvasteen huippujen ja kuoppien muodosta). Alkuperäisen äänen kuuleminen tarkasti, olipa kyse sitten äänistä, musiikki-instrumenteista tai kaiuttimista, muuttuu vaikeaksi. Liikaa alkuperäisellä tasolla olevaa heijastunutta äänienergiaa aiheuttaa tilojen äänen kuulemisen ei-toivottuna, epämukavana ja väistämättömänä meluna.

Kuva 1 – Alkuperäinen ääni: punaiset viivat; heijastunut ääni: siniset ja vihreät viivat

Koska äänieristys on yksi niistä prosesseista, joihin monet ihmiset ajattelevat liittyvän akustisiin käsittelyihin, katsotaanpa ensin helppoa määritelmää äänieristykselle ennen kuin tarkastelemme diffuusiota: akustinen äänieristys on prosessi, jossa vähennetään äänen energiaa (ks. kuva 2), toisin sanoen heijastamisen sijaan. Imeytetty äänienergia ei ole kuitenkaan tasainen kaikilla taajuuksilla, mikä yleensä aiheuttaa muutoksen äänensävyn havaitsemisessa ja korkeammat taajuudet imeytyvät helpoimmin. Useimmiten äänieristävä paneeli huokoisesta materiaalista (lasikuitu, puuvilla, mineraalivilla, puukuitu) asetetaan huoneeseen koville, tasaisille ääntä heijastaville pinnoille vähentämään energiaa, joka “kimpoaa” takaisin huoneeseen.

Kuva 2 – äänen heijastumisenergiaa vähennetään absorboivilla paneeleilla

Akustisten lasikuitupaneelien valmistajat mainostavat niitä usein ainoana ratkaisuna, ja joissakin tilanteissa, kuten liikuntasaleissa, ravintoloissa ja kirkoissa, absorboivat paneelit voivat olla ainoat tarvittavat tilakäsittelyt. Lisäksi nämä paneelit ovat edullisia ja laajasti saatavilla. Käytännössä kuitenkin on mahdollista olla liian monta absorboijaa huoneessa, mikä voi aiheuttaa havaittavan eron odotetun lopputuloksen ja “liikaa vaimennetun” akustisen todellisuuden välillä. Liian voimakkaasti absorboivat tilakäsittelyt voivat aiheuttaa omat ongelmia joissakin tiloissa.

Absorboinnin ja diffuusion tasapaino on parempi kriittisten kuuntelutilojen kannalta. Diffuusion lisääminen (ks. kuva 3) pitää riittävästi energiaa huoneessa saaden sen kuulostamaan luonnollisemmalta ja levittää osan heijastuneesta energiasta. Lisäksi diffuusio voi antaa vaikutelman suuremmasta tilasta, mikä on hyvä pienemmissä kuunteluhuoneissa. Ammattimaiset kuuntelijat, kuten äänitysinsinöörit ja audiofiilit, pyrkivät yleensä 50 prosentin sekoitukseen absorptiota ja diffuusiota.

Kuten aiemmin mainittiin, monet ihmiset ajattelevat, että äänen absorptio on ainoa saatavilla oleva tilankäsittelyvaihtoehto. Samoin jotkut ihmiset ajattelevat, että on vain yksi tyyppi diffuusioratkausja – kvadraattinen jäännös diffuusori (QRD). QRD-käsittelyt perustuvat heijastuneen äänen ajoituksen eli vaiheen siirtämiseen äänen energian levittämiseksi. Niitä käytetään useimmiten kuuntelu- ja tarkkaamoiden takaseinällä, koska vaiheen sekalaiset heijastukset aiheuttavat lobbausta (epätasainen taajuuden jakautuminen) ja luovat äänikuvan sijoitusongelmia, kun niitä käytetään ensimmäisen heijastuksen kohdissa sivu- ja etuseinillä. Pyramidin ja kuution muotoisia heijastimia käytetään myös diffuusioelementteinä, mutta tämän tyyppisiä heijastimia käytetään parhaiten kuuntelijoista kauempana olevilla pinnoilla kuin kaarevat tai pallomaiset diffuusorit niiden tasaisen heijastuspinnan vuoksi.

Entä geometristen muotojen käyttö diffuusoreina. Kaksi parasta diffuusorigeometriaa ovat “viipaleet” tai osat sylinterimäisistä ja pallomaisista muodoista, koska ne levittävät äänienergiaa tasaisesti tilassa. Näiden muotojen lisäetuja ovat, että hajotetut heijastukset ovat laajakaistaisia, vaikuttavat laajaan taajuusalueeseen, ja tasaisesti heijastunut ääni on vaiheen suhteen yhdenmukainen, mikä tarkoittaa, että alkuperäisen äänen ajoitus säilytetään mahdollisimman hyvin. Sylinterimäisillä ja pallomaisilla muodoilla on vakio säde, joka varmistaa äänen tasaisen leviämisen riippumatta saapumiskulmasta (saapuvien ääniaaltojen suunta). Pallomaiset muodot hajottavat kahdessa ulottuvuudessa (korkeus ja leveys), kun taas sylinterimäiset muodot hajottavat joko pysty- tai vaakasuunnassa riippuen asennosta.

Diffuusio saa nykyään laajempaa hyväksyntää äärimmäisen hyödyllisenä ja luonnollisen kuuloisena vaihtoehtona auttaakseen ongelmallisia tiloja kuulostamaan paljon paremmilta. Edullisia sylinterimäisiä diffuusoreita valmistetaan esim. kaarevasta alumiinista, tarjoten laajan valikoiman viimeistelyvärejä ja tyylejä, sisältäen kankaan, värit ja puuviilut (ks. kuva 4). Sijoitettuna seiniin ja kattoihin ensimmäisen heijastuskohdan kohdalle kuuntelu- ja äänitystiloissa vaiheeltaan yhdenmukaiset sylinterimäiset osat parantavat todella ääntä – ja sisustusta – lähes missä tahansa huoneen tai tilan muodossa.

Kuva 4 – kaarevan pinnan diffuusori