Rumtilstande - Room modes

Rumtilstande er samlingen af ​​resonanser, der findes i et rum, når rummet er ophidset af en akustisk kilde, såsom en højttaler. De fleste rum har deres grundlæggende resonanser i området 20  Hz til 200 Hz, hvor hver frekvens er relateret til en eller flere af rummets dimensioner eller en skillevæg deraf. Disse resonanser påvirker lavfrekvent lav-mellemfrekvensrespons fra et lydsystem i rummet og er en af ​​de største hindringer for nøjagtig lydgengivelse.

Mekanisme for rumresonanser

Indtastningen af ​​akustisk energi til rummet ved de modale frekvenser og multipla deraf forårsager stående bølger. De knudepunkter og buge i disse stående bølger resulterer i lydstyrken af særlig resonansfrekvens er forskellig på forskellige steder i rummet. Disse stående bølger kan betragtes som en midlertidig lagring af akustisk energi, da de tager en begrænset tid at opbygge og en endelig tid til at sprede sig, når lydenergikilden er fjernet.

Image
Rumtilstande mellem to hårde vægge. Ved væggene skal der altid være en lydtryksantinode.

Minimeringseffekt af rumresonanser

Et rum med generelt hårde overflader udviser høje Q , skarpt afstemte resonanser. Absorberende materiale kan tilføjes til rummet for at dæmpe sådanne resonanser, som virker ved hurtigere at sprede den lagrede akustiske energi.

For at være effektivt skal et lag af porøst, absorberende materiale være i størrelsesordenen en kvart bølgelængde tykt, hvis det anbringes på en væg, som ved lave frekvenser med deres lange bølgelængder kræver meget tykke absorbere. Absorption sker gennem friktion af luftbevægelsen mod individuelle fibre med kinetisk energi omdannet til varme, og materialet skal således have den helt rigtige 'tæthed' med hensyn til fiberpakning. For løs, og lyden vil passere igennem, men for fast og refleksion vil forekomme. Teknisk set drejer det sig om impedanstilpasning mellem luftbevægelse og de enkelte fibre. Som anvendt til varmeisolering er glasfiber meget effektiv, men skal være meget tyk (måske fire til seks inches), hvis resultatet ikke bliver et rum, der lyder unaturligt 'dødt' ved høje frekvenser, men forbliver 'boomy' ved lavere frekvenser, så det giver absorption over et bredt frekvensområde. Gardiner og tæpper er kun effektive ved høje frekvenser (f.eks. 5 kHz og derover).

Som en tommelfingerregel bevæger lyden sig ved en fod pr. Millisekund (344 m / s), så bølgelængden af ​​toner ved 1 kHz er cirka en fod (344 mm) og ved 10 kHz omkring en tomme (34 mm). Selv seks tommer glasfiber har ringe effekt ved 100 Hz, hvor en kvart bølgelængde er over 2 fod (860 mm), og så tilføjelse af absorberende materiale har næsten ingen effekt i det nederste basområde i 20-50 Hz-regionen, selvom det kan medføre stor forbedring i det øvre basområde over 100 Hz.

Åbne åbninger, spredningscylindre (stor diameter og normalt væghøjde), omhyggeligt dimensionerede og placerede paneler og uregelmæssige rumformer er en anden måde at absorbere energi på eller bryde op resonanstilstande. Til absorption, som med store skumkiler set i anechoic kamre , opstår tabet i sidste ende gennem turbulens, da kolliderende luftmolekyler omdanner noget af deres kinetiske energi til varme. Dæmpede paneler, der typisk består af plader af hardboard mellem glasfiberlager, er blevet brugt til at absorbere bas ved at tillade bevægelse af overfladepanelet og energiabsorption ved friktion med fiberlagrene.

Hvis et rum konstrueres, er det muligt at vælge rumdimensioner, som dets resonanser er mindre hørbare for. Dette gøres ved at sikre, at flere rumresonanser ikke har samme frekvenser. For eksempel ville et kubisk rum udvise tre resonanser med samme frekvens.

Udligning af lydsystemet for at kompensere for det ujævne frekvensrespons forårsaget af rumresonanser er meget begrænset, da udligningen kun fungerer for en bestemt lytteposition og faktisk får svaret til at blive dårligere i andre lyttepositioner. Også store basforstærkninger fra lydsystem EQ kan reducere hovedrummet i selve lydsystemet alvorligt. Nogle leverandører leverer i øjeblikket detaljeret udstyr til rumindstilling, som kræver præcisionsmikrofoner, omfattende dataindsamling og bruger edb-elektronisk filtrering til at implementere den nødvendige kompensation for rumtilstandene. Der er en del kontroverser om den relative værdi af forbedringen i almindelige lokaler i betragtning af de meget høje omkostninger ved disse systemer.

Koncertsale

Meget store rum som koncertsale eller store tv-studier har grundlæggende resonanser, som er meget lavere i frekvens end små rum. Dette betyder, at de tæt placerede harmoniske resonanser sandsynligvis vil ligge i lavfrekvensområdet, og svaret har således tendens til at være mere ensartet.

Se også

Referencer

eksterne links