Huoneen muoti

Raummode ( englanninkielinen huonetila , siellä latinankielinen modus ; monikko: Raummoden ) on tekninen termi akustiikassa . Siinä kuvataan ominaisuuksia seisovat ääniaaltoja , joiden ominaistaajuus suljetuissa tiloissa, jolloin vaikutus kuulo vaikutelman ihmiset heidän on erityisen kiinnostava.

Huoneen muodit kahden kovan seinän välillä. Seinillä on aina oltava suurin äänenpaine , joka näkyy siellä olevista paineista.

Huonetila on ilman luonnollinen muoto, joka täyttää huoneen samalla, kun se värisee yhdessä useista luonnollisista taajuuksista. Värähtely värähtelee kahden vastakkaisen taipumistilan välillä . Huonetilat osoittavat, missä huoneessa tärinäsolmut ja antinodit kehittyvät tietyillä luonnollisilla taajuuksilla.

Tarkkailujakson aikana aalto ei enää kulje avaruuden läpi, mutta sillä on kiinteät amplitudimaksimit ja -minimit. Värähtelysolmut ovat amplitudin nollapisteitä , ts. H. murtuman esiintymiskohdassa ei ole taipumista. Käytännössä tämä tarkoittaa, että z. B. olohuoneissa, joissa on hifijärjestelmä, kuulovaikutus muuttuu henkilön aseman mukaan huoneessa. Huoneen akustiikasta riippuen jotkut olohuoneet kehittyvät matalalla taajuusalueella , erityisesti normaalien olohuoneen mitoilla , mikä voi vaikuttaa hyvin häiritsevästi. Ensisijaista ovat muodit, jotka ovat kehittyneimpiä. Tiloissa on kuusi vapausastetta varten ominaisvärähtelyt , mikä moniulotteisen koostumuksesta mahdollisen luonnollisen taajuudet ja niiden aaltomuodot.

Periaatteessa vallitsevat rajoitukset vähentävät jälleen suurimpien mahdollisten vapausasteiden määrää . Jos kokonaisluku- yliaaltoja ei oteta huomioon, jokaisella vapausasteella on luonnollinen värähtely. Tilojen tilojen vapausasteet voidaan rajoittaa kolmeksi hyväksi likiarvoksi laskelmille.

Ominaismoodien stimulointi

Vaikka pienissä huoneissa on erittäin erilliset luonnolliset taajuudet, suurissa huoneissa, kuten kirkoissa, kaikki tilat menevät päällekkäin muodostaen jatkuvuuden - jälkikaiunta tapahtuu voimakkaammin . Huoneissa huonetilat heijastavat huoneen äänen värimuutoksia, koska tietyt sävyt ovat erityisen näkyviä ja niillä on epätasainen energian jakautuminen huoneessa. Jos esiintyy erillisiä resonanssitaajuuksia , ne ovat havaittavampia kuin jos useat resonanssit jakautuvat tasaisesti spektriin .

Tietty resonanssitaajuusjakauma on huoneen fyysinen ominaisuus, joka riippuu sen mitoista. Vain tietyt taajuudet ovat innoissaan. Sekä kohonnut taso että äänen kesto ovat merkityksellisiä näissä resonanssiefekteissä . Akustisen tilan amplitudi riippuu sen sijainnista avaruudessa. Äänen värin aste on siis erilainen.

Pysyvä aalto. Pääissä (huoneen rajoissa) painevatsa näkyy maksimissaan.

Schröder-taajuus

Jos tiedät jälkikaiunta-aikaa ja tilaa (sekunneissa) ja sen tilavuus (in ), Schröder taajuus tai suuri huone taajuutta voidaan määrittää avulla seuraavat lukuarvo yhtälö , joka on noin 300 Hz useimmissa huoneissa:${\ displaystyle T}$${\ displaystyle V}$${\ displaystyle \ mathrm {m ^ {3}}}$${\ displaystyle f _ {\ text {s}}}$

${\ displaystyle f _ {\ text {s}} = 2000 \, {\ sqrt {\ frac {\ text {T}} {\ text {V}}}} {\ text {Hz}} \ approx {\ frac {1} {\ pi}} {\ sqrt {\ frac {c_ {S} ^ {3} {T}} {V}}} = {\ frac {c_ {S}} {r_ {H} \ pi} }}$

Lähes samat tulokset, jos käytetään äänen nopeutta c _S tai Hallin sädettä r _H ja jaetaan tulos π: llä.

Schröder-taajuuden alapuolella huoneen akustiset tilat voivat aiheuttaa havaittavan äänen värimuutoksen. Koska nämä vaikuttavat erityisesti alempiin sävyihin, ne koetaan kuohuviksi , kukoistaviksi tai yhden nuotin bassoiksi . Edellä kuitenkaan ne eivät aiheuta kuultavissa vääristymistä lisääntymisen olohuoneissa koska tilat sulautuvat toisiinsa muodossa tiheä heijastuksia ja kaikua.

laskeminen

Ensisijaisesti lasketaan kolme tyypillistä neliömäisen kuunteluhuoneen seisomistilaa . Nämä ovat aksiaalisia (pituussuuntaisia), tangentiaalisia ja diagonaalisia tiloja (joita kutsutaan myös velvollisiksi tai vinoiksi moodeiksi). Aksiaaliset tilat hallitsevat selvästi.

"Ensimmäisen asteen avaruusmoodi tapahtuu taajuudella, jonka puoli aallonpituutta vastaa kahden seinän välistä etäisyyttä. [...] Tarkasteltavan seinäparin ympäröimän yksiulotteisen tilan luonnolliset taajuudet lasketaan ${\ displaystyle f _ {\ text {n}}}$

${\ displaystyle f _ {\ text {n}} = {\ frac {c_ {0} \ cdot n} {2 \ cdot d}}}$

se on

• ${\ displaystyle c_ {0}}$äänen nopeus ,
• ${\ displaystyle d}$ kahden seinän ja
• ${\ displaystyle n}$ huonetilan järjestys, joka samalla vastaa äänenpainiminimien lukumäärää [...].

Kahden rinnakkaisen seinän näkökohdat voidaan siirtää kolmiulotteisiin neliömäisiin huoneisiin. Aksiaalisiksi kuvattujen moodien lisäksi on myös tilaa kahden vastakkaisen seinäparin välillä, joiden polut liikkuvat avaruuden kahdessa ja kolmessa ulottuvuudessa. Näitä kutsutaan tangentiaalisiksi tiloiksi kaksiulotteisessa tapauksessa ja vinoiksi moodeiksi kolmiulotteisissa tapauksissa.

Neliömäisen huoneen kaikkien luonnollisten taajuuksien laskeminen voidaan tehdä kaavalla, jonka John William Strutt, 3. paroni Rayleigh , kuvasi vuonna 1896 : ${\ displaystyle f _ {\ mathrm {n_ {x} / n_ {y} / n_ {z}}}}$

${\ displaystyle f _ {\ mathrm {n_ {x} / n_ {y} / n_ {z}}} = {\ frac {c_ {0}} {2}} {\ sqrt {\ vasen ({\ frac { n_ {\ text {x}}} {l _ {\ text {x}}}} \ right) ^ {2} + \ left ({\ frac {n _ {\ text {y}}} {l _ { \ text {y}}}} \ right) ^ {2} + \ left ({\ frac {n _ {\ text {z}}} {l _ {\ text {z}}}} \ right) ^ { 2}}} \,}$

se on

• taas äänen nopeus,${\ displaystyle c_ {0}}$
• ${\ displaystyle l _ {\ text {x}}, l _ {\ text {y}}}$ja ovat huoneen mitat, ts. pituus, leveys ja korkeus, ja${\ displaystyle l _ {\ text {z}}}$
• ${\ displaystyle n _ {\ text {x}}, n _ {\ text {y}}}$ja merkitään tilojen järjestykset vastaaviin suuntiin. [...]${\ displaystyle n _ {\ teksti {z}}}$

Paikallinen äänenpaineen - äänen nopeuden - jakauma ja siten monimutkaisten äänikenttäimpedanssien kolmiulotteinen kenttä koostuu huoneen kaikkien moodien päällekkäisyydestä . Huonetilat ovat järjestelmiä, jotka kykenevät resonanssiin. "( Stefan Weinzierl )

Atomiluku

Taajuudet ja luonnolliset värähtelytavat on nimetty järjestysnumeronsa mukaan, ts .:

1. Ensimmäinen luonnollinen värähtelymuoto tai perusmuoto esiintyy silloin, kun värähtely tapahtuu ensimmäisen luonnollisen taajuuden, perustaajuuden kanssa .
2. Luonnollisen värähtelyn toinen muoto värähtelee toisella luonnollisella taajuudella.
3. jne.

Jos luonnollisten taajuuksien koostumus on monimutkaisempi esimerkiksi huoneissa, järjestysnumero annetaan sulkeissa, joissa on useita numeroita tai erotetaan pilkuilla.

Vaikutusten minimointi

Kova seinämäinen huone näyttää erottuvat huiput tietyillä huoneen resonanssitaajuuksilla. Tämä voidaan muuttaa kautta äänen absorption toimenpiteitä . Nämä absorboivien materiaalien määrästä ja sijainnista riippuen nämä ominaispiirteet vähenevät. Nyt on olemassa useita akustisia vaimentimia, jotka soveltuvat ensisijaisesti tiettyjen taajuusalueiden vaimentamiseen. Mikrorei'itettyjä kattopaneeleja, rei'ityksellä varustettuja erikoiskalvoja ja tavanomaisia ​​absorberipaneeleja voidaan käyttää tai yhdistää huoneen akustiikan optimoimiseksi kyseiselle käyttöalueelle.

Käytetään myös passiivisia ja aktiivisia resonanssin vaimennimia . Jos huoneen geometriaa on mahdollista muuttaa suunnitteluvaiheessa, voit saavuttaa suotuisat mittasuhteet. Yhdessä sopivien äänenvaimennusindikaattoreiden kanssa huoneen akustiikkaa voidaan edelleen optimoida käyttöalueelle. Seinärakenteella on vaikutusta myös huoneen akustiikkaan; kevyt rakenne tarkoittaa yleensä sitä, että lisätoimenpiteitä ei tarvita. Kokolattiamatot tai raskaat verhot kuitenkin muuttavat huoneen akustiikan alueeksi, jota ei välttämättä tarvitse vaimentaa. Nämä eivät juurikaan vaikuta syvään huonetilaan, joka johtaa huoneen mölyyn.

Äänijärjestelmät

Jotkut palveluntarjoajat ovat tarjonneet monimutkaisia ​​ns. Huonekorjausjärjestelmiä mittausmikrofoneilla vuodesta 1990 lähtien ja käyttävät nykyisiä digitaalisia suodatusvaihtoehtoja tarvittavan huonetilojen kompensoinnin toteuttamiseksi. Kun otetaan huomioon näiden järjestelmien korkeat kustannukset, normaalien huoneiden parannuksen suhteellisesta arvosta on kiistoja. Optimaalinen käyttö edellyttää, että käyttäjällä on perustiedot akustisista keskinäisistä suhteista ja kattava tiedonkeruu asennuspaikalla, mikä on suoritettava automaattisesti laitteen asetusvaiheessa. Käytetyn äänijärjestelmän taajuusvasteella tapahtuvalla kompensoinnilla ja tasauksella on rajoitettu käyttö, koska ajallisiin prosesseihin, kuten jälkikaiunta-aikaan ja transientteihin, ei vaikuteta. Tasaus sopii vain tiettyyn kuuntelupisteeseen ja väärin käytettynä voi jopa heikentää muita kuuntelupisteitä. Kaiutinta tai mittausmikrofonia ei saa sijoittaa solmuun, koska taajuuden akustisesti aiheuttamaa peruutusta ei voida kompensoida lisäämällä saman taajuuden vahvistusta. Tällainen ylikompensointi ajaisi kaiuttimet ylikuormittamatta mitään tuntuvia etuja.

Huonekorjausjärjestelmät tallentavat todellisen tilataajuusvasteen mittauspaikkaan, käyttäjä voi yleensä valita kohdekäyrän tai suunnitella sen itse, ja korjausjärjestelmä tuottaa tasauskäyrän, jonka on tarkoitus kompensoida kohdekäyrän ja mittauksen välinen ero käyrä. Kohdekäyrän suunnittelu vaatii tietoa ja huomiota paikallisiin olosuhteisiin; yksinkertaisuuden vuoksi käytetty suoraviivainen taajuusvaste-eritelmä olisi tyypillinen aloittelijan virhe. Vaikka kaiuttomassa huoneessa mitattu kaiutin osoitti silti lineaarista taajuusvastetta, huoneiden käytännöllisessä käytössä huoneiden resonanssien lisäksi on odotettavissa aikaviiveellä saapuvia heijastuksia lattiaan, kattoon ja sivuseiniin. Tuloksena saatu mitattu taajuusvaste ei voi enää olla lineaarinen, koska mittauksen aikaikkunan on oltava riittävän suuri estämään huoneen resonanssien muodostumista.

Vaihtoehtoinen kompromissi on tunnettujen huoneresonanssitaajuuksien tukahduttaminen mahdollisimman täydellisesti käyttämällä digitaalisia kampa- tai lovisuodattimia huoneen valaistuksessa. Toinen mahdollisuus on lisätä bassokaiuttimien ja vahvistinkanavien määrää ja ohjata niitä vaiheen vastakohtana vaikuttavilla resonanssitaajuuksilla monimutkaisen digitaalisen prosessoinnin avulla ja ottamalla huomioon signaalin etenemisajat huoneen läpi ja siten osittain poistaa heijastukset, jolloin kaiuttimien sijainti huoneessa on erityisen tärkeä Merkitys on. Tämä parantaa osittain lisääntymistä suuremmissa huoneissa ja jättää huomiotta huonetilat tangentiaalisessa ja diagonaalisessa kohdistuksessa.

Katso myös

• Normaali tärinä
• Shunt-impedanssi

kirjallisuus

• J. Krüger, M. Leitner, P. Leistner: PC-instrumentit akustisten parametrien mittaamiseen ja testaamiseen . Julkaisussa: IBP communication . nauha 331 , ei. 25 , 1998 ( fraunhofer.de [PDF]). 
• HV Fuchs, C.Häusler, X. Zha: Pienet reiät, iso vaikutus. Julkaisussa: kipsilevyn akustiikka. 14, nro 8, 1997, sivut 34-37.
• HV Fuchs, M.Möser: Äänenvaimentimet. Julkaisussa: Gerhard Müller: Teknisen akustiikan taskukirja. Springer, 2003, ISBN 3-540-41242-5 , s.247 ( rajoitettu esikatselu Google- teoshaulla ).
• H. Kuttruff, E. Mommertz: Huoneen akustiikka. Julkaisussa: Gerhard Müller: Teknisen akustiikan taskukirja. Springer, 2003, ISBN 3-540-41242-5 , s.331 ( rajoitettu esikatselu Google- teoshaulla ).

nettilinkit

• Spatiaalinen ominaismuodolaskin. Suorakulmaisten huoneiden osalta tämä laskin määrittää huoneen ominaismuodot, joilla on 20 pienintä luonnollista taajuutta, ja näyttää ne nousevassa järjestyksessä.
• Suorakulmaisten huoneiden kolmen huonetilan laskeminen (seisovan aallon laskenta)
• Kattava huonetilan laskin (3D-näkymä kunkin tilan painejakaumasta, äänentoisto, Bonello-kaavio, pultin alue, Schröder-taajuus jälkikaiunta-ajan mukaan jne.)
• Tilojen ero huoneiden äänenpaineen jakautumisen ja merkkijonovärähtelymoodien välillä
• Menettely huoneakustiikan analysoimiseksi - Käytännön ohjeet huoneakustiikan määrittämiseksi
• Simulaatio pienten huoneiden herätyksestä matalilla taajuuksilla, IBP, Fraunhofer-instituutin rakennusfysiikka ( Memento 11. elokuuta 2011 Internet-arkistossa )

Yksittäiset todisteet

1. ^ Thomas Görne: Äänitekniikka. 2008, ISBN 3-446-41591-2 , s. 72 ( rajoitettu esikatselu Google- teoshaulla ).
2. ^ Stefan Weinzierl: Äänitekniikan käsikirja. 2008, ISBN 3-540-34300-8 , s. 284–285 ( rajoitettu esikatselu Google- teoshaulla ).
3. ↑ Huoneakustiikka, tutkimussuunta: "Mikrorei'itetyt metallikasetit vääränä katona". ( Memento 21. lokakuuta 2012 Internet-arkistossa ) Fraunhofer Institute for Building Physics:
4. ↑ Huoneen sopivat mitat. Haettu 27. maaliskuuta 2020 .