Moda in camera

Raummode ( dall'inglese room mode , lì dal latino modus ; plurale: Raummoden ) è un termine tecnico in acustica . Descrive le proprietà delle onde sonore stazionarie con una frequenza naturale in stanze chiuse, per cui l'effetto sull'impressione uditiva delle persone in esse è di particolare interesse.

Moda da camera tra due pareti dure. Deve sempre esserci la massima pressione sonora sulle pareti , che può essere vista dai rigonfiamenti di pressione lì.

Una modalità stanza è una forma naturale dell'aria che riempie la stanza mentre vibra a una delle numerose frequenze naturali. L'oscillazione oscilla tra due stati di deflessione opposti . Le modalità della stanza mostrano dove nella stanza i nodi di vibrazione e gli antinodi si sviluppano a determinate frequenze naturali.

Per il periodo di osservazione, l'onda non viaggia più nello spazio, ma ha massimi e minimi di ampiezza fissi . I nodi di oscillazione sono punti zero dell'ampiezza, i. H. non c'è deflessione nel punto in cui si verifica un nodulo. In pratica questo significa che z. B. per i soggiorni con impianti hi-fi, l'impressione dell'udito cambia con la posizione della persona nella stanza. A seconda dell'acustica della stanza , alcune modalità del soggiorno si sviluppano nella gamma delle basse frequenze , specialmente con le normali dimensioni del soggiorno , il che può avere un effetto molto disturbante. Di primaria importanza sono quelle mode più sviluppate. Nelle stanze ci sono sei gradi di libertà per le vibrazioni naturali , risultando in una composizione multidimensionale delle possibili frequenze naturali e delle loro forme d'onda.

In linea di principio, il numero di gradi di libertà massimi possibili viene nuovamente ridotto dai vincoli prevalenti . Se si escludono le armoniche intere , si ha un'oscillazione naturale per ogni grado di libertà. I gradi di libertà per i modi negli spazi possono essere limitati a tre come buona approssimazione per i calcoli.

Stimolazione di modalità automatiche

Mentre le stanze piccole hanno frequenze naturali estremamente discrete , in stanze grandi come le chiese tutte le modalità si sovrappongono per formare un continuum - il riverbero si verifica più intensamente . Nelle stanze, le modalità stanza riflettono il modo in cui il suono di una stanza è scolorito perché alcuni toni sono particolarmente importanti e hanno una distribuzione non uniforme dell'energia all'interno della stanza. Se si verificano frequenze di risonanza discrete , queste sono più evidenti rispetto a quando più risonanze sono distribuite uniformemente nello spettro .

Una certa distribuzione della frequenza di risonanza è una proprietà fisica della stanza che dipende dalle sue dimensioni. Solo alcune frequenze sono eccitate. Sia il livello aumentato che la durata del suono giocano un ruolo in questi effetti di risonanza . L'ampiezza di una modalità acustica dipende dalla sua posizione nello spazio. Il grado di colorazione del suono quindi varia da luogo a luogo.

Un'onda stazionaria. Alle estremità (i confini della stanza) appare al massimo una pancia a pressione.

Frequenza di Schröder

Se si conosce il tempo di riverbero di una stanza (in secondi) e il suo volume (in ), la frequenza di Schröder o la frequenza di una stanza grande può essere determinata con l'aiuto della seguente equazione del valore numerico , che è di circa 300 Hz nella maggior parte delle stanze:${\ displaystyle T}$${\ displaystyle V}$${\ displaystyle \ mathrm {m ^ {3}}}$${\ displaystyle f _ {\ text {s}}}$

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

Quasi lo stesso risultato se si usa la velocità del suono c _S o il raggio di Hall r _H e si divide il risultato per π.

Al di sotto della frequenza di Schröder, le modalità acustiche della stanza possono causare uno scolorimento percettibile del suono. Poiché questi influenzano particolarmente i toni più bassi, sono percepiti come bassi ronzanti , rimbombanti o di una nota . Sopra, però, non provocano alcuna distorsione udibile della riproduzione nei salotti perché i modi si fondono l'uno nell'altro sotto forma di densi riflessi e riverberi.

calcolo

Vengono principalmente calcolati tre tipi di modalità in piedi che si verificano in una tipica stanza di ascolto cuboide . Questi sono modi assiali (longitudinali), tangenziali e diagonali (chiamati anche modi obbligati o obliqui). Le modalità assiali dominano chiaramente.

“La modalità spaziale del primo ordine si verifica a una frequenza la cui mezza lunghezza d'onda corrisponde alla distanza tra le due pareti. [...] Si calcolano le frequenze naturali dello spazio unidimensionale racchiuso dalla coppia di muri in esame ${\ displaystyle f _ {\ text {n}}}$

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

È

• ${\ displaystyle c_ {0}}$la velocità del suono ,
• ${\ displaystyle d}$ la distanza tra le due pareti e
• ${\ displaystyle n}$ l'ordine della modalità ambiente, che allo stesso tempo corrisponde al numero di minimi di pressione sonora [...].

Le considerazioni fatte su due pareti parallele possono essere trasferite a stanze cuboidi tridimensionali. Oltre alle modalità descritte come assiali, esistono anche modalità tra due coppie di muri contrapposte, i cui percorsi si muovono in due e tre dimensioni dello spazio. Questi sono chiamati modi tangenziali nel caso bidimensionale e modi obliqui nel caso tridimensionale.

Il calcolo di tutte le frequenze naturali di una stanza cuboide può essere fatto con la formula descritta da John William Strutt, 3 ° barone Rayleigh nel 1896 : ${\ displaystyle f _ {\ mathrm {n_ {x} / n_ {y} / n_ {z}}}}$

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

È

• di nuovo la velocità del suono,${\ displaystyle c_ {0}}$
• ${\ displaystyle l _ {\ text {x}}, l _ {\ text {y}}}$e sono le dimensioni della stanza, cioè lunghezza, larghezza e altezza, e${\ displaystyle l _ {\ text {z}}}$
• ${\ displaystyle n _ {\ text {x}}, n _ {\ text {y}}}$e denotare gli ordini delle modalità nelle rispettive direzioni. [...]${\ displaystyle n _ {\ text {z}}}$

La distribuzione spaziale della pressione sonora - velocità del suono - e quindi il campo tridimensionale delle complesse impedenze di campo sonoro è costituito dalla sovrapposizione di tutti i modi di una stanza . Le modalità room sono sistemi capaci di risonanza. "( Stefan Weinzierl )

Numero atomico

Le frequenze e le modalità naturali di vibrazione sono denominate in base al loro numero ordinale, ovvero:

1. La prima forma di oscillazione naturale o forma di base si verifica nel caso di un'oscillazione con la prima frequenza naturale, la frequenza di base .
2. La seconda forma di oscillazione naturale oscilla alla seconda frequenza naturale.
3. eccetera.

Se la composizione delle frequenze naturali è più complessa, ad esempio nelle stanze, il numero ordinale è indicato tra parentesi con più cifre o separato da virgole.

Ridurre al minimo l'impatto

Una stanza con pareti rigide mostra picchi distintivi a determinate frequenze di risonanza della stanza. Questo può essere modificato mediante misure di assorbimento acustico . A seconda della quantità e della posizione dei materiali assorbenti in una stanza, queste caratteristiche distintive si riducono. Ora ci sono una varietà di materiali di assorbimento acustico che sono adatti per attenuare preferenzialmente alcune gamme di frequenza. Pannelli per controsoffitti microforati, pellicole speciali con perforazioni e pannelli assorbenti convenzionali possono essere utilizzati o combinati per ottimizzare l' acustica della stanza per la rispettiva area di applicazione.

Vengono utilizzati anche assorbitori di risonanza passivi e attivi . Se è possibile modificare la geometria della stanza in fase di progettazione, è possibile ottenere proporzioni favorevoli. In combinazione con adeguati indicatori di riduzione del rumore, l'acustica della stanza può essere ulteriormente ottimizzata per l'area di applicazione. Il tipo di costruzione della parete ha anche un impatto sull'acustica della stanza; la costruzione leggera di solito significa che c'è meno bisogno di misure aggiuntive. Tuttavia, moquette o tende pesanti modificano l'acustica della stanza in un'area che non deve essere necessariamente attenuata. Questi non hanno quasi alcuna influenza sulle modalità della stanza profonda che portano al rombo della stanza.

Sistemi audio

Alcuni fornitori offrono dal 1990 complessi cosiddetti sistemi di correzione della stanza con microfoni di misurazione e utilizzano le attuali opzioni di filtraggio digitale per implementare la compensazione necessaria per le modalità della stanza. Dato il costo elevato di questi sistemi, vi è controversia sul valore relativo del miglioramento nelle stanze normali. Un utilizzo ottimale richiede che l'operatore abbia una conoscenza di base delle interrelazioni acustiche e una vasta acquisizione dei dati nel sito di installazione, che deve essere eseguita automaticamente in fase di impostazione del dispositivo. La compensazione e l'equalizzazione tramite la risposta in frequenza del sistema audio utilizzato sono di uso limitato, poiché i processi temporali non vengono influenzati, come il tempo di riverbero e i processi transitori. L'equalizzazione si adatta solo a una certa posizione di ascolto e, se utilizzata in modo errato, può persino peggiorare altre posizioni di ascolto. Né l'altoparlante né il microfono di misura possono essere posti in un nodo, perché la cancellazione di una frequenza indotta acusticamente non può essere compensata aumentando l'amplificazione della stessa frequenza. Tale sovracompensazione sovraccaricherebbe gli altoparlanti senza alcun beneficio apprezzabile.

I sistemi di correzione della stanza registrano la risposta in frequenza dello stato effettivo nel punto di misurazione, l'utente può solitamente selezionare una curva target o progettarla personalmente e il sistema di correzione genera una curva di equalizzazione che ha lo scopo di compensare la differenza tra la curva target e la misurazione curva. Il progetto della curva target richiede conoscenza e attenzione alle condizioni locali; una specifica di risposta in frequenza lineare utilizzata per semplicità sarebbe un tipico errore del principiante. Anche se un altoparlante misurato in una stanza anecoica mostrava ancora una risposta in frequenza lineare, nell'uso pratico nelle stanze, oltre alle risonanze della stanza, sono da aspettarsi riflessioni sul pavimento, soffitto e pareti laterali che arrivano con un ritardo di tempo. La risposta in frequenza misurata risultante non può più essere lineare perché la finestra temporale per la misurazione deve essere sufficientemente ampia da non escludere l'accumulo di risonanze nella stanza.

Un compromesso alternativo consiste nel sopprimere le frequenze di risonanza della stanza note il più completamente possibile utilizzando filtri a pettine digitali o filtri notch quando si illumina la stanza. Un'altra possibilità è aumentare il numero di woofer e canali dell'amplificatore e controllarli in opposizione di fase alle frequenze di risonanza interessate mediante una complessa elaborazione digitale e tenendo conto dei tempi di propagazione del segnale attraverso la stanza e quindi annullare parzialmente le riflessioni, per cui la posizione degli altoparlanti nella stanza è di particolare importanza Il significato è. Ciò migliora parzialmente la riproduzione in stanze più grandi e trascura le modalità stanza in allineamento tangenziale e diagonale.

Guarda anche

• Vibrazione normale
• Impedenza shunt

letteratura

• J. Krüger, M. Leitner, P. Leistner: strumenti PC per misurare e testare i parametri acustici . In: comunicazione IBP . nastro 331 , n. 25 , 1998 ( fraunhofer.de [PDF]). 
• HV Fuchs, C. Häusler, X. Zha: Piccoli fori, grande impatto. In: acustica del muro a secco. 14, n. 8, 1997, pagg. 34-37.
• HV Fuchs, M. Möser: Fonoassorbenti. In: Gerhard Müller: Pocket book di acustica tecnica. Springer, 2003, ISBN 3-540-41242-5 , p. 247 ( anteprima limitata nella ricerca di libri di Google).
• H. Kuttruff, E. Mommertz: Acustica della stanza . In: Gerhard Müller: Pocket book di acustica tecnica. Springer, 2003, ISBN 3-540-41242-5 , p. 331 ( anteprima limitata nella ricerca di libri di Google).

link internet

• Calcolatrice spaziale eigenmode. Per le stanze rettangolari, questo calcolatore determina le modalità automatiche della stanza con le 20 frequenze naturali più basse e le visualizza in ordine crescente.
• Calcolo delle tre modalità ambiente di locali rettangolari (calcolo onde stazionarie)
• Calcolatore completo della modalità ambiente (vista 3D della distribuzione della pressione di ciascuna modalità, riproduzione audio, diagramma di Bonello, area dei bulloni, frequenza di Schröder a seconda del tempo di riverbero, ecc.)
• La differenza tra le modalità di distribuzione della pressione sonora nelle stanze e le modalità di vibrazione delle corde
• Procedura per l'analisi dell'acustica della stanza - Istruzioni pratiche per la determinazione dell'acustica della stanza
• Simulazione dell'eccitazione di piccoli ambienti a basse frequenze, IBP, Fraunhofer Institute Building Physics ( Memento from August 11, 2011 in the Internet Archive )

Prove individuali

1. ^ Thomas Görne: Ingegneria del suono. 2008, ISBN 3-446-41591-2 , p. 72 ( anteprima limitata nella ricerca di libri di Google).
2. ^ Stefan Weinzierl: Manuale della tecnologia audio. 2008, ISBN 3-540-34300-8 , pagg. 284–285 ( anteprima limitata nella ricerca di libri di Google).
3. ↑ Acustica degli ambienti, direzione della ricerca: "Cassette metalliche microforate come controsoffitto". ( Memento del 21 ottobre 2012 in Internet Archive ) Fraunhofer Institute for Building Physics:
4. ↑ Dimensioni della stanza adeguate. Estratto il 27 marzo 2020 .