JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

Embed Size (px)

Citation preview

  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    1/30

    Acustica ncperilor

    ing. Flaviu Oros

    JF Studio Design SRL

    www.jfstudiodesign.ro

    Dec 2006 - Mar 2011

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    2/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 2

    In acest articol vor fi prezentate principiile teoretice pe baza crora pot fi mbuntite

    proprietile acustice ale unei ncperi, mpreun cu cteva sugestii practice prin care se poate

    face asta n cazul concret al unui studio de nregistrare sau al unei camere de audiie.

    Cnd vorbim despre mbuntirea proprietilor acustice ale unei ncperi, trebuie luate n

    considerare dou etape distincte n realizarea acestui scop :

    izolarea fonic a interiorului ncperii fa de exterior

    optimizarea rspunsului acustic n interiorul ncperii

    Pe de o parte, prin creterea izolaiei fonice a pereilor ncperii, vom reduce transferul de

    energie sonor dinspre exteriorul spre interiorul ei (respectiv invers, din interior spre exterior),

    avnd ca rezultat minimizarea zgomotelor perturbatoare din exterior, ce ar putea deranja

    activitile desfurate n ncpere (respectiv scderea anselor ca emisiile sonore din interior s

    deranjeze vecinii din exteriorul ncperii).

    Pe de alt parte, prin absorbia sau difuzia controlat a energiei sonore rmas captiv

    nuntru, vom optimiza rspunsul acustic al camerei, reducnd nivelul rezonanelor i reflexiilor

    sonore deranjante, mbuntaind astfel substanial ambientul acustic i calitatea activitilor ce au

    loc n camer (nregistrri audio, audiii muzicale, etc).

    Chiar dac exist anumite ntreptrunderi n funciile unora dintre materialele i

    dispozitivele folosite pentru fonoizolare i optimizare acustic, modul de realizare a acestor etape

    necesit implementarea unor principii distincte ale acusticii i exploatarea unor proprieti

    oarecum complementare ale materialelor folosite. Mai mult dect att, procedeele de cretere a

    izolaiei fonice pentru o ncpere duc n general la nrutirea rspunsului acustic al acestei

    ncperi, la rndul lor tehnicile de mbuntire a acusticii interioare cauznd n anumite situaii

    deteriorarea fonoizolaiei.

    Pentru a obine rezultate ct mai bune la ambele capitole, va fi necesar o analiz ct mai

    exact a condiiilor iniiale ale lucrrii (preferabil prin efectuarea de msurtori acustice) i vor

    trebui stabilite valori int pentru parametrii acustici ai construciei finale, pe baza crora se va

    putea concepe proiectul de execuie. Realizarea practic a proiectului se va face astfel mai uor,

    ajustndu-se pe parcurs pe unde este necesar, eventual fcndu-se msurtori acustice

    intermediare de-a lungul desfurrii lucrrilor pentru a putea controla mai precis evoluia

    parametrilor acustici ai lucrrii, pn la obinerea rezultatelor dorite.

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    3/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 3

    Izolarea fonic a ncperilor

    Izolarea fonic a unei ncperi are dou scopuri : mpiedicarea sunetelor din interior s

    ajung n afara ncperii i reciproc blocarea accesului sunetelor din exterior s ajung n

    interiorul ncperii. In situaia unui studio de nregistrare sau a unei camere de audiie asta

    nseamn pe de o parte protejarea vecinilor de nivele de zgomot deranjante (mai ales la ore

    trzii) i pe de alt parte obinerea n interiorul studioului/camerei de audiie a unui nivel minim de

    zgomot care s nu afecteze procesul de nregistrare respectiv cel de audiie care are loc n

    ncpere. In cazul n care se construiete o nou ncpere/cldire i nu doar se mbuntete

    una deja existent, stabilirea locaiei construciei reprezint o decizie foarte important n

    acest sens, deoarece poate modifica substanial complexitatea (i deci bugetul alocat) celorlalte

    etape din realizarea proiectului. Dac locul ales pentru construcie este unul linitit, departe de

    surse sonore deranjante (strzi puternic circulate de maini, utilaje zgomotoase, linii de tramvai

    sau metrou, etc), atunci construcia va putea fi mai relaxat, cu izolaii fonice mai puin

    pretenioase i implicit mai ieftine. Dac, dimpotriv, locaia este aproape de asemenea surse

    poluante sonor, vor fi necesare msuri suplimentare pentru fonoizolare, astfel c cheltuielile la

    aceast etap vor fi mult mai mari. Nu trebuie uitat nici fenomenul invers i anume c, dac zona

    aleas este una linitit iar izolaia fonic a ncperii este realizat mai superficial, exist

    posibilitatea ca la nivele mai mari de audiie n camer scurgerile de sunet n afar s atingnivele deranjante pentru vecini.

    Soluia optim va consta n alegerea unei locaii ct mai linitite i folosirea unor materiale

    i tehnici de fonoizolare care s asigure valorile minime ale izolaiei fonice necesare astfel nct

    s fie ndeplinite att condiiile legale de nivel al zgomotului n afara ncperii/cldirii (mai ales pe

    timp de noapte) ct i condiiile de sileniozitate dorite n interiorul camerei. In acest scop, primul

    pas const n msurarea nivelului zgomotului ambiant din exterior n momente de maxim (de

    obicei ziua). tiindu-se nivelul maxim de zgomot ambiant acceptabil n ncpere (exist tabele

    pentru aflarea acestuia, n funcie de aplicaie) i fcndu-se diferena dintre valorile pentru

    exterior i interior aflate (se folosesc att valori medii speciale, ct i valori separate pentru mai

    multe benzi de frecven) se poate determina nivelul minim de fonoizolaie al pereilor

    construciei necesar ndeplinirii condiiilor de interior. In continuare se vor face calculele n sens

    invers, adic se va msura nivelul zgomotului ambiant din exterior la momente de minim (de

    obicei noaptea) i n funcie de nivelele maxime ale surselor sonore care vor exista n ncpere

    (difuzoare, instrumente muzicale, etc) se poate calcula o a doua valoare minim a fonoizolaieinecesare (de ast dat pentru a ndeplini condiiile zgomotului extern legal acceptat). In final, se

    va alege valoarea cea mai mare dintre cele dou calculate, pentru a acoperi ambele situaii. Intr-

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    4/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 4

    un mod asemntor se pot determina i nivelele de fonoizolaie necesare pentru pereii interiori

    ce separ dou ncperi ntre ele, lundu-se n calcul, pentru fiecare perete n parte, nivelul

    sonor maxim generat ntr-o parte i nivelul de zgomot maxim acceptabil n cealalt parte a lui.

    Inainte de a continua, trebuie fcut o observaie important. Funcionarea izolaiei fonice

    este foarte bine descris de urmtoarea zical : "Tria unui lan este dat de veriga lui cea mai

    slab". Cu alte cuvinte, nivelul maxim de fonoizolaie a unei ncperi depinde mult de elementul

    cu cel mai slab grad de fonoizolare din componena "granielor" ei. Astfel, spre exemplu, chiar

    dac un perete este din beton i are grosime foarte mare (avnd deci proprieti fonoizolatoare

    foarte bune), un geam subire sau chiar o perforaie in perete, datorat unei conducte sau unui

    cablu electric, va reduce drastic fonoizolaia ansamblului, aproape anulnd efortul de realizare a

    unui perete aa de masiv. In acest sens, deoarece undele sonore ce se propag prin aer vor fi

    transmise oriunde aerul are cale de acces,este foarte important etanarea tuturor orificiilor saucrpturilor din perei. Concluzionnd aceast idee, putem spune c, pentru a avea rezultate

    optime, trebuie acordat o deosebit atenie echilibrrii nivelului de izolaie fonic a

    tuturor elementelorce constituie perimetrul ncperii (perei, tavan, podea, geamuri, ui, etc).

    O alt problem ce trebuie neaprat luat n seam o reprezint faptul c sunetele de

    joas frecven se transmit foarte eficient prin infrastructura solid a cldirii (perei, tavan,

    podea...), mai repede si mai uor dect prin aer, astfel c vibraiile emise de orice surs sonor

    ce are contact direct cu unul dintre aceste elemente constructive se vor transmite n toatencperile. Din aceast cauz, undele sonore emise de surs vor fi doar parial blocate de perei

    (doar undele transmise prin aer), o parte din energia sonor fiind transmis n celelalte ncperi

    pe ci ocolitoare (Eng=flanking path), prin orice contact direct existent ntre surs i

    infrastructura cldirii (de exemplu prin podea, dac un difuzor audio este aezat pe ea fr

    decuplare mecanic) i de aceea valorile fonoizolaiei n condiii reale pentru pereii respectivi

    difer substanial de valorile teoretice. Pentru minimizarea acestui fenomen, cea mai eficient

    soluie const n adugarea unui nou rnd de perei/podea/tavan, decuplai mecanic de pereiicldirii, adic construirea unei camere flotante (Eng=floating room) n interiorul ncperii

    originale, ai crei perei (inclusiv tavan i podea) s fie separate de pereii externi prin spaii de

    aer i materiale fonoabsorbante, ranforsate de elemente de suspensie speciale (arcuri, blocuri

    de cauciuc sau alte materiale elastice,...) care s menin anumite distane ntre pereii interiori i

    cei exteriori. Aceast decuplare mecanic, dac este calculat bine (frecvenele de rezonan

    proprii ale elementelor de suspensie trebuie s se ncadreze n nite plaje de valori) i este

    executat corect (un singur cui btut greit este suficient pentru a compromite ntreaga

    construcie !), poate asigura ncperilor o izolare fonic excelent.

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    5/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 5

    Fonoizolarea : principii teoretice

    In cele ce urmeaz vor fi prezentate principiile fizice ce stau la fundamentul soluiilor

    tehnice de fonoizolare, dup care vor fi luate n discuie cteva situaii practice mai des ntlnite.

    Atenuarea transmisiei unei unde sonore dintr-o parte ntr-alta a unui obstacol plan (unperete, o u, un geam, etc) este un fenomen fizic ce depinde de mai muli factori, cei mai

    importani fiind frecvena de oscilaie a undei i proprietile fizice ale obstacolului (masa,

    densitatea, rigiditatea, factorul intern de amortizare, structura lui component, etc.). Exist

    definite mai multe mrimi fizice de cuantificare a proprietilor fonoizolatoare ale unui material

    sau ale unui obstacol mai complex, precum i mai multe standarde de msurare precis a lor,

    folosindu-se att msurtori discrete n mai multe puncte din banda de frecvene audio, ct i

    valori medii obinute prin nsumarea ponderat dup diferite legi matematice. Pentru cmajoritatea acestor mrimi sunt mai puin adecvate aplicaiilor unde sursa sonor are un spectru

    bogat n frecven ca n cazul programele muzicale (primele standarde au fost create pentru a

    msura zgomotul din birourile firmelor) i pentru a nu ncrca lectura prea mult cu detalii tehnice

    complicate, ne vom limita la a prezenta o singur mrime i anume Transmission Loss (TL, n

    traducere liber Pierderea n Transmisie), care este o mrime proporional cu logaritmul

    zecimal al raportului dintre energia sonor emis de o surs de sunet ntr-o parte a unui perete

    (obstacol plan) i energia sonor ce se regsete n cealalt parte a lui, avnd ca unitate de

    msur decibelul (dB). Deoarece TL este o mrime oarecum ideal, avnd valorile rezultate n

    urma calculelor teoretice i a msurtorilor din laborator, din cauza diferitelor "scurgeri"

    neprevzute de sunet n condiii reale, valorile izolaei fonice msurate dup terminarea unei

    construcii sunt n general ceva mai mici dect cele proiectate (pe baza valorilor msurate n

    laborator) i de aceea este bine s se adauge rezerve de siguran n faza de proiectare.

    Legea fizic principal ce descrie TL este legea masei, care spune c, pentru o und sonor cu

    frecvena constant, TL crete cu 6dB la fiecare dublare a masei obstacolului.

    In lucrul cu semnale complexe de audiofrecven, proprietile fonoizolante ale unui

    obstacol sunt date ca o funcie de frecvena undei sonore ce l strbate i n mare parte aceast

    funcie este descris de o echivalen a legii masei, care spune c TL crete cu 6dB la octav,

    adic la fiecare dublare a frecvenei undei sonore atenuarea dat de obstacol crete cu 6dB. De

    exemplu, dac un perete are o atenuare TL de 30dB pentru undele sonore cu frecvena de

    1000Hz, undele avnd frecvena de 2000Hz vor fi atenuate cu 30dB + 6dB = 36dB (ceea ce n

    putere acustic nseamn o atenuare de patru ori mai mare la 2000Hz decat la 1000Hz). Ocretere de 6dB / octav este echivalent cu o cretere de 20dB / decad, astfel c (n condiii

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    6/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 6

    ideale) am putea descrie caracteristica de atenuare (TL) a undelor sonore (funcie de frecvena

    lorF) de ctre un perete fictiv ca fiind dat de urmtoarea diagram:

    Fig.1

    In realitate ns, aceast lege este alterat de alte fenomene ce au loc n perete la

    trecerea undelor sonore prin el, n esen fenomene de rezonan ale materialului sau

    materialelor din care este compus peretele, rezonane ce creaz scurtcircuite acustice pentru

    undele de anumite frecvene, determinnd apariia unor gropi n caracteristicile de atenuare. In

    acest sens, se definesc dou puncte importante n caracteristica de transfer/atenuare a peretelui,

    care modific legea liniar a masei:

    - frecvena natural de rezonan (Fn) a peretelui, ce depinde n principal de

    masa i dimensiunile lui sau ale componetelor lui dac este un perete compus (de ex.

    un perete format din caramid plus un strat de rigips, cu vat mineral ntre ele),

    situndu-se de obicei n zona frecvenelor joase sau mediu-joase.

    - frecvena critic (Fc) a peretelui (la care apare aa-numitul fenomen de

    coinciden), care este dependent mai ales de grosimea i de rigiditatea peretelui,

    fiind situat n general n zona frecvenelor mediu-nalte dar poate ajunge la frecvene

    joase pentru materiale masive (perei groi de beton, crmid, etc).

    In zonele acestor dou frecvene vor aprea scderi ale TL cu valori depinznd n special

    de gradul de amortizare al rezonanelor ce au loc n perete la frecvenele respective, amortizare

    ce depinde la rndul ei de factori precum rigiditatea materialului/materialelor din care este

    compus peretele sau proprietile lor fonoabsorbante. In intervalul dintre aceste frecvene TL

    respect legea masei (6dB/octav), dar n afara lui (la capetele graficului) apar fenomene

    auxiliare ce vor schimba comportamentul peretelui la impactul cu unda sonor i vor face ca

    fonoizolaia n acele zone s se comporte diferit, depinznd mai mult de rigiditatea materialelorcomponente (Eng=stiffness) i factorul intern de amortizare (Eng=damping) dect de masa lor.

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    7/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 7

    Din aceast cauz, o reprezentare mai apropiat de realitate a caracteristicii de atenuare

    sonor (TL) a peretelui din exemplul de mai sus va fi dat de diagrama urmtoare :

    Fig.2

    In practic, aceste frecvene speciale din caracterisiticile de fonoizolaie ale materialelor

    sunt cele care de multe ori fac dificil obinerea unor valori optime pentru parametrii de izolaie

    fonic ai unei ncperi, deoarece ambele frecvene se situeaz uzual n zone ale spectrului

    audibil sensibile pentru urechea uman (frecvene mediu-joase respectiv mediu-nalte),

    fonoizolaia slab din respectivele zone fiind uor sesizat. In consecin, pentru a avea valori

    ale TL mari ntr-o plaj ct mai larg din banda audio, trebuie ca aceste frecvene de

    rezonan s fie "mpinse" ct mai nspre capetele benzii de audiofrecven , lucru ce nu

    este foarte uor, din cauza dependenei lor de parametrii comuni ce nu permit calcularea lor

    independent. Spre exemplificare, frecvena natural (Fn) a unui perete de rigips depinde de

    masa pe unitatea de suprafa a stratului de rigips, astfel nct crescnd grosimea peretelui

    (pentru o densitate dat) va scdea i frecvena lui natural de rezonan, ducndu-se nspre

    captul inferior al spectrului audibil, dar n acelai timp frecvena critic ( Fc) a peretelui va

    scdea cu creterea grosimii peretelui (crete rigiditatea lui), ajungnd ntr-o zon i mai

    sensibil pentru urechea uman.

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    8/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 8

    Fonoizolarea : sugestii practice

    Cunoscnd valorile izolaiei fonice necesare i innd cont de principiile teoretice

    prezentate mai sus, se pot determina materialele i modul lor de folosire n construcia pereilor

    ncperii. Acest lucru presupune consultarea unor tabele ce conin msurtori n condiii de

    laborator ai parametrilor acustici ale materialelor folosite uzual, precum i msurtori a diferite

    combinaii constructive ale acestor materiale. Condiiile de pe "teren" diferind de cele din

    laborator, sunt necesare mai multe corecii i ajustri fa de situaiile ideale, din start trebuind

    adugate n ecuaie i scurgerile de sunet prin cile secundare amintite anterior. In plus, pe

    lng criteriile tehnice de realizare, trebuie s se in seama i de altele, cum ar fi condiiile

    financiare (bugetul existent), disponibilitatea comercial a materialelor sau chiar criterii estetice.

    Experiena practic va conta foarte mult n alegerea celor mai bune soluii tehnice, pentru c

    fiecare situaie concret necesit abordri diferite si vor trebui fcute mai multe compromisuri n

    alegerea parametrilor constructivi ai elementelor fonoizolatoare (pereti, podea, tavan, ui,

    geamuri, etc.) astfel nct, n final, s se obin structuri fonoizolatoare cat mai eficiente, cu un

    nivel de fonoizolaie ct mai uniform n frecven i mai apropiat de valorile dorite de-alungul

    ntregului spectru audibil.

    PereiiPentru a putea obine valori ct mai mari ale fonoizolaiei, pereii ncperilor trebuie s

    aib o mas ct mai mare pe unitatea de suprafa. Cu ct sunt mai deni i mai groi cu att

    mai bine, cu precizarea c trebuie s aib i factorul intern de amortizare suficient de mare .

    Spre exemplu, un perete de oel comparat cu un perete de plumb de aceeai mas pe unitatea

    de suprafa se va comporta mult mai prost ca fonoizolator, datorit factorului de amortizare

    intern mic, ce va duce la transferul mai uor al vibraiilor sonore prin el. Cele mai eficiente sunt

    zidurile groase de piatr, crmid sau beton, care au frecvena natural (Fn) i frecvena critic

    (Fc) foarte coborte, la captul inferior al benzii audio.

    Dac valorile prezentate de un asemenea zid nu sunt suficiente pentru o anumit

    aplicaie, se pot aduga straturi adiionale din materiale dense, precum rigips, placaj, PAL, etc.

    Masa acestor straturi adiionale trebuie s fie ns suficient de mare (comparabil cu cea a

    zidului original) pentru a modifica substanial TL-ul peretelui, altfel munca este n zadar. Drept

    urmare, folosirea materialelor cu densitate redus (precum polistirenul expandat, buretele

    (profilat sau nu), cofrajele de ou, etc.) n scopul izolrii fonice a unei ncperi este

    contraindicat (pot fi folosite cu anumite rezultate ns la optimizarea acusticii ncperii, dup

    cum se va vedea vedea mai ncolo).

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    9/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 9

    O metod mai eficient de a folosi aceste straturi suplimentare const n montarea lor la o

    anumit distan de suprafaa peretelui original, cu ajutorul unui schelet de lemn sau metal. Aerul

    din spaiul rezultat ntre zid i stratul adiional se comport ca un element elastic, crescnd mult

    TL-ul sistemului complex astfel format, chiar dac masa stratului adugat nu este att de mare.

    Combinaia dintre cei doi perei i stratul de aer dintre ei formeaz practic un filtru acustic centratpe o frecven care este frecvena natural (Fn) a peretelui complex i care depinde n primul

    rnd de masele celor doi perei i de distana dintre ei. In apropierea acestei frecvene ansamblul

    va avea o groap n caracteristica TL, deci este indicat ca aceast frecven s fie ct mai

    sczut ca s ias din banda audio. Groapa fiind cu att mai adnc cu ct factorul de

    amortizare al filtrului creat este mai mic (adic cu ct rezonana sistemului la frecvena

    respectiv este mai mare), cel mai bun mijloc de a crete acest factor este folosirea unui material

    fonoabsorbant n spaiul dintre perei, care va amortiza oscilaiile aerului la frecvena de

    rezonan i pe deasupra va modifica i comportarea aerului, mrindu-i volumul aparent, ceea ce

    va duce la micorarea frecvenei de rezonan.

    Ca un exemplu concret i foarte ntlnit n practic, n Fig.3 de mai jos este ilustrat un

    asemenea perete compus (seciune, vedere de sus), format dintr-un perete de beton (1) i un

    strat adiional de rigips (2), montat cu ajutorul unor ipci verticale de lemn (4) la o anumit

    distan de primul, ntre ele fiind introdus vat mineral (3) pentru a amortiza rezonanele

    sistemului. Daca distana dintre perei se mrete (Fig.4), frecvena natural (Fn) a sistemuluiscade i rezultatul este c TL per ansamblu va crete, datorit faptului c legea masei va ncepe

    de la o frecven mai cobort i TL va avea "spaiu" s creasc mai mult. In momentul n care

    ns este inserat un al doilea strat de rigips ntre cei doi perei (Fig.5), se formeaz dou

    subsisteme acustice, fiecare avnd o frecven natural proprie dat de masa celor doi perei ce-

    l formeaz i de distana dintre ei. Aceste dou frecvene sunt de valori mai ridicate i destul de

    apropiate, astfel c, cele dou gropi alturndu-se, rezult o caracteristic TL a ntregului sistem

    cu o groap mare la o frecven mai ridicat decat in cazul din Fig.4. Dei, la valori mai mari

    dect aceast frecven, caracteristica TL va avea un comportament mai bun datorit masei

    suplimentare introduse de peretele intermediar, rezultatul per ansamblu este mai prost dect

    nainte pentru c groapa n TL este mai sus n frecven i este mai sesizabil de urechea

    uman. Un mod mai eficient de folosire a acestui al doilea strat de rigips este prezentat n Fig.6,

    unde pe lng distana mare dintre perei vom avea i o mas mai mare n ecuaie (cele dou

    straturi de rigips sunt considerate ca un singur strat de grosime echivalent), rezultnd o

    frecven natural mult mai joas, iar TL va avea cele mai bune valori dintre cele patru cazuri.

    (Observaie: graficele TL prezentate au doar un rol explicativ i nu reprezint msuratori reale).

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    10/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 10

    Fig.3 Fig.4 Fig.5 Fig.6

    In acest ultim caz (Fig.4) se pot aduga i mai multe straturi de rigips, masa echivalent a

    peretelui crescnd astfel i ducnd la reducerea i mai mult a frecvenei naturale a sistemului.

    Trebuie precizat faptul c dac s-ar folosi un strat de rigips de acelai tip dar de grosime

    echivalent cu cele suprapuse, nivelul de fonoizolaie al peretelui ar fi mai slab pentru c

    frecvena critic (Fc) a acestui strat gros ar fi mai sczut dect a celor subiri, datorit rigiditii

    mai mari cauzate de grosimea mare. Din acelai motiv (impiedicarea creterii rigiditii i deci

    scderea Fc), straturile suprapuse este recomandat s fie prinse cu uruburi una de alta i nu

    lipite ntre ele cu adeziv (caz n care s-ar comporta ca un strat de grosime echivalent).

    Primul perete (1) fiind dintr-un material masiv (foarte rigid i foarte gros), frecvena lui

    critic este foarte joas, nefiind practic important n aceast situaie. Dac ns i peretele (1)

    este din rigips (un strat sau mai multe suprapuse), va intra n calcul i frecvena critic a

    acestuia.

    Principala slbiciune a exemplului prezentat mai sus const n faptul c ipcile (4) de

    interconectare a celor doi perei formeaz o cale suplimentar i mai uoar de transmitere a

    undelor sonore prin sistem, ce va duce la deteriorarea valorilor teoretice ale TL pentru acesta,

    fiind de fapt un scurtcircuit acustic pentru perete. Exist metode mai avansate de realizare a

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    11/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 11

    acestui schelet de susinere, care reduc ntr-o anumit msur pierderile, dar cea mai eficient

    soluie o reprezint decuplarea mecanic total a celor dou pri ale pereilor, fiecare avnd o

    baz de susinere proprie, realizat prin tehnica podelelor flotante, ce va fi prezentat n

    continuare.

    Podeaua

    Poate cea mai important component a granielor acustice ale unei ncperi, podeaua

    este i cel mai greu de adus la nivelele necesare de fonoizolare. Din cauza faptului c principalul

    ei rol este acela de susinere a coninutului ncperii (mobilier, aparatur, oameni, etc), asta i

    impune anumite condiii de rigiditate i mas ce pun dificulti n calea obinerii unor valori mari

    pentru TL n tot spectrul audibil de frecven. In plus, fiind direct conectat cu toi pereii ncperii

    (funcionnd i ca tavan pentru ncperea dedesupt, dac ncperea se gasete la un nivelsuperior al unei cldiri) va fi factorul principal de transmitere pe ci structurale a vibraiilor de la

    toate sursele sonore care se sprijin (direct sau indirect) pe ea.

    Continund exemplul dat n seciunea dedicat realizrii pereilor, n Fig.7 se poate vedea

    seciunea lateral a mbinrii dintre o podea de beton i un perete de beton (1) suplimentat cu

    placi de rigips (2) pe un schelet de lemn ce nu se vede n imagine din cauza vatei minerale (3) ce

    umple spaiile goale.

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    12/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 12

    Primul pas pentru a mbunti caracteristica TL a podelei (Fig.8) ar fi creterea masei

    adugnd o podea suplimentar (4) format din straturi dintr-un material dens, dar i suficient de

    dur ca s poat face fa traficului prin ncpere, de exemplu placaj gros sau PAL. Problema este

    c, dac inem cont de legea masei, pentru a crete TL-ul cu 6dB (ceea ce nu este foarte mult)

    ar trebui s adugm o mas egal cu cea a podelei iniiale, acest lucru fiind cu siguranimpractic n majoritatea cazurilor. Pentru situaiile frecvente n care este nevoie de creteri cu

    mult mai mari (20-30dB), aceast metod este inacceptabil, cantitatea de material necesar ar

    ocupa mult prea mult spaiu util din ncpere, iar greutatea suplimentar ar putea afecta

    integritatea structural a cldirii.

    O soluie mai eficient const n introducerea unui strat de aer ntre podeaua original i

    cea adugat, folosindu-se nite elemente de suspensie (5) i umplnd cu vat mineral stratul

    de aer pentru a amortiza rezonanele (Fig.9). In acest fel vom obine o barier acustic complex(podea flotant) ce lucreaz ca un filtru pentru undele sonore ce lovesc podeaua, blocndu-le

    mult mai bine dect ar fi fcut-o cele dou podele prin simpla lor suprapunere. Se menin

    aceleai reguli (discutate n cazul pereilor) pentru frecvena critic (Fc) i frecvena natural (Fn)

    a sistemului, dar intervine un element important n plus i anume circuitul de scurgere a vibraiilor

    ntre cele dou podele prin elementele de suspensie.

    Pentru a nu deteriora efectul izolator al ansamblului podea-aer(vat)-podea, suspensiile

    trebuie s aib proprieti fonoizolatoare comparabile cu acesta. Se folosesc n acest scop bucidin cauciucuri speciale sau arcuri de oel, a cror parametrii sunt precis calculai, un calcul greit

    putnd duce la performane chiar mai slabe dect n cazul podelei simple.

    Una dintre cerinele suspensiilor este s aib frecvena natural (Fn) ct mai mic i asta

    se obine n primul rnd prin comprimarea lor ct mai puternic (dar numai pn la o anumit

    limit de rezisten, peste care materialul ncepe s se deterioreze repede n timp), aplicndu-se

    o greutate ct mai mare asupra lor. Deci podeaua flotant mpreun cu ceea ce exist n

    ncpere trebuie s fie ct mai grele, cu observaia c, pentru a avea o frecven Fn ct mai

    stabil, este indicat ca elementele prezente permanent (podea, mobilier, aparatur, etc) s aib

    o pondere mult mai mare n acest total dect cele temporare (instrumente muzicale, oameni,...).

    Construirea pereilor interiori pe podeaua flotant cu ajutorul unui schelet (6) de lemn sau

    metal ca n Fig.10 ajut la acest lucru, prin adugarea greutii lor la totalul ce va comprima

    suspensiile. In pus, foarte important, se obine astfel o decuplare total a pereilor interni de cei

    externi, minimizndu-se n acest mod scurgerile sonore prin infrastructura cldirii. Dac condiiile

    permit, se recomand turnarea din beton a podelei flotante.

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    13/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 13

    In situaia n care este necesar construcia unui perete despritor ntr-o ncpere, de

    exemplu cnd se dorete mprirea unei camere n dou pentru a obine o sal de nregistrare i

    o camer de mixaj ntr-un studio de nregistrare, metoda podelelor flotante i a pereilor separai

    pentru fiecare camer este cea mai performant. Dup cum se vede n Fig.11, fiecare ncpere

    are propria podea flotant (calculele suspensiilor trebuind fcute pentru fiecare camer n parte),propriii perei interiori i (dup cum se va vedea mai ncolo) propriul tavan fals ce se sprijin doar

    pe pereii interiori. In acest fel, cele dou ncperi vor fi complet separate i transferul de unde

    sonore dintr-o parte intr-alta va fi minim.

    Tavanul

    Tavanul este practic un perete orizontal, aa c tot ce s-a discutat anterior despre perei

    este valabil i pentru tavan. In exemplul dat acolo (Fig.3), peretele (1)va fi nlocuit de tavanuloriginal al ncperii, iar peretele (2) va deveni tavanul fals. Principiile de transmitere a undelor

    sonore fiind aceleai, concluziile trase din acele situaii (Fig.3-Fig.6) rmn valabile i aici.

    Ceea ce se schimb puin sunt metodele practice prin care se poate mbunti situaia n

    privina scurgerilor sonore prin scheletul de prindere. Exist dispozitive speciale de conectare a

    tavanului fals la cel original, care au rolul de a decupla mecanic cele dou tavane prin

    intermediul unor elemente elastice i de a limita astfel transmisia vibraiilor sonore prin sistemul

    de prindere. Apar i n acest caz problemele pe care le-am discutat la suspensiile de la podele,aceste dispozitive de prindere trebuind s fie ct mai tensionate (pn la o anumit limit de

    rezisten) pentru a avea o frecven natural (Fn) de rezonan ct mai cobort. Pentru asta,

    tavanul va trebui s aib o greutate ct mai mare, deci va fi construit din straturi ct mai dense i

    mai groase (panouri de rigips, PAL, placaj gros, etc). Aici gravitaia ne sare n ajutor, la greutatea

    plcilor tavanului adugndu-se i greutatea scheletului de prindere a acestora, plus greutatea

    materialului absorbant pus ntre cele dou tavane pentru a amortiza rezonanele. De obicei

    productorii acestor dispozitive dau indicaii privind greutatea optim/suportat de fiecareelement, fiind uor de calculat numrul lor necesar pentru o anumit situaie, n funcie de

    greutatea tavanului ce trebuie suspendat.

    Cea mai fericit situaie apare n cazul unei camere flotante, n care pereii interiori sunt

    separai total de cei exteriori, tavanul fals putnd fi foarte uor construit direct pe aceti perei

    interiori, fr a avea vreun contact mecanic cu tavanul superior, eliminndu-se astfel complet

    problema transmisiei sunetului prin structura de prindere.

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    14/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 14

    Geamurile

    Dei sunt foarte utile pentru o ncpere (din motive evidente), din punct de vedere acustic

    geamurile sunt ns doar un ru necesar, pentru c proprietile lor fonoizolante sunt foarte greu

    de adus la nivelul dat de pereii din care fac parte (i n plus au n general efecte negative asupra

    acusticii interioare a ncperilor, datorit reflexiilor acustice pe care le genereaz).

    Respectnd legile enunate la nceputul capitolului, nivelul de fonoizolaie al unui panou de

    sticl va depinde de mai muli parametri (dimensiuni, densitate, factor intern de amortizare, etc),

    cel mai relevant fiind grosimea lui. Cu ct sticla este mai groas, cu att masa ei pe unitatea de

    suprafa va fi mai mare i n consecin va avea o frecven naturala de rezonan ( Fn) mai

    sczut, caracteristica TL devenindu-i mai bun. Pe de alt parte, sticla fiind un material foarte

    rigid i avnd un factor de amortizare intern destul de sczut, odat cu creterea grosimii

    panoului va scdea i frecvena sa critic (Fc), ceea ce va duce la deteriorarea caracteristicii TL

    la frecvene medii i nalte. Spre exemplu, sticla normal de 4mm grosime are Fc de aprox.

    2.5kHz iar cea de 6mm coboar pn pe la 1.5kHz, o zon deja foarte sensibil pentru urechea

    uman.

    O soluie la aceast problem este folosirea sticlei laminate, care const n dou sau mai

    multe straturi de sticl de grosimi mai mici lipite ntre ele cu ajutorul unui strat subire de plastic

    transparent, ce ajut la creterea factorului de amortizare intern (energia vibraiilor se disip n

    plastic prin frecarea dintre straturi) i la creterea frecvenei critice. Rezultatul este c, dei

    panoul de sticl va fi mai gros, beneficiind astfel de o frecven natural mai mic, Fc va avea

    valori mai mari, apropiate de cele corespunztoare grosimii straturilor de sticl componente.

    Indiferent de tipul i mrimea sticlei folosite, conteaz foarte mult felul de prindere a ei n

    ram i calitatea etanrii golurilor dintre sticl i ram. Orice orificiu care va lsa aerul s treac

    dintr-o parte ntr-alta a geamului va lsa s treac i undele sonore purtate de acesta. In Fig.12

    se observ un sistem simplu de prindere a unui panou de sticl (1) ntr-o ram de lemn (2) fixat

    ntr-un perete de beton (3). Marginile sticlei nu au contact direct cu rama, ci prin intermediul unei

    garnituri de etanare (4) n form de U, din cauciuc, neopren sau alt material elastic rezistent.

    Cea mai consistent mbuntire a fonoizolaiei unui asemenea geam se poate obine

    prin folosirea a dou panouri de sticl separate de un strat de aer (Fig.13). In spaiul dintre sticle,

    pe rama geamului, se va aplica un strat de material fonoabsorbant (5) pentru a amortiza ntr-o

    anumit msur rezonanele din cavitate. Aplicnd din nou regulile descrise la capitolul pereilor,

    caracteristica TL a sistemului format de cele dou panouri de sticl i stratul de aer dintre ele va

    depinde n principal de distana dintre panouri i de masa lor pe unitatea de suprafa. Frecvena

    natural (Fn) a geamului astfel obinut poate fi cobort prin creterea grosimii panourilor de

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    15/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 15

    sticl folosite i prin mrirea distanei dintre ele. Dar cum sticl de grosimi mai mari de 8-10mm

    este greu de gsit n comer (fiind destul de scump) i n plus trebuind luat n considerare faptul

    c prin creterea grosimii sticlei frecvenele critice (Fc) proprii ale panourilor vor scdea, nu se

    poate merge prea departe n acest sens (chiar considernd i varianta folosirii sticlei laminate,

    care va ameliora ntr-o anumit masur situaia). Va rmne aadar ca metod principal pentrucoborrea Fn creterea distanei dintre panourile de sticl, pn la limitele permise de situaia

    concret, n majoritatea cazurilor aceste limite fiind impuse de grosimea pereilor din care face

    parte geamul.

    Fig.12 Fig.13 Fig.14 Fig.15

    Inclinarea unuia dintre panourile de sticl (Fig.14) este indicat doar din motive ce in de

    optimizarea acusticii unei ncperi (i doar n anumite situaii) i nu are beneficii evidente n

    sporirea gradului de izolare fonic a acelui geam. Faptul c prin distrugerea paralelismului dintre

    cele dou plci de sticl se amelioreaz rezonanele dintre ele (rezonanele nu dispar ci doar se

    distribuie pe o band mai larg de frecvene) conteaz mai puin dect faptul c se micoreaz

    sensibil distana medie dintre panouri, ceea ce duce la creterea frecvenei naturale ( Fn) a

    geamului i deci la nrutirea caracteristicii TL.

    O situaie foarte des ntlnit este cea a folosirii geamurilor de tip termopan, care constau

    de obicei din dou foi de sticl (laminat sau nu) de grosime 4-6 mm, separate de un strat de aer

    de 15-16 mm. Frecvena natural (Fn) a unui astfel de geam are valori ntre 200 i 300 Hz, lucru

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    16/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 16

    deloc recomandat n situaia n care trebuie izolat o surs sonor cu energie spectral bogat n

    aceast band de frecvene.

    Contrar ateptrilor, adugarea unui al treilea panou de sticl ntre cele dou nu este o

    soluie prea indicat. Deoarece spaiul dintre panourile de sticl se micoreaz, crete frecvena

    natural de rezonan (Fn) a sistemului (vezi i Fig.5 de la seciunea dedicat pereilor), astfel

    nct chiar dac la frecvene superioare se mbuntete un pic caracteristica TL a geamului, la

    frecvene joase (mai ales n jurul Fn) apare o nrutire, per total rezultnd o degradare a TL.

    Rama de prindere a panourilor de sticl este n multe cazuri punctul slab al unui geam,

    devenind o cale auxiliar de transfer a vibraiilor sonore i scurtcircuitnd practic bariera acustic

    format de cele dou panouri de sticl i aerul cuprins ntre ele. Din acest motiv este preferabil

    situaia din Fig.15, n care peretele pe care este montat geamul este format din dou straturi

    distincte, cu material fonoabsorbant ntre ele (6) pentru a amortiza rezonanele, fiind posibil

    construirea de rame separate pentru fiecare panou de sticl i prinderea lor numai de partea de

    perete corespunztoare. Decuplarea mecanic a celor dou panouri ale geamului obinut n

    acest fel va elimina scurgerile auxiliare ale sunetului prin alte ci dect calea sticl-aer-sticl i

    va garanta obinerea unor valori mult mai ridicate pentru TL-ul geamului respectiv.

    O mare atenie trebuie acordat geamurilor care se deschid, sitemul lor de nchidere i

    etanare putnd fi un factor important de deteriorare a fonoizolaiei, dac nu este fcut cu grij.

    Se vor folosi nchiztori solide, preferabil cu mai multe puncte de prindere, iar mbinrile dintre

    geam i ram vor fi bine etanate cu chedere de cauciuc sau alte materiale vsco-elastice.

    Uile

    La fel ca n cazul geamurilor, uile sunt necesare pentru comunicarea dintre ncperi, dar

    reprezint puncte foarte vulnerabile ale izolaiei fonice n acele ncperi. Spre deosebire de

    geamuri ns, uile sunt mai uor de mbuntit n privina proprietilor lor fonoizolante,

    deoarece nu suntem limitai de folosirea unui singur material (sticla). Pentru ca o u s aib un

    nivel de fonoizolaie apropiat de cel al peretelui din care face parte, ea trebuie s ndeplineasc

    dou condiii importante :

    1 - s aib masa pe unitatea de suprafa ct mai mare (comparabil cu cea a peretelui)

    2 - s aib un sistem de nchidere/etanare ct mai bun, inclusiv n zona podelei.

    Pentru ndeplinirea primul punct, soluia este relativ simpl i presupune construirea

    corpului uii din materiale ct mai dense, precum PAL, rigips, metal (preferabil din mai multestraturi pentru a nu avea o frecven critic prea mic). Factorul intern de amortizare conteaz i

    aici mult, astfel c o u dintr-un singur strat gros de oel nu va fi cea mai fericit alegere. Exist

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    17/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 17

    ns multe produse profesionale sub forma unor ui foarte grele din metal (oel, plumb,...) dar

    care au interiorul amortizat, de exemplu cu ajutorul unui strat de nisip, sau spume speciale. Ca

    soluie mai ieftin, se pot adapta i ui normale prin adugarea de straturi adiionale din

    materialele amintite mai sus, iar in interiorul lor (care de obicei este gol) se introduce vat

    mineral pentru amortizarea rezonanelor. Trebuie inut seama n acest ultim caz de greutateamaxim pe care o suport balamalele existente, pentru c la greuti adiionale prea mari ele s-

    ar putea s cedeze.

    Partea de etanare a uii este cea care n majoritatea cazurilor genereaz problemele,

    att la construcia ct i n funcionarea ei. Dac sistemul de nchidere a uii nu este suficient de

    solid nct s in ua ct mai aproape de rama ei i dac mbinarea dintre ele nu este etan,

    aerul se va scurge dintr-o parte ntr-alta a uii prin orice fisur minuscul va gsi, transportnd cu

    el i undele sonore (o fisur de numai 0.5mm de-alungul perimetrului unei ui este echivalentcu o gaur de 5x5cm n u!). Soluia const n aplicarea de fii din neopren, cauciuc sau alte

    materiale vsco-elastice la locurile de mbinare dintre corpul uii i rama ei, mpreun cu

    folosirea unui sistem de nchidere ct mai puternic (eventual cu mai multe puncte de prindere n

    ram) care s comprime foarte bine materialul de etanare. Rezultate i mai bune se pot obine

    prin dublarea mbinrilor adugndu-se nc o "teras" la nivelul uii i a ramei sale.

    Situaia camerei flotante impune n acest caz folosirea a cte dou ui separate, fiecare

    cu rama proprie conectat doar la peretele ce-i corespunde, pentru a minimiza n acest felscurgerile structurale dintre perei. Varianta cea mai practic de conectare ntre dou ncperi

    presupune folosirea unui mic spaiu de tranziie (Eng=sound lock) echivalent cu un hol micu,

    prevzut la ambele capete cu ui (caz n care ele nu trebuie s fie chiar aa de performante).

    Folosirea uilor cu sticl de tip termopan nu este nici aici foarte recomandat, deoarece

    dei au n general mbinrile foarte bine etanate (i unele modele sunt dotate cu sisteme de

    nchidere destul de performante), ele pctuiesc prin distana mic dintre straturile componente

    i prin greutatea mic pe unitatea de suprafa, ce determin frecvene naturale de rezonan

    destul de ridicate, fcndu-le ineficiente la izolarea undelor sonore de joas frecven, precum

    semnalele muzicale generate de difuzoarele dintr-un studio sau dintr-o camer de audiie.

    O atenie deosebit trebuie acordat montrii ramei n deschiderea din perete, orice spaiu

    gol rmas trebuind s fie etanat foarte bine, nu cu spuma uzual folosit la montarea geamurilor

    (are densitatea foarte mic), ci cu mortar n cazul pereilor din beton sau crmid, respectiv cu

    un chit siliconic pentru pereii din rigips sau placaj. Nu trebuie uitat nici faptul c gaura cheii dintr-

    o u este o cale de scurgere pentru sunet, aa c orice asemenea orificiu va fi atent etanat.

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    18/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 18

    Optimizarea rspunsului acustic al interioarelor

    Intr-o ncpere bine izolat fonic, aproape toat energia sonor emis de sursele de sunet

    din ea rmne nuntru, neputnd s gseasc o cale de a iei n exterior. Dac din punctul devedere al separrii sonore a interiorului fa de exterior acest lucru este foarte bun, din punctul

    de vedere al rspunsului acustic al ncperii (adic al calitii audiiei ntr-o asemenea ncpere)

    poate fi un lucru destul de nefavorabil, n special pentru ncperile mici (sub 100 m3). Pentru a

    motiva aceast afirmaie, este necesar prezentarea a trei extrem de importante fenomene ce au

    loc n interiorul unei ncperi cu pereii reflectivi, n care o surs genereaz unde sonore.

    Reverberaia sunetuluiCnd o und generat de o surs sonor (de exemplu o voce uman sau un difuzor) dintr-

    o ncpere ajunge la un perete (sau alt obstacol mare din calea ei), o parte din energia ei este

    absorbit de materialul din care este realizat peretele (i transformat n cldur sau eliminat prin

    partea opus), iar restul se reflect precum o raz de lumin ntr-o oglind, propagndu-se ntr-o

    alt direcie pn ajunge la un nou obstacol, unde procesul se repet. In cazul unei ncperi

    goale, sunetul se reflect din perete n perete, pn la extincia total cauzat de absorbiile

    repetate. Efectul astfel rezultat se numete reverberaie a sunetului i este caracterizat detimpul de reverberaie (n literatura de specialitate notat cu T60 - timpul n care, de la ncetarea

    emisiei unei surse sonore dintr-o ncpere, nivelul reflexiilor generate scade cu 60 dB fa de

    sunetul original, adic devine a mia parte din el). Cu ct pereii sunt mai netezi i mai duri, iar

    procentul de und reflectat de perete este mai mare, cu att vor trebui mai multe reflexii pn s

    se sting sunetul, timpul de reverberaie fiind cu att mai mare. Deasemenea, cu ct camera

    este mai mare i distanele dintre perei mai mari, cu att i T60 va avea valori mai ridicate.

    O mare parte din aceste reflexii ale sunetului original se suprapun peste el, astfel c ceeace percepe un receptor sonor (fie el un asculttor uman sau un microfon) ntr-un punct din

    ncpere nu reprezint fidel originalul, ci este o distorsiune acustic a acestuia. Se poate

    spune aadar c, cu ct cantitatea de reflexii suprapuse peste sunetul direct este mai mic, cu

    att "recepia" va fi mai lipsit de distorsiuni acustice, deci mai corect i n consecin, cu ct

    timpul de reveberaie dintr-o ncpere este mai mic, cu att percepia unei surse sonore de ctre

    un asculttor uman aflat n aceeai ncpere va fi mai fidel, respectiv nregistrrile sonore

    realizate n interiorul ei vor fi mai bune.

    Realitile fizice i psiho-acustice impun ns anumite restricii asupra valorilor acestui

    timp de reverberaie. S-a observat astfel c valorile optime pentru T60 dintr-o ncpere depind

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    19/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 19

    foarte mult de activitile desfurate uzual n ea. O sal de nregistrare "moart", cu un timp de

    reverberaie foarte scurt, este foarte potrivit pentru nregistrarea vocii umane n cazul citirii unui

    text, dar aceeai sal poate crea disconfort unor instrumentiti care cnt n ea, derutnd prin

    sunetul "sec", amortizat, al instrumentelor acustice i devenind n scurt timp foarte obositoare. Pe

    de alt parte, crescnd prea mult acest timp de reverberaie, sunetele pot deveni repedeneinteligibile ntr-o camer mic, dar ntr-o ncpere mai mare, cu acelai timp de reverberaie,

    ele pot cpta o sonoritate plcut (datorit unui numar mai mic de reflexii i deci de alterri a

    sunetului original, dar la un interval mai mare de timp ntre ele). Spre exemplu, pentru o camer

    a crei principale utilizri este nregistrarea unor voci umane (vorbite, nu cntate), T60 optim

    (pentru o ct mai bun inteligibilitate a cuvintelor) este de 0,2-0,3 secunde, pe cnd pentru un

    studio de nregistrare a unei orchestre simfonice (care este o camer mult mai spaioas), acesta

    poate ajunge pn la 1-1.5 secunde.

    Un aspect important al surselor sonore de audiofrecven ce trebuie evideniat este c ele

    pot emite nu doar o singur frecven, ci un ntreg spectru de frecvene, care poate merge de la

    cele mai joase (aproximativ 20 Hz) i pn la cele mai nalte frecvene pe care omul le poate

    auzi (aprox. 20.000 Hz). Sunetele emise de o surs real (de exemplu un instrument muzical, o

    voce uman sau un difuzor) conin o mulime de unde sonore pure (sinusoidale) cu frecvene i

    amplitudini diferite, care sunt percepute ns de urechea uman ca o sum, dozajul dintre aceste

    componente definind compoziia spectral a semnalului complex (cu alte cuvinte timbrul lui).Dac interferene precum reflexiile din perei modific amplitudinile componentelor, se va

    modifica i timbrul semnalului original. Ca urmare, comportarea sunetului emis de o surs sonor

    ntr-o ncpere trebuie analizat i n funcie de frecvena undelor sonore.

    Dup cum s-a vzut mai sus, fenomenul de reverberaie este direct influenat de

    proprietile fonoabsorbante ale pereilor, tavanului i a podelei ncperii, precum i a altor

    posibile obstacole din interiorul ei (mobilier, echipamente, oameni,...). Cu ct acestea absorb mai

    mult, cu att undele sonore vor fi absorbite mai repede (dup mai puine reflexii) iar timpul dereverberaie asociat va fi mai mic. Datorit faptului c proprietile de fonoabsorbie ale

    materialelor variaz n frecven (de exemplu unele materiale absorb mai bine frecvenele nalte,

    pe cnd altele absorb mai mult frecvenele medii sau joase) i timpul de reverberaie al unei

    ncperi are diferite valori pentru unde sonore de frecvene diferite, T60 pentru o ncpere real

    fiind deci o funcie de frecven. Acest fenomen este foarte important n practic, pentru c

    afecteaz direct calitatea percepiei de ctre un receptor sonor a unui semnal sonor redat de o

    surs de sunet n ncpere. Dac absorbia sonor din ncpere este uniform n frecven i

    timpul de reverberaie are valori apropiate pentru toate zonele spectrului audio, sunetul original

    redat de sursa de sunet se va suprapune cu reflexiile din jur i va fi mbogit spectral ntr-un

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    20/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 20

    mod plcut urechii umane, astfel c ntre anumite limite ale acestui timp de reverberaie

    (depinznd n principal de dimensiunile ncperii) se va considera c ncperea are o acustic

    bun. Dac ns exist benzi de frecven din spectrul audibil pentru care acest timp de

    reverberaie are valori considerabil mai mari sau mai mici dect n restul spectrului, acestea vor

    determina o alterare neliniar a spectrului semnalului original, fcndu-l n general dificil deperceput corect, chiar neinteligibil n unele cazuri. Spre exemplu, ntr-o ncpere cu absorbie

    mult a frecvenelor nalte dar cu exces de reverberaie n zona frecvenelor mediu-joase, o voce

    uman va fi foarte greu de neles, deoarece consoanele (care sunt sunete de frecvene nalte)

    vor fi atenuate iar vocalele (de frecvene medii i mediu joase, fiind mult amplificate i lungite de

    reverberaie) le vor acoperi, fcnd cuvintele neinteligibile.

    Aadar, pentru a avea un rspuns acustic ct mai bun, timpul de reverberaie al unei

    ncperi trebuie s aib valori apropiate pentru tot spectrul de audiofrecven. Controlultimpului de reverberaie (pentru o ncpere cu dimensiunile fixe) se face modificnd proprietile

    fonoabsorbante ale suprafeelor din interiorul ei. In acest scop, pe pereii i tavanul ncperii se

    vor aplica straturi adiionale din diferite materiale fonoabsorbante (precum vat mineral sau

    spume acustice speciale), cu caracteristicile de absorbie n frecven astfel alese nct, ajustnd

    suprafeele de aplicare pentru fiecare material n parte, s se ajung la valorile dorite pentru T60,

    n toat banda de audiofrecven. Deoarece sunt mai greu de absorbit, pentru frecvenele joase

    sunt acceptate valori ceva mai mari ale T60 dect pentru frecvenele medii i nalte, astfel cvariaia optim a timpului de reverberaie dintr-o ncpere de-a lungul spectrului audio ar trebui

    s aib alura curbei din Fig.16.

    Fig.16

    Principiul absorbiei undelor sonore const n faptul c moleculele de aer ce transport

    unda sonor ptrund printre fibrele materialului absorbant, se ciocnesc de acestea i pierd

    energie cinetic (ce se transform n cldur), astfel c rmn cu mai puin energie de micare

    i n consecin undele sonore rezultate au o amplitudine mai mic. Cu ct fibrele sunt mai dese

    i opun mai mult rezisten circulaiei aerului, cu att absorbia va fi mai bun, pn la un punct

    n care aerul nu mai poate circula bine prin material, acesta devenind treptat reflectiv la undele

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    21/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 21

    sonore, blocndu-le trecerea. De aceea produse precum polistirenul expandat sau buretele cu

    porii nchii nu au proprieti fonoabsorbante bune, ele nepermind moleculelor de aer s treac

    printre fibrele lor i s piard energie prin ciocnire. Viteza cu care moleculele de aer trec printre

    fibre conteaz foarte mult, cu ct este mai mare, cu att pierderile de energie cinetic sunt mai

    mari i deci absorbia undelor este mai bun. Din acest motiv, materialul fonoabsorbant trebuieamplasat n zonele n care moleculele de aer din unda sonor au viteza maxim, adic unde

    oscilaia are amplitudinea maxim.

    O und sonor este caracterizat de o lungime de und, reprezentnd distana parcurs

    de frontul undei n intervalul n care are loc o oscilaie complet. Pentru o und sonor ce cade

    perpendicular pe un perete, amplitudinea maxim apare n intervalul de un sfert din lungimea ei

    de und fa de suprafaa peretelui. Asta nseamn c, pentru a avea o absorbie eficient la o

    anumit frecven, materialul fonoabsorbant amplasat pe un perete trebuie s aib o grosime decel puin un sfert din lungimea de und corespunztoare acelei frecvene (implicit, toate

    frecvenele mai mari de aceast valoare vor ndeplini condiia). Intr-o situaie real, undele

    sonore dintr-o ncapere vor cdea sub unghiuri diferite pe materialele absorbante, pargurgnd o

    distan mai mare printre fibre, astfel c o valoare practic mai rezonabil poate ajunge pna la o

    zecime din lungimea de und. In concluzie, putem spune c, pentru a absorbi eficient undele

    sonore cu valori mai mari de o anumit frecven, un material absorbant aplicat pe un

    perete trebuie s aib grosimea de cel puin o zecime din lungimea de undcorespunztoare acestei frecvene. In practic acest lucru se traduce prin faptul c, spre

    exemplu, un strat de vat minerala gros de 5cm aplicat pe un perete nu poate absorbi eficient

    unde sonore cu frecvene mai joase de 600-700Hz. In loc de folosirea unui strat de o anumit

    grosime aplicat pe perete, pentru o economie de material se poate folosi i un strat mai subire,

    distanat de perete astfel nct grosime total incluznd aerul s fie cea necesar, pierderile n

    eficein nefiind prea mari. Se observ deci c, chiar n cazul folosirii unor straturi foarte groase

    de materiale fonoabsorbante (10-15cm) care sacrific mult din spaiul unei ncperi mici, nu se

    produce o absorbia eficient mai jos de 200-250 Hz, undele de frecven mai joas necesitnd

    folosirea altor metode de absorbie.

    Trebuie fcut urmtoarea precizare : timpul de reverberaie este o mrime statistic i

    trebuie s fie msurat n condiiile n care n ncpere s-a stabilit un cmp omogen de reflexii

    sonore (numit cmp sonor difuz, Eng=diffuse soundfield), caracterizat de faptul c undele

    sonore din tot spectrul audibil se propag uniform n toate direciile i au amplitudini egale n

    toate punctele din ncpere la un moment dat. Dar aceast stare, n special pentru frecvenele

    joase, este practic imposibil de obinut n ncperile mici (specifice studiourilor de nregistrare i

    camerelor de audiie), deoarece apar anumite fenomene (despre care se va vorbi n paginile

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    22/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 22

    urmtoare) ce mpiedic acest lucru. Din aceast cauz, msurarea precis a timpului de

    reverberaie la frecvene joase este greu de realizat, fcnd destul de dificil sarcina determinrii

    cantitii de materiale fonoabsorbante necesare tratamentului acustic al unei asemenea ncperi.

    Undele staionarePentru ncperile mici, cu laturi de ordinul a civa metri, lungimile de und ale

    frecvenelor joase emise de sursele sonore devin comparabile cu dimensiunile acestor camere

    (spre exemplu lungimea de und corespunztoare frecvenei de 100Hz este de 3,44m).

    Incperile tipice au forma paralelipipedic (cu pereii opui paraleli), astfel c o und

    sonor perpendicular pe unul dintre perei se va reflecta n peretele opus tot perpendicular, de

    acolo revenind n punctul de reflexie al primului perete i tot aa pn la extincia ei. Pentru

    frecvena la care distana dintre cei doi perei paraleli este egal cu jumtate din lungimea de

    und a oscilaiei (L/2), unda sonor direct venind de la surs spre un perete se va suprapune n

    antifaz cu reflexia ei din acel perete, rezultnd o aa numit und staionar (Eng=standing

    wave), care pare c nu se deplaseaz, fiind de fapt un echilibru dinamic ntre dou unde care se

    deplaseaz n sensuri opuse. In urma acestui fapt, la mijlocul distanei dintre perei, undele se

    vor anula, iar la suprafaa pereilor presiunea lor sonor se va nsuma, rezultnd o distribuie fix

    de minime i maxime a presiunii sonore corespunztoare undei de-alungul acestei distante (mai

    precis un minim la mijloc i dou maxime la capetele ei), n cele minime sunetul anulndu-se, iarn cele maxime dublndu-se ca amplitudine.

    Diagrama din Fig.17 ilustreaz acest fenomen, curba roie reprezentnd simbolic variaia

    presiunii sonore a undei de-alungul distanei dintre cei doi perei. In realitate, datorit faptului c

    reflexiile din perei au amplitudini ceva mai mici dect unda direct (n funcie de proprietile

    fonoabsorbante ale pereilor), anularea nu se va face complet i nici dublarea nu va fi exact

    (presiunea sonor crete cu mai puin de 6dB). Aceast frecven se numete frecvena

    fundamental de rezonan asociat acelei dimensiuni a camerei, iar timpul de reverberaie

    corespunztor ei este mult prelungit datorit autontreinerii sunetului, devenind de fapt timpul de

    amortizare a rezonanei respective.

    Pe lng aceast frecven, undele staionare mai apar i la frecvenele ce sunt multipli

    ntregi ai fundamentalei (numite frecvene armonice), care determin la rndul lor apariia de-a

    lungul distanei dintre cei doi perei, la intervale egale, a unor zone cu presiuni maxime i

    minime, n numr tot mai mare odat cu creterea gradului armonicii ( n minime i n+1 maxime).

    In Fig.18 i Fig.19 sunt reprezentate situaiile pentru armonicele a doua (n=2) i a treia (n=3).

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    23/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 23

    Trebuie fcut observaia c aceste reprezentri grafice sunt foarte simplificate, n

    realitate distribuiile de presiune se desfoar n trei dimensiuni i necesit un model de

    reprezentare mult mai complicat.

    Fig.17

    Fig.18

    Fig.19

    Cum o ncpere paralelipipedic are trei seturi de perei paraleli (lund n considerare i

    tavanul cu podeaua) i deci trei dimensiuni la care pot aprea unde staionare, vor exista trei

    seturi de frecvene de rezonan asociate lor (3 fundamentale plus 3 seturi de armonice). Toate

    aceste frecvene de rezonan corespunztoare apariiei undelor staionare ntre perechi de

    perei paraleli se mai numesc i modurile axiale ale ncperii. i ca lucrurile s fie i mai

    complicate, undele staionare se pot forma i ntre patru perei, frecvenele de rezonan

    asociate (fundametale plus armonice) reprezentnd modurile tangeniale ale ncperii, ba chiar

    i ntre toi cei ase perei (rezultnd modurile oblice). Suma tuturor modurilor ncperii,

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    24/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 24

    axiale+tangeniale+oblice, formeaz structura modal a ncperii, iar importana practic a

    acesteia se va vedea n cele ce urmeaz.

    S presupunem c ntr-o ncpere paralelipipedic exist o surs de sunet i un receptor

    (un asculttor uman sau un microfon). Dac sursa emite o und sonor de frecven egal cu

    frecvena de rezonan fundamental corespunzatoare a doi perei opui, iar receptorul este

    plasat la mijlocul distanei dintre ei, el nu va percepe aproape de loc unda sonor pentru c se

    afl exact ntr-un punct de minim. Deplasndu-se treptat nspre unul dintre perei, receptorul va

    percepe tot mai tare unda, pn cnd, ajungnd chiar lng perete, o va percepe foarte tare

    (comparativ cu nivelul ei original) pentru c se va afla ntr-un punct de maxim. Dac sursa va

    emite o und de alt frecven, corespunztoare unei armonici a fundamentalei, numrul de

    poziii dintre cei doi perei cu minime i maxime ale presiunii sonore va crete proporional cu

    gradului armonicii, crescnd astfel i numrul locurilor n care receptorul nu va percepe unda,respectiv o va percepe foarte tare. Dac ns sursa va emite o und sonor cu o frecven

    diferit de orice frecven de rezonan (fundamental sau armonic) asociat distanei dintre

    perei, receptorul va percepe unda la acelai nivel de-a lungul ntregii distane, deoarece nu se

    formeaz o und staionar la acea frecven (unda n acest caz se numete und cltoare,

    (Eng=traveling wave) i deci nu apar zone de amplificare sau atenuare a ei. In cazul n care

    sursa va emite toate cele trei unde simultan, receptorul va recepiona o sum a acestor trei unde

    i a reflexiilor lor, sum ce se va modifica n funcie de poziia n care se va gsi el ntre cei doiperei, fiecare component schimbndu-i nivelul dup legile descrise mai sus.

    Extrapolnd exemplul la o situaie mai concret, presupunem c sursa de sunet este un

    difuzor ce red un program muzical ntr-o camer, iar receptorul este un subiect uman care

    ascult acest program. innd cont de faptul c semnalul complex redat de difuzor este practic o

    sum de semnale sinusoidale de diferite frecvene i amplitudini, dintre care unele vor fi suficient

    de aproape de valorile unor moduri ale ncperii nct s determine formarea undelor staionare

    i deci a unor zone de minim i maxim a presiunii sonore pentru frecvenele respective,asculttorul va constata, deplasndu-se prin ncpere, c exist locuri unde anumite note

    muzicale (din registrul grav) se aud mult mai slab dect celelalte note sau, dimpotriv, mai tare i

    cu rezonane neplcute, semnalul sonor original fiind din aceast cauz recepionat incorect n

    acele locuri. Dac n cazul unei ncperi domestice, n care se ascult ocazional muzic, acest

    lucru nu este o problem prea grav, n situaia unei camere dedicate audiiei muzicale de nalt

    fidelitate sau n situaia unei camere de mixaj dintr-un studio de nregistrare, recepionarea unui

    semnal incorect (comparativ cu originalul redat de difuzor) este un handicap major pentru

    asculttor.

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    25/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 25

    Aceeai problem afecteaz i slile de nregistrare din studio, unde sursele sonore sunt

    vocile umane sau instrumentele muzicale, iar receptorii sunt microfoanele folosite la nregistrare.

    Reflexiile din pereii i obiectele apropiate sursei sau microfonului se vor suprapune peste

    semnalul direct, rezultatul fiind o captare alterat a semnalelor emise de surse.

    Pentru ncperile mici, aceste probleme apar n intervalul spectral de la 30-40 Hz pn pe

    la 200-250 Hz, interval n care modurile sunt destul de deprtate ntre ele pe axa frecvenelor,

    "gropile" n intensitatea sunetului pe care le determin fiind din aceast cauz percepute distinct.

    La frecvene mai mari, zonele de minim si maxim devin foarte apropiate, efectele asupra

    sunetului devenind practic neglijabile. Fenomenul se agraveaz cnd dou sau toate trei

    dimensiunile ncperii sunt foarte apropiate ca valoare, coincid sau sunt una multiplul celeilalte,

    caz n care mai multe moduri se suprapun, iar minimele i maximele corespunztoare lor se

    accentueaz, devenind i mai deranjante.

    Un prim pas n reducerea acestor efecte l reprezint determinarea unor dimensiuni

    optime ale ncperii pentru care frecvenele de rezonan rezultate s aib o distribuie ct mai

    uniform n spectrul de frecven. Exist formule matematice pe baza crora se pot calcula

    raporturile optime dintre cele trei dimensiuni, fiind posibil scalarea unei ncperi dup necesiti

    sau posibiliti. Aceast msur poate fi aplicat eficient doar n faza de proiectare i construcie

    a unei noi cldiri, ncercarea de ajustare a dimensiunilor unei camere deja existente fiind n

    general destul de costisitoare, rezultatele nejustificnd ntotdeauna efortul.

    O alt metod de rezolvare a acestei probleme const n alegerea poziiei asculttorului

    astfel nct s nu coincid cu nici un minim sau maxim asociat vreunui mod important al

    ncperii, nici o frecven din spectrul semnalului redat de surs nefiind astfel modificat prea

    mult n amplitudine. Deasemenea, dac sursa sonor va fi amplasat n puncte ct mai

    apropiate de minimele unor moduri importante ale camerei, acele rezonane vor fi mai puin

    amorsate, iar redarea frecvenelor corespunztoare din programul sonor va fi aproape neafectat

    de undele staionare. Concluzionnd, putem spune c urmtorul pas n rezolvarea problemelor

    modale l constituie alegerea celor mai bune poziii din ncpere pentru difuzoare i asculttor

    (in camera de mixaj / audiie), respectiv pentru instrumentele acustice i microfoanele necesare

    captrii lor (n sala de nregistrare). In cazul receptorilor sonori (a asculttorului sau microfonului)

    aceste pozitii trebuie sa fie ct mai deprtate de zonele de presiune minim sau maxim

    determinate de frecvenele de rezonan ale ncperii, pentru a evita variaiile prea mari n

    intensitate a sunetului de la o frecven la alta. In cazul surselor sonore (difuzoarele, instrumente

    muzicale acustice, vocea uman), poziiile trebuie s fie ct mai apropiate de zonele de presiuneminim pentru a excita ct mai puin frecvenele de rezonan ale ncperii, reducnd astfel

    distorsiunile acustice asociate. Dei exist formule matematice i diagrame pentru determinarea

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    26/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 26

    acestor puncte, alegerea lor este foarte dificil datorit multiplelor frecvene de rezonan ce

    trebuie luate n calcul. In majoritatea cazurilor se ajunge la soluii de compromis, ce implic

    folosirea unor mijloace adiionale de atenuare a rezonanelor la aceste frecvene.

    Al treilea i poate cel mai important pas n atenuarea efectelor undelor staionare asupra

    undelor sonore dintr-o ncpere const n creterea absorbiei pereilor la frecvenele

    problematice. Cu ct un perete va absorbi mai mult dintr-o und, cu att el va reflecta mai puin

    din ea i procentajul n care unda reflectat se va nsuma cu unda direct va fi mai mic, ceea ce

    va duce la reducerea nivelului maximelor i minimelor de presiune de-a lungul distanei dintre

    perei i implicit la scderea distorsiunilor acustice datorate undelor staionare din ncpere.

    Creterea absorbiei ncperii la frecvenele joase i mediu-joase (la care apar undele staionare

    deranjante) se poate obine prin aplicarea pe perei i tavan a unor materiale ce au absorbie

    bun la aceste frecvene. Problema care se ridic este c, dup cum s-a vzut mai devreme,pentru ca un strat de material fonoabsorbant s absoarb eficient undele sonore la o anumit

    frecven, grosimea sa trebuie s fie de cel puin o zecime din lungimea de und a fasciculului

    sonor. Dar, pentru frecvenele din intervalul 20-200 Hz, asta ar nsemna grosimi de peste un

    metru, ceea ce desigur nu reprezint deloc o soluie practic, astfel c se folosesc n acest scop

    nite dispozitive mai speciale. Denumite n mod generic trape pentru bai (Eng=bass traps),

    aceste dispozitive se mpart n dou mari categorii:

    dispozitive absorbante de band larg (ce au o absorbie moderat darntr-o band de frecvene destul de larg)

    dispozitive rezonatoare (ce au o eficien mai mare, dar lucreaz ntr-un

    spectru ngust, centrat n jurul unei frecvene reglabile)

    Dac primele sunt destul de uor de realizat i instalat, existnd chiar i versiuni

    comerciale, fabricate de firme specializate, cele din urm sunt mai greu de construit i mai ales

    de instalat corect, pentru c ele trebuie "acordate" la rspunsul ncperii i asta presupune

    efectuarea de msurtori acustice minuioase, necesitnd experin n domeniu (o calibrare

    greit a rezonatorului poate introduce probleme suplimentare n rspunsul acustic al ncperii,

    n loc s le repare pe cele existente). Pentru o funcionare ct mai eficient, amplasarea trapelor

    pentru bai se face de regul n locurile unde se acumuleaz cea mai mult energie de frecven

    joas, aceste locuri fiind colurile i muchiile ncperilor. Se ncepe de obicei cu amplaserea unor

    absorbani de band larg, pentru a atenua grosul rezonanelor din ncpere, dup care, n

    funcie de necesiti i posibiliti, se adaug dispozitive rezonatoare calibrate individual pe

    frecvenele ce sunt nc problematice n rspunsul acustic.

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    27/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 27

    Efectul "filtru pieptene"

    Pe lng rezonanele proprii fiecrei ncperi, mai exist o cauz foarte serioas a alterrii

    sunetelor dintr-o camer : interferena dintre sunetul direct generat de o surs sonor i obiectele

    din vecintatea ei. Acest efect depinde direct de poziia sursei i a receptorului fa de pereii

    ncperii, spre deosebire de fenomenul undelor staionare care este propriu camerei i

    independent de sursa sonor (doar iniiat de ea).

    Orice surs sonor este caracterizat de o directivitate, adic de o anumit putere de

    radiaie pentru fiecare direcie din spaiu, n funcie de frecvena undei sonore radiate. Pentru o

    surs real (neideal), de tipul unei boxe audio, cu ct unda are o frecven mai nalt, cu att

    unghiul (mai bine zis conul) de radiaie va fi mai ngust, concentrat n faa sursei, n restul

    direciilor puterea de radiaie fiind tot mai sczut din cauza blocrii undelor de ctre corpul

    sursei. Cu ct frecvena lor este mai joas, cu att lungimea undelor devine mai mare i ele nu

    mai sunt blocate de corpul sursei, unghiul de radiaie mrindu-se de jur mprejurul ei. In practic,

    de pe la 300-400 Hz n jos, sursele sonore pot fi caracterizate printr-o redare uniform n toate

    direciile, ele fiind considerate omnidirecionale.

    Din acest motiv, undele sonore de joas frecven emise ntr-o ncpere de sursa de

    sunet (S)reprezentat n desenul din Fig.20 se vor propaga att nainte, nspre receptorul (R),

    ct i n alte direcii, lovindu-se de perei sau de alte obiecte din apropiere. Pentru fiecare poziie

    a sursei i a receptorului, va exista cte un punct pe un perete n care unda se va reflecta i

    (dup un anumit decalaj de timp fa de unda direct) va ajunge la receptor, combinndu-se cu

    unda direct. Unda direct va parcurge distana Dd pn la receptor, iar unda reflectat n

    punctul X va parcurge o distan total Drpn la receptor. Diferena dintre distanele parcurse

    de cele dou unde pn la receptor este Dr-Dd. Dac aceast diferen este egal cu jumtate

    din lungimea de und (sau un multiplu impar al jumtii), cele doua oscilaii sonore vor fi n

    antifaz i prin suprapunere aproape c se vor anula (anularea nu este complet pentru c unda

    reflectat a pierdut din amplitudine pe traseu). Dac diferena este un multiplu par al jumtii

    lungimii de und, unda reflectat se va suprapune peste unda direct crescndu-i amplitudinea.

    Fig.20

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    28/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 28

    Cnd n loc de o und sonor simpl (sinusoidal), sursa va emite o und complex

    constnd ntr-o sum a mai multe unde simple de diferite frecvene, fiecare dintre acestea se va

    comporta diferit n punctul receptorului. Unele se vor anula aproape complet, altele vor fi

    amplificate, iar restul vor avea valori variabile ntre cele dou extreme, totul n funcie de raportul

    dintre diferena de traseu parcurs (Dr-Dd) i lungimea de und proprie fiecrei componente.Cum lungimea de und este invers proporional cu frecvena unei oscilaii, se poate deduce c

    suprapunerea undei complexe reflectate peste unda complex direct va determina modificarea

    spectral a undei directe, ca i cum aceasta ar fi fost trecut printr-un filtru avnd o succesiune

    regulat de minime i maxime ale amplificrii n funcie de frecven (Fig.21). Acest tip de filtru

    se mai numete i "filtru pieptene" (Eng=comb filter), datorit "dinilor" din caracteristica sa de

    transfer, iar efectul pe care l exercit asupra semnalului sonor se numete filtrare de tip

    pieptene (Eng=comb filtering).

    Fig.21 Fig.22

    Prin calcul matematic se poate arta c, cu ct decalajul temporal dintre cele dou unde

    este mai mic, cu att numrul de maxime i minime este mai mic, "gropile i dealurile" din

    caracteristica de transfer fiind mai deprtate i mai pronunate (Fig.22 curba verde), ceea ce va

    determina o distoriune acustic mai pronunat a semnalului original generat de surs.

    Desemenea, innd cont de faptul c amplitudinea unei unde sonore se micoreaz tot mai mult

    pe msur ce se deprteaz de surs, cu ct diferena (Dr-Dd) dintre distana parcurs de unda

    reflectat i cea parcurs de unda direct este mai mare, cu att unda reflectat va fi mai slab

    dect unda direct n punctul de ntlnire i "dinii" pieptenelui vor scdea (Fig.22 curba roie),

    astfel nct efectul de pieptene va fi mai puin influent.

    In exemplul de mai sus am luat n considerare doar reflexia dintr-un perete, dar ntr-o

    camer normal, pentru fiecare poziie a sursei i a receptorului, exist reflexii din toi pereii

    (incluznd tavanul i podeaua) care genereaz fiecare cte un asemenea filtru acustic (fiecare

    perete situndu-se la o anumit distan de surs i receptor). Mai mult, exemplele discutate se

    refer doar la reflexii primare (surs->perete->receptor), dar exist alte unde care ajung la

    receptor dup dou sau mai multe reflectri n perei, contribuind i ele ntr-o mai mic msur la

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    29/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 29

    alterarea semnalului original emis de surs. Semnalul recepionat de receptor este din aceast

    cauz afectat de mult mai multe filtre, care nsumate compun un filtru acustic cu o curb de

    transfer foarte complex. Intr-o situaie real concret, precum cea dintr-o camer de audiie,

    acest fenomen se va traduce prin faptul c un program muzical redat de un difuzor va ajunge la

    urechile unui ascultator cu spectrul modificat din cauza reflexiilor din perei sau a altor obiectereflective din apropierea difuzorului (mobilier, echipamente, etc). Aceeai problem va afecta i

    situaia dintr-o sal de nregistrare, n care semnalul captat de microfon se va nregistra cu

    spectrul modificat fa de originalul emis de surs (voce, instrument muzical, etc).

    Inainte de orice ncercare de gsi o rezolvare a problemei reflexiilor, trebuie scoas n

    eviden o proprietate a urechii umane (descris de "Efectul HAAS") care face ca dou sunete

    auzite la un interval mai mic de aprox. 15 ms sa fie percepute ca unul singur, iar dac intervalul

    este mai mare ele vor fi percepute distinct. In baza acestui efect psihoacustic, se poateconsidera c, dac decalajul temporal dintre unda sonor direct de la surs i unda reflectat

    din perete sau alt obiect din jur, n poziia receptorului, este mai mare de 15-16ms, cele dou

    unde vor fi percepute separat, disprnd astfel efectul filtrului pieptene asupra urechii. inndu-

    se cont i de faptul c o diferen mare ntre amplitudinile undelor va reduce semnificativ

    denivelrile din caracteristica filtrului pieptene, s-a stabilit urmtoarea regul empiric :

    Pentru minimizarea distorsiunile acustice de tip filtru pieptene ale rspunsului

    acustic n poziia receptorului, orice und reflectat a crei ntrziere fa deunda direct este mai mic de 15ms trebuie s aib nivelul mai mic cu cel

    puin 10dB fa de unda direct.

    Un mod de a ndeplini aceast condiie este creterea diferenei dintre distanele parcurse

    de unda direct i de undele reflectate. Pentru asta, sursa de sunet i receptorul trebuie

    aezate ct mai departe de perei sau alte obstacole reflective. Aceast distanare se poate

    face doar ntre anumite limite, depinznd de factori precum aezarea mobilierului n camer sau

    distribuia de minime i maxime de presiune sonor datorate undelor staionare din ncpere.

    Un alt mod const n reducerea amplitudinii undelor reflectate i se poate realiza prin dou

    metode : prin fonoabsorbie sau prin difuzie sonor.

    In prima metod, punctele de reflexie problematice vor fi tratate cu materiale

    fonoabsorbante, ce vor absorbi o parte din energia undei care se reflect n perete (n funcie

    de dimensiunile i de parametrii de absorbie fonic ai materialului), astfel c la receptor va

    ajunge doar o fraciune din unda iniial, suprapunndu-se ntr-o mai mic msur cu unda

    direct. Fig.23 ilustreaz acest lucru, n punctul de reflexie de pe perete fiind amplasat o bucat

    de material fonoabsorbant (Abs), ce absoarbe o parte din energia undei reflectate.

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/
  • 7/29/2019 JFSD+ +Acustica+Incaperilor.unlocked

    30/30

    www.jfstudiodesign.ro Flaviu Oros - Acustica ncperilor 30

    Fig.23

    Exist ns situaii n care metoda absorbiei nu este aa potrivit, de exemplu cnd o

    ncpere astfel tratat este prea "moart" pentru aplicaia ce se desfoar n ea. In acest caz se

    folosete o alt metod de reducere a nivelului reflexiilor, numit difuzie sonor. Difuzia este unfenomen oarecum complementar absorbiei, constnd n spargerea frontului undei sonore n mai

    multe pri de intensitate mai mic i trimiterea acestora n direcii ct mai dispersate n spaiu.

    Dispozitivele acustice care realizeaz aceast operaie se numesc difuzeri (Eng=diffuser) i

    sunt construite n diferite forme, de la simple panouri curbate, pn la structuri alctuite din fante

    cu adncimi calculate dup serii numerice, care provoac dispersii foarte mari ale undelor

    reflectate, ntr-o band de frecvene ct mai larg. Folosirea difuzerilor ntr-o ncpere (Fig.24)

    permite atenuarea reflexiilor deranjante fr a reduce prea tare timpul de reverberaie al camerei,

    energia sonor fiind distribuit omogen n ncpere i nu transformat n cldur prin absorbie.

    Fig.24

    Pentru a obine un rspuns acustic ct mai echilibrat i mai potrivit unei anumite aplicaii

    (studio de nregistrare, camer de audiie, sal de conferine, etc), toate cele trei fenomene

    acustice prezentate mai sus trebuie luate n consideraie i atent analizate pentru fiecare situaie

    http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/http://www.jfstudiodesign.ro/