Historia akustyki

Rozwój akustyki na przestrzeni dziejów

Akustyka zajmuje się wszelkimi falami mechanicznymi, które mogą być odbierane przez ludzkie ucho lub mózg.
Nauka o akustyce istnieje już od czasów starożytnych.
Głównym celem starożytnych maltańskich kościołów, zbudowanych około 6000 lat temu, mogło być zapewnienie odpowiedniej akustyki.

Rozprzestrzenianie się dźwięku!

Już w starożytności wiedziano, że mowa i dźwięk na otwartej przestrzeni, na płaskiej powierzchni, mogą być słyszalne tylko z niewielkiej odległości. Doszli również do wniosku, że dźwięk rozchodzący się w górę jest wyraźniejszy i może być słyszany z większej odległości. Te spostrzeżenia zostały wykorzystane podczas przemówień i wystąpień publicznych. Wykorzystanie dźwięku przestrzennego miało również wpływ na rozwój starożytnych teatrów. Ściany budynków również poprawiały jakość akustyczną teatru na świeżym powietrzu. Półokrągły układ siedzeń ze wznoszącymi się siedzeniami jest również starożytnym odkryciem. Zdawano sobie sprawę, że odległość wpływa na czystość mowy. Materiały użyte w teatrach w stylu greckim były również kluczowe dla dobrej akustyki.

Znaczenie powierzchni scenicznych

Powierzchnia sceny była zazwyczaj wykonana z drewna. Kamienne ściany służyły do odbijania i rozpraszania dźwięku. Powierzchnia sceny (kamienna podłoga) była posypywana słomą, gdy występowało wiele chórów, aby zmniejszyć odbicia dźwięku. Projektując audytorium (theatron), wzięto również pod uwagę kierunek i odległość, na jaką rozchodzi się ludzka mowa. Publiczność nie może znajdować się po bokach lub z tyłu teatru, aby osiągnąć doskonałą zrozumiałość i głośność. Zaprojektowano eliptyczną widownię o kącie wzniesienia 25-30 stopni.

Kamienne krzesła w teatrze rozpraszały dźwięk, zapobiegając powstawaniu echa. Kamienne wazy umieszczano pod rzędami, aby poprawić głośność i zrozumienie. Efekt ułożenia siedzeń w starożytnych greckich teatrach jak schodów został porównany do efektu materiałów dźwiękochłonnych przyciętych na wymiar używanych do izolacji w nowoczesnych studiach dźwiękowych lub laboratoriach akustycznych. Rzędy siedzeń odfiltrowują dźwięki poniżej 500 Hz. Obejmuje to szmery widzów, szelest wiatru i przewracanie stron. Eksperci twierdzą, że ta granica częstotliwości jest idealna do filtrowania hałasu. Dźwięk był słyszalny nawet w odległości 60 metrów.

Ta metoda pozwala usłyszeć mowę aktorów w Epidauros. Słynny teatr, który może pomieścić 14 000 osób, znajduje się w ostatnim rzędzie, 60 metrów od sceny. Rzymskie teatry przeszły wiele zmian. Publiczność została przybliżona do sceny, ponieważ scena i widownia zostały półokrągłe. Teatr był całkowicie zamknięty, co skutkowało dużymi powierzchniami dźwiękowymi, które zwiększały rozprzestrzenianie się dźwięków. Akustyka została również pogorszona przez zwiększoną szerokość i głębokość sceny. Aby uzyskać odpowiedni dźwięk, za górnymi rzędami zbudowano konstrukcję dachu z łukami. Wykorzystało to zdolność ścian do odbijania dźwięku.

Pojawiły się również loże i kurtyny.

Te proporcjonalne budynki z płaskimi dachami, wynalezione przez Rzymian dla zamkniętych hal targowych do organizowania wieców, są przodkami sal wykładowych, które mają doskonałą akustykę. W starożytności akustyka była ograniczona do teatru.
W średniowieczu zyskała na znaczeniu w budownictwie sakralnym. W nowo budowanych bazylikach kładziono nacisk na idealne brzmienie hymnów i kazań. Pod względem akustycznym mniejsze budynki w stylu romańskim nadal dobrze się sprawdzały. Kopuły w stylu gotyckim pogarszały akustykę. W miarę jak architektura stawała się coraz większa, dźwięk stawał się nie do opanowania. Warunki akustyczne pogorszyły się jeszcze bardziej w okresie renesansu ze względu na większe rozmiary.

Nauka o akustyce nie była rozwijana przez wieki ze względu na zastój w rozwoju nauki w średniowieczu.

W XVI wieku pierwsze wnętrza kościołów i katedr zostały zaprojektowane z myślą o celach muzycznych. Thomaskirche w Lipsku to jedna z najsłynniejszych katedr, w której swoje dzieła wykonywał Johann Sebastian Bach. Kompozytorowi bardzo zależało na uzyskaniu wyrafinowanego, optymalnego dźwięku.
W XVII wieku ponownie rozkwitło budownictwo teatralne. Plany budynków były podobne do grecko-rzymskich teatrów, ale rzędy były ułożone jeden na drugim na widowni i zbudowano konstrukcję dachu. Budowano wiele teatrów, sal koncertowych i oper.

Galileusz był specjalistą w dziedzinie akustyki.

Galileusz jest pierwszą osobą, która pisała o akustyce. W swojej pracy na temat akustyki opublikowanej w XVII wieku wspomina o pochodnych geometrycznych, ugięciu dźwięku i planach kontroli dźwięku. Omawia również echo i pogłos. Mniej więcej w tym czasie określono również przybliżoną prędkość transmisji dźwięku. Większość teatrów i sal koncertowych została zbudowana między XVIII a XIX wiekiem.
Dzisiejsze sale bardzo różnią się od tych z przeszłości.

Często ze względów finansowych próbuje się budować sale wielofunkcyjne. Istnieje wiele przypadków, w których próbują naprawić złą akustykę w pomieszczeniach, które są dobrze zaprojektowane, funkcjonalnie i ekonomicznie, za pomocą elektronicznego dźwięku. Nie zawsze jest to dobre rozwiązanie.

Cechą charakterystyczną dźwięku rozprzestrzeniającego się na zewnątrz jest fakt, że fizyczna propagacja dźwięku nie jest utrudniona przez żadną powierzchnię pochłaniającą lub odbijającą.

W praktyce jednak tak nie jest.

• Powierzchnia Ziemi ma właściwości odblaskowe

Ze względu na pochłanianie dźwięku przez powietrze.

Stan pomieszczenia wpływa na zależność między poziomem ciśnienia akustycznego a poziomem mocy akustycznej.

• temperatura,
• Następnie można również użyć następującego:
• wiatr.

Dźwięk rozchodzi się z różną prędkością w warstwach powietrza o różnych temperaturach. Zawsze załamują się w kierunku chłodniejszego powietrza na styku dwóch mediów o różnych temperaturach.

Ze względu na ciepło generowane przez tłumy, dźwięk ma tendencję do pochylania się w kierunku górnych warstw zimnego powietrza w letnie dni. W powietrzu prędkość propagacji dźwięku wzrasta wraz z temperaturą. Na prędkość rozchodzenia się dźwięku nie ma wpływu wilgotność ani ciśnienie.

Możemy rozróżnić dwa rodzaje przestrzeni dźwiękowych dla powierzchni wewnętrznych:

• Dyfuzja substancji
• Bezpośrednia przestrzeń dźwiękowa

Kiedy włączamy dźwięk w pomieszczeniu, tworzy on bezpośrednią przestrzeń dźwiękową, a następnie odbija się od ścian, tworząc odbitą przestrzeń dźwiękową. Te dwie przestrzenie wpływają na siebie nawzajem, tworząc wrażenie przestrzeni, kierunku i odległości.

Odbicie fal dźwiękowych może spowodować wzrost temperatury w niewentylowanym pomieszczeniu, a odbicia od sufitu mogą zniknąć. Jeśli temperatura zmieni się w drugą stronę, słuchacze otrzymają mniej bezpośredniej energii dźwiękowej z powodu promieni odbitych w górę. Fotele powinny być ustawione w rzędach skierowanych ku górze. Dźwięk przemieszcza się między dwoma punktami po najkrótszej drodze, tj. po linii prostej.

Odbicie to kolejne ważne zjawisko dźwiękowe występujące we wnętrzach. Kiedy fala dźwiękowa uderza w ścianę, jej energia jest dzielona na trzy części. Pierwsza część jest odbijana. Druga część wnika w ścianę, gdzie jej część jest przekształcana w ciepło. Trzecia część opuszcza ścianę i płynie dalej. Przed jej opuszczeniem niewielka część jest odbijana i ponownie pochłaniana.

Podczas projektowania wnętrz ważne jest, aby wziąć pod uwagę nie tylko wytyczne architektoniczne, ale także akustyczne. Pomoże to stworzyć odpowiedni budynek. Powłoki powierzchniowe są również ważne dla pochłaniania i odbijania dźwięku.

Jako przykład:

• Styropian
• Niektóre pianki, takie jak niektóre pianki, są słabymi materiałami pochłaniającymi dźwięk. Dzieje się tak dlatego, że ich wewnętrzna struktura jest nieprzepuszczalna i nie pozwala na prawidłowy przepływ. Najlepszymi materiałami dźwiękochłonnymi są konstrukcje drewniane o sprężystej powierzchni. Ważne jest, aby używać odpowiedniego sprzętu do pochłaniania dźwięków o niskiej częstotliwości (poniżej 300 Hz), aby zrównoważyć wszystkie dźwięki w przestrzeni.

Perfect Acoustics dąży do osiągnięcia idealnego dźwięku we wszystkich swoich produktach, cytując włoskiego humanistę Leona Battistę Albertiego.

"Perfekcja to doskonała harmonia między wszystkimi szczegółami. Niczego nie można dodać ani usunąć bez szkody dla całości".

IA