Ακουστική)και)Ψυχοακουστική

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Ακουστική)και)Ψυχοακουστική"

Αμύντας Κουταλιανός
6 χρόνια πριν
Προβολές:

μηχανική διαταραχή που διαδίδεται με ορισμένη ταχύτητα μέσα

χ. Ελαστικότητας, εσωτερικής τριβής) κι έχει τέτοιο

διεγείρει το αισθητήριο της ακοής και να προκαλέσει

Ήχος(και(Θόρυβος Παραγωγή(και(διάδοση(του(ήχου Διάκριση

Είναι δυσάρεστος και προκαλεί ανεπιθύμητες παρενέργειες

Το(μέσο(αυτό(χαρακτηρίζεται(από(αδράνεια(και(ελαστικότητα

1 Τι είναι ήχος; Ορισμός ΕΛΟΤ (1.184): Ακουστική)και)Ψυχοακουστική «Ως ήχος ορίζεται η μηχανική διαταραχή που διαδίδεται με ορισμένη ταχύτητα μέσα σε ένα μέσο που μπορεί να αναπτύξει εσωτερικές δυνάμεις (π.χ. Ελαστικότητας, εσωτερικής τριβής) κι έχει τέτοιο χαρακτήρα, ώστε Διάλεξη(2:( Η(φυσική(του(ήχου ( μπορεί να διεγείρει το αισθητήριο της ακοής και να προκαλέσει ακουστικό αίσθημα» Φλώρος(Ανδρέας( Αναπληρωτής(Καθηγητής Ήχος(και(Θόρυβος Παραγωγή(και(διάδοση(του(ήχου Διάκριση μεταξύ ήχου και θορύβου Ο ήχος προκαλεί ευχάριστο συναίσθημα Π.χ. Η μουσική Ο θόρυβος ορίζεται σαν κάθε ανεπιθύμητος ήχος Είναι δυσάρεστος και προκαλεί ανεπιθύμητες παρενέργειες Ο(ήχος(παράγεται(από(την(μηχανική(ταλάντωση(ενός(μέσου( μετάδοσης( L Υγρό,(στερεό(ή(αέριο((π.χ.(ο(αέρας)( L Το(μέσο(αυτό(χαρακτηρίζεται(από(αδράνεια(και(ελαστικότητα Απώλεια ακοής Ενόχληση Δυσκολία στην επικοινωνία Θέση ηρεμίας Γειτονικό μόριο... όμως και η μουσική κάποιου μπορεί να αποτελεί θόρυβο για το γείτονά του... Εξωτερική δύναμη Διάδοση του ήχου Μόριο μέσου Επιστροφή στη θέση ηρεμίας λόγω ελαστικότητας

2 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ιόνιο Πανεπιστήμιο» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 1

3 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons 2

ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου σε κάθε

μετακίνηση των μορίων του αέρα υπερπίεση ή

4 Παραγωγή και διάδοση του ήχου (συν.) H ταχύτητα διάδοσης και η ταχύτητα ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου σε κάθε σημείο είναι παράλληλες Η ποσοτική περιγραφή του ηχητικού κύματος γίνεται μέσω της ακουστικής πίεσης p Είναι το μέγεθος που «καταγράφουν» τα μικρόφωνα Ορισμός ακουστικής πίεσης Η δημιουργούμενη από την μετακίνηση των μορίων του αέρα υπερπίεση ή υποπίεση σε σχέση με την ατμοσφαιρική πίεση πηγή: H(φυσική(περιγραφή(του(ήχου(L(Κυματική(εξίσωση H ταχύτητα διάδοσης με την ταχύτητα ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου σε κάθε σημείο είναι κάθετες πηγή: c η ταχύτητα διάδοσης του κύματος στο μέσο μετάδοσης x, y, z οι μεταβλητές του χώρου t η μεταβλητή που αντιστοιχεί στο χρόνο Προσοχή στις αρχικές συνθήκες

Παραγωγή(και(διάδοση(του(ήχου(L(Σύνοψη Η(παραγωγή(και(διάδοση(του(ήχου(γίνεται(μέσω( L

..(κι(όχι(μετακίνησης(των(μορίων(του(μέσου(

Εάν(θεωρήσουμε(μηδενικές(απώλειες(στο(μέσο(μετάδοσης( L

σε(επόμενη(θέση,(η(ενέργεια(κατανέμεται(σε(μεγαλύτερη(επιφάνεια( L

απόστασης(από(την(πηγή Με(τί(ταχύτητα(διαδίδεται(ο(ήχος; H(ταχύτητα(διάδοσης(του(ήχου

Υπολογισμός(με(βάση(το(χρόνο(μεταξύ(της(παραγωγής(ενός(ήχου(και(της(

5 Παραγωγή(και(διάδοση(του(ήχου(L(Σύνοψη Η(παραγωγή(και(διάδοση(του(ήχου(γίνεται(μέσω( L ταλάντωσης(των(μορίων(του(μέσου( L...(κι(όχι(μετακίνησης(των(μορίων(του(μέσου( Ο(ήχος(μεταδίδεται(στο(χώρο(ως(σφαιρικό(διαμήκες(κύμα( Εάν(θεωρήσουμε(μηδενικές(απώλειες(στο(μέσο(μετάδοσης( L η(επιφάνεια(της(σφαίρας(μεγαλώνει(με(το(τετράγωνο(της(ακτίνας( σε(επόμενη(θέση,(η(ενέργεια(κατανέμεται(σε(μεγαλύτερη(επιφάνεια( L η(«επιφανειακή(πυκνότητα(ενέργειας»(μειώνεται(με(το(τετράγωνο(της( απόστασης(από(την(πηγή Με(τί(ταχύτητα(διαδίδεται(ο(ήχος; H(ταχύτητα(διάδοσης(του(ήχου Πρώτος(υπολογισμός(από(τον(Mersenne((1633)( L Υπολογισμός(με(βάση(το(χρόνο(μεταξύ(της(παραγωγής(ενός(ήχου(και(της( άφιξης(της(ηχούς(του(λόγω(της(ύπαρξης(ενός(εμποδίου(σε(σταθερή( απόσταση( Η(ταχύτητα(του(ήχου(εξαρτάται(από(τη(θερμοκρασία(Τ(του(αέρα:( L c(=(316m/sec Απόσταση d Ηχητική πηγή L Για(Τ=20 0 C,(c=344m/sec( Σε(άλλα(μέσα(διάδοσης(ισχύουν(αντίστοιχες(εξισώσεις( L Στο(νερό(c=1500m/sec( L Στο(ξύλο(c=3800m/sec( L Στον(χάλυβα(c=5050m/sec( L Στη(γυψοσανίδα(c=6800m/sec

(Sturn,(1826( L Στη(λίμνη(Γενεύης( Βάρκες(σε(απόσταση(13km(

Μέτρηση(χρονικού(διαστήματος(άφιξης(λάμψης(και(ήχου( L 1435m/sec

Περίοδος((Τ):(Το(χρονικό(διάστημα(που(μεσολαβεί(

Συχνότητα((f):(Ο(αριθμός(των(επαναλήψεων(μιας(

Εάν(η(μονάδα(του(χρόνου(είναι(1(sec,(τότε(μονάδα( συχνότητας(το(hz

6 H(ταχύτητα(διάδοσης(του(ήχου(στο(νερό Περιοδικές(Ταλαντώσεις(L(Βασικά(μεγέθη Μέτρηση(από(Colladon( (Sturn,(1826( L Στη(λίμνη(Γενεύης( Βάρκες(σε(απόσταση(13km( Ταυτόχρονη(καύση(πυρίτιδας( Μέτρηση(χρονικού(διαστήματος(άφιξης(λάμψης(και(ήχου( L 1435m/sec Περιοδική(κίνηση:(τιμές(των(μεγεθών(της( επαναλαμβάνονται(σε(τακτά(διαστήματα( L Μετατόπιση(από(τη(θέση(ηρεμίας( L Ταχύτητα( L Επιτάχυνση( Περίοδος((Τ):(Το(χρονικό(διάστημα(που(μεσολαβεί( μεταξύ(δύο(ίδιων(καταστάσεων(της(κίνησης( Συχνότητα((f):(Ο(αριθμός(των(επαναλήψεων(μιας( κατάστασης(της(κίνησης(στην(μονάδα(του(χρόνου( L Εάν(η(μονάδα(του(χρόνου(είναι(1(sec,(τότε(μονάδα( συχνότητας(το(hz Περιοδική(ταλάντωση(L(Παράδειγμα Περιοδικές(Ταλαντώσεις(L(Βασικά(μεγέθη((2) Μήκος(κύματος((λ):(η(απόσταση(μεταξύ(δύο( μεγίστων((ή(ελαχίστων)(της(πίεσης( H(διαφορά(φάσης(μεταξύ(δύο(σημείων(ή(των( μεγεθών(του(ίδιου(σημείου(μετριέται(σε(radians( (rad)( L 2π(rad(=(μια(ολόκληρη(περίοδος(

Περιοδικές(Ταλαντώσεις(L(Βασικά(μεγέθη((3) Η(συχνότητα(του(ήχου Ακουστή(περιοχή(συχνοτήτων Υπόηχοι Ακουστοί (για τον άνθρωπο) ήχοι Υπέρηχοι 16Hz 20kHz πηγή: Η(συχνότητα(του(ήχου((2)

Οι(ακουστικές(ιδιότητες(των(υλικών(εξαρτώνται(επίσης(από(τη(συχνότητα( L Μη(γραμμικές(αποκρίσεις(συστημάτων(πηγής/δέκτη/μέσου(μετάδοσης(ως( προς(τη(συχνότητα(

7 Περιοδικές(Ταλαντώσεις(L(Βασικά(μεγέθη((3) Η(συχνότητα(του(ήχου Ακουστή(περιοχή(συχνοτήτων Υπόηχοι Ακουστοί (για τον άνθρωπο) ήχοι Υπέρηχοι 16Hz 20kHz πηγή: Η(συχνότητα(του(ήχου((2) Η(συχνότητα(του(ήχου((3) H(συχνότητα(του(ήχου(είναι(σημαντική(γιατί(η((υποκειμενική)( ακουστότητα(των(ήχων(εξαρτάται(από(αυτήν( L Οι(ακουστικές(ιδιότητες(των(υλικών(εξαρτώνται(επίσης(από(τη(συχνότητα( L Μη(γραμμικές(αποκρίσεις(συστημάτων(πηγής/δέκτη/μέσου(μετάδοσης(ως( προς(τη(συχνότητα( Αναγκαία(η(μελέτη(ακουστικών(φαινομένων(στη(συχνότητα( L Χωρισμός(των(ακουστών(συχνοτήτων(σε(ζώνες(σταθερού(ή(μεταβλητού( εύρους Κάθε(ζώνη(συχνότητας(περιγράφεται(από( L Τις(πλευρικές(συχνότητες(f 1(και(f 2( L Την(κεντρική(συχνότητα(f 0( Εύρος(ζώνης:(τo(πλήθος(των(συχνοτήτων(που(περιλαμβάνονται( μεταξύ(των(πλευρικών(συχνοτήτων( L Για(ζώνες(μεταβλητού(εύρους( L Για(ζώνες(σταθερού(εύρους((γραμμική(κλίμακα(συχνοτήτων)

Ζώνες(ακουστικών(συχνοτήτων Ζώνες(ακουστικών(συχνοτήτων((ISO/ΕΛΟΤ) Κυριότερες ζώνες μεταβλητού εύρους Οκτάβες

H(υπερLπίεση(ή(υποLπίεση((σε(σχέση(με(την(ατμοσφαιρική(πίεση)(που(

Η(ακουστική(πίεση(σε(κάποιο(σημείο(του(χώρου(είναι(συνάρτηση( του(χρόνου(

8 Ζώνες(ακουστικών(συχνοτήτων Ζώνες(ακουστικών(συχνοτήτων((ISO/ΕΛΟΤ) Κυριότερες ζώνες μεταβλητού εύρους Οκτάβες Τριτοκτάβες Δεκατοκτάβες Ποσοτική(μοντελοποίηση(του(ήχου Μέτρηση(ακουστικής(πίεσης Ακουστική(πίεση((p)( L H(υπερLπίεση(ή(υποLπίεση((σε(σχέση(με(την(ατμοσφαιρική(πίεση)(που( δημιουργείται(κατά(τη(διάδοση(του(ηχητικού(κύματος( L Μονάδα(μέτρησης(το(Pascal((N/m 2 )( Η(ακουστική(πίεση(σε(κάποιο(σημείο(του(χώρου(είναι(συνάρτηση( του(χρόνου( Πλάτος(της(πίεσης:(Η(μέγιστη(διαφορά(της(στιγμιαίας(πίεσης(από( την(ατμοσφαιρική(πίεση( L Σχετίζεται(άμεσα(με(το(πόσο(έντονα(θα(«ακουστεί»(ένας(ήχος Συνήθως(μετράμε(μέσες(απόλυτες(τιμές(ηχητικής(πίεσης(...(ή(rms(τιμές( Η(ακουστική(πίεση(είναι(βαθμωτό(μέγεθος

9 Γιατί(RMS(τιμές; Γιατί(RMS(τιμές;( Η(μέση(τιμή(μας(δίνει(το(DCLoffset( L Το(πλάτος(της(πίεσης(στα(0(Ηz ΤΕΛΟΣ (για)σήμερα...) Ανδρέας)Φλώρος) floros@ionio.gr( håp://

Σχετικά έγγραφα

Ακουστική)και)Ψυχοακουστική

Ακουστική)και)Ψυχοακουστική Τι$είναι$ο$ήχος; $ Φλώρος$Ανδρέας$ Αναπληρωτής$Καθηγητής Άδειες&Χρήσης Το#παρόν#εκπαιδευτικό#υλικό#υπόκειται#σε άδειες# χρήσης#creative#commons.# Για#εκπαιδευτικό#υλικό,#όπως#εικόνες,#που#υπόκειται#