صدى

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى الملاحة اذهب الى البحث
تردد على الغيتار

الصدى (المعروف أيضًا باسم الصدى ) ، في الصوتيات ، هو استمرار الصوت أو الصدى بعد إصدار الصوت. [1] يتم إنشاء الصدى عندما ينعكس صوت أو إشارة مما يتسبب في تراكم العديد من الانعكاسات ثم تتلاشى حيث يتم امتصاص الصوت بواسطة أسطح الأشياء في الفضاء - والتي يمكن أن تشمل الأثاث والأشخاص والهواء. [2] يكون هذا أكثر وضوحًا عندما يتوقف مصدر الصوت ولكن الانعكاسات تستمر ، ويتناقص اتساعها حتى الوصول إلى الصفر.

الارتداد يعتمد على التردد: طول الانحلال ، أو وقت الارتداد ، يحظى باهتمام خاص في التصميم المعماري للمساحات التي تحتاج إلى أوقات ارتداد محددة لتحقيق الأداء الأمثل للنشاط المقصود. [3] بالمقارنة مع صدى مميز ، يمكن اكتشافه على الأقل من 50 إلى 100  مللي ثانية بعد الصوت السابق ، فإن الصدى هو حدوث الانعكاسات التي تصل في تسلسل أقل من 50 مللي ثانية تقريبًا. مع مرور الوقت ، تقل سعة الانعكاسات تدريجياً إلى مستويات غير ملحوظة. لا يقتصر الصدى على المساحات الداخلية كما هو موجود في الغابات والبيئات الخارجية الأخرى حيث يوجد انعكاس.

يحدث الصدى بشكل طبيعي عندما يغني شخص ما أو يتحدث أو يعزف على آلة موسيقية صوتيًا في قاعة أو مساحة أداء بأسطح عاكسة للصوت. [4] يتم تطبيق الصدى بشكل مصطنع لاستخدام تأثيرات الصدى ، والتي تحاكي الصدى من خلال وسائل تشمل غرف الصدى والاهتزازات المرسلة عبر المعدن والمعالجة الرقمية. [5]

على الرغم من أن الصدى يمكن أن يضيف طابعًا طبيعيًا إلى الصوت المسجل عن طريق إضافة إحساس بالمساحة ، إلا أنه يمكن أن يقلل أيضًا من وضوح الكلام ، خاصة عند وجود ضوضاء أيضًا. كثيرًا ما يبلغ الأشخاص الذين يعانون من ضعف السمع ، بما في ذلك مستخدمو المعينات السمعية ، عن صعوبة فهم الكلام في المواقف الصاخبة والضوضاء. يعد الصدى أيضًا مصدرًا مهمًا للأخطاء في التعرف التلقائي على الكلام .

الارتداد هو عملية تقليل مستوى الارتداد في الصوت أو الإشارة.

وقت الصدى

مستوى الصوت في تجويف صدى يثيره نبضة ، كدالة للوقت (مخطط مبسط للغاية)

وقت الارتداد هو مقياس للوقت اللازم "لتلاشي" الصوت في منطقة مغلقة بعد توقف مصدر الصوت.

عندما يتعلق الأمر بقياس وقت الارتداد بدقة باستخدام مقياس ، يتم استخدام المصطلح T 60 [6] (اختصار لوقت الارتداد 60 ديسيبل). يوفر T 60 قياسًا موضوعيًا لوقت الارتداد. يتم تعريفه على أنه الوقت الذي يستغرقه مستوى ضغط الصوت لتقليله بمقدار 60  ديسيبل ، ويتم قياسه بعد إنهاء إشارة الاختبار المتولدة فجأة.

يُذكر وقت الارتداد بشكل متكرر كقيمة واحدة إذا تم قياسه كإشارة عريضة النطاق (20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز). ومع ذلك ، لكونها معتمدة على التردد ، يمكن وصفها بدقة أكبر من حيث نطاقات التردد (أوكتاف واحد ، 1/3 أوكتاف ، 1/6 أوكتاف ، إلخ). نظرًا لكونه يعتمد على التردد ، فإن وقت الصدى المقاس في نطاقات ضيقة سيختلف اعتمادًا على نطاق التردد الذي يتم قياسه. من أجل الدقة ، من المهم معرفة نطاقات الترددات التي يتم وصفها بواسطة قياس وقت الارتداد.

في أواخر القرن التاسع عشر ، بدأ والاس كليمنت سابين تجارب في جامعة هارفارد للتحقيق في تأثير الامتصاص على زمن الارتداد. باستخدام صندوق الرياح وأنابيب الأرغن المحمولة كمصدر للصوت وساعة توقيت وأذنيه ، قام بقياس الوقت من انقطاع المصدر إلى عدم الصوت (فرق حوالي 60 ديسيبل). وجد أن وقت الارتداد يتناسب مع أبعاد الغرفة ويتناسب عكسياً مع مقدار الامتصاص الحالي.

يعتمد وقت الصدى الأمثل لمساحة يتم تشغيل الموسيقى فيها على نوع الموسيقى التي سيتم تشغيلها في الفضاء. تحتاج الغرف المستخدمة للتحدث عادةً إلى وقت تردد أقصر حتى يمكن فهم الكلام بشكل أكثر وضوحًا. إذا استمر سماع الصوت المنعكس من مقطع لفظي واحد عند نطق المقطع التالي ، فقد يكون من الصعب فهم ما قيل. [7] قد تبدو كلمات "Cat" و "cab" و "cap" متشابهة جدًا. من ناحية أخرى ، إذا كان وقت الصدى قصيرًا جدًا ، فقد يتأثر توازن النغمات وارتفاع الصوت. غالبًا ما تستخدم تأثيرات الصدى في الاستوديوهات لإضافة عمق للأصوات. يغير الصدى البنية الطيفية المتصورة للصوت ولكنه لا يغير طبقة الصوت.

تشمل العوامل الأساسية التي تؤثر على وقت ارتداد الغرفة حجم وشكل العلبة وكذلك المواد المستخدمة في بناء الغرفة. يمكن أن يؤثر كل عنصر داخل العلبة أيضًا على وقت الارتداد هذا ، بما في ذلك الأشخاص وممتلكاتهم.

القياس

تحديد قيمة T20 تلقائيًا - مشغل 5 ديسيبل - قياس 20 ديسيبل - ارتفاع 10 ديسيبل إلى أرضية الضوضاء.

تاريخيًا ، لا يمكن قياس وقت الصدى إلا باستخدام مسجل المستوى (جهاز رسم بياني يوضح مستوى الضوضاء مقابل الوقت على شريط من الورق المتحرك). يتم إنتاج ضوضاء عالية ، ومع اختفاء الصوت ، سيُظهر التتبع على مسجل المستوى منحدرًا واضحًا. يكشف تحليل هذا المنحدر عن وقت الارتداد المقاس. يمكن لبعض عدادات مستوى الصوت الرقمية الحديثة إجراء هذا التحليل تلقائيًا. [8]

توجد عدة طرق لقياس وقت الارتداد. يمكن قياس النبضة بإحداث ضوضاء عالية بما فيه الكفاية (والتي يجب أن يكون لها نقطة قطع محددة). يمكن استخدام مصادر الضوضاء النبضية مثل طلقة مسدس فارغ أو انفجار بالون لقياس الاستجابة النبضية للغرفة.

وبدلاً من ذلك ، يمكن إنشاء إشارة ضوضاء عشوائية مثل الضوضاء الوردية أو الضوضاء البيضاء من خلال مكبر الصوت ، ثم إيقاف تشغيلها. يُعرف هذا بالطريقة المتقطعة ، وتُعرف النتيجة المقاسة بالاستجابة المتقطعة.

يمكن أيضًا استخدام نظام قياس ثنائي المنافذ لقياس الضوضاء التي يتم إدخالها في الفضاء ومقارنتها بما يتم قياسه لاحقًا في الفضاء. ضع في اعتبارك الصوت الذي ينتجه مكبر الصوت في الغرفة. يمكن تسجيل الصوت في الغرفة ومقارنته بما تم إرساله إلى مكبر الصوت. يمكن مقارنة الإشارتين رياضيا. يستخدم نظام قياس المنفذين تحويل فورييه لاشتقاق الاستجابة النبضية للغرفة رياضيًا. من الاستجابة النبضية ، يمكن حساب وقت الارتداد. يسمح استخدام نظام ثنائي المنافذ بقياس وقت الارتداد بإشارات غير النبضات الصاخبة. يمكن استخدام الموسيقى أو تسجيلات الأصوات الأخرى. يسمح هذا بأخذ القياسات في غرفة بعد حضور الجمهور.

في ظل بعض القيود ، يمكن استخدام مصادر الصوت البسيطة مثل المصباح اليدوي لقياس الصدى [9]

عادة ما يتم تحديد وقت الارتداد على أنه وقت الاضمحلال ويتم قياسه بالثواني. قد يكون هناك أو لا يوجد أي بيان عن نطاق التردد المستخدم في القياس. وقت الاضمحلال هو الوقت الذي تستغرقه الإشارة لتقليل 60 ديسيبل عن الصوت الأصلي. غالبًا ما يكون من الصعب حقن صوت كافٍ في الغرفة لقياس انحلال 60 ديسيبل ، خاصة عند الترددات المنخفضة. إذا كان الانحلال خطيًا ، فيكفي قياس انخفاض قدره 20 dB وضرب الوقت في 3 ، أو انخفاض قدره 30 dB وضرب الوقت في 2. وهذه هي ما يسمى بطريقتين القياس T20 و T30.

يتم تحديد قياس وقت ارتداد RT 60 في معيار ISO 3382-1 لمساحات الأداء ، ومعيار ISO 3382-2 للغرف العادية ، و ISO 3382-3 للمكاتب ذات المخطط المفتوح ، بالإضافة إلى معيار ASTM E2235.

يفترض مفهوم وقت الارتداد ضمنيًا أن معدل اضمحلال الصوت هو أسي ، بحيث يتناقص مستوى الصوت بانتظام ، بمعدل الكثير من الديسيبل في الثانية. ليس هذا هو الحال غالبًا في الغرف الحقيقية ، اعتمادًا على التخلص من الأسطح العاكسة والمشتتة والممتصة. علاوة على ذلك ، غالبًا ما ينتج عن القياس المتتالي لمستوى الصوت نتائج مختلفة جدًا ، حيث تتراكم الاختلافات في الطور في الصوت المثير في موجات صوتية مختلفة بشكل ملحوظ. في عام 1965 ، نشر مانفريد ر. شرودر "طريقة جديدة لقياس وقت الصدى" في مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية.. لقد اقترح أن يقيس ، ليس قوة الصوت ، ولكن الطاقة ، من خلال دمجها. هذا جعل من الممكن إظهار التباين في معدل الانحلال وتحرير أخصائيي الصوتيات من ضرورة احتساب متوسط ​​العديد من القياسات.

معادلة سابين

تم تطوير معادلة سابين الصدى في أواخر تسعينيات القرن التاسع عشر بطريقة تجريبية . أسس علاقة بين T 60 للغرفة وحجمها وامتصاصها الكلي (في sabins ). هذا معطى من خلال المعادلة:

.

حيث c 20 هي سرعة الصوت في الغرفة (عند 20 درجة مئوية) ، V هو حجم الغرفة بالمتر 3 ، مساحة السطح الكلية للغرفة في م 2 ، أ هو متوسط ​​معامل الامتصاص لأسطح الغرفة ، و المنتج Sa هو الامتصاص الكلي في Sabins.

يتغير الامتصاص الكلي في سابينز (وبالتالي وقت الصدى) بشكل عام اعتمادًا على التردد (الذي يتم تحديده من خلال الخصائص الصوتية للفضاء). لا تأخذ المعادلة في الاعتبار شكل الغرفة أو الخسائر من الصوت الذي ينتقل عبر الهواء (مهم في المساحات الكبيرة). تمتص معظم الغرف طاقة صوتية أقل في نطاقات التردد المنخفضة مما يؤدي إلى أوقات تردد أطول عند الترددات المنخفضة.

وخلص سابين إلى أن وقت الصدى يعتمد على انعكاس الصوت من مختلف الأسطح المتاحة داخل القاعة. إذا كان الانعكاس متماسكًا ، فسيكون وقت ارتداد القاعة أطول ؛ سيستغرق الصوت وقتًا أطول حتى يختفي.

زمن الصدى RT 60 والحجم V للغرفة لهما تأثير كبير على المسافة الحرجة d c (المعادلة الشرطية):

حيث المسافة الحرجة يقاس بالأمتار ، الحجم يقاس بالمتر ، ووقت الصدى RT 60 يقاس بالثواني .

معادلة Eyring

اقترح Carl F. _ _ _ _ تميل هذه الغرف إلى أن تكون أوقات صدى الصوت فيها أقل من الغرف الأكبر حجماً ذات الصوت العالي. تتشابه معادلة Eyring في الشكل مع معادلة Sabine ، ولكنها تتضمن تعديلات لمقياس لوغاريتمي لمصطلح الامتصاص . الوحدات والمتغيرات داخل المعادلة هي نفسها التي تم تحديدها لمعادلة سابين. يتم إعطاء وقت ارتداد Eyring بواسطة المعادلة:

.

تم تطوير معادلة Eyring من المبادئ الأولى باستخدام نموذج مصدر الصورة لانعكاس الصوت ، على عكس نهج Sabine التجريبي . تتفق النتائج التجريبية التي حصلت عليها Sabine بشكل عام مع معادلة Eyring لأن الصيغتين أصبحتا متطابقتين للغرف الحية للغاية ، وهو النوع الذي عملت فيه Sabine. ومع ذلك ، تصبح معادلة Eyring أكثر صحة للغرف الأصغر ذات الكميات الكبيرة من الامتصاص. نتيجة لذلك ، غالبًا ما يتم تنفيذ معادلة Eyring لتقدير وقت الصدى في استوديو التسجيلغرف التحكم أو بيئات الاستماع الحرجة الأخرى ذات الكميات العالية من امتصاص الصوت. تميل معادلة سابين إلى المبالغة في التنبؤ بوقت الارتداد للغرف الصغيرة ذات الكميات العالية من الامتصاص. لهذا السبب ، غالبًا ما تستخدم الآلات الحاسبة لوقت الصدى المتوفرة لبيئات استوديو التسجيل الأصغر ، مثل استوديوهات التسجيل المنزلي ، معادلة Eyring.

معامل الامتصاص

معامل امتصاص مادة ما هو رقم بين 0 و 1 مما يشير إلى نسبة الصوت التي يمتصها السطح مقارنة بالنسبة التي تنعكس مرة أخرى على الغرفة. لن تقدم نافذة كبيرة ومفتوحة بالكامل أي انعكاس لأن أي صوت يصل إليها سيمر مباشرة ولن ينعكس أي صوت. سيكون لهذا معامل امتصاص 1. على العكس من ذلك ، فإن السقف الخرساني السميك الأملس سيكون المكافئ الصوتي للمرآة وله معامل امتصاص قريب جدًا من الصفر.

في الموسيقى

تردد عكسي: تسجيل جاف / عكس / تردد مضاف / عكس مع تردد

وصف المحيط الأطلسي الصدى بأنه "يمكن القول إنه أقدم المؤثرات الصوتية وأكثرها عالمية في الموسيقى" ، والتي استخدمت في الموسيقى في وقت مبكر من القرن العاشر بلينسونغ . [5] قام الملحنون بمن فيهم باخ بتأليف الموسيقى لاستغلال الصوتيات في بعض المباني. ربما تكون الترانيم الغريغورية قد تطورت استجابةً لوقت الصدى الطويل للكاتدرائيات ، مما يحد من عدد الملاحظات التي يمكن غنائها قبل المزج بشكل عشوائي. [5]

يتم تطبيق الصدى الاصطناعي على الصوت باستخدام تأثيرات الصدى . تحاكي هذه الصدى من خلال وسائل تشمل غرف الصدى والاهتزازات المرسلة عبر المعدن والمعالجة الرقمية. [5]

انظر أيضا

المراجع

  1. ^ فالنتي ، مايكل ؛ هولي هوسفورد دن روس جيه روزر (2008). السمع . ثيمي. ص 425 - 426. رقم ISBN 978-1-58890-520-8.
  2. ^ لويد ، ليوين ساوثوورث (1970). الموسيقى والصوت . آير للنشر. ص  169 . رقم ISBN 978-0-8369-5188-2.
  3. ^ روث ، ليلاند م. (2007). فهم العمارة . مطبعة ويستفيو. ص 104 - 105. رقم ISBN 978-0-8133-9045-1.
  4. ^ ديفيس ، جاري (1987). كتيب تقوية الصوت (الطبعة الثانية). ميلووكي ، ويسكونسن: هال ليونارد. ص. 259. ردمك 9780881889000. تم الاسترجاع 12 فبراير ، 2016 .
  5. ^ أ ب ج د وير ، ويليام (21 يونيو 2012). "كيف غزا البشر صدى" . المحيط الأطلسي . تم الاسترجاع 2021-08-08 .{{cite web}}: صيانة CS1: حالة url ( رابط )
  6. ^ "قياس وقت الارتداد RT60" . www.nti-audio.com .
  7. ^ "فلماذا يؤثر الارتداد على وضوح الكلام؟" . MC Squared System Design Group، Inc. تم الاسترجاع 2008-12-04 .
  8. ^ "قياس وقت الارتداد RT60" . www.nti-audio.com .
  9. ^ باباداكيس ، نيكولاوس م. ستافرولاكيس ، جورجيوس إي (2020). "Handclap للقياسات الصوتية: التطبيق الأمثل والقيود" . الصوتيات . 2 (2): 224 - 245. دوى : 10.3390 / acoustics2020015 .
  10. ^ إيرينج ، كارل ف. (1930). "وقت الصدى في غرف" الموتى " . مجلة الجمعية الصوتية الأمريكية . 1 (2 أ): 217-241. بيب كود : 1930ASAJ .... 1..217E . دوى : 10.1121 / 1.1915175 .

روابط خارجية