Conhecimento essencial dos fundamentos do design acústico

Comprimento de onda

A distância que uma onda sonora percorre em um ciclo de vibração pode ser calculada dividindo a velocidade da onda sonora pela sua frequência. Isso fornece o comprimento de onda da onda sonora. A faixa de comprimento de onda é de 17 metros a 1,7 centímetros. Na acústica interna, o cálculo do comprimento de onda é de grande importância para a análise do campo sonoro. O papel do comprimento de onda deve ser totalmente enfatizado. Por exemplo, somente quando um obstáculo tiver um tamanho maior que um comprimento de onda da onda sonora, a onda sonora refletirá normalmente. Caso contrário, fenômenos como difração e dispersão se intensificarão, a área de sombra diminuirá e as características acústicas serão completamente diferentes. Outro exemplo é que um campo sonoro maior que o dobro do comprimento de onda é chamado de campo distante, e um campo sonoro menor que o dobro do comprimento de onda é chamado de campo próximo. As leis de distribuição e propagação do campo sonoro no campo distante e no campo próximo são muito diferentes. Além disso, em salas de tamanho menor (em comparação com o comprimento de onda), os sons de baixa frequência não podem ser bem reproduzidos devido aos seus comprimentos de onda mais longos. Portanto, em residências em geral, se o volume da sala de audição não for grande o suficiente, é difícil que o efeito de baixa frequência atinja o estado ideal.

Muitos engenheiros de som ao vivo não levaram em consideração a relação entre áudio e comprimento de onda. Na verdade, isso é muito importante: o áudio e o comprimento de onda estão diretamente relacionados à velocidade do som. Sob a pressão do ar a uma altitude e a uma temperatura de 21 graus Celsius, a velocidade do som é de 344 m/s, enquanto a velocidade do som com a qual tive contacto entre os engenheiros de som nacionais é de 340 m/s. Esta é a velocidade do som a uma temperatura de 15 graus Celsius, mas a maioria das pessoas lembra principalmente que a velocidade do som muda com a temperatura e a pressão do ar. Quanto mais baixa for a temperatura, maior será a densidade das moléculas no ar, pelo que a velocidade do som diminuirá. E se o som ao vivo for feito em grandes altitudes, onde a pressão do ar é reduzida, as moléculas no ar ficam mais espalhadas e a velocidade do som aumentará. A relação entre áudio e comprimento de onda e som é: comprimento de onda = velocidade do som/frequência; λ=v/f. Se assumirmos que a velocidade do som é 344 m/s, o comprimento de onda do áudio de 100 Hz é 3,44 m, o comprimento de onda de 1000 Hz (ou seja, 1 kHz) é 34,4 cm e o comprimento de onda de um áudio de 20 kHz é 1,7 cm.

Faixa dinâmica

A diferença entre os níveis máximo e mínimo de pressão sonora do equipamento de áudio. O nível máximo de pressão sonora do equipamento é limitado por fatores como distorção do sinal, superaquecimento ou danos, portanto é o som máximo sem distorção que o sistema pode produzir. O limite inferior do nível de pressão sonora depende das condições de fundo, como ruído ambiental, ruído térmico e ruído elétrico, portanto é o menor som que pode ser ouvido. Quanto maior a faixa dinâmica, menos distorção de sobrecarga ocorrerá em sinais sonoros fortes, para garantir que sons fortes tenham impacto suficiente e possam ser mais realistas ao expressar sons com mudanças grandes e intensas, como trovões e relâmpagos. Ao mesmo tempo, os sons de sinal fraco não serão abafados por vários ruídos e os detalhes delicados serão expressos de forma mais vívida. Geralmente, a faixa dinâmica de um sistema de áudio de alta fidelidade deve ser superior a 90 decibéis. Se for muito pequeno, a reprodução do efeito de força musical é fraca e o apelo é insuficiente. No processo de ajuste de sistemas de áudio profissionais, os engenheiros de som devem prestar atenção às duas questões a seguir ao ajustar o som: Primeiro, o ganho de entrada do mixer não deve ser ajustado muito baixo, caso contrário, os sons fracos serão abafados pelo ruído do equipamento mixer. Em segundo lugar, o limiar e a taxa de compressão do limitador devem ser ajustados com muito cuidado. Um limite muito pequeno e uma taxa de compressão muito grande causarão uma compressão dinâmica de som severa, por isso deve ser reduzida a perda dinâmica do som tanto quanto possível, garantindo ao mesmo tempo o efeito. Além disso, também existe uma faixa dinâmica em circuitos de amplificação e fontes de áudio. Neste momento, a diferença entre o menor sinal distinguível e o sinal máximo sem distorção pode ser resolvida.

Inversão

A situação em que dois sinais sonoros idênticos têm uma diferença de fase de 180 graus. Quando o mesmo som é iniciado, as direções de vibração do alto-falante ou microfone entre eles são opostas, o que também pertence à inversão. Existem quatro tipos de inversão de fase no sistema de áudio: inversão de fase dos canais esquerdo e direito, inversão de fase verdadeira (ou seja, a fase entre o sinal de entrada e o sinal de saída), inversão de fase do microfone e inversão de fase de alguns alto-falantes em um conjunto de vários alto-falantes. A inversão de fase pode causar fenômenos como curto-circuito sonoro (onde os sons se cancelam e o volume diminui), perda de posicionamento do som e graves turvos, o que pode causar danos à reprodução do som.

Decibel

Uma unidade de medida para ganho de energia elétrica e intensidade sonora, nomeada em homenagem a um décimo da unidade bel. Para cada duplicação de potência, o ganho é de 3 decibéis, e para cada aumento de 10 vezes, o ganho é de 10 decibéis.

Efeito Hass

Um efeito de um sistema de fonte dupla. Quando o tempo de atraso de uma das duas fontes sonoras está entre 5 e 35 milissegundos, o ouvinte percebe o som como vindo da primeira fonte que chega, enquanto a outra fonte parece não existir. Se o atraso for de 5 a 50 milissegundos, o som muda gradualmente em direção ao primeiro alto-falante que chega; se o atraso for de 30 a 50 milissegundos, pode-se sentir a existência de uma fonte sonora atrasada. O alto-falante Haier, em homenagem ao Dr. Haier dos Estados Unidos, é um alto-falante com diafragma dobrado. Foi lançado em 1973 e possui uma estrutura especial de alto-falante elétrico, utilizado principalmente para altas frequências.

Efeito Lauras

Um efeito estéreo pseudo (falso). Ao atrasar o sinal e sobrepô-lo ao contrário no sinal sonoro direto, uma impressão espacial clara é imediatamente produzida e o som parece vir de todas as direções. O ouvinte tem a sensação de estar na banda.

Distorção de Intermodulação

Um tipo de distorção de sinal onde um único sinal de áudio com amplitudes em uma determinada proporção (geralmente 4:1) é mixado e através do equipamento de reprodução gera novos componentes de frequência. É uma distorção não linear e os novos componentes de frequência incluem os harmônicos dos dois sinais de áudio únicos e várias combinações de tons harmônicos e subtons.