Efterklangstid

Efterklangstiden T ₆₀ eller simpelthen T , på engelsk for det meste efterklangstid ( RT ), er den mest kendte indikator for rumakustik . Efterklangstiden er det tidsinterval, inden for hvilket lydtrykket i et rum falder til en brøkdel, ved T ₆₀ til en tusindedel af dets startværdi, når lydkilden pludselig bliver stille, hvilket svarer til et fald i lydtrykniveauet på 60 dB .

Efterklangstiden for et værelse er normalt givet til centerfrekvensen for et tredje-oktavfilter med en frekvens på 500 Hz eller 1 kHz eller som en frekvensafhængig kurve, men dette repræsenterer ikke et frekvensrespons af efterklangen.

Efterklangstid og lydabsorbering

Den amerikanske fysiker Wallace Clement Sabine (1868-1919) fandt ud af ved forsøg i 1898, at efterklangstiden er proportional med volumen $V$ ${\ displaystyle V}$ $V$ i et rum og omvendt proportional med det tilsvarende absorptionsområde $EN.$ ${\ displaystyle A}$ $EN.$ af de omgivende overflader, dvs. jo større rummet og jo hårdere (mere reflekterende ) overfladematerialerne er, jo længere efterklangstid:

T=k\cdot {\frac {V}{A}}

{\ displaystyle T = k \ cdot {\ frac {V} {A}}}

{\ displaystyle T = k \ cdot {\ frac {V} {A}}}

med

A=\sum _{i=1}^{N}S_{i}\alpha _{i}+4mV

{\ displaystyle A = \ sum _ {i = 1} ^ {N} S_ {i} \ alpha _ {i} + 4mV}

{\ displaystyle A = \ sum _ {i = 1} ^ {N} S_ {i} \ alpha _ {i} + 4mV}

Er der

$S_{i}$ ${\ displaystyle S_ {i}}$ $S_ {i}$ de respektive delområder
$\alpha _{i}$ ${\ displaystyle \ alpha _ {i}}$ $\ alpha _ {i}$ de tilhørende absorptionsgrader ; en høj grad af absorption svarer til en lav refleksionsgrad i akustik og omvendt
$m$ ${\ displaystyle m}$ $m$ formeringsmediets lyddæmpning , f.eks. B. luft; ofte, især i tilfælde af små rumvolumener, dæmpningsperioden $4mV$ ${\ displaystyle 4mV}$ $4mV$ forsømme.

Proportionalitetskonstanten har værdien

$k={\frac {24\cdot \ln 10}{340{\frac {\mathrm {m} }{\mathrm {s} }}}}=0{,}163{\frac {\mathrm {s} }{\mathrm {m} }}$ ${\ displaystyle k = {\ frac {24 \ cdot \ ln 10} {340 {\ frac {\ mathrm {m}} {\ mathrm {s}}}}} = 0 {,} 163 {\ frac {\ mathrm {s}} {\ mathrm {m}}}}$ ${\ displaystyle k = {\ frac {24 \ cdot \ ln 10} {340 {\ frac {\ mathrm {m}} {\ mathrm {s}}}}} = 0 {,} 163 {\ frac {\ mathrm {s}} {\ mathrm {m}}}}$ , stillet til rådighed $\alpha \ll 1$ ${\ displaystyle \ alpha \ ll 1}$ ${\ displaystyle \ alpha \ ll 1}$
til $\alpha >0,2..0,3$ ${\ displaystyle \ alpha> 0.2..0.3}$ ${\ displaystyle \ alpha> 0.2..0.3}$ følgende Eyring -formel giver bedre værdier.

I 1920'erne blev denne ligning, der gjorde den akustiske planlægning af bygninger mulig for første gang i sin designfase, forfinet til Eyrings efterklangsformel , som er for alle $\alpha$ ${\ displaystyle \ alpha}$ $\ alfa$ er gældende:

T=k\cdot {\frac {V}{4mV-S\ln(1-\alpha )}}

{\ displaystyle T = k \ cdot {\ frac {V} {4mV-S \ ln (1- \ alpha)}}}

{\ displaystyle T = k \ cdot {\ frac {V} {4mV-S \ ln (1- \ alpha)}}}

For små værdier af $\alpha$ ${\ displaystyle \ alpha}$ $\ alfa$ Eyrings formel følger med tilnærmelsen $\ln x\approx x-1$ ${\ displaystyle \ ln x \ ca. x-1}$ ${\ displaystyle \ ln x \ approx x-1}$ ind i Sabine -formlen.

Måling

Bestemmelsen af efterklangstiden finder sted på den klassiske måde ved at måle lydtrykket i det rum, der skal undersøges efter slukning af en støjkilde , som i sig selv ikke må genklang, eller efter at der er genereret en impulslyd, f.eks. B. med en tom pistol . Moderne metoder anvender særlige målesignaler , såsom maksimal sekvens (MLS) eller sweeps ( kvidre ), som gengives via rundstrålende målehøjttalere . Ud fra excitationen og de modtagne signaler målt i rummet beregnes impulssvaret ved hjælp af en Hadamard -transformation (MLS) eller en invers konvolvering på tidsniveauet eller en kompleks division på frekvensniveauet (sweeps), hvorfra et Schroeder -plot kan blive beregnet.

Forskellige undersøgelser viser, at måleusikkerheden undertiden kan være betydelig. ^[1]

Lydtrykket i rummet falder næsten eksponentielt med tiden. Et logaritmisk mål for lydtrykket ( lydtryksniveau ) falder derfor næsten lineært over tid, stejlheden af den tilsvarende lige linje er et mål for efterklangstiden. Efterklangstiderne kan variere betydeligt for forskellige frekvenser; Signalet filtreres i overensstemmelse hermed for en detaljeret beregning.

Metoden til måling af efterklangstid er specificeret i den tredelte serie af standarder DIN EN ISO 3382 .

Hørselsfornemmelse

Vores subjektive opfattelse af efterklangen er hovedsageligt påvirket af tiden kort efter det indledende signal, da den senere efterklang normalt er maskeret af den omgivende støj. Derfor, ud over efterklangstiden og den tidlige henfaldstid EDT, fra engelsk: Early Decay Time used. Tidlig henfaldstid EDT er defineret som den tid, hvor niveauet for udgangssignalet falder med 60 dB. Imidlertid tages kun den tid, der kræves for et fald fra 0 dB til −10 dB, til denne måling. Den målte tid ekstrapoleres derefter til et fald på 60 dB.

Optimal efterklangstid

Ofte stilles spørgsmålet om den optimale efterklangstid, dvs. en efterklangstid, som størstedelen af publikum og også deltagerne opfatter subjektivt som særligt velegnede og omtales som sådan. Den optimale efterklangstid afhænger af det formål, som et rum bruges til fra et rumakustisk synspunkt.

I tilfælde af optagelses- og kontrolrum (f.eks. Optagestudier ) bør efterklangstiden være så kort som muligt, så optagelsen eller højttalerens gengivelse forringes mindst muligt af rumrefleksioner. (Efterklangstid <0,3 s).
I lokaler, der er designet til talepræsentation (f.eks. Klasseværelser , foredragssale ), må taleforståeligheden på den ene side ikke forringes af overdreven efterklangstid; 8 sekunder). For mennesker med et andet modersmål eller med nedsat hørelse bør denne værdi reduceres med ca. 20%. Efterklangstid for klasseværelser anbefales i DIN 18041.
I lokaler til musikopførelse er den optimale efterklangstid efterklangstiden, som de fleste lyttere og deltagerne anser for at være særligt velegnede. Det afhænger hovedsageligt af typen af lydpræsentation og rumets volumen. Den optimale efterklangstid for udførelsen af symfonisk musik afhænger af kompositionstypen, orkesteropstillingen og tidens smag. Derfor skal ”retningslinjeværdierne” for den optimale efterklangstid vurderes med en høj grad af spredning og forsigtighed (efterklangstid mellem 1,5 og 3 sekunder).

DIN 18041 " Hørbarhed i små til mellemstore rum", i den nye version fra april 2004, adskiller rum efter deres nødvendige taleforståelighed og opdeler dem i gruppe A og B.

Gruppe A - God taleforståelighed over længere afstande, f.eks. B. Klasselokale. Gruppe A -rum adskiller sig i sprogscenarierne og er opdelt i lektioner, sprog og musik. Afhængigt af rummets størrelse kan målet efterklangstiden beregnes ved hjælp af en formel eller læses fra et diagram. Rum med en volumen på op til 250 m³ kan ikke dæmpes, da den direkte lydforsyning er tilstrækkelig.

Gruppe B - God taleforståelighed over en kort afstand, f.eks. B. kontorer, korridorer, kontrahaller. For lokaler i gruppe B angiver DIN ingen mål efterklangstider. "Anbefalingen" for topmoderne rumakustik angiver, hvor meget absorptionsmateriale af hvilken absorptionsklasse (i henhold til DIN EN 11654) skal indføres i rummet i forhold til rumets volumen. Absorberens placering skal tages i betragtning.

At begrænse rumakustik på kontorer til efterklangstiden er ofte ikke nok. Andre aspekter, såsom fortrolighed og artikulationsklasse , skal også tages i betragtning.

Eksempler på efterklangstider

Store operascener har lange efterklangstider (medium efterklangstid, fuldt optaget):

de store sale i Berlin Philharmonic , Leipzig Gewandhaus og Wiener Musikverein hvert 2,0 sekund
New York Metropolitan Opera , Köln Philharmoniker og Oslo Operahus 1,7 til 2,0 sekunder hver.
Beethovenhalle Bonn 1,7 sekunder
Milan Scala 1,6 til 1,8 sekunder
Dresden Semperoper har 1,6 sekunder
Royal Festival Hall i London 1,4 til 1,5 sekunder
Koninklijk Concertgebouw Amsterdam 2,2 sekunder

Staatsoper Unter den Linden havde oprindeligt en efterklangstid på kun 1,1 sekunder og opnåede kun 1,6 sekunder takket være brugen af elektronisk forstærkning; Højden på rummet og lydrummene i renoveringen gjorde det muligt fra 2017 at opnå denne rumklangstid uden undervisning. Først efter denne efterklangstid er lydkvaliteten i rummet omtrent optimal til det planlagte formål; så er lydsvingningen tilstrækkelig lang, af god kvalitet og let hørbar overalt.

Tilsvarende har kirker de længste efterklangstider: mens St. Michaelis -kirken i Hamborg varer i 6,3 sekunder, er Ulm Minster 12 sekunder. Rekordholderen med et rumvolumen på 230.000 kubikmeter er Kölnerdomen med 13 sekunder. ^[2] Den, der prædiker her, skal tale med omkring 1/6 af normalhastigheden for at blive forstået.

Det nedlagte vandreservoir Severin i Köln, en underjordisk betonbygning med et indvendigt rum på omkring 20.000 m³, giver genklang i op til 45 sekunder. ^[3]

Møblerede boligarealer har typisk efterklangstider på 0,5 til 0,6 sekunder. Lydstudierum dæmpes mere og har efterklangstider på 0,2 til 0,3 sekunder. I anekoiske rum kan man næsten ikke tale om efterklangstid - dette er ca. 0,01 sekunder.