Udviklingen af akustikvidenskab gennem historien

Udviklingen af akustikvidenskab gennem historien

Hver fysisk synlig mekanisk bølge – fra jordens vibrationsbølger gennem musikken til de termiske vibrationer – hører til videnskaben om akustik.
Musikalsk akustik inkluderer musikteori, instrumentets fysik, psykoakustik (som beskæftiger sig med funktionen af ​​vores ører og hjerneopfattelse) og teknisk akustik.
Udviklingen af ​​akustikvidenskab går tilbage til de gamle tider i historien.
Under opførelsen af ​​de gamle maltesiske kirker (bygget for ca. 6.000 år siden) kunne det primære overveje have været at designe den passende akustik og lydverden.

Spredning af lyden

Det blev erkendt i antikken, at i et åbent rum, på en flad overflade, kan tale og lyd kun høres og forstås på en lille afstand. De indså også, at lyden, der spreder sig opad, varer tydeligere og kunne høres længere væk. Disse observationer blev brugt i retorikken og offentlige tale. Passende surroundlyd spillede også en rolle i opførelse af ​​de gamle teatre. Nydelse af ​​udendørs teaterspil blev også akustisk forbedret af væggene i bygningerne. Det halvcirkelformede, stigende siddearrangement er også en opdagelse af antikken. Det blev erkendt, at forståeligheden påvirkes af afstanden. For teatre af græsk type var brug af ​​materialer også vigtig for perfekt akustik.

Betydningen af ​​scenens overflade

Gangens overflade på scenen var normalt lavet af træ, og stenvæggene spillede en rolle i refleksion og spredning af lyd. Når et kor med stort antal optrådte, blev overfladen på stenorkestret (dansegulvet, koretappen) drysset med halm for at reducere lydreflektionen. Retningen og afstanden til spredningen af ​​menneskelig tale blev også husket på, når auditoriet blev udformet (teatronet). For at opnå upåklagelig forståelighed og volumen kunne tilskuere ikke komme til siden og bagsiden af ​​teatret. Således dannedes et elliptisk auditorium med en højdevinkel på 25-30 grader.

Stenestolene i teatronet spredte lydene og forhindrede, at der dannes ekko. Stenvaser blev anbragt under rækkerne for lydvibration, hvilket forbedrede volumen og forståelighed.
Den forskudte effekt af sæderne i de antikke græske teatre er blevet sammenlignet med virkningen af ​​skære-i-størrelse lydabsorberende materialer, der bruges til isolering i et moderne lydstudie eller et akustisk laboratorium. Sæderækkene dæmper lyd under 500 Hertz, filtrerer ud den mest almindelige støj, såsom tilskuernes mumler, vindens ruster eller ruller. Ifølge eksperterne er denne frekvensgrænse ideel til filtrering af støj.

Lyden blev hørt op til 60 meter væk!

 

Med denne metode blev det muligt, at i Epidaurus, hvor det berømte teater kan rumme 14.000 tilskuere, kan den sidste linje 60 meter fra scenen også forstå, hvad skuespillerne sagde. Romerske teatre har gennemgået betydelige ændringer. Scenen og auditoriet blev halvcirkelformet, publikum flyttede sig tættere på scenen. Den fulde inkorporering af teatret resulterede i enorme lydoverflader, der øgede lydfordelingen. Scenens bredde og dybde steg også, hvilket forringede akustikken. Bag de øverste rækker blev der skabt en arkadet tagkonstruktion for at opnå den rigtige lyd ved at drage fordel af refleksionsevnen hos disse vægge.

Logerrækker og gardiner dukkede også op.

Romernes opfindelse er den lukkede markedshall, hvor der blev afholdt stævner, disse fladtagede, velproportionerede bygninger er forfædre til forelæsningssaler med fremragende akustik. I gamle tider var akustikken begrænset til teaterbygningen.
I middelalderen blev det vigtigere i kirkebygningen. I de nybyggede basilikaer og kirker blev der lagt vægt på den ideelle lyd fra prædikener og almindelige sange. De mindre strukturer i rumænsk stil fungerede stadig akustisk godt. Kupplerne, der er karakteristiske for den gotiske stil, har ødelagt funktionerne meget. Kæmpe rum blev mere udbredt inden for arkitektur, hvilket resulterede i uhåndterbar lyd. Under renæssancen forværredes de akustiske forhold yderligere på grund af endnu større dimensioner.

Med stagnationen af ​​videnskabens udvikling i middelalderen udviklede akustikvidenskaben sig ikke i århundreder.

 

I det 16. århundrede blev de første kirkeinteriører og kupler omdannet til musikalske formål. En sådan berømt katedral, Thomaskirche i Leipzig, hvor Johann Sebastian Bach også fremførte mange af sine værker, var meget vigtig for komponisten for en sofistikeret og optimal lyd.
I 17. århundrede blomstrede teaterkonstruktion igen. Deres grundplan var den samme som hos græsk-romerske teatre, bortset fra at auditorierne blev placeret oven på hinanden og en komplet tagkonstruktion blev bygget. Teatre, operahuse og koncertsaler blev bygget i træk.

Har Galilei allerede beskæftiget sig med akustikken?

Galilei var den første, der skrev om akustikken. Hans arbejde med akustik, der blev udgivet i det 17. århundrede, nævner geometriske afledninger, lydafbøjning, lydkontrolplaner og omhandler ekko og efterklang. Omkring dette tidspunkt bestemmes også den omtrentlige hastighed af lydudbredelsen. De fleste teatre og koncertsaler blev bygget i det 18.-19. århundrede.
I dag er hallerne adskillige fra de foregående i mange henseender. De prøver ofte at bygge flerbrukshaller af økonomiske grunde. Der er utallige tilfælde, hvor arkitektonisk, funktionelt og økonomisk velindrettede værelser forsøger at afhjælpe den ellers dårlige akustik med elektronisk lyd, hvilket ikke altid er løsning på problemet.

Det karakteristiske ved udendørs lydformering er, at udbredelsen af ​​fysisk lyd ikke hindres af nogen absorberende eller reflekterende overflade.

I praksis er det ikke tilfældet, f.eks.

Reflekterende egenskaber på jordoverfladen
og på grund af lydabsorptionen i luften.

Forholdet mellem lydeffektniveauet i en lydkilde og lydtrykniveauet i et rum afhænger af rummets tilstand:

temperatur,
fugtighed
vind.

I luftlag med forskellige temperaturer bevæger lyden sig i forskellige hastigheder. Ved grænsefladen mellem to medier med forskellige temperaturer bryder de altid mod det koldere.

På sommerdage bøjes lyden på grund af den varme, der udsendes fra mængden, mod de højere lag af kold luft. I luften stiger hastigheden for lydudbredelse med stigende temperatur. Trykket og fugtigheden, der normalt forekommer, har ingen indflydelse på lydudbredelsens hastighed ​.

I tilfælde af interiør kan der skelnes mellem to typer lydrum:
diffus
og direkte lydplads.

Når du tænder for en lydkilde i et rum, skaber den først den direkte lydplads, derefter spreder den sig fra væggene for at skabe det reflekterede lydområde. Virkningen af ​​de to rum på hinanden skyldes følelsen af ​​rum og afstand, der udvikler sig i os.

I et forkert ventileret rum stiger temperaturen, og adskillige vigtige loftsreflektioner kan forsvinde på grund af afbøjning af lydbølger. Hvis der er omvendte temperaturforhold, får publikummet mindre direkte lydenergi på grund af de opad bøjede lydstråler. Af denne grund skal rækkerne med sæder være designet til at stige opad. Lyden forplantes mellem to punkter på den korteste sti, dvs. langs en lige linje.

Et andet vigtigt lydfænomen i interiøreren er reflektion. Når en lydbølge rammer en væg, er dens energi opdelt i tre dele. Den første del reflekteres, den anden del kommer ind i væggen, hvor en del absorberes, omdannes til varme. Den tredje del kommer ud af væggen og går videre. Før den går ud, reflekteres og absorberes en lille del igen.

Når man designer et interiør i en bygning, skal ikke kun arkitektoniske, men også akustiske retningslinjer overholdes, for at der kan oprettes en ordentlig facilitet. Belægningen af ​​overfladerne er også ekstremt afgørende på grund af lydabsorptionsreflektionen.

For eksempel:

• Styrofoam
• eller nogle skum er meget dårlige lydabsorberende materialer, fordi polerne i deres indre struktur er uigennemtrængelige, så der ikke dannes korrekt strømning. Hårdere, fjedrede trækonstruktioner er en ideel løsning til lydabsorption. Tilstrækkeligt udstyr er absolut nødvendigt for at absorbere dybe lyde (under 200-300 Hz) for at afbalancere hele lydområdet i rummet.

For at citere den italienske humanistkunstner Leon Battista Alberti stræber Perfect Acoustic altid efter at opnå den perfekte lyd med sine produkter.

“Perfektion er den perfekte harmoni af alle detaljer, når intet kan tilføjes eller fjernes uden at skade helheden.”

DK