Den rumsakustiska upplevelsen
eller: är det bra akustik i det där rummet?
Pontus Larsson, Ph. D.
WSP Akustik, Göteborg
Auralisering – att
lyssna i virtuella
rum
Applied Acoustics
Ekofritt rum:
Mätning
Uppspelning
Applied Acoustics
Virtual Reality:
Upplevelse av
rörelse / närvaro
Applied Acoustics
Konsthuvudteknik:
Ljudkvalitet
Psykologiska
experiment
Applied Acoustics
Akustik...
Källa
Medium
Mottagare
Ljudgenerering
Ljudutbredning
Ljudupplevelse
Ljud och dess kvalitet
• Problem med ljud idag handlar inte bara
om höga (hörselskadliga) ljudnivåer
• dB(A) ofta använt men allt för grovt mått
på ljudets (bullrets) kvalitet
• Efterklangstid ofta använt mått på
rumsakustisk kvalitet – bra?
• God ljudkvalitet är viktigt att eftersträva
både hos rum / miljöer och produkter
• Kan en stol ha bra / dålig ljudkvalitet?
Ljudkvalitet
• Är något som beskriver hur bra ett ljud
passar till en viss situation / produkt
• Är något som baseras på helheten av
akustiska egenskaper i relation till den
beteendemässiga, kognitiva och
känslomässiga situation som ljudet
upplevs i.
Ljudkvalitet
• Alltså: hur bra ett ljud upplevs handlar inte bara
om dess strikt akustiska egenskaper, utan
även t ex:
–
–
–
–
Hur bra det passar produkten / situationen
Möjligheten att kontrollera ljudkällan
Förutsägbarhet (oförutsedda ljud= störande)
Ursprung och relation till ljudet (eget eller någon
annans?)
– Nödvändighet
– Andra sinnesintryck (synen dominerar ibland)
Vad är ”bra (rums-)akustik”?
Vad är ”bra (rums-)akustik”?
Akustisk formgivning
http://www.audiotechture.se
Maskering av tal med brus
http://www.hermanmiller.com
Vad som är ”bra
akustik” beror på...
• Vad som skall förmedlas (om nu något
skall förmedlas, kanske tystnad är
målet?)
• Vem som är ljudets mottagare
(kontorsarbetare, publik, fabriksarbetare,
musiker, ...)
• Vilka kvalitetskriterier man använder sig
av (efterklangstid, ljudtrycksnivå,
bullernivå, ...)
Olika användningsområden, olika krav
Rumseffekter
Ofta förvrängs ljud
kraftigt av rummet.
Detta kan förändra
vår upplevelse av
t ex musik
Stora och små rum
Kontorslokaler
Hemmiljö
Skola
Restauranger
Inspelningsstudios
Bilkupéer
Konsersalar
Operahus
Kyrkor
Arenor
Stora rum
• Den ”moderna” rumsakustikteorin
baseras på dessa
• Finns många objektiva mått som relaterar
till upplevd ljudkvalitet
• Funktion och användning av stora rum är
ofta tydlig (undantag: kyrkor,
multifunktionssalar)
• Datorsimuleringar relativt exakta
Stora rum – stora problem?
• Ljudet färdas långt – svårt att få tillräcklig
ljudnivå överallt
• Långt mellan reflekterande ytor – störande
ekon
• Kontroll av tidiga reflexer för att ge ”intimitet”
och klarhet
• Musiker och publik har helt olika krav
• Flerfunktionsrum – stora problem...
• Osv.
Små rum – små problem?
• Relativt nytt forskningsområde, inga bra
ljudkvalitetsmått
• Kort mellan ytor, starka reflexer – hög ljudnivå
• Dålig respons för låga frekvenser, tydliga
”stående vågor” som ger stor variation i basen
vid olika platser
• Många olika och inte helt tydliga funktioner.
Flera användare med olika krav
Efterklangstid (RT)
• En upplevelsemässigt viktig egenskap
hos rummet + ger rummets
absobtionsarea.
• Absorbtionsarean, A, kan i sin tur
användas för att uppskatta ljudnivån i
rummet (i sin tur också en viktig upplevd
egenskap)
Efterklangstid (RT) exempel
•
•
•
•
•
Ekofritt rum, RT= 0s
IEC lyssningsrum, RT= 0.4s
Opera, RT= 1.3s
Konsertsal, RT= 2.2s
Kyrka RT= 1.4-12s
RT - rumsstorlek - ljudnivå
• Samma efterklangstid behöver inte betyda
samma upplevelse av akustiken.
• Exempel:
– En stor hockeyarena och en mindre konsertsal.
Bägge har samma RT.
– Arenan kommer då ha högre absorbtionsarea (A)
– Ljudtrycksnivån i konsertsalen kommer att bli högre!
(Lp= Ljudeffektnivå+10log (4/A))
– Reflexer kommer tidigare i konsertsalen:
förstärkningar istället för ekon
Mäta efterklangstid
Lp (dB)
60 dB
Tid (s)
RT
Mäta efterklangstid
• Direkt: Musikinstrument
(ex. orgel), brus i
högtalare
• Via impulssvar:
Startpistol, svept sinus
(chirp), brus, MLS-brus
Impulssvar
direktljud
tidiga reflexer
efterklang
Mätetal för att avgöra rums
upplevda kvalitet
• Upplevd efterklangstid, Early Decay Time
• STI, RASTI, %Alcons - taluppfattbarhet
• Clarity – klarhetsgrad, Definition - tydlighet
– Mått på relationen mellan tidiga reflexer och
efterklang
• G – Styrkeindex
– Relationen mellan ljudtryck på 10 m och ljudtryck i
den aktuella mätpunkten
• IACC – hur diffust ljudfältet är
– Mäts med konsthuvud
– Graden av likhet mellan höger & vänster öra
Upplevd RT, Early Decay Time
• EDT = efterklangstiden för de första 10
dB av efterklangsförloppet extrapolerat till
60 dB.
• EDT motsv. ungefär den subjektivt
upplevda efterklangstiden i löpande
musik.
• Allmänt: Balansen mellan direktljud och
efterklang påverkar upplevd RT
Clarity
• Anpassat för musiksignaler och är ett
mått på klarheten i rumsakustiken (hur
mycket efterklangen gör musiken
”oskarp”)
• Baserat på energibalansen mellan
direktljud/tidiga reflexer och efterklang
Definition
• Anpassat för talsignaler och är ett mått
på tydligheten i rumsakustiken (hur
mycket ”nyttiga” tidiga reflexer det finns)
• Baserat på energibalansen mellan
direktljud/tidiga reflexer och efterklang
Styrkeindex
• Mått på lokalens avståndsdämpning,
ljudtrycket får ej variera allt för mycket i
t ex en konsertsal
• G är den totala ljudnivån i mätpunkten
relaterad till direktljudets nivå på 10m
avstånd
IACC
• Interaural korskorrelation – ett mått på
likheten mellan ljudet som når höger och
vänster öra
• Eller: hur diffust ljudet är
• Eller: ett mått på ljudets riktningsfördelning
Ekoverkan
• Ekoverkan:
reflex senare än 50ms - eko (17m)
reflex tidigare än 50ms – färgning /
förstärkning
>8.5 m => eko
Ekoverkan
•
•
•
•
•
Tal, ingen reflex
Tal, 20 ms reflex
Tal, 50 ms reflex
Musik, ingen reflex
Musik, 100 ms reflex
Ekoverkan
Fladdereko
• Uppstår då reflexer anländer med jämna
mellanrum
• Korta mellanrum mellan reflexerna =>
”metallisk” karaktär hos ljudet
p
orginal
20 ms reflexer
50 ms reflexer
Tid
Fladderekon...
• Undviks genom att placera absorbtionen
asymmetriskt:
absorbtion
(rum sett ovanifrån)
Fladderekon...
• Undviks genom att välja olika längd,
bredd och höjd på rummet
längd≠bredd≠höjd
(rum sett ovanifrån)
Fladderekon...
• Undviks genom att ha icke-parallella
väggar
(rum sett ovanifrån)
Rumsakustiska åtgärder
• Absorbenter
– Takabsorbenter kan sänka ljudnivån och
efterklangstid men åtgärdar inte
(fladder)ekon från väggar
– Krävs stor tjocklek (λ/4) för att vara effektiva
även för låga frekvenser...
– ...eller specialkonstruktioner (som dock inte
är effektiva för höga frekvenser)
Resonansabsorbenter
Porösa absorbenter
Rumsakustiska åtgärder
• Diffusorer
– Ojämnheter som sprider ljudet
– Kan bryta upp hårda reflexer och göra
ljudfältet mer diffust utan att sänka
efterklangstiden
– Kan bryta upp stående vågor
– Krävs stora ojämnheter (λ/4) för att vara
effektiva även för låga frekvenser
Diffusorer
Diffusorer
Diffusorer
Rumsakustiska åtgärder
• Skärmar
– Dämpar direkljudet
– Krävs en viss höjd/bredd/tyngd för att de ska
bli effektiva
– Kombineras med takabsorbent för bästa
effekt
Skärmning
R1
R
Takabsorbent nödvändig för att skärmens effekt i
ett rum skall bli god + att R1 >> R
Interaktion mellan sinnen
• Vad gör synintrycket för hörupplevelsen
och tvärtom?
• Människan är ”multimodal” av naturen,
dvs förlitar sig på alla sina sinnen
• Sinnesintrycken samverkar redan på
tidigt stadium i hjärnan
Buktalar-effekten
• Eng. “Ventriloquist”
• Jämför bioljud / TVljud
• Inte för stor
vinkelskillnad mellan
ljud/bild (11-20
grader)
Synen förskjuter
lokaliseringen av
ljud
Synen dominerar
”rymdmässigt”
bild
ljud
Ljud som skapar synintryck
• Vit cirkel blinkar till en gång...
• ..samtidigt som ett ljud tutar två eller fler
gånger
• Det vita cirkeln tycks då blinka till fler
gånger än en!
• Hörseln dominerar i fråga om
tidsstrukturer i sinnesintrycken.
http://shamslab.psych.ucla.edu/demos/
McGurk-effekten
Ser: “ba, va, tha, da”
+
Hör: “ba, ba, ba, ba”
=
Audiovisuell perception: ?
Audiovisuell interaktion i rum
Exempel: Upplevelse av
rumsstorlek
• Hur bildar vi en uppfattning av rummets
storlek?
– Viktigt för konsertsalsdesign (arkitektur,
akustik)
• Hur påverkar ett medium
rumsuppfattningen?
– Viktigt för Virtual Reality och andra
designverktyg
Exempel: Upplevelse av
rumsstorlek
Upplevelse av rummets bredd
30
Upplevd bredd (m)
25
20
Endast bild
15
10
5
0
Endast ljud
Bild + ljud
Faktisk bredd
Slutsatser
• God ljudmiljö / kvalitet kräver att hela kedjan
ljudgenerering – upplevelse är optimerad (kan
inte alltid mätas...)
• dB(A) och RT trubbiga mått på ljudkvalitet och
rumsakustisk kvalitet
• Olika typer av problem i stora / små rum (olika
användningsområden, men också akustiskt
olika problem)
• Osäkert hur kunskapen om stora rum
(= konsertsalar) tillämpas på små rum
(= kontorsmiljöer, klassrum, ...)
Slutsatser
• Både direktljud, tidiga reflexer och efterklang är
viktiga delar av rumsakustiken. (nivåfördelning,
fördelning i tid, fördelning i rum)
• Absorbenter, diffusorer och skärmar är
akustiska byggstenar som kan användas för att
skapa en god ljudmiljö
• Sinnesintryck samverkar! Ett ljudkvalitetmått
kan t ex påverkas av synintryck
Den rumsakustiska upplevelsen
eller: är det bra akustik i det där rummet?
Frågor?
[email protected]