415

Anexa 1 NOIUNI DE ACUSTIC

Lumea nconjurtoare este bogat n fenomene oscilatorii dintre cele mai diverse (fig. A 1.1): unde mecanice, oscilaii electrice, unde electromagnetice. Marea majoritate nu pot fi percepute cu ajutorul simurilor umane, cu excepia a dou benzi foarte nguste datorate radiaiilor vizibile i sunetelor.

Fig. A 1.1. Clasificarea undelor

416

Sunetul este vibraia particulelor unui mediu (solid, lichid, gazos) capabil s produc o senzaie auditiv. De exemplu, un diapazon lovit produce un sunet ca urmare a propagrii n aer a vibraiilor sale. Acestea se propag n aer sub form de unde mecanice, ce impresioneaz organul auditiv dnd natere senzaiei auditive. Senzaia auditiv este produs numai de surse ale cror frecvene de oscilaie sunt cuprinse ntre anumite limite. n funcie de aceste limite, undele mecanice se clasific n: infrasunete (frecvene sub 16 Hz), puse n eviden prin simul tactil i pe care

le percepem sub form de trepidaii; sunete (frecvene cuprinse ntre 16 Hz i 20 kHz); ultrasunete (frecvene peste 20 kHz). Sursele sonore sunt multiple i felurite, dar au anumite trsturi comune care permit mprirea lor n 2 mari grupe: sunete zgomote. Sunetele pot fi definite ca evenimente sonore purttoare de informaii cu rol cognitiv sau estetic care, n dependen cu psihologia asculttorului, pot s-i transfere acestuia noi cunotine sau o anumit stare emotiv-afectiv. Zgomotul este alctuit din combinaii de sunete de orice fel, fr componente bine definite i care, n general, se succed n mod neregulat, impresionnd n mod neplcut aparatul auditiv i fr a avea o utilitate din punct de vedere psihic i fiziologic. Pentru perceperea unui sunet sau a unui zgomot trebuie ndeplinite dou condiii. n primul rnd, frecvenele oscilaiilor trebuie s fie cuprinse n domeniul 16Hz - 20kHz. Sunetele a cror frecven tinde spre limita inferioar a domeniului se numesc sunete joase sau grave, iar cele a cror frecven tinde spre limita superioar se numesc sunete nalte sau acute. n al doilea rnd, pentru ca un anumit sunet s poat fi auzit, trebuie ca el s aib o intensitate care s depeasc un anumit prag (fig. A 1.2). Acest prag variaz de la om la om, fiind n funcie de sensibilitatea urechii sau, folosind un termen consacrat, de acuitatea auditiv. Sunetele foarte puternice dau o senzaie de apsare, datorit presiunilor foarte mari care se exercit asupra timpanului. n cazul sunetelor care produc presiuni sonore foarte mari, senzaia se transform n durere. Aceast limit superioar poart numele de pragul senzaiei dureroase sau pragul durerii. Sunetele pot fi deosebite unele de altele printr-o serie de particulariti ca: intensitate, nlime i timbru.

417

Intensitatea determin tria cu care sunt percepute sunetele, pe care organul auditiv le ordoneaz pe o scar de la "slabe" la "puternice". Pentru a putea grada sunetele dup intensitatea lor, a fost necesar s se gseasc o unitate de msur care s in seama de o proprietate a urechii umane i anume c senzaia de trie nu variaz proporional cu presiunea acustic. De aceea, pentru a determina de cte ori s-a mrit sau s-a micorat senzaia de trie a unui sunet, n comparaie cu tria altui sunet, considerat de referin, s-a adoptat o unitate de msur numit bel (B):

N IIi ref

= lg (B)

n care: I - intensitatea unui sunet oarecare; Iref - intensitatea unui sunet de referin. Bel-ul fiind o unitate prea mare, n practic se ntrebuineaz submultiplul decibel (dB):

Fig. A 1.2. Sensibilitatea urechii umane

418

N IIi ref

= 10 lg (dB)

Pentru presiunea acustic:

N PPp ref

= 20 lg (dB)

Prin extindere, decibelul este o unitate care exprim atenuarea (micorarea) sau amplificarea (mrirea) intensitii, tensiunii sau puterii unui semnal electric. Deseori, presiunea produs de un sunet a crui intensitate se msoar, se raporteaz la presiunea acustic corespunztoare pragului de audibilitate. Aceast unitate de intensitate este cunoscut sub numele de fon, fiind o unitate subiectiv ce se refer la intensitatea perceperii i nu la intensitatea sunetului:

N PPf ref

= 20

100

lg (foni)

Nivelul maxim al unui sunet suportat de urechea uman este de 140 foni, limit dat de senzaia de durere. Determinarea nivelului unui sunet sau zgomot se realizeaz cu un aparat numit fonometru (sonometru). Dac msurm intensitile sunetelor i zgomotelor produse de diferite surse sonore, obinem o scar a intensitilor acustice (tabelul A 1.1). Dinamica sonor este diferena de nivel ntre sunetul cel mai puternic i cel mai slab care poate fi emis de o surs sonor i este exprimat n decibeli sau foni. nlimea reprezint nsuirea senzaiei auditive dup care sunetele pot fi ordonate pe o scar, de la joase la nalte. nlimea depinde de frecvena sunetului; cu ct frecvena este mai mare cu att sunetul este mai nalt. Timbrul reprezint nsuirea sunetului care permite unui asculttor s deosebeasc dou sunete de aceeai intensitate i frecven fundamental, dar emise de dou izvoare diferite. Timbrul sunetului este determinat de numrul, intensitatea i frecvena armonicilor care nsoesc sunetul fundamental.

419

Tabelul A 1.1. Nivelul de intensitate sonor al diferitelor surse Sursa sonor* Nivelul de

presiune (dB) Intensitatea

(foni) Pictura de ap 0 0 Zgomotul produs de mecanismul ceasului de mn

20 20

Vorbire n oapt 10 10 Dormitor n timpul nopii 20 20 Bibliotec 35 32 Strad fr circulaie 35 30 Birou 55 55 Discuie obinuit 60 55 Strad cu trafic mediu 75 75 Tunet 80 80 Interiorul unui autobuz 80 80 Motociclet 90 90 Interiorul unui vagon de metrou 90 90 Formaie de muzic uoar 45-90 50-85 Orchestr simfonic 80-100 80-95 Claxonul unui automobil 110 110 Ciocan pneumatic 125 125

*msurri efectuate la distana de 1 m de surs Trecerea, n mod reversibil, de la o und sonor la o oscilaie electric cu aceiai parametri (amplitudine, frecven) se realizeaz cu ajutorul traductoarelor electroacustice. Acestea sunt de dou categorii: traductoare care transform sunetele n oscilaii electrice (microfoane, doze

fonografice de redare); traductoare care transform oscilaiile electrice n sunete (difuzoare, cti) sau

n oscilaii mecanice (doze fonografice de nregistrare).

Sisteme de captare i redare a sunetului Un sistem de captare i redare a sunetului n varianta cea mai simpl este un lan electroacustic format dintr-un microfon, un aparat audio i un difuzor. n prezent coexist trei procedee de captare i redare a sunetului: procedeul monofonic procedeul stereofonic procedeul cuadrofonic.

420

Procedeul monofonic. Acesta utilizeaz pentru captarea i redarea sunetului un singur lan electroacustic (fig. A 1.3 a). La redarea sunetelor prin acest procedeu, ele par emise dintr-un singur punct. Redarea este deci lipsit de perspectiv sonor, fiind deci imposibil o localizare n spaiu a diferitelor surse ce alctuiesc tabloul sonor. Datorit acestui dezavantaj, procedeul monofonic are n prezent o arie de rspndire n continu reducere.

Procedeul stereofonic utilizeaz pentru captarea i redarea sunetului dou lanuri electroacustice separate (fig. A1.3 b). La redarea stereofonic se reconstituie repartiia spaial a surselor sonore. Precizarea poziiei surselor sonore n spaiu se datoreaz directivitii auzului uman, care este nzestrat cu doi receptori distinci. Diferena de intensitate este perceput simultan de organul

Fig. A 1..3. Procedee de captare i redare a sunetului

421

auditiv, crend senzaia de direcie. Dei asigur o audiie mai apropiat de realitate, procedeul stereofonic nu reproduce corect sunetele reverberate de sal, deoarece la redare ele sosesc numai din fa, dintr-o zon n care ele nu se gsesc n realitate. (Sunetele ar trebui s vin din toate direciile aa cum sunt de fapt reflectate de pereii ncperii). n pofida acestui dezavantaj, procedeul stereofonic este foarte rspndit deoarece, n prezent, ofer raportul optim ntre calitatea redrii i preul aparatelor utilizate. Procedeul cuadrofonic, aprut din dorina de a mri calitatea redrii sunetului, nltur deficienele procedeului stereofonic. El utilizeaz patru lanuri electroacustice (fig. A 1.3 c): dou prelucreaz sunetele venite direct de la sursele sonore, iar celelalte dou sunetele reflectate de pereii slii. n prezent este puin folosit datorit preului foarte ridicat (de aproape 10 ori mai mare dect cel al aparaturii stereofonice) al aparaturii electronice utilizate.

422