AKUSTİK TEMEL KONULARI SUNUMU 1.Bölüm Ses, Ses bileşenleri, İnsan kulağının duyarlılığı, İşitsel-Fizyolojik yeğinlik, Grafik gösterme biçimleri Prof. Dr. Neşe Yüğrük AKDAĞ
MİMARİ AKUSTİK AKUSTİK BİLİMİNİN MİMARLARI İLGİLENDİREN BÖLÜMÜDÜR. YAPI AKUSTİĞİ (GÜRÜLTÜ DENETİMİ) VE HACİM AKUSTİĞİ OLMAK ÜZERE İKİ BÖLÜMDEN OLUŞUR.
YAPI AKUSTİĞİ Yapı içinde ya da dışında doğan seslerin yapının bölümlerine geçme biçimlerini inceleyen, geçmemesi için alınması gereken önlemleri veren akustik dalıdır
HACİM AKUSTİĞİ Hacim akustiği, hacim içindeki ses kaynağından çıkan seslerin, tüm dinleyicilerin kulaklarına en iyi koşullarda ulaşmasını sağlamaya çalışan akustik dalıdır
Yapı akustiğinde önemli olan konular Hacimde gerçekleşen eyleme bağlı olarak belirlenen kabul edilebilecek ses düzeyi Gürültü kaynaklarının güçleri ve özellikleri Kaynak-alıcı uzaklığı Kaynağın yeri (yapı içi-yapı dışı) Yapı kabuğu ve özellikleri
Hacim akustiğinde önemli olan konular Ses kalitesinin sağlanması Konuşma ve müziğin anlaşılabilirliği Hacim içinde kullanılan yüzey malzemelerinin akustik özellikleri ve yerleri Hacim içindeki tüm noktalarda sağlanmış olması gereken yeterli ses düzeyi
Hacim Akustiği Eski çağlardan beri varolan Bilim Dalı Eski yunan medeniyetlerinden günümüze kadar farklı çağlarda oluşturulmuş amfi tiyatrolar, açık ve kapalı salonlar
Yapı Akustiği yeni Bilim Dalı 20 yy.ın ikinci yarısından itibaren, sanayi devrimi ile gürültünün artması sonucu ortaya çıkmış bir bilim dalı
Mimari mekanların akustik sınıflandırılması İşlevi dinlemeye yönelik olmayan mekanlar (Hizmet mekanları) Bekleme salonları Giriş holleri Bankalar Restaurantlar Spor sal. Ofisler Yemekhaneler İşlevi dinlemeye yönelik olan mekanlar Sinemalar Konferans salonları Oditoryumlar Sınıflar Topl. odaları Tiyatro, konser, opera salonları Dini mekanlar
SES MÜZİK GÜRÜLTÜ KONUŞMA Müzik düzenli seslerden oluşur; düzeyi ve frekansı zaman içinde değişir ancak bu değişimler arasında bir uyum söz konusudur. Müzik kulağı olan birisi sesin tınısını, hangi enstrümandan ya da enstrümanlardan oluştuğunu algılar. Gürültü fiziksel olarak düzensiz seslerden oluşur. Fizyolojik olarak ise istenmeyen hoşa gitmeyen her türlü ses gürültüdür. Gürültünün tınısı yoktur ancak baskın frekans içeriği olabilir. Konuşma düzenli ve düzensiz seslerden oluşur. Konuşmada sesli harfler düzenli, sessiz harfler düzensiz seslerdir. Konuşmada sesli ve sessiz harfler birbirini kısa zaman aralıkları ile izler..
SES-İŞİTSEL ALGILAMA İnsan kulağında işitsel duyulanma yaratan maddesel ortam titreşimlerine SES denir. Bir başka deyişle ses, içinde iletildiği ortamın elementlerinin esnek bir titreşimi, bu ortamda yayılan devirsel basınç değişimleridir.
Ses bir enerjidir Ses bir titreşimdir. Her maddesel ortam titreşimi ses değildir, insan kulağı tarafından algılanan bölümüne ses denir Ses altı ve ses üstü titreşimleri duyamayız
Titreşen bir nesne, statik denge konumundan ayrıldığında, önündeki havayı iter ve sıkıştırır. Aynı anda, titreşen nesnenin arkasında ani bir basınç azlığı oluşur ve hava arkadaki bu boşluğu hızla doldurur. Bu yolla havadaki basınç değişimleri uzak noktalara iletilir ve hava, ses dalgaları olarak bilinen devinime sokulmuş olur.
Ses dalgalarının oluşumu
Ses dalgalarının yayılışı
Ses Dalgaları
Sesin küresel dalgalarla yayılışı
SESİN YAYILMA HIZI Sesin yayılma hızında; Ortamın özgül ağırlığı, Ortamın esneklik katsayısı önem taşır.
Değişik ortamlarda sesin yayılma hızı
Ses/gürültü karmaşık bir fiziksel olaydır. Sesin üç bileşeni vardır; İncelik-kalınlık Azlık- çokluk Tını ve ses ZAMAN içinde değişir. Bileşen: Bir bütünün birbirinden bağımsız olarak değişebilen bölümleri
SESİN BİLEŞENLERİ İncelik-Kalınlık, Azlık-Çokluk Tını Bileşen: Bir bütünün birbirinden bağımsız olarak değişebilen bölümleri
SORU Bir topluluğa seslenen konuşmacının salondaki gürültüden ötürü sesini yükseltmesi durumunda, konuşmacının ses bileşenlerinin değişimi konusunda ne söyleyebilirsiniz? Sesin frekansı değişmez Sesin tınısı değişmez Sesin düzeyi değişir (artar)
SESİN İNCELİĞİ-KALINLIĞI İnce ya da tiz ses örnekleri; çocukların sesi, kısa tellerden, ince metallerden çıkan sesler, sivrisinek sesi. Kalın ya da bas ses örnekleri; bas, bariton gibi erkek sesleri, kontrbas gibi büyük boyutlu çalgıların ya da uzun tellerin sesi. İlgili büyüklükler; Frekans (Hz) Periyod (sn) Dalga boyu (cm,m)
Sesin İncelik-kalınlığı Sesin frekansı incelik kalınlığı belirler. Frekansın birimi Hz (hertz) simgesi f dir. Ses 10 oktav banttan oluşur: 16 32 64 125 / 250 / 500/ 1000/ 2000/ 4000 8000-16000 Hz MİMARİ AKUSTİKTE EN AZ 6 OKTAV BANT KULLANILIR.
OKTAV VE 1/3 OKTAV BANTLAR Mimari akustikte kullanılan oktav ve 1/3 oktav bantlar 1/3 Oktav bant Oktav bant
Kalın, orta kalın ve ince sesler 125 Hz, 250 Hz Kalın sesler 500 Hz Orta kalın ses 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz İnce sesler İşittiğimiz sesler birbirinden farklı frekansta yani incelik/kalınlıkta titreşimler içerir. Bu titreşimlerin içinde hangisi baskınsa biz sesi o incelik/kalınlıkta algılarız. Örneğin kadınların sesleri erkeklere göre daha incedir ya da kemanın sesi kontrbasa göre daha incedir.
SES BİÇİMLERİ Sesler düzenli (yani, frekansı-notası- belirlenebilen), ya da düzensiz (devirselliği olmayan) titreşimlerden oluşabilir. Fiziksel açıdan düzensiz sesler gürültü olarak adlandırılır. GÜRÜLTÜ genelde, frekans ve düzey dağılımları gelişigüzel olan, az ya da çok sayıda frekans bileşeninden oluşur. Düzenli sesler yalın ve karmaşık olmak üzere iki grupta ele alınabilir. YALIN sesler, tek frekanstan oluşmuş seslerdir ve genelde yapay olarak elde edilebilirler. Genelde ses kaynaklarının çıkardığı sesler birden fazla frekansı içerir. Notası belirlenebilen, aralarında belli uyum kuralları bulunan frekans topluluğundan oluşan sesler ise MÜZİKAL
Ses Biçimlerinin Grafik Gösterimi
Farklı kaynaklardan çıkan seslerin frekans bölgeleri
SES BİÇİMLERİ Sesler düzenli (yani, frekansı-notası- belirlenebilen), ya da düzensiz (devirselliği olmayan) titreşimlerden oluşabilir. Fiziksel açıdan düzensiz sesler gürültü olarak adlandırılır. GÜRÜLTÜ genelde, frekans ve düzey dağılımları gelişigüzel olan, az ya da çok sayıda frekans bileşeninden oluşur. Düzenli sesler yalın ve karmaşık olmak üzere iki grupta ele alınabilir. YALIN sesler, tek frekanstan oluşmuş seslerdir ve genelde yapay olarak elde edilebilirler. Genelde ses kaynaklarının çıkardığı sesler birden fazla frekansı içerir. Notası belirlenebilen, aralarında belli uyum kuralları bulunan frekans topluluğundan oluşan sesler ise MÜZİKAL seslerdir.
Ses Biçimlerinin Grafik Gösterimi
Yapı içi ve yapı dışı gürültülerinin spektral dağılımları Saatte 60 km hızla giden bir otomobil (15 m uzakta) Saatte 100 km hızla giden bir otomobil (15 m uzakta) Helikopter, yerden 500 ft yüksekte İç ve Dış Gürültü Düzeyleri Frekans (Hz) 125 250 500 1000 2000 4000 64 58 59 59 55 50 71 70 64 67 66 62 82-90 81-89 78-87 70-78 64-72 62-68 Bağırma 49 66 73 81 75 64 Tren 83 77 69 60 50 41 Otoyol 58 54 48 40 33 26
Gürültü kaynakları spektrum (frekans dağılımı) örnekleri
Elektrik süpürgesi spektrum örneği
DEVİR SÜRESİ Simge: T, Birimi: sn Bir titreşimin süresine devir süresi denir. T= 1/f (sn) T: Devir süresi F: frekans (Hz) İnce sesler çabuk titreşimli (devir süresi kısa), kalın sesler yavaş titreşimli (devir süresi uzun) seslerdir.
λ = c / f Yüksek frekanslı sesler kısa dalga boyludur. (4000 Hz lik sesin dalga boyu 0.085 m) (λ = 340 / 4000 = 0.085) * Alçak frekanslı sesler uzun dalga boyludur. (125 lik sesin dalga boyu 2.7 m) (λ = 340 / 125 = 2.7)
Diyapozon sesi
Bir hoparlör tarafından oluşturulan yalın ses dalgaları
DÜZEY (AZLIK-ÇOKLUK) Sesin düzeyi, azlık - çokluğudur. Fısıltı ile konuşma ya da Yüksek sesle konuşma gibi
TINI (NE SESİ OLDUĞU) Bir sesin ne sesi olduğunu anlamamıza yarayan ses bileşenidir. Piyano sesi, keman sesi, ahmet in sesi, mehmet in sesi gibi
SESİN AZLIK ÇOKLUK BİLEŞENİ İLE İLGİLİ BÜYÜKLÜKLER
GENLİK Titreşen bir taneciğin maksimum ayrılımına ya da titreşim hareketi ile gidip geldiği uzaklığa genlik denir. * Simgesi A, birimi mikrometre (mikron) (μm) dir. Havada doğan ses dalgalarının genlikleri çok küçüktür. * İnsan kulağının algılayabildiği sesin genliği 0.1 μm ile 100 μm arasında dır.
AKUSTİK BASINÇ Ses titreşimlerinin hava basıncında yol açtığı değişimlere akustik basınç denir. Genliğin artmasıyla, basınç fazlalığı ve basınç azlığı arasındaki farkların da artacağı açıktır. Bir başka deyişle havadaki basınç farklarına akustik basınç denir. Simgesi P, birimi mikrobar (μbar) ya da mikropaskal (μpa) dır. Duyulabilen en hafif ve en güçlü sesin akustik basıncı 0.0002 μbar ile 200 μbar dır.
SES GÜCÜ Ses gücü, akustik enerjinin yayılım hızıdır. * Ses kaynaklarının birim zamanda yayımladıkları ses enerjisinin, ses gücü ile Watt ya da μw cinsinden belirlenir.
SES GÜCÜ DÜZEYİ Bir kaynağın ses gücü düzeyi; SWL = 10 log(w/w 0 ) SWL = Ses gücü düzeyi (db) W = Ses kaynağının ses gücü (watt) W 0 = Referans ses gücü (10-12 watt)
SES YEĞİNLİĞİ Sessel yeğinlik, birim zamanda, yayılma doğrultusuna dik birim alandan (1 m 2 ) geçen ses enerjisinin ortalama değeri olarak tanımlanır. * Simgesi I, birimi w/m 2 ya da μw/cm 2 dir.
Yeğinlik de akustik basınç gibi uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak değişir.
Ters kare yasasına göre; kaynak-alıcı uzaklığı 2 kat arttıkça ses yeğinliği 4 kat, 3 kat arttıkça 9 kat azalır.
SES DÜZEYİ (SES YEĞİNLİK DÜZEYİ) Belli bir I yeğinliğindeki bir sesin yeğinlik düzeyi IL = 10log (I/I 0 ) IL = Yeğinlik düzeyi (db) I = Yeğinlik (W/m 2 ) I 0 = Referans ses yeğinliği (10-12 W/m 2 )
DÜZEY Mimaride ses düzeyleri db dir. * Desibel (db) güçle orantılı iki büyüklüğün oranını anlatan düzey birimidir. * Düzey (db) logaritmik bir büyüklüktür. * db ile aritmetik işlemler yapılamaz