Nepravidelnosti zvukového pole Ozvěna, zkreslený poslech, rezonance na různých frekvencích, hučení, hřebenový filtr…

Zakřivené plochy

Pokud budeme na zvukové vlnění nahlížet jako na paprsky, následující jev je o poznání snazší na pochopení a představu. V tomto pohledu na zvuk se totiž zvukové vlnění chová jako laser, a hladké povrchy jako zrcadlo.

Je-li daný povrch zakřivený, dochází k deformaci odrazů od něj. Konvexní prvky (vypouklé směrem do místnosti – například sloup) mají ideální prostorovou disperzi (odraz zvukového vlnění je rozprostřen do všech směrů). To je výhodné například v koncertních sálech, kdy se využívá většího množství takovýchto prvků, aby se dosáhlo významného rozprostření zvukového pole do prostoru. Naopak když se při návrhu nějakého prostoru na tuto vlastnost zakřivených ploch zapomene, může vznikat hřebenový filtr v místě posluchače v důsledku nevhodně odražených zvukových vln.

Porovnání odrazu od konkávního a konvexního zakřivení plochy

Konkávní prvky naopak směřují zvukové paprsky do ohniska svého zakřivení. Příkladem takových prvků mohou být zaoblené stropy. V takovém případě se v ohnisku hromadí zvuková energie, což může posluchačům značně zkreslit vnímaný zvuk. Zkreslení to ale nemusí být pouze v rámci vnímané barvy zvuku, ale i ve vnímání směru odkud zvuk přichází, protože odraz od takto zakřivené plochy má právě kvůli svému “zaostření” podstatně vyšší intenzitu než ostatní odrazy. Ale i tento efekt má samozřejmě v praxi své využití. Například když je kolem muzikantského pódia pod širým nebem vytvořena střecha ve tvaru mušle, dochází ke směrování hudby do publika.

Třepotavá ozvěna

Dalším charakteristickým jevem, s nímž se můžeme poměrně často setkat, je takzvaná třepotavá ozvěna. Nastává v prostorách, kde jsou proti sobě dvě rovnoběžné vysoce odrazivé stěny. Zvuk má tendenci se mezi těmito stěnami odrážet s velice malým útlumem, kdy každý odraz je velmi dobře zřetelný. Nejvíce je tento jev slyšet při krátkých impulzních zvucích, jako je například tlesknutí. Jedná se většinou o nežádoucí efekt, který ale může v extrémních případech znít neuvěřitelně zajímavě (například v halových prostorách či dlouhých chodbách). Příklad třepotavé ozvěny z běžné neošetřené místnosti o rozměrech přibližně 20 m² si můžete poslechnout níže.

Vlastní rezonance místnosti – módy

Posledním negativním jevem, který zmíním jsou vlastní módy místnosti. V momentě, kdy se rozměry místnosti blíží rozměrům zvukového vlnění, je toto vlnění posíleno rezonancí celé místnosti. Vzhledem k tomu, že většina místností má tvar kvádru, jsou nejvíce ovlivněny ty kmitočty, jejichž vlnová délka odpovídá vzdálenosti mezi rovnoběžnými stěnami, a jejich celočíselným násobkům. Tyto módy se nazývají axiální, dále existují ještě módy tangenciální a šikmé, které jsou způsobeny odrazem od vícera stěn. Rozdíly mezi jednotlivými typy jsou zobrazeny na obrázku.

Ukázky šíření zvuku u jednotlivých typů módů, 1 – axiální, 2 – tangenciální, 3 – šikmé 

Vlivem těchto rezonancí potom vzniká nerovnoměrné rozložení akustického tlaku – některé kmitočty mohou být v místě posluchače výrazně zesíleny, čímž vzniká nepříjemné “hučení” při zaznění konkrétních tónů. Asi nejtypičtějším příkladem tohoto jevu je citelný nárůst intenzity na nízkých kmitočtech v rozích místnosti. To je způsobeno právě tím, že rohy se nejvíce podílejí na tvorbě všech módů. Pro představu je na dalším obrázku ukázán výsledek výpočtu rozložení akustického tlaku v místnosti o rozměrech 4 m x 5 m x 3,5 m ve výšce 120 cm nad zemí. Na obrázku pod ním následuje vypočítaná kmitočtová charakteristika v poslechovém místě 170 cm od přední stěny a 120 cm nad zemí.

Vypočítané rozložení hladiny akustického tlaku pro tři různé kmitočty

Vypočítaná kmitočtová charakteristika pro nízké kmitočty s vyznačenými axiálními módy (červeně přední x zadní stěna; modře podlaha x strop; zeleně boční stěny)

Vzhledem k velikosti vlnových délek problémových kmitočtů se ve většině případů nedá použít absorpce pomocí porézních materiálů.