Seja uma caixa de som HiFi, um home theater, um estúdio de gravação ou um cinema, o sistema de som interagirá com o ambiente. As normas nacionais relacionadas à construção geralmente estipulam os indicadores de desempenho do isolamento acústico de residências, mas geralmente não envolvem o tratamento do som refletido. Normalmente, se um ambiente não receber nenhum tratamento acústico, por melhor que seja o som das caixas, elas encontrarão gargalos devido à interferência no ambiente. Atualmente, materiais para tratamento acústico podem ser considerados uma necessidade.
Os materiais para tratamento acústico podem ser divididos, de forma geral, em materiais absorventes de som , materiais difusores e materiais isolantes de som, de acordo com suas funções. Entre eles, além dos painéis absorventes de som convencionais, existe outro tipo de material absorvente de som: a armadilha de baixa frequência, geralmente usada para absorver especificamente frequências baixas. No entanto, gostaria de começar abordando a diferença entre materiais absorventes e isolantes de som. É aqui que muitas pessoas se confundem. Para entender a diferença entre os dois, é preciso primeiro compreender como o som se propaga após atingir as paredes.
Som Incidente – Som Refletido = Coeficiente de Absorção Sonora
Som Incidente – Som Transmitido = Perda de Transmissão
Parte do som é absorvido pela parede e transformado em energia térmica.
A partir da relação acima, não é difícil concluir que o isolamento acústico precisa apenas garantir a menor transmissão sonora possível, mas não necessariamente ter boa absorção sonora. Aqui está um exemplo extremo. Se a parede da sala for uma parede dupla muito lisa, o desempenho do isolamento acústico será muito bom devido ao design de camada dupla. No entanto, como a parede é muito lisa, o som refletido, especialmente o de alta frequência, é muito forte e o efeito de absorção sonora é muito ruim.
De fato, existem designs semelhantes muito comuns, como o vidro duplo à prova de som, que possui um bom efeito de isolamento acústico, mas a superfície lisa do vidro faz com que o som refletido seja muito forte. Esse vidro duplo à prova de som praticamente não tem efeito de absorção sonora.
Ao mesmo tempo, materiais comuns de absorção sonora geralmente têm propriedades de isolamento acústico medíocres e geralmente não são tão bons quanto paredes da mesma espessura.
Material absorvente de som
Os materiais tradicionais de absorção sonora são materiais porosos, ou cientificamente conhecidos como materiais de absorção sonora de resistência acústica. A essência das ondas sonoras é um tipo de vibração. Para ser mais preciso, no caso do sistema de alto-falantes, trata-se da vibração do ar. Quando as vibrações do ar são transmitidas a esse material de absorção sonora, as vibrações são gradualmente aliviadas pela fina estrutura porosa e convertidas em energia térmica.
Quanto mais espesso for o material de absorção sonora, maior será o número dessas pequenas cavidades na direção da propagação do som e melhor será o efeito de absorção do som incidente aleatoriamente ou em pequenos ângulos.
Por outro lado, materiais acusticamente resistivos que absorvem som possuem uma frequência de corte de baixa frequência para absorção efetiva, que geralmente está relacionada à espessura do material, que requer cerca de 1/4 do comprimento de onda. Portanto, é quase impossível que materiais acusticamente resistivos que absorvem som sejam usados para absorver baixas frequências, sendo necessários outros tipos de materiais de processamento para baixas frequências.
Ao mesmo tempo, o coeficiente de absorção sonora de materiais absorventes de som também está relacionado ao ângulo de incidência do som. Por exemplo, placas de fibra de alta densidade podem refletir o som em grandes ângulos.
Material de difusão
Primeiro, ainda precisamos entender o que é difusão sonora ou qual é o papel dos materiais de difusão.
Quando o som incide sobre uma parede, parte dele sai na direção geométrica e continua a se propagar, mas geralmente esse processo não é uma "reflexão especular" absoluta. Se for uma reflexão absoluta ideal, o som deve sair exatamente na direção geométrica após atravessar a superfície, e a energia na direção de saída deve ser consistente com a direção incidente. Todo o processo não perde energia, o que pode ser entendido como ausência de difusão, ou mais comumente entendido como reflexão especular em óptica.
Na difusão ideal, não há direção principal de emissão. O som é emitido uniformemente em todas as direções no espaço após a incidência na superfície. Em óptica, isso pode ser comumente entendido como reflexão difusa.
Claro, tudo isso também está relacionado a fatores como o comprimento de onda do som. O ambiente de audição real não só requer uma certa quantidade de difusão, como também deve tentar evitar reflexões fortes, como o vidro do chão ao teto. Mas isso significa que o som refletido será mais complexo e o valor do cálculo será maior.
Às vezes, precisamos de uma certa quantidade de som refletido, mas se não precisarmos de um som refletido particularmente forte, podemos instalar materiais de difusão nos locais correspondentes. Por exemplo, às vezes, se uma sala estiver cheia de materiais de absorção sonora, ela absorverá muito som. Os materiais de difusão podem reduzir o som refletido inicial, garantindo o som refletido tardio, de modo que salas pequenas também possam ter um certo efeito de reverberação. Para sistemas de alto-falantes estéreo, recomenda-se ter uma certa quantidade de material de difusão na sala, enquanto para sistemas de home theater, o material de difusão pode ser reduzido adequadamente ou, às vezes, um projeto de absorção sonora completa pode ser adotado.
Como acabamos de mencionar, a menor frequência efetiva do material de difusão, ou a menor frequência de difusão, está relacionada ao tamanho da saliência do difusor. Quanto mais saliências o difusor tiver, menor será a frequência que pode ser efetivamente difundida.
Há também alguns casos em que este tipo de difusor é fabricado com a aparência de uma coluna romana, mantendo, ao mesmo tempo, um toque estético. Aliás, como as salas de muitos audiófilos não são grandes atualmente, tal difusor pode não ser necessário. A frequência efetiva de uma placa de difusão de resto quadrático geral é de cerca de 700 a 1000 Hz. Às vezes, a escolha da frequência também deve ser feita caso a caso.
Ao mesmo tempo, nossos sistemas de alto-falantes HiFi comuns, home theaters e outros pequenos ambientes de audição doméstica não precisam usar difusores com saliências excessivas. Como a difusão do som geralmente é explicada em termos de acústica geométrica, quando a frequência é menor que a frequência excessiva da sala, ela se enquadra na categoria de acústica de onda. Ou que os materiais de difusão adequados para salas pequenas geralmente não precisam ser tão espessos quanto os de casas de ópera e salas de concerto.
Armadilha para baixo
Como mencionado acima, é quase impossível que materiais acusticamente resistivos e absorventes de som absorvam baixas frequências de forma eficaz. Para a absorção de baixas frequências, frequentemente são necessários materiais que se baseiam em outros princípios.
O ressonador de Helmholtz é uma estrutura acústica muito comum, frequentemente utilizada em aplicações como redução de ruído em escapamentos de automóveis e motocicletas. O princípio é abrir uma pequena abertura em uma cavidade V e conectar um tubo curto para formar o dispositivo mais simples, o ressonador de Helmholtz. Se a coluna de ar S no tubo curto for perturbada e se mover para dentro da cavidade, o gás na cavidade será comprimido e a pressão aumentará. O movimento de entrada da coluna de ar S é bloqueado e, em vez disso, move-se para fora. Após passar pela posição de equilíbrio, ela continua a se mover para fora devido à inércia. Atualmente, a pressão na cavidade diminui, fazendo com que a coluna de ar S pare de se mover para fora e, em seguida, mova-se para dentro, repetindo o ciclo.
Os absorvedores de som por ressonância mecânica de membrana são outro tipo de material absorvente de som para baixas frequências , geralmente implementados em projetos arquitetônicos, como paredes multicamadas.
Devido a fatores como ondas estacionárias na sala, geralmente é gerado ganho adicional em determinadas faixas de frequência, resultando em ressonância "estrondosa" de baixa frequência. Armadilhas de baixa frequência podem eliminar, até certo ponto, a interferência de pico causada por esses modos de ambiente. É claro que métodos como múltiplos subwoofers ou processamento digital de sinal DSP também podem ser utilizados.
Materiais de isolamento acústico
Conforme explicado em detalhes anteriormente, o desempenho de isolamento acústico e o desempenho de absorção sonora dos materiais são diferentes. Materiais que absorvem som frequentemente se beneficiam da estrutura de pequenos poros dentro do material. No entanto, essa estrutura de pequenos orifícios geralmente também resulta na transmissão de ondas sonoras. Para evitar a transmissão e a propagação do som a partir do material, é necessário reduzir ao máximo a estrutura da cavidade e aumentar a densidade do material.
Geralmente, o desempenho do isolamento acústico dos materiais de isolamento acústico está relacionado à densidade do material. A aquisição de materiais de isolamento acústico de alta densidade pode melhorar ainda mais as propriedades de isolamento acústico de um ambiente. No entanto, materiais de isolamento acústico de camada única às vezes ainda apresentam limitações. Nesse caso, pode-se utilizar um tratamento de isolamento acústico de camada dupla, adicionando-se materiais de amortecimento adicionais às duas camadas de materiais de isolamento acústico. No entanto, deve-se observar que as duas camadas de materiais de isolamento acústico devem ser evitadas, tanto quanto possível, para evitar a repetição da mesma frequência. Se, durante a construção e a decoração propriamente ditas, toda a casa deve ser isolada acusticamente primeiro e, em seguida, devem ser realizados tratamentos de absorção e difusão sonora.
O tratamento acústico é essencial para sistemas de alto-falantes. No entanto, o tratamento acústico não é uma aplicação aleatória. Compreender os conhecimentos básicos relevantes é um pré-requisito importante para um tratamento acústico correto. O projeto do tratamento acústico também está intimamente relacionado ao ambiente, ao sistema de alto-falantes, etc. Não há uma solução ou resposta fixa, e a situação real deve prevalecer.
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