Galm

Home ] Demo spraak ] Demo muziek ]

 

Galm

1. Inleiding: direct en reverbererend geluid

Wat betekent absorptie?

De wijze waarop geluid gehoord wordt, hangt sterk af van de eigenschappen van de omgeving waarin de bron (voordrachtgever, luidspreker) en de ontvanger (toehoorder, microfoon) zich bevinden.  Het geluidsignaal dat geregistreerd wordt door de ontvanger, bestaat uit een direct en een reverbererend signaal.   Het directe signaal stemt overeen met het geluid dat de ontvanger rechtstreeks bereikt zonder enige reflectie.  Het geluid plant zich hierbij voort langs een denkbeeldige rechte die bron en ontvanger verbindt.  Voor een bron die in verschillende richtingen geluid uitstraalt, zullen een aantal geluidgolven de ontvanger bereiken nadat ze een of meerdere reflecties ondergaan hebben op de aanwezige obstakels (wanden, vloer en plafond) in de omgeving.  Het resulterende geluidveld ten gevolge van alle gereflecteerde golven vormt het reverbererend veld, en wordt ook wel galmveld genoemd.  Aangezien het directe geluid de kortst mogelijke weg aflegt tussen bron en ontvanger, zal steeds eerst het directe signaal waargenomen worden en daarna het reverbererende.  Het relatieve belang van beide delen wordt bepaald door de energie die na reflectie geabsorbeerd wordt.  In een lokaal met zeer weinig absorptie zal het galmveld overheersen, terwijl in een ruimte met veel absorptie voornamelijk het directe geluid zal waargenomen worden.
 

In de volgende paragrafen worden de begrippen direct signaal, reflectie en reverbererend geluid geïllustreerd aan de hand van beeld- en geluidmateriaal.  Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen drie situaties: vrij veld (anechoïsch), een omgeving met één reflecterend oppervlak (semi-anechoïsch), en een galmveld.

 

2. Vrij veld

Een vrij veld is een fictieve omgeving waar geen reflecties kunnen optreden.  In een dergelijke omgeving zal een ontvanger, die op een bepaalde afstand van een bron gepositioneerd is, enkel het directe signaal waarnemen.   Dit wordt geïllustreerd in figuur 1, waar bron en ontvanger voorgesteld worden door luidspreker en microfoon.  Een vrij veld is dus vrij van galm.

 

Figuur 1: Bron en ontvanger in een vrij veld.

 

anecho2.jpg (40945 bytes)

Anechoïsche of dode kamer

Een vrij veld komt echter niet voor in werkelijkheid.  Zelfs bij golfvoortplanting in open lucht blijft een reflectie vanwege de grond bestaan.  Het ideale vrije veld kan wel zeer goed benaderd worden door de wanden van een gesloten ruimte zeer sterk absorberend te maken zodat de intensiteit van de gereflecteerde golven verwaarloosbaar wordt.  Dit is het geval in een zogenaamde anechoïsche of dode kamer. Dergelijke kamers worden gebruikt voor experimenten waarbij het reverbererend veld de metingen zou kunnen verstoren.

 

geluidimpuls in een vrij veld

De eigenschappen van een galmveld worden vaak nagegaan op basis van een impulsvormige excitatie, zoals een pistoolschot, een vingerknip of een handklap.   De geluiddemo hiernaast laat een gelijkaardige impuls in een vrij veld horen.

Terug naar boven

 

 

3. Reflectie op één wand

Wanneer in de omgeving van bron en ontvanger een reflecterend oppervlak aanwezig is, ontstaat een semi-anechoïsch veld dat gekenmerkt wordt door één reflectie. Een dergelijk geluidveld kan benaderd worden in een semi-anechoïsche kamer.   Vijf wanden van deze kamer worden uitgevoerd zoals in een dode kamer waarbij de vloer bestaat uit een reflecterend hard oppervlak.

Een voorbeeld van een semi-anechoïsche omgeving wordt getoond in figuur 2.  Hier bevindt zich een wand op een afstand d van de microfoon en staat een denkbeeldige rechte tussen bron en ontvanger loodrecht op de reflecterende wand.

Figuur 2: Bron en ontvanger in een semi-anechoïsch veld.

 

In een semi-anechoïsch veld registreert de ontvanger het directe signaal en één reflectie.  De tijdspanne tussen de aankomst van het directe signaal en de aankomst van de reflectie wordt bepaald door de relatieve positie van bron en ontvanger ten opzichte van de reflecterende wand. Voor de opstelling in figuur 2 is de vertraging tussen direct geluid en reflectie gelijk aan de tijd nodig voor het geluid om een afstand 2d af te leggen:

\Delta\ t = \frac{2d}{c}

 

 


Geluidimpuls in een semi-anechoïsch veld voor d=10 m

Geluidimpuls in een semi-anechoïsch veld voor d=30 m

De geluiddemonstraties hiernaast laten een geluidimpuls horen in een semi-anechoïsch veld, waarbij de afstand tussen ontvanger en reflecterende wand respectievelijk 10 m (vertraging 58 ms) en 30 m (174 ms) bedraagt.
Terug naar boven

 

 

4. Galmveld

Wanneer een luchtvolume begrensd wordt door een aantal reflecterende wanden geeft het geluidveld ten gevolge van luchtgeluidexcitatie aanleiding tot een galmveld. Bij excitatie door middel van een omnidirectionele bron (een bron die in alle richtingen even sterk geluid uitstraalt) wordt het galmveld opgebouwd door een groot aantal reflecties, zoals voorgesteld wordt in figuur 3.

Figuur 3: Bron en ontvanger in een galmveld.

 

Wanneer de bron een geluidsignaal uitzendt in een omsloten ruimte zal de ontvanger zowel een bijdrage van het directe geluid als van het reverberend geluid registreren.  De relatieve bijdrage van direct en reverbererend geluid hangt af van de afstand tot de bron en de hoeveelheid absorptie aanwezig in de ruimte.  De bijdrage van het directe veld neemt toe bij dalende afstand tot de bron, terwijl de invloed van het galmveld afneemt bij toenemende absorptie.

galmk_s.jpg

Galmkamer

Een voorbeeld van een ruimte met een zeer lage absorptie is een galmkamer.  Een dergelijke ruimte wordt voornamelijk gebruikt voor het meten van de absorptie van een materiaal.
Naast de absorptie, heeft ook de geometrie van een ruimte een belangrijke invloed op het galmveld.  Bijgevolg zal een bepaald geluidsignaal helemaal anders waargenomen worden in een leefruimte vergeleken met een lege concertzaal.  De volgende geluidfragmenten illustreren deze verschillen.

 


Geluidimpuls in een kamer.

Zaal.jpg (62025 bytes)

Concertzaal

Geluidimpuls in een lege concertzaal.

Terug naar boven

 

 

5. Geluiddemonstraties

De drie typesituaties (vrij veld, semi-anechoïsch veld en een galmveld) worden verder geïllustreerd aan de hand van een reeks geluidfragmenten. Overeenstemmend met iedere geluidimpuls in de voorgaande paragrafen werd een gelijkaardige demonstratie uitgewerkt voor een fragment gebaseerd op spraak en gitaarmuziek.

enkele voorbeeldjes van spraak Geluiddemo's spraak                         enkele voorbeeldjes van gitaarmuziek Geluiddemo's gitaarmuziek

  © Laboratorium Bouwfysica, K.U.Leuven

 

Vorige Home Volgende

logo.jpg (4554 bytes)       auteurs: Gerrit Vermeir
             Ivan Bosmans
             Veerle Meerbergen

review: Raoul Meuldermans

gewijzigd op 21/09/00