Dźwięk bezpośredni to 1/10 jednego procenta

Odtwarzając muzykę zaledwie jedną dziesiątą procenta jest dźwięk docierający do nas bezpośrednio z głośników. W jaki sposób sprawdzić jak wyglądają proporcje dźwięku bezpośredniego i odbić?

Załóżmy, że głośnik jest ustawiony w odległości 4,5 metra od słuchacza i stoi na ziemi. Dźwięk rozchodzi się jako kula o ile propagacji nie ograniczają specyficzne warunki, jak w tym przypadku - lokalizacja źródła dźwięku na ziemi. W związku z tym w odległości 4,5 metra fala dźwiękowa będzie mieć kształt półkuli o powierzchni około 125 metrów kwadratowych. Ucho zbiera dźwięk z mniej więcej 2,5 cala kwadratowego. Dlatego proporcje dźwięku bezpośredniego, który usłyszymy do całości dźwięku wyemitowanego przez głośnik będą się przedstawiać jak 12,5 cm² do 39 m² czyli 0,125/125=0,001 tzn. 0,1% czyli 1/10 jednego procenta.

Słyszymy zaledwie niewielki ułamek tego, co chcemy usłyszeć, bo raczej interesuje nas dźwięk muzyki z głośnika, a nie odbicia. Co stanie się z tymi 99,99% dźwięku wyemitowanego przez źródło? Wróci on po, wielokrotnym, odbiciu się od podłogi, ścian i sufitu.

Wobec tego można sobie uzmysłowić realne warunki transmisji dźwięku w typowych warunkach.

Można podejść do zagadnienia jakości transmisji w inny sposób. W tym celu należy porównać powierzchnię źródła dźwięku z powierzchnią, która powoduje zakłócenia w postaci odbić, pogłosu, etc. czyli powierzchnią podłogi, sufitu i ścian. Trudność polega na tym w jaki sposób obliczymy pole powierzchni odbijającej dźwięk. Sprawa wydaje się oczywista, ale taka nie jest. Wydawać by się mogło, że pole powierzchni odbijającej dźwięk równa się polu podłogi, sufitu i ścian. Przykładowo pokój o wymiarach 5x4x3 metry ma łączną powierzchnię 94 metry kwadratowe. Wobec tego proporcje membrana/pokój miałyby się jak 0,3 metra kwadratowego; zbliżoną powierzchnię mają głośniki w monitorach; do 94 m.kw. Jednak jeśli głośnik wyemituje tylko jeden impuls, to powierzchnie w pomieszczeniu odbiją ten impuls wielokrotnie. Wobec powyższego powierzchnia pomieszczenia staje się za każdym odbiciem/powtórzeniem impulsu nowym źródłem dźwięku i dlatego należy je wszystkie zsumować.

Jeżeli pomieszczenie ma RT60 wynoszący 0,5 sekundy, fala w czasie 1/2 sekundy pokona łączny dystans 170 metrów. Gdybyśmy wzięli pod uwagę wyłącznie odbicia wzdłuż osi pomieszczenia, zupełnie ignorując odbicia po skosach, których jest najwięcej okaże się, że wzdłuż najkrótszej osi dźwięk odbije się 55 razy, wzdłuż krótszej ściany 40 razy, a wzdłuż dłuższej 35 razy, co da nam łącznie 120 powtórzeń. Trzeba podkreślić, że bierzemy pod uwagę czas RT60 a zatem nie liczymy refleksów cichszych niż 60 dB w odniesieniu do głośności impulsu początkowego. Gdyby i je doliczyć mielibyśmy powtórzeń znacznie więcej.

Wobec tego do uszu względnie mikrofonu pomiarowego dotrze dźwięk bezpośredni i następujące po nim 120 powtórzeń o coraz mniejszej głośności. O ile mikrofon zarejestruje je wszystkie - patrz wykres - jak również odbiorą go uszy, to jednak tych wszystkich powtórzeń dźwięku już nie usłyszymy. Pogłos jest słyszalny w większych pomieszczeniach niż to z naszego przykładu.

W odniesieniu do próby obliczenia powierzchni, którą ma źródło dźwięku odbitego okazuje się, że dla naszych założeń wyniesie ona 120x 94= 11280 metrów kwadratowych. 1,1 ha. 0,3 m.kw/11280 m.kw=0.00002659574 tj. 0.002659574%

Jeśli uświadomimy sobie jak się przedstawiają proporcje pomiędzy dźwiękiem bezpośrednim i odbitym, pomiędzy powierzchnią membrany głośnika i łączną powierzchnią odbijającą oraz po uwzględnieniu skutków odbić czyli filtracji grzebieniowej możemy obiektywnie zarysować obszar w którym porusza się słuch. Informacja, która nas naprawdę interesuje jest dźwiękiem bezpośrednim, który stanowi znikomy ułamek całości dźwięku będącego poszczególnym zdarzeniem akustycznym. Słyszenie polega zatem nie na odbiorze informacji lecz na jej rekonstrukcji.