Šta je zvuk?

Izvor zvuka zrači zvučnu snagu i to dovodi do fluktuacije pritiska zvuka (zvučnih talasa) u vazduhu. Uzrok tome je zvučna snaga. Zvučni pritisak je efekat. Razmotrite sledeću analogiju: električni grejač zrači toplotu u prostoriju i dolazi do promene temperature. Promena temperature u prostoriji očigledno zavisi od same prostorije. Ali, za isti ulaz električne energije, grejač zrači istu snagu, koja je skoro nezavisna od okoline. Odnos između snage zvuka i zvučnog pritiska je sličan. Ono što čujemo je zvučni pritisak, ali ovaj pritisak je uzrokovan snagom zvuka zvučnog izvora. Snaga zvuka se izražava u vatima. Jačina zvuka se izražava u decibelima (dB), odnosno logaritamskoj skali (skala dB) u odnosu na referentnu vrednost koja je standardizovana:

Zvučni pritisak koji posmatramo zavisi od udaljenosti od izvora i od akustične sredine u kojoj se zvučni talas širi. Širenje unutrašnje buke zavisi od veličine prostorije i od zvučne apsorpcije površina. Shodno tome, buka koju emituje mašina ne može se u potpunosti kvantifikovati isključivo merenjem zvučnog pritiska. Snaga zvuka je manje-više nezavisna od okoline, dok zvučni pritisak nije. Informacija o jačini zvuka se stoga uvek mora dopuniti dodatnim informacijama: rastojanje merne pozicije od izvora zvuka (npr. definisano prema određenom standardu) i prostorna konstanta za prostoriju u kojoj je merenje izvršeno. U suprotnom, prostorija se smatra neograničenom (tj. otvoreno polje.). U neograničenoj prostoriji nema zidova koji odbijaju zvučne talase, što bi uticalo na merenje.

Kada zvučni talasi dođu u kontakt s površinom, deo talasa se reflektuje, a drugi deo se apsorbuje u površinski materijal. Zvučni pritisak u datom trenutku se stoga uvek delom sastoji od zvuka koji izvor zvuka generiše, a delom od zvuka koji se reflektuje od okolnih površina (nakon jedne ili više refleksija). Koliko efikasno površina može da apsorbuje zvuk zavisi od materijala od kojeg je sastavljena. Ovo se obično izražava kao faktor apsorpcije (između 0 i 1, pri čemu 0 u potpunosti reflektuje, a 1 potpuno apsorbuje).

Uticaj prostorije na širenje zvučnih talasa određuje se konstantom prostorije. Konstanta za prostoriju koja ima nekoliko površina, zidova i drugih unutrašnjih površina može se izračunati uzimajući u obzir veličine i karakteristike apsorpcije različitih površina. Jednačina koja se primenjuje je:

Pod nekim posebnim uslovima, odnos između nivoa zvučne snage i nivoa zvučnog pritiska može se izraziti na jednostavan način. Ako se zvuk emituje iz izvora zvuka nalik tačkama unutar prostorije bez ikakvih reflektujućih površina ili napolju gde nijedan zid nije blizu izvora zvuka, zvuk se distribuira podjednako u svim pravcima i izmereni intenzitet zvuka će stoga biti isti u bilo kojoj tački koja se nalazi na podjednakom rastojanju od izvora zvuka. Shodno tome, intenzitet je konstantan u svim tačkama na sfernoj površini koja okružuje izvor zvuka. Kada se rastojanje do izvora udvostruči, sferna površina na tom rastojanju će se učetvorostručiti. Iz ovoga možemo zaključiti da nivo zvučnog pritiska pada za 6 dB svaki put kada se rastojanje do izvora zvuka udvostruči. Međutim, ovo ne važi ako soba ima tvrde, reflektirajuće zidove. Ako je to slučaj, mora se uzeti u obzir zvuk koji se odbija od zidova.

Za Q, mogu se koristiti empirijske vrednosti (za druge pozicije izvora zvuka vrednost Q mora biti procenjena): Q=1 ako je izvor zvuka suspendovan u sredini velike prostorije. Q=2 ako je izvor zvuka postavljen blizu centra tvrdog, reflektujućeg zida. Q=4 ako je izvor zvuka postavljen blizu preseka dva zida. Q=8 ako je izvor zvuka postavljen blizu ugla (ukrštanje tri zida).

U blizini izvora napajanja, nivo zvučnog pritiska opada za 6 dB svaki put kada se rastojanje udvostruči. Međutim, na većim rastojanjima od izvora, nivoom zvučnog pritiska dominira reflektovani zvuk, pa je smanjenje minimalno sa povećanjem udaljenosti. Mašine koje prenose zvuk kroz svoja tela ili okvire ne ponašaju se kao tačkasti izvori ako se slušalac nalazi na udaljenosti od centra mašine koja je manja od 2-3 puta veće dimenzije mašine.

Kada više od jednog izvora zvuka emituje zvuk prema zajedničkom prijemniku, zvučni pritisak se povećava. Međutim, pošto su nivoi zvuka definisani logaritamskii, ne mogu se jednostavno dodati algebarski. Kada je aktivno više od dva izvora zvuka, dva se prvo sabiraju, a sledeći se dodaje zbiru prvog i tako dalje. Radi pamćenja, kada se moraju dodati dva izvora zvuka sa istim nivoima, rezultat je povećanje od 3 dB. Pozadinski zvuk je poseban slučaj, koji zahteva oduzimanje. Pozadinski zvuk se tretira kao poseban izvor zvuka i vrednost se oduzima od izmerenog nivoa zvuka.