Reverberação - Reverberation

Reverb em uma guitarra

A reverberação , em psicoacústica e acústica , é uma persistência do som depois que o som é produzido. Uma reverberação, ou reverberação , é criada quando um som ou sinal é refletido, causando numerosos reflexos que se acumulam e diminuem à medida que o som é absorvido pelas superfícies dos objetos no espaço - o que pode incluir móveis, pessoas e ar. Isso é mais perceptível quando a fonte de som para, mas as reflexões continuam, com sua amplitude diminuindo, até que zero seja atingido.

A reverberação depende da frequência: a duração da decadência, ou tempo de reverberação, recebe consideração especial no projeto arquitetônico de espaços que precisam ter tempos de reverberação específicos para atingir o desempenho ideal para a atividade pretendida. Em comparação com um eco distinto , que é detectável no mínimo de 50 a 100  ms após o som anterior, reverberação é a ocorrência de reflexos que chegam em uma sequência menor que aproximadamente 50 ms. Com o passar do tempo, a amplitude das reflexões reduz gradualmente a níveis não perceptíveis. A reverberação não se limita a espaços internos, pois existe em florestas e outros ambientes externos onde existe reflexão.

A reverberação ocorre naturalmente quando uma pessoa canta, fala ou toca um instrumento acusticamente em uma sala ou espaço de apresentação com superfícies reflexivas de som. A reverberação é aplicada artificialmente ao usar efeitos de reverberação , que simulam a reverberação por meios que incluem câmaras de eco , vibrações enviadas por meio de metal e processamento digital.

Embora a reverberação possa adicionar naturalidade ao som gravado, adicionando uma sensação de espaço, ela também pode reduzir a inteligibilidade da fala , especialmente quando o ruído também está presente. Pessoas com perda auditiva, incluindo usuários de aparelhos auditivos , freqüentemente relatam dificuldade em compreender a fala em situações reverberantes e ruidosas. A reverberação também é uma fonte significativa de erros no reconhecimento automático de voz .

Dereverberação é o processo de redução do nível de reverberação em um som ou sinal.

Tempo de reverberação

Nível de som em uma cavidade reverberante excitada por um pulso, em função do tempo (diagrama muito simplificado)

O tempo de reverberação é uma medida do tempo necessário para que o som "desapareça" em uma área fechada depois que a fonte do som for interrompida.

Quando se trata de medir com precisão o tempo de reverberação com um medidor, o termo T 60 (uma abreviatura para tempo de reverberação 60 dB) é usado. O T 60 fornece uma medição objetiva do tempo de reverberação. É definido como o tempo que leva para o nível de pressão do som reduzir em 60  dB , medido depois que o sinal de teste gerado é encerrado abruptamente.

O tempo de reverberação é freqüentemente declarado como um valor único se medido como um sinal de banda larga (20 Hz a 20 kHz). No entanto, sendo dependente da frequência, pode ser descrito com mais precisão em termos de bandas de frequência (uma oitava, 1/3 oitava, 1/6 oitava, etc.). Sendo dependente da frequência, o tempo de reverberação medido em bandas estreitas será diferente dependendo da banda de frequência que está sendo medida. Para precisão, é importante saber quais faixas de frequências estão sendo descritas por uma medição de tempo de reverberação.

No final do século 19, Wallace Clement Sabine iniciou experimentos na Universidade de Harvard para investigar o impacto da absorção no tempo de reverberação. Usando um baú portátil e tubos de órgão como fonte de som, um cronômetro e seus ouvidos, ele mediu o tempo desde a interrupção da fonte até a inaudibilidade (uma diferença de cerca de 60 dB). Ele descobriu que o tempo de reverberação é proporcional às dimensões da sala e inversamente proporcional à quantidade de absorção presente.

O tempo de reverberação ideal para um espaço em que a música é tocada depende do tipo de música que será tocada no espaço. As salas usadas para fala normalmente precisam de um tempo de reverberação mais curto para que a fala possa ser entendida com mais clareza. Se o som refletido de uma sílaba ainda for ouvido quando a próxima sílaba for falada, pode ser difícil entender o que foi dito. "Cat", "cab" e "cap" podem soar muito semelhantes. Se, por outro lado, o tempo de reverberação for muito curto, o equilíbrio tonal e o volume podem ser afetados. Os efeitos de reverberação costumam ser usados ​​em estúdios para adicionar profundidade aos sons. A reverberação muda a estrutura espectral percebida de um som, mas não altera o tom.

Os fatores básicos que afetam o tempo de reverberação de uma sala incluem o tamanho e a forma do gabinete, bem como os materiais usados ​​na construção da sala. Cada objeto colocado dentro do gabinete também pode afetar esse tempo de reverberação, incluindo pessoas e seus pertences.

Medição

Determinando automaticamente o valor T20 - gatilho de 5 dB - medição de 20 dB - headroom de 10 dB para o nível de ruído.

Historicamente, o tempo de reverberação só poderia ser medido usando um registrador de nível (um dispositivo de plotagem que representa graficamente o nível de ruído em relação ao tempo em uma fita de papel em movimento). Um ruído alto é produzido e, à medida que o som desaparece, o traço no registrador de nível mostra uma inclinação distinta. A análise desta inclinação revela o tempo de reverberação medido. Alguns medidores de nível de som digitais modernos podem realizar essa análise automaticamente.

Existem vários métodos para medir o tempo de reverberação. Um impulso pode ser medido criando um ruído suficientemente alto (que deve ter um ponto de corte definido). Fontes de ruído de impulso , como um tiro de pistola em branco ou estouro de um balão, podem ser usadas para medir a resposta ao impulso de uma sala.

Como alternativa, um sinal de ruído aleatório , como ruído rosa ou ruído branco, pode ser gerado por um alto-falante e, em seguida, desligado. Isso é conhecido como método interrompido e o resultado medido é conhecido como resposta interrompida.

Um sistema de medição de duas portas também pode ser usado para medir o ruído introduzido em um espaço e compará-lo com o que é subsequentemente medido no espaço. Considere o som reproduzido por um alto-falante em uma sala. Pode ser feita uma gravação do som da sala e comparada com o que foi enviado para o altifalante. Os dois sinais podem ser comparados matematicamente. Este sistema de medição de duas portas utiliza uma transformada de Fourier para derivar matematicamente a resposta ao impulso da sala. A partir da resposta ao impulso, o tempo de reverberação pode ser calculado. O uso de um sistema de duas portas permite que o tempo de reverberação seja medido com sinais diferentes de impulsos altos. Música ou gravações de outros sons podem ser usadas. Isso permite que as medições sejam feitas em uma sala após a presença do público.

Sob algumas restrições, mesmo fontes de som simples como palmas podem ser usadas para medição de reverberação

O tempo de reverberação é geralmente determinado como um tempo de decaimento e é medido em segundos. Pode ou não haver qualquer declaração da banda de frequência usada na medição. O tempo de decaimento é o tempo que leva para o sinal diminuir 60 dB abaixo do som original. Muitas vezes é difícil injetar som suficiente na sala para medir uma queda de 60 dB, especialmente em frequências mais baixas. Se a queda for linear, basta medir uma queda de 20 dB e multiplicar o tempo por 3, ou uma queda de 30 dB e multiplicar o tempo por 2. São os chamados métodos de medição T20 e T30.

A medição do tempo de reverberação RT 60 é definida no padrão ISO 3382-1 para espaços de desempenho, o padrão ISO 3382-2 para salas comuns e o ISO 3382-3 para escritórios de plano aberto, bem como o padrão ASTM E2235.

O conceito de tempo de reverberação supõe implicitamente que a taxa de decaimento do som é exponencial, de modo que o nível de som diminui regularmente, a uma taxa de muitos dB por segundo. Não é frequentemente o caso em salas reais, dependendo da disposição das superfícies reflexivas, dispersivas e absorventes. Além disso, a medição sucessiva do nível de som freqüentemente produz resultados muito diferentes, pois as diferenças de fase no som excitante se acumulam em ondas sonoras notavelmente diferentes. Em 1965, Manfred R. Schroeder publicou "Um novo método de medição do tempo de reverberação" no Journal of the Acoustical Society of America . Ele propôs medir, não a potência do som, mas a energia, integrando-o. Isso tornou possível mostrar a variação na taxa de decaimento e libertar os acústicos da necessidade de calcular a média de muitas medições.

Equação de Sabine

A equação de reverberação de Sabine foi desenvolvida no final da década de 1890 de forma empírica . Ele estabeleceu uma relação entre o T 60 de uma sala, seu volume e sua absorção total (em sabins ). Isso é dado pela equação:

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onde c 20 é a velocidade do som na sala (a 20 ° C), V é o volume da sala em m 3 , S área da superfície total da sala em m 2 , a é o coeficiente de absorção médio das superfícies da sala, e o produto Sa é a absorção total em sabins.

A absorção total em sabins (e, portanto, o tempo de reverberação) geralmente muda dependendo da frequência (que é definida pelas propriedades acústicas do espaço). A equação não leva em consideração o formato da sala ou as perdas do som viajando pelo ar (importante em espaços maiores). A maioria das salas absorve menos energia sonora nas faixas de frequência mais baixas, resultando em tempos de reverberação mais longos nas frequências mais baixas.

Sabine concluiu que o tempo de reverberação depende da refletividade do som de várias superfícies disponíveis dentro do salão. Se a reflexão for coerente, o tempo de reverberação do salão será maior; o som demorará mais para morrer.

O tempo de reverberação RT 60 e o volume V da sala têm grande influência na distância crítica d c (equação condicional):

onde a distância crítica é medida em metros, o volume é medido em m³ e o tempo de reverberação RT 60 é medido em segundos .

Equação de Eyring

A equação do tempo de reverberação de Eyring foi proposta por Carl F. Eyring da Bell Labs em 1930. Essa equação visa estimar melhor o tempo de reverberação em salas pequenas com quantidades relativamente grandes de absorção de som, identificadas por Eyring como salas "mortas". Essas salas tendem a ter tempos de reverberação mais baixos do que salas maiores e com maior acusticamente ao vivo. A equação de Eyring é semelhante em forma à equação de Sabine, mas inclui modificações para dimensionar logaritmicamente o termo de absorção . As unidades e variáveis ​​dentro da equação são as mesmas definidas para a equação de Sabine. O tempo de reverberação Eyring é dado pela equação:

.

A equação de Eyring foi desenvolvida a partir dos primeiros princípios usando um modelo de fonte de imagem de reflexão sonora, em oposição à abordagem empírica de Sabine . Os resultados experimentais obtidos por Sabine geralmente concordam com a equação de Eyring, uma vez que as duas fórmulas tornam-se idênticas para salas muito vivas, o tipo em que Sabine trabalhava. No entanto, a equação de Eyring torna-se mais válida para salas menores com grandes quantidades de absorção. Como resultado, a equação de Eyring é frequentemente implementada para estimar o tempo de reverberação em salas de controle de estúdio de gravação ou outros ambientes de audição críticos com altas quantidades de absorção de som. A equação de Sabine tende a superestimar o tempo de reverberação para salas pequenas com grandes quantidades de absorção. Por esse motivo, as calculadoras de tempo de reverberação disponíveis para ambientes de estúdio de gravação menores, como estúdios de gravação doméstica , geralmente utilizam a equação de Eyring.

Coeficiente de absorção

O coeficiente de absorção de um material é um número entre 0 e 1 que indica a proporção do som que é absorvida pela superfície em comparação com a proporção que é refletida de volta para a sala. Uma janela grande e totalmente aberta não ofereceria nenhum reflexo, pois qualquer som que a alcançasse passaria direto e nenhum som seria refletido. Isso teria um coeficiente de absorção de 1. Por outro lado, um teto de concreto espesso e pintado de forma lisa seria o equivalente acústico de um espelho e teria um coeficiente de absorção muito próximo de 0.

Na música

The Atlantic descrito reverberação como "sem dúvida o efeito sonoro mais antiga e universal na música", usado na música tão cedo quanto século 10 cantochão . Compositores, incluindo Bach, escreveram música para explorar a acústica de certos edifícios. O canto gregoriano pode ter se desenvolvido em resposta ao longo tempo de reverberação das catedrais , limitando o número de notas que poderiam ser cantadas antes de se misturarem caoticamente.

A reverberação artificial é aplicada ao som usando efeitos de reverberação . Eles simulam a reverberação por meios, incluindo câmaras de eco , vibrações enviadas por meio de metal e processamento digital.

Veja também

Referências

links externos