אקוסטיקה היא תופעה של גלי קול שסובבת אותנו בכל מקום- גם כשיש שקט מוחלט. חוש השמיעה מתפתח החל משלב העובר- גם עובר שומע. חוש הראיה לדוגמא הוא אובייקטיבי, אך חוש השמיעה הוא סובייקטיבי. על ידי העיצוב אנו יכולים לשלוט את האקוסטיקה בחלל. מאחר ומהירות הקול היא יחסית נמוכה (ביחס למהירות האור) אם תועבר הרצאה באולם גדול יש צורך להתערב באופן מסיבי בעניין האקוסטיקה- כדי שהקול יגיע לכולם במהירות בכדי שההרצאה תהיה ברורה. תכונה של חומר- כמו צפיפות משנה את הצליל- מיתר של גיטרה למשל: כשהוא מתוח הצפיפות יותר נמוכה ולכן יש צליל שונה מאשר שהמיתר רופף והצפיפות שלו יותר גבוה. יש גם קשר בין אורך החומר לצליל: למשל מיתר קצר ייתן צליל אחר ממיתר ארוך.
ניסוי שנערך על ידי רוברט בויל גילה כי גלי הקול זזים בעזרת האוויר- נוכחות של אוויר או כל גז מתווך אחר נחוצה הן ליצירת הקול והן להעברתו. למעשה, כל חומר מעביר צליל, לכל חומר יש תנודות אחרות ולכן הצליל שונה, וכך גם היעילות- לכן כשמתכננים חלל יש לשים לב לחומרים שבעזרתם מעצבים את החלל. צפיפות החומר משפיעה על סוג הצליל דוגמא טובה זה אוויר רגיל והליום- בהליום הצפיפות שונה מהאוויר הרגיל ולכן כשנושמים הליום מבלון יוצא קול שונה. ניוטון פיתח המון עקרונות פיזיקליים המוכרים ופירסם זאת בספר/ים. ניוטון גילה בשילוב של ניסויים ותצפיות כי גלי קול (בניגוד לגלי אור לדוגמא) יכולים לעבור "מכשולים" (כמו קירות).
"גל קול" הוא סוג של קו ישר שעובר מנקודה אחת לנקודה אחרת- כאשר יש אנרגיה של קול הקו הישר מתחיל לזוז וכל עובר הקול. למעשה אין דבר כזה באמת "גל". משתמשים במימד הזמן כדי לבטא תנודה אבל לא במצב פיזי אלא איך התנודה מתנהגת במימד הזמן. אם יש אוויר/ מים/ חומר בין 2 הנקודות- הקול יעבור. האוזן שלנו למדה לפרש אינפורמציה, אך תלוי בטונים אשר משודרים. התופעה היא כמו בוכנה של מנוע- תופעה מחזורית- אם נותנים ביטוי למימד הזמן מקבלים את הסימן הגרפי- הגל, כך התופעה מתנהגת. איך התופעה מתנהגת ברמת החלקיקים? ומה הקשר לתופעה של הגל? מה קורה שגורם לאנרגיה שיצאה ממיתרי הקול שלי להגיע לאוזן של מישהו אחר? אין קשר לאוויר- צריך אוויר כדי להוציא קול מבני אדם. כל הפקת צליל- תנודה!
תנועה של חלקיקים- אנרגיה קינטית.
מיקרו למשל- "צועק" על המים, נותן "פליקים" לנוזל וכך הנוזל מתחמם- מהאנרגיה של התנודה. לעומת זאת כשאנחנו צועקים אנו לא מרגישים חום כי זה בעוצמה ומהירות מאוד נמוכה, תנודה מאוד איטית. בגלל שזו תנועה איטית יש חום אך ברמה מאוד נמוכה שלא מרגישים. ערימת חלקיקים- אם לא עובר גל קול, אין סיבה שהם לא יתפזרו באופן שווה. צריך למצוא ביטוי שיגיד – מזה תדר גבוה ומה זה תדר נמוך. באותה יחידת זמן- פחות תנודה- תדר נמוך.
ככל שהתדר גבוה- התנודה יותר מהירה וככל שיותר נמוכה – יותר איטי. הצליל הנמוך, פחות התנגשויות- לכן יישאר יותר זמן- כי יש לו כוח לחזור, אז נשמע אותו מרחוק. אופי הצליל, תדר, הטון- עוברים לנו אוטומטית, ואנו מפרשים. צליל אמבולנס- צליל גבוה כי הוא צריך להתריע רק את המכוניות הקרובות אליו אז אין צרוך בצליל נמוך שיגיע רחוק, הצליל הגבוה מלחיץ ומרתיע. צליל גבוה/ תדר גבוה/ אורך גל קצר צליל נמוך/ תדר נמוך/ אורך גל ארוך. כל צליל גבוה וקצר – מבהיל- כי זה ממשפחת ההתרעות וזה מפעיל את המוח, לא שואלים מה זה- אלא ישר נבהלים. אוזן האדם יכולה לקלוט תדרים מסוימים, לא את כל התדרים, האוזן הופכת את התדר לצליל.
כל החושים שלנו- הם חושים פסיביים.
הבנה של הקשר של התפקוד של המקום חשוב מאוד בשביל האקוסטיקה. דוגמא לכך: חדר של ועידות, לא שומעים אף אחד, עניין האקוסטיקה לא נלקח בחשבון. אנו מעצבים התנהגות- אינטואיטיבית – ככל שהדברים מושרשים ועושים את הדברים מתוך אינסטינקט אפשר לעשות יותר מניפולציות. תופעה מחזורית=מטוטלת- מימד הזמן. זמן קצר= תדר גבוהה-הצליל חוזר יותר פעמים- צליל גבוהה, טונים גבוהים. אורך גל ארוך= תדר נמוך, מספר הישתנויות נורא קטן- צלילים נמוכים, גיטרה בס. צריך להחליט מה אנחנו רוצים לבלוע- תדר גדול או תדר קטן ולפי זה נקבע אילו חומרי בנייה אנו צריכים. הבעיה הכי גדולה- טיפול אקוסטי לחדר כך שישמעו קצת יותר חזק, כל חדר עובד אחרת.
מושגים: בליעה, חסימה. תחום התדרים שאנו מסוגלים לשמוע, ההבדלים מאוד גדולים, הרבה מקרים שנמצאים בחלל מסוים. קיים אי איזון, הפתרונות מורכבים, משתנה בגלל השוני בחדרים. חוש השמיעה והאוזן רגישים יותר מחוש הראייה והעין. מהירות הקול נמוכה. "תופעת דופלר"- פיזיקאי שגילה את התופעה הזו. דוגמא: אמבולנס- קרוב אלי, תדר גבוה. כשהוא מתרחק- הוא נמוך. ניתן לסמן את מקור הקול- מערכת של מעגלים הולכת ומתמשכת. כמו אבן בשלולית- התנודה. מעגל מתפשט- ואנחנו נמצאים באותה נקודה, המעגלים מתפשטים מנקודה אחרת.
ניתן לעשות מניפולציה על גל קול- כשרוצים לאפשר מתדרים מסויימים, על פי התפקוד. מעל רמה מסויימת של לחות באוויר אפשר לראות את החלקיקים של הקול, הדחיסה של האוויר וגלי הקול. אלכסנדר גרמבל (דציבל) נתן מדד שרירותי, אין יחידה טובה למדידת אנרגיה אקוסטית. כמעט בכל מקום קיימים סדרי גודל. לאונדס- תופעה של חזק בתדר אחד זה לא אותו דבר בתדר אחר. צלילים מסויימים יעלמו כי תדרים מתנהגים בדרך אחרת. לדוגמא אור חזק יאיר ויחלש, לא מפרק את התדרים של התאורה. מהירות הקול נמוכה וברגע שמשנים את העוצמה כל השיווי משקל של העוצמה משנה את עצמו. דוגמא :אוזן של אדם= מכשיר מדידה. כשצריך לבחור חומרים יש צורך במכשיר מדידה אמיתי. קרן לייזר- יותר פשוט להוציא פעם אחת מאשר קול. הצליל נותן לנו הרבה תדרים, זה מה שמאפיין כל אדם וגורם לשינוי. העובדה שלא ניתן להוציא צלילים נקיים, כל מיתרי הקול משתתפים ביחד, אוויר הריאה. חקיינים- מעוותים את הקול שלהם עד שהוא נשמע כמישהו אחר. היום משתמשים באולוגרמה כדי להבין את תנודות הרעש ולהבין מאיפה מגיע הרעש. ליפסקינד- מוזיאון השואה בברלין, מעתיק את הצלילים של הצעדים של הצעדים של האנשים שהולכים בחוץ מול תמונות של השואה והצופה מדמיין שהאנשים הולכים והצעדים מוכפלים, זה נותן תחושה של אלפי אנשים- עניין של אקוסטיקה דד רום- תנאי מעבדה שבהם אין רעש בכלל! שקט מוחלט, דבר אשר מאוד קשה לבן אדם לחיות בו. כשהעיניים עצומות אנו יכולים לדמיין את הנראה כי המוח מנסה להשלים את הנראה, אך כשאדם לא שומע כלום- המוח אינו יכול לדמיין קולות וזה בעייתי יותר. לנו כמעצבים וכבני אדם בכלל חשוב לדעת מה האדם שומע וכיצד ולא כמה רעש יש מבחינה מדעית. השמיעה היא סובייקטיבית- כל אחד אוהב/ לא אוהב רעשים שונים, באופן כללי יש רעשים מסויימים שאנשים לא אוהבים לשמוע אך זה לא חד משמעי (כמו מוזיקה מזרחית, אופרה..)
אנו יודעים כיצד האוזן בנויה וכיצד היא עובדת, אך אף איבר ביולוגי הוא אינו מדוייק ולכן כל אוזן שומעת טיפה אחרת מבחינת עוצמות רעש. אורך תעלת האוזן מותאמת לתדרים שהקול שלנו משדר ולאורכי הגל שלו. יש קשר בין הנפח לבין הצליל- כמו למשל צ'לו וכינור. "כדורי הביליארד" שהם חלקיקי הקול שנפלטים לנו מהפה נתקלים בעור התוף וכך המוח מתרגם את החלקיקים לשמע, התרגום עצמו נעשה בתוך השבלול שבאוזן שמלא בנוזל מכיוון שצליל עובר טוב יותר בנוזל (כי צפיפות החלקיקים יותר גדולה). אם אנחנו חשופים הרבה זמן לצלילים מאוד חזקים זה אומר שהאוזן והשערות בפנים האוזן חשופות לתזוזה חזקה ולכן הם יכולים להיפגע- כך השמיעה בעצם נפגעת.
ישנם תקנות בארץ למניעת רעש וכוללות מדדים מדוייקים על פי המבנה (בית חולים, בניין, גינה ציבורית. אז החלטה לגבי טיפול אקוסטי לוקחת בחשבון גם את החוק והתקנות וגם החלטה אישית על פי התאמה (בעזרת יועץ אקוסטי ללקוח), למשל, ישנם תקנות לגבי אקוסטיקה אבל אם הלקוח רוצה בידוד גדול יותר- זה כבר החלטה שלו וכנראה גם יעלה לו יותר. רעש סביבתי זה דבר שמשתנה- למשל בדירה מסויימת במהלך היום יש רעש חזק שמגיע מכביש ראשי ודירה אחרת שקטה במהלך היום אך בלילה נשמעת מוזיקה חזקה ממועדון צמוד. רעש סביבתי הוא אינדיקציה למקום בו אנו חיים (אמצע המדבר, צימר בצפון, מוסד לימודים, משרד..)
הסיבה שכביש איילון מונמך הוא מכיוון שזה מקטין את הרעש שמגיע לשכונת המגורים הצמודה, זו גם הסיבה שמסביב לכביש ישנם קירות גבוהים. ישנן דרכים למפות את כמות הרעש במקומות מסויימים, למשל היכן שרוצים להקים בניין מגורים, מוסד חינוכי וכדומה. תכנון עירוני גם מסתמך בדרך כזו או אחרת על מדד הרעש, למשל אם רוצים לבנות שכונה חדשה ליד כביש ראשי קיים או להיפך- בניית כביש ראשי ליד שכונת מגורים קיימת. קולניות- יחס בין תדר לעוצמה- הגרף מופיע במצגת.
מה הפער בין הנתונים הטבעיים לבין מה שהאוזן שלנו עושה?
ישנם תדרים שהאוזן האנושית אינה שומעת, העוצמה המשתנה תקבע האם נתחיל לשמוע את התדר. תדרים נמוכים בעוצמה נמוכה- לא נשמע בכלל, אך תדרים נמוכים בעוצמה גבוה- כן נשמע. ישנם תדרים שגם אם הם משדרים עוצמה מסוימת אנחנו נשמע אותם בתדר יותר גבוה. אצל כל חיה הגרף יראה שונה, כי יונקים שומעים תדרים שונים מבני אדם לדוגמא. ישנם תדרים שלנו יש רגישות יתר אליהם, לדוגמא בכי של תינוק- כאשר אמא ישנה היא יכולה להירדם כשיש מוזיקה ברקע או כל רעש אחר, אבל כאשר התינוק שלה בוכה היא ישר תתעורר. בנוסף, תדר של אמבולנס הוא על אותו תדר של תינוק- בכוונה.
אקולייזר הוא כלי שמנמיך ומגביהה את התדרים ולכן אפשר לדוגמא להגביר את התדר של הבס ולכן לשמוע אותו יותר או להיפך. בחדר שירותים למעשה, חשובה האקוסטיקה, אך בגלל החומרים שאנו משתמשים בהם (חומרים רחיצים וקלים לניקוי) ספיגת הרעש נמוכה ולכן האקוסטיקה לא טובה. איכות הבידוד האקוסטי נמדדת במדד המכונה STL- הפסד מעבר קול בגרף שבמצגת מציג את אחד ממאפייניו הדומיננטיים של המסה.
יש איזשהו קשר תדרים ונפחים (כמו למשל צלילים שכלי נגינה מפיקים: כינור, צ'לו..). כשאנחנו מעצבים חלל אנחנו נתקלים בזה: חלל עם נפח ופונקציה שתהיה בחלל. הדהוד הוא תופעה שקיימת, החלל משפיעה על ההדהוד ואנחנו מושפעים מכך- במצבים מסויימים זה יפריע לנו להבין על מה מדברים באותו החלל. תופעת ההד היא שלאחר שנאמר דבר, שומעים אותו עוד מספר פעמים בשקט יותר, לפעמים החזרה היא מספר פעמים (ואז ההד גדול) ולפעמים החזרה היא ממש קצרה ולא מורגשת (ואז ההד הוא קטן). מה שמשפיע על ההד הוא בעיקר גודל החלל, והחומר שנמצא בחלל, כמובן שגם העוצמה של הצליל משפיעה.
בחללים מאוד גדולים (מימד שמעבר למבנים ארכיטקטוניים) ההד הוא גדול (במקומות כמו ואדי). ההד נוצר מכך שהצליל של הקול נתקל בקירות, בתקרה או בכל אלמנט שנמצא בחלל וחוזר חזרה אל האוזן שלנו. רוב הפעמים אנחנו לא שומעים את ההד מכיוון שלאוזן שלנו אין יכולת להפריד בין הצליל להד מכיוון שהם מאוד צמודים והאוזן לא מצליחה להפריד ביניהם. בכנסיות גותיות לדוגמא יש המון הד, למרות שהנפח שלהן גדול הוא מורכב רובו ככולו מאבן (שמחזירה המון הד) ובנוסף החלל מלא בפיתוחים (קישוטים) ולכן הקול חוזר מהמון מקומות.
חומר בליעה
ככל שהחומר גדול יותר הוא יאבד יותר אנרגיה. חומר בליעה דק מידי ילע את התדרים הגבוהים לתדרים הגבוהים זה לא ישפיע הם צריכים דרך ארוכה. חומר הבליעה צריך להיות עבה מגיע עד חצי מטר. ספוג שיש לו חללים קטנים מתאים לבליעה של חומרים עבים. לחומרי בליעה צפיפויות שונות. קורוזיה= חומר מפורר.
ככל שחומר הבליעה צפוף יותר יש יותר ק"ג חללי האוויר קטנים יותר והוא מתאים לתדרים גבוהים ככל שהוא מרווח יותר יש לו פחות ק"ג והוא מתאים לתדרים נמוכים. בליעת עודפי סאונד- שקיר לא יחזיר את ההדהוד ואת העודפים הקיר ישמור לעצמו. חומר הבליעה יכול להיות גבס, פלדה (יש לו מספיק חורים). זה יבלע את התדרים הנמוכים ולא את הגבוהים. כל חומרי הבליעה הם סוג מסוים שתפקידם להחזיר. מערכת של חורים שדרכם עוברים הצלילים שיש להם מבוך והם לא חוזרים חזרה החוצה. יכול להיות שלדוגמה יהיה חומר בד והוא לא יחזיר את הצלילים בכלל.
הממברנה האקוסטית יכול להיות מכל חומר נשתדל שזה לא יהיה מחומרים מחזירים מידי. בדר"כ בתקרת גבס משאירים רווח ריק. יש תקרת גבס מעליה חומר בליעה מעליו יש אויר ריק ואז תקרת בטון. משאירים אויר כדי שיעברו גלי הקול וכדי שיהווה עוד מקום לבליעה בנוסף לחומר הבליעה. ברכבים יש לנו גם חומר אקוסטי בכיסאות ובמנוע. אם אנו נוסעים ברכב ושומעים מוזיקה שומעים טוב אך ברגע שאנו פותחים חלון הסאונד משתנה ובורח. דד רום- חדר שמצופה בספוגים בצורת מנסרה הוא נמצא בכל מיני צפיפויות.
התנאי שהקול יעבור ממקום א' למקום ב' הוא שיש איזושהי צפיפות מסוימת של אויר, איפה שיעבור אוויר- יעבור סאונד. ברגע שעובדים עם מחיצות קלות או תקרות מונמכות הקול מחלל אחד יעבור לחלל הצמוד לו.