الهندسة الصوتية

يهتم علم الصوتيات الهوائية بدراسة كيفية توليد الضوضاء بفعل حركة الهواء، على سبيل المثال من خلال الاضطرابات، وكيفية انتشار الصوت عبر الهواء السائل. ويلعب هذا العلم دورًا هامًا في فهم كيفية توليد الضوضاء من الطائرات وتوربينات الرياح ، بالإضافة إلى استكشاف كيفية عمل آلات النفخ . ^{[ 9 ]}

معالجة الإشارات الصوتية هي عملية معالجة إلكترونية للإشارات الصوتية باستخدام معالجة الإشارات التناظرية والرقمية . وتُجرى هذه العملية لأسباب متنوعة، منها:

• لتحسين الصوت، على سبيل المثال عن طريق تطبيق تأثير صوتي مثل الصدى ؛
• لإزالة الضوضاء غير المرغوب فيها من الإشارة، على سبيل المثال إلغاء الصدى في المكالمات الصوتية عبر الإنترنت ؛
• لضغط إشارة صوتية للسماح بنقلها بكفاءة، على سبيل المثال الترميز الإدراكي في MP3 و Opus
• لفهم محتوى الإشارة، على سبيل المثال تحديد المسارات الموسيقية من خلال استرجاع المعلومات الموسيقية . ^{[ 10 ]}

يقوم مهندسو الصوت بتطوير واستخدام خوارزميات معالجة الإشارات الصوتية.

علم الصوتيات المعمارية (المعروف أيضًا باسم صوتيات المباني ) هو علم وهندسة تحقيق جودة صوت جيدة داخل المبنى. ^{[ 11 ]} يشمل علم الصوتيات المعمارية تحسين وضوح الكلام في المسارح والمطاعم ومحطات القطارات، وتعزيز جودة الموسيقى في قاعات الحفلات الموسيقية واستوديوهات التسجيل، أو الحد من الضوضاء لجعل المكاتب والمنازل أماكن أكثر إنتاجية وراحة للعمل والمعيشة. ^{[ 12 ]} عادةً ما يتولى استشاريو الصوتيات تصميم الصوتيات المعمارية. ^{[ 13 ]}

يهتم علم الصوتيات الحيوية بالدراسة العلمية لإنتاج الصوت والسمع لدى الحيوانات. ويمكن أن يشمل: التواصل الصوتي وسلوك الحيوانات المرتبط به وتطور الأنواع؛ وكيفية إنتاج الحيوانات للصوت؛ والآليات السمعية وعلم وظائف الأعصاب لدى الحيوانات؛ واستخدام الصوت لرصد أعداد الحيوانات، وتأثير الضوضاء التي من صنع الإنسان على الحيوانات. ^{[ 14 ]}

يتناول هذا الفرع من الهندسة الصوتية تصميم سماعات الرأس والميكروفونات ومكبرات الصوت وأنظمة الصوت وإعادة إنتاج الصوت وتسجيله. ^{[ 15 ]} وقد شهد استخدام الأجهزة الإلكترونية المحمولة التي يمكنها إعادة إنتاج الصوت وتعتمد على الهندسة الكهروصوتية، مثل الهواتف المحمولة ومشغلات الوسائط المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اللوحية ، زيادة سريعة .

يُستخدم مصطلح "الكهروصوتيات" أيضاً لوصف مجموعة من التأثيرات الكهروكينيتيكية التي تحدث في السوائل غير المتجانسة تحت تأثير الموجات فوق الصوتية. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

يهتم علم الصوتيات البيئية بالتحكم في الضوضاء والاهتزازات الناتجة عن حركة المرور، والطائرات، والمعدات الصناعية، والأنشطة الترفيهية، وأي شيء آخر قد يُعتبر مصدر إزعاج. ^{[ 1 ]} يواجه مهندسو الصوتيات المتخصصون في الصوتيات البيئية تحدي قياس أو التنبؤ بمستويات الضوضاء المحتملة، وتحديد المستوى المقبول لتلك الضوضاء، وتحديد كيفية التحكم بها. عادةً ما يقوم بأعمال الصوتيات البيئية استشاريون متخصصون في الصوتيات أو العاملون في مجال الصحة البيئية . ^{[ 13 ]} وقد ركزت الأبحاث الحديثة بشكل كبير على المشهد الصوتي ، والاستخدام الإيجابي للصوت (مثل أصوات النوافير، وتغريد الطيور)، والحفاظ على الهدوء . ^{[ 18 ]}

يهتم علم الصوتيات الموسيقية بدراسة ووصف فيزياء الموسيقى وإدراكها، أي كيفية عمل الأصوات المستخدمة في الموسيقى . ويشمل ذلك: وظيفة وتصميم الآلات الموسيقية ، بما في ذلك أجهزة المزج الإلكترونية ؛ والصوت البشري ( فيزياء وعلم وظائف الأعصاب للغناء )؛ والتحليل الحاسوبي للموسيقى والتأليف الموسيقي ؛ والاستخدام السريري للموسيقى في العلاج بالموسيقى؛ وإدراك الموسيقى وفهمها . ^{[ 19 ]}

التحكم في الضوضاء هو مجموعة من الاستراتيجيات للحد من التلوث الضوضائي عن طريق تقليل الضوضاء من مصدرها، أو منع انتشار الصوت باستخدام حواجز عازلة للصوت أو ما شابه، أو باستخدام وسائل حماية الأذن ( واقيات الأذن أو سدادات الأذن ). ^{[ 20 ]} يُعد التحكم من المصدر الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة للتحكم في الضوضاء. يُعرف هندسة التحكم في الضوضاء المطبقة على السيارات والشاحنات باسم الضوضاء والاهتزاز والخشونة (NVH). تشمل التقنيات الأخرى لتقليل ضوضاء المنتج عزل الاهتزاز ، واستخدام مواد ماصة للصوت، وتركيب حواجز صوتية. يمكن للهندسة الصوتية أن تتجاوز التحكم في الضوضاء لتشمل البحث عن أفضل صوت للمنتج، ^{[ 21 ]} على سبيل المثال، التحكم في صوت إغلاق أبواب السيارات .

يسعى علم النفس الصوتي إلى تفسير كيفية استجابة الإنسان لما يسمعه، سواء أكان ضجيجًا مزعجًا أم موسيقى جميلة. في العديد من فروع الهندسة الصوتية، يُعدّ المستمع البشري الحكم النهائي على نجاح أي تصميم، على سبيل المثال، مدى فعالية تحديد موقع الصوت في نظام الصوت المحيطي . "يسعى علم النفس الصوتي إلى التوفيق بين المحفزات الصوتية وجميع خصائصها العلمية والموضوعية والفيزيائية، وبين الاستجابات الفسيولوجية والنفسية التي تثيرها." ^{[ 10 ]}

يُعدّ الكلام مجالًا رئيسيًا للدراسة في الهندسة الصوتية، ويشمل إنتاج الكلام ومعالجته وإدراكه. وقد يشمل ذلك الفيزياء ، وعلم وظائف الأعضاء ، وعلم النفس ، ومعالجة الإشارات الصوتية ، وعلم اللغويات . ويُعتبر التعرّف على الكلام وتوليفه جانبين مهمين من جوانب المعالجة الآلية للكلام. كما يُعدّ ضمان نقل الكلام بوضوح وكفاءة وجودة عالية، سواء في الغرف أو عبر أنظمة الإذاعة العامة أو أنظمة الهاتف، من المجالات المهمة الأخرى للدراسة. ^{[ 22 ]}

يتعامل علم الموجات فوق الصوتية مع الموجات الصوتية في المواد الصلبة والسائلة والغازية بترددات عالية جدًا بحيث لا يسمعها الشخص العادي. تشمل المجالات المتخصصة الموجات فوق الصوتية الطبية (بما في ذلك التصوير بالموجات فوق الصوتية الطبية )، والكيمياء الصوتية ، والاختبارات غير المدمرة ، وتوصيف المواد ، والصوتيات تحت الماء ( السونار ). ^{[ 23 ]}

علم الصوتيات تحت الماء هو الدراسة العلمية للصوت في الماء. يهتم هذا العلم بالصوت الطبيعي والصناعي على حد سواء، وكيفية توليده تحت الماء، وكيفية انتشاره، وإدراك الحيوانات له. تشمل تطبيقاته استخدام السونار لتحديد مواقع الأجسام المغمورة مثل الغواصات ، والتواصل تحت الماء بين الحيوانات، ومراقبة درجات حرارة سطح البحر لرصد تغير المناخ، وعلم الأحياء البحرية. ^{[ 24 ]}

يدرس مهندسو الصوت المتخصصون في الاهتزازات حركات وتفاعلات الأنظمة الميكانيكية مع بيئاتها، بما في ذلك القياس والتحليل والتحكم. وقد يشمل ذلك: اهتزازات الأرض الناتجة عن السكك الحديدية والإنشاءات؛ وعزل الاهتزازات للحد من الضوضاء التي تصل إلى استوديوهات التسجيل؛ ودراسة تأثيرات الاهتزاز على الإنسان ( ظاهرة ارتعاش الأصابع الناتج عن الاهتزاز )؛ والتحكم في الاهتزازات لحماية الجسور من الزلازل ؛ أو نمذجة انتشار الصوت المنقول عبر الهياكل في المباني. ^{[ 25 ]}