أوضاع الغرفة

أنماط الرنين في الغرفة هي مجموعة من الرنينات التي تحدث فيها عند تعرضها لمصدر صوتي، مثل مكبر الصوت. تقع معظم الغرف في نطاق ترددات الرنين الأساسية بين 20 و 200 هرتز، ويرتبط كل تردد بواحد أو أكثر من أبعاد الغرفة أو أحد مقسوماتها. تؤثر هذه الرنينات على استجابة الترددات المنخفضة والمتوسطة لنظام الصوت في الغرفة، وتُعدّ من أكبر العقبات التي تحول دون إعادة إنتاج الصوت بدقة.  

تسود أنماط الرنين المنفصلة في الغرفة فقط عند الترددات المنخفضة. فوق تردد انتقالي يُعرف بتردد شرودر، تتداخل الأنماط بكثافة عالية لدرجة أن استجابة الغرفة تُعالج إحصائيًا بشكل أفضل من معالجتها كمجموعة من الرنينات المنفصلة. ويُقارب هذا التردد عادةً بـ${\displaystyle f\approx 2000{\sqrt {T/V}}}$حيث T هو زمن التردد بالثواني و V هو حجم الغرفة بالمتر المكعب؛ بالنسبة للغرف النموذجية، يقع في حدود مئات الهرتز. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

يؤدي إدخال الطاقة الصوتية إلى الغرفة بتردداتها الأساسية ومضاعفاتها إلى تكوين موجات مستقرة. وتؤدي نقاط العقد والبطون في هذه الموجات المستقرة إلى اختلاف شدة تردد الرنين المحدد في مواقع مختلفة من الغرفة. ويمكن اعتبار هذه الموجات المستقرة بمثابة تخزين مؤقت للطاقة الصوتية، إذ تستغرق فترة زمنية محددة للتكوين وفترة زمنية محددة للتلاشي بمجرد إزالة مصدر الطاقة الصوتية .

تتميز الغرف ذات الأسطح الصلبة عموماً برنينات عالية التردد وحادة. ويمكن إضافة مواد ماصة للصوت إلى الغرفة لتخميد هذه الرنينات، وذلك عن طريق تبديد الطاقة الصوتية المخزنة بسرعة أكبر.

لكي تكون طبقة المادة المسامية الماصة فعالة، يجب أن يكون سمكها في حدود ربع الطول الموجي عند وضعها على جدار، وهو ما يتطلب مواد ماصة سميكة جدًا عند الترددات المنخفضة ذات الأطوال الموجية الطويلة. يحدث الامتصاص من خلال احتكاك حركة الهواء بالألياف الفردية، حيث تتحول الطاقة الحركية إلى حرارة، ولذلك يجب أن تكون المادة ذات "كثافة" مناسبة تمامًا من حيث كثافة الألياف. فإذا كانت المادة فضفاضة جدًا، سيمر الصوت، وإذا كانت متماسكة جدًا، سيحدث انعكاس. من الناحية الفنية، يتعلق الأمر بمطابقة المعاوقة بين حركة الهواء والألياف الفردية. تُعد الألياف الزجاجية، المستخدمة في العزل الحراري ، فعالة للغاية، ولكنها تحتاج إلى أن تكون سميكة جدًا (ربما 100-150 مم ) حتى لا تكون النتيجة غرفة ذات صوت "صامت" بشكل غير طبيعي عند الترددات العالية ، بينما يظل صوتها "رنينيًا" عند الترددات المنخفضة، وذلك لتوفير امتصاص عبر نطاق واسع من الترددات. لا تكون الستائر والسجاد فعالة إلا عند الترددات العالية (على سبيل المثال، 5 كيلو هرتز وما فوق).   

كقاعدة عامة، ينتقل الصوت بسرعة قدم واحدة في الميلي ثانية (344  م/ث)، لذا فإن طول موجة النغمات عند تردد 1  كيلوهرتز يبلغ حوالي قدم واحدة (344  مم)، وعند تردد 10  كيلوهرتز يبلغ حوالي بوصة واحدة (34  مم). حتى 150 مم ( 6 بوصات) من الألياف الزجاجية لا تُحدث فرقًا يُذكر عند تردد 100 هرتز، حيث يبلغ ربع الطول الموجي أكثر من قدمين (860 مم)، وبالتالي فإن إضافة مادة ماصة للصوت لا تُحدث أي تأثير يُذكر في نطاق الترددات المنخفضة (20-50 هرتز)، على الرغم من أنها قد تُحسّن بشكل كبير نطاق الترددات العالية (فوق 100 هرتز).      

تُعدّ الفتحات المفتوحة، والأسطوانات المشتتة (ذات القطر الكبير وارتفاع الجدار عادةً)، والألواح ذات الأحجام والمواقع المُختارة بعناية، والأشكال غير المنتظمة للغرف، طرقًا أخرى لامتصاص الطاقة أو تفكيك أنماط الرنين. أما بالنسبة للامتصاص، كما هو الحال مع الأوتاد الرغوية الكبيرة المستخدمة في الغرف عديمة الصدى ، فيحدث الفقد في نهاية المطاف من خلال الاضطراب، حيث تُحوّل جزيئات الهواء المتصادمة جزءًا من طاقتها الحركية إلى حرارة. وقد استُخدمت الألواح المُخمّدة، التي تتكون عادةً من صفائح من الخشب المضغوط بين عوارض من الألياف الزجاجية، لامتصاص الترددات المنخفضة، وذلك بالسماح بحركة اللوح السطحي وامتصاص الطاقة عن طريق الاحتكاك مع عوارض الألياف.

عند بناء غرفة، يمكن اختيار أبعادها بحيث تكون رنيناتها أقل وضوحًا. ^{[ 4 ]} ويتم ذلك بضمان عدم وجود رنينات متعددة في الغرفة عند ترددات متقاربة. على سبيل المثال، ستظهر في الغرفة المكعبة ثلاثة رنينات عند التردد نفسه.

يُعدّ تعديل نظام الصوت لتعويض استجابة التردد غير المتساوية الناتجة عن رنين الغرفة محدود الفائدة، إذ لا يُجدي هذا التعديل نفعًا إلا في موضع استماع محدد، بل قد يُؤدي إلى تدهور الاستجابة في مواضع أخرى. كما أن زيادة ترددات الجهير بشكل كبير عبر معادل الصوت قد تُقلل بشكل ملحوظ من نطاق الصوت في النظام نفسه. يُقدّم بعض الموردين حاليًا أجهزة متطورة لضبط الصوت في الغرفة، تتطلب ميكروفونات دقيقة، وجمع بيانات مكثف، وتستخدم ترشيحًا إلكترونيًا محوسبًا لتعويض أنماط رنين الغرفة. ويُثار جدل حول جدوى هذا التحسين في الغرف العادية، نظرًا لتكلفته الباهظة.

تتميز القاعات الكبيرة جدًا، كقاعات الحفلات الموسيقية أو استوديوهات التلفزيون الضخمة، برنين أساسي بترددات أقل بكثير من القاعات الصغيرة. وهذا يعني أن الرنين التوافقي المتقارب يقع غالبًا في نطاق الترددات المنخفضة، وبالتالي يكون الاستجابة أكثر تجانسًا.

• قياس مكبر الصوت

• محاكاة لتراكم أنماط الغرفة المحورية (تتطلب WebGL) في Wayback Machine (تمت أرشفتها في 2023-03-27)
• حاسبة أوضاع HTML5 (عرض ثلاثي الأبعاد لكل وضع، تشغيل الصوت، مخطط بونيلو، مساحة البرغي، تردد شرودر، ...)
• آلة حاسبة بيانية
• الموجات المستقرة - أنماط الرنين في الغرفة
• حسابات وجداول وضع الغرفة في Wayback Machine (تمت أرشفة بتاريخ 29-05-2018)
• نغمات اختبار قابلة للتشغيل عبر الإنترنت: تساعد في تحديد الترددات الرنانة في غرفتك.
• الموجات المستقرة (أنماط الغرفة) بين الجدران المتوازية الصلبة صوتيًا