Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Electroacoustics )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Акустическая инженерия (также известная как акустическая инженерия ) - это инженерная отрасль, связанная со звуком и вибрацией . Он включает применение акустики , науки о звуке и вибрации, в технике. Акустические инженеры обычно занимаются проектированием, анализом и контролем звука.

Одной из целей акустической инженерии может быть снижение нежелательного шума, которое называется контролем шума . Нежелательный шум может оказывать значительное влияние на здоровье и благополучие животных и человека, снижать успеваемость учащихся в школах и вызывать потерю слуха. [1] Принципы шумоподавления внедряются в технологии и дизайн различными способами, включая управление путем изменения конструкции источников звука, конструкции шумозащитных экранов, звукопоглотителей, глушителей и буферных зон, а также использование средств защиты органов слуха ( наушники или беруши. ).

Прозрачные перегородки внутри этого зала были установлены для оптимизации звуковой проекции и воспроизведения, ключевых факторов акустической инженерии.

Но акустическая инженерия - это не только борьба с шумом ; он также охватывает положительное использование звука, от использования ультразвука в медицине до программирования цифровых синтезаторов звука и от проектирования концертного зала для улучшения звука оркестра [2] до определения звуковой системы железнодорожного вокзала, чтобы объявления были понятными . [3]

Инженер-акустик (профессионал) [ редактировать ]

Инженеры-акустики обычно имеют степень бакалавра или более высокую квалификацию в области акустики , [4] физики или другой инженерной дисциплины. Практика инженера-акустика обычно требует степени бакалавра со значительным научным и математическим содержанием. Инженеры-акустики могут работать в сфере акустического консультирования, специализируясь в определенных областях, таких как архитектурная акустика , шум окружающей среды или контроль вибрации . [5] В других отраслях инженеры-акустики могут: проектировать автомобили.звуковые системы; исследовать реакцию человека на звуки, например звуковые пейзажи городов и бытовые приборы; разрабатывать программное обеспечение для обработки аудиосигналов для микшерных пультов, а также проектировать громкоговорители и микрофоны для мобильных телефонов. [6] [7] Акустики также участвуют в научных исследованиях и изучении звука. Некоторые должности, такие как факультет, требуют наличия доктора философии .

В большинстве стран диплом по акустике может представлять собой первый шаг к профессиональной сертификации, а программа на получение степени может быть сертифицирована профессиональным органом . После завершения сертифицированной программы получения степени инженер должен удовлетворить ряд требований, прежде чем будет сертифицирован. После сертификации инженер получает звание дипломированного инженера (в большинстве стран Содружества ).

Субдисциплины [ править ]

Перечисленные субдисциплины в общих чертах основаны на кодировке PACS ( Схема классификации физики и астрономии ), используемой Акустическим обществом Америки . [8]

Аэроакустика [ править ]

Основная статья: Аэроакустика

Аэроакустика изучает , как шум создается движением воздуха, например, из-за турбулентности, и как звук распространяется через жидкий воздух. Аэроакустика играет важную роль в понимании того, как шум создается самолетами и ветряными турбинами , а также в изучении того, как работают духовые музыкальные инструменты . [9]

Обработка аудиосигнала [ править ]

Основная статья: Обработка аудиосигнала

Обработка аудиосигналов - это электронная обработка аудиосигналов с использованием аналоговой и цифровой обработки сигналов .

Обработка аудиосигнала выполняется по разным причинам, таким как:

  • для улучшения звука, например, путем применения звукового эффекта, такого как реверберация ;
  • для удаления нежелательных шумов из сигнала, например, эхоподавления в Skype ;
  • для сжатия аудиосигнала для обеспечения эффективной передачи, например, перцептивного кодирования в MP3 и Opus , и
  • для понимания содержания сигнала, например, поиск музыкальной информации, позволяющий идентифицировать музыкальные треки через Shazam (сервис) . [10]

Аудиоинженеры разрабатывают и используют алгоритмы обработки аудиосигналов .

Архитектурная акустика [ править ]

Основная статья: Архитектурная акустика
Концертный зал Диснея был тщательно спроектирован с учетом превосходных акустических качеств.
Потолок концертного зала Дворца культуры (Тель-Авив) покрыт перфорированными металлическими панелями.

Архитектурная акустика (также известная как акустика здания ) - это наука и техника достижения хорошего звука в здании. [11] Архитектурная акустика может быть связана с достижением хорошей разборчивости речи в театре, ресторане или на вокзале, улучшением качества музыки в концертном зале или студии звукозаписи или подавлением шума, чтобы сделать офисы и дома более продуктивными и приятными для работы и жить. [12] Архитектурный акустический дизайн обычно выполняется консультантами по акустике. [13]

Биоакустика [ править ]

Основная статья: Биоакустика

Биоакустика обычно связана с научным изучением производства звука и слуха у животных. Он может включать: акустическую коммуникацию и соответствующее поведение животных и эволюцию видов; как звук издают животные; слуховые механизмы и нейрофизиология животных; использование звука для мониторинга популяций животных, а также влияние антропогенного шума на животных. [14]

Электроакустика [ править ]

См. Также: Аудиотехника и Система звукоусиления.

Эта отрасль акустической инженерии занимается проектированием наушников, микрофонов, громкоговорителей, звуковых систем, воспроизведением и записью звука. [15] Наблюдается быстрый рост использования портативных электронных устройств, которые могут воспроизводить звук и полагаются на электроакустическую технику, например, мобильные телефоны , портативные медиаплееры и планшетные компьютеры .

Этот термин также используется для обозначения набора электрокинетических эффектов, возникающих в гетерогенных жидкостях под воздействием ультразвука. [16] Существует международный стандарт, в котором подробно описаны такие электроакустические эффекты . [17]

Шум окружающей среды [ править ]

Основная статья: Окружающий шум
Смотрите также: шумовое загрязнение и контроль шума
На концертах под открытым небом, таких как Вудсток , акустический анализ имеет решающее значение для создания лучшего впечатления для публики и исполнителей.

Акустика окружающей среды связана с контролем шума и вибраций, вызываемых движением, самолетами, промышленным оборудованием, развлекательными мероприятиями и всем остальным, что может считаться неприятным. [1] Инженеры-акустики, занимающиеся акустикой окружающей среды, сталкиваются с проблемой измерения или прогнозирования вероятных уровней шума, определения приемлемого уровня для этого шума и определения того, как можно управлять шумом. Работы по акустике окружающей среды обычно выполняются консультантами по акустике или специалистами в области гигиены окружающей среды . [13] Недавние исследования сделали сильный упор на звуковые ландшафты , положительное использование звука (например, фонтаны, пение птиц) и сохранение спокойствия .[18]

Музыкальная акустика [ править ]

Основная статья: Музыкальная акустика

Музыкальная акустика занимается исследованием и описанием физики музыки и ее восприятия - того, как звуки используются в музыкальной работе. Это включает: функции и дизайн музыкальных инструментов, включая электронные синтезаторы ; человеческий голос ( физика и нейрофизиологии от пения ); компьютерный анализ музыки и композиции; клиническое использование музыки в музыкальной терапии, а также восприятие и познание музыки . [19]

Контроль шума [ править ]

Основная статья: Контроль шума

Шумоподавление - это набор стратегий по снижению шумового загрязнения за счет уменьшения шума в его источнике, путем подавления распространения звука с помощью шумозащитных экранов или аналогичных средств или за счет использования средств защиты слуха ( наушники или беруши ). [20] Контроль на источнике является наиболее экономичным способом снижения шума. Техника контроля шума, применяемая к легковым и грузовым автомобилям, известна как шум, вибрация и резкость (NVH). Другие методы снижения шума продукта включают виброизоляцию , применение звукопоглощающих и акустических ограждений. Акустическая инженерия может выйти за рамки контроля шума, чтобы определить лучший звук для продукта [21].например, управление звуком закрытия дверей в автомобилях .

Психоакустика [ править ]

Основная статья: Психоакустика

Психоакустика пытается объяснить, как люди реагируют на то, что они слышат, будь то раздражающий шум или красивая музыка. Во многих областях акустической инженерии слушатель-человек является окончательным арбитром в отношении успешности проекта, например, работает ли локализация звука в системе объемного звучания . «Психоакустика стремится примирить акустические стимулы и все научные, объективные и физические свойства, которые их окружают, с вызываемыми ими физиологическими и психологическими реакциями». [10]

Речь [ править ]

Основная статья: Речь

Речь - это основная область изучения акустической инженерии, включая производство, обработку и восприятие речи. Это может включать физику , физиологию , психологию , обработку аудиосигналов и лингвистику . Распознавания речи и синтеза речи два важных аспекта машинной обработки речи. Обеспечение четкой, качественной и качественной передачи речи ; в комнатах, через системы громкой связи и через телефонные системы - другие важные области исследования. [22]

Ультразвук [ править ]

Основная статья: УЗИ
Ультразвуковое изображение плода в утробе матери на 12 неделе беременности (двумерное сканирование)

Ультразвук имеет дело со звуковыми волнами в твердых телах, жидкостях и газах на частотах, слишком высоких для того, чтобы их мог услышать обычный человек. Области специалистов включают медицинское ультразвуковое исследование (включая медицинское ультразвуковое исследование ), сонохимию , неразрушающий контроль , определение характеристик материалов и подводную акустику ( гидролокаторы ). [23]

Подводная акустика [ править ]

Основная статья: Подводная акустика

Подводная акустика - это научное исследование звука в воде. Он касается как естественного, так и искусственного звука и его генерации под водой; как он распространяется, и восприятие звука животными. Приложения включают гидролокатор для определения местоположения подводных объектов, таких как подводные лодки , подводное общение животных, наблюдение за температурой моря для мониторинга изменения климата и морской биологии. [24]

Вибрация и динамика [ править ]

Основная статья: Вибрация

Инженеры-акустики, работающие над вибрацией, изучают движения и взаимодействия механических систем с окружающей средой, включая измерения, анализ и контроль. Это может включать: колебания грунта от железных дорог и строительства; виброизоляция для уменьшения шума, попадающего в студии звукозаписи; изучение воздействия вибрации на человека ( вибрация белого пальца ); контроль вибрации для защиты моста от землетрясений или моделирование распространения структурного звука через здания. [25]

Фундаментальная наука [ править ]

Хотя способ взаимодействия звука с окружающей средой часто бывает чрезвычайно сложным, существует несколько идеальных вариантов поведения звуковых волн, которые имеют основополагающее значение для понимания акустического дизайна. Сложное поведение звуковой волны включает поглощение , реверберацию , дифракцию и преломление . Поглощение - это потеря энергии, которая происходит, когда звуковая волна отражается от поверхности. Подобно тому, как световые волны отражаются от поверхностей, звуковые волны также отражаются от поверхностей, и каждое отражение приводит к потере энергии. Поглощение относится как к звуку, который проходит через материал, так и к энергии, рассеиваемой им. [26]Реверберация - это стойкость звука, вызванная повторяющимися граничными отражениями после прекращения источника звука. Этот принцип особенно важен в закрытых помещениях. Звуковые волны не только отражаются от поверхностей, но и огибают поверхности на своем пути. Этот изгиб известен как дифракция. Преломление - это еще один вид изгиба звуковой волны. Однако этот тип изгиба вызван изменениями в среде, через которую проходит волна, а не наличием препятствий на пути звуковой волны. Например, перепады температуры вызывают искривление звуковых волн. [27] Инженеры-акустики применяют эти фундаментальные концепции вместе со сложным математическим анализом для управления звуком в различных приложениях.

Ассоциации [ править ]

  • Акустическое общество Америки, Технический комитет по инженерной акустике
  • Аудио инженерное общество
  • Австралийское акустическое общество [28]
  • Канадская акустическая ассоциация [29]
  • Институт акустики Китайской академии наук
  • Институт акустики (Великобритания)

См. Также [ править ]

  • Аудио инженерия
  • Категория: Акустические инженеры
  • Категория: Аудио инженеры

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Всемирная организация здравоохранения (2011 г.). Бремя болезней от шума окружающей среды (PDF) . ВОЗ. ISBN 978-92-890-0229-5.
  2. ^ Баррон, Майкл (2009). Акустика и архитектурное проектирование зрительного зала . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-0419245100.
  3. ^ Анерт, Вольфганг (2000). Звукоусиление: основы и практика . ISBN 978-0415238700.
  4. ^ Обучение акустике. «Магистр инженерной акустики, ДТУ» . Проверено 9 февраля 2018 .
  5. ^ Национальная служба карьеры. «Профили работы: Консультант по акустике» . Дата обращения 13 мая 2013 .
  6. ^ Университет Солфорда. "Работа для выпускников по акустике" . Дата обращения 13 мая 2013 .
  7. ^ Акустическое общество Америки. «Акустика и ты» . Архивировано из оригинала на 2017-03-08 . Дата обращения 13 мая 2013 .
  8. ^ Акустическое общество Америки. «PACS 2010 Regular Edition - Приложение по акустике» . Архивировано из оригинала на 2013-05-14 . Проверено 22 мая 2013 года .
  9. ^ да Силва, Андрей Рикардо (2009). Аэроакустика духовых инструментов: исследования и численные методы . ВДМ Верлаг. ISBN 978-3639210644.
  10. ^ a b Pohlmann, Кен (2010). Принципы цифрового звука, шестое издание . McGraw Hill Professional. п. 336. ISBN. 9780071663472.
  11. ^ Морфей, Кристофер (2001). Словарь по акустике . Академическая пресса. п. 32.
  12. ^ Темплтон, Дункан (1993). Акустика в искусственной среде: советы проектной группе . Архитектурная пресса. ISBN 978-0750605380.
  13. ^ a b Национальная служба занятости. «Профили консультанта по акустике» ..
  14. ^ «Акустическое общество Технического комитета по биоакустике животных Америки. Что такое биоакустика? Доступ 23 ноября 2017 г.» . КАК.
  15. ^ Акустическое общество Америки. «Акустика и вы (карьера в акустике?)» . Архивировано из оригинала на 2015-09-04 . Проверено 21 мая 2013 года .
  16. ^ Духин, А.С. и Гетц, П.Дж. " Определение характеристик жидкостей, нано- и микрочастиц и пористых тел с помощью ультразвука" , Elsevier, 2017 ISBN 978-0-444-63908-0 
  17. ^ Международный стандарт ISO 13099, части 1, 2 и 3, «Коллоидные системы - методы определения дзета-потенциала», (2012)
  18. ^ Кан, Цзянь (2006). Городская звуковая среда . CRC Press. ISBN 978-0415358576.
  19. ^ Технический комитет по музыкальной акустике (TCMU) Акустического общества Америки (ASA). "Домашняя страница ASA TCMU" . Архивировано из оригинала на 2001-06-13 . Проверено 22 мая 2013 года .
  20. ^ Бис, Дэвид (2009). Инженерный контроль шума: теория и практика . ISBN 978-0415487078.
  21. ^ Университет Солфорда. «Сделать продукты лучше» . Архивировано из оригинала на 2013-07-24 . Проверено 21 мая 2013 .
  22. ^ Технический комитет по речевой коммуникации. «Речевое общение» . Акустическое общество Америки . Проверено 22 мая 2013 года .
  23. ^ Ensminger, Dale (2012). Ультразвук: основы, технологии и приложения . CRC Press. С. 1–2.
  24. ^ Технический комитет ASA по подводной акустике. «Подводная акустика» . Архивировано из оригинала на 30 июля 2013 года . Проверено 22 мая 2013 года .
  25. ^ Технический комитет по структурной акустике и вибрации. «Технический комитет по структурной акустике и вибрации» . Архивировано из оригинала 3 ноября 2013 года . Проверено 22 мая 2013 года .
  26. ↑ Barron, 2002, гл. 7.1.
  27. ^ Hemond, 1983, стр. 24-44.
  28. ^ "Австралийское акустическое общество ABN 28 000 712 658 ACN 000 712 658" . www.acoustics.asn.au .
  29. ^ "Канадская акустика - Acoustique Canadienne" . caa-aca.ca .
  • Бэррон, Р. (2003). Промышленный шумоподавление и акустика . Нью-Йорк: Marcel Dekker Inc. Получено из CRCnetBase
  • Хемонд, К. (1983). В Ингерман С. (Ред.), Инженерная акустика и борьба с шумом . Нью-Джерси: Прентис-Холл.
  • Краткий обзор шумозащитных экранов на автомагистралях . Получено 1 февраля 2010 г. с веб-сайта http://www.fhwa.dot.gov/environment/keepdown.htm.
  • Кинслер Л., Фрей А., Коппенс А. и Сандерс Дж. (Ред.). (2000). Основы акустики (4-е изд.). Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.
  • Клеппе, Дж. (1989). Инженерные приложения акустики . Спаркс, Невада: Artech House.
  • Мозер, М. (2009). Инженерная акустика (С. Циммерман, Р. Эллис, пер.). (2-е изд.). Берлин: Springer-Verlag.