Hangelnyelés vagy hangszigetelés?

A két fogalmat gyakran keverik, ami sok probléma forrása lehet. A következőkben igyekszem tisztázni miért is nem oldja meg például az egyébként a köztudatban hangszigetelőként ismert, és szaküzleteben annak is árusított üveggyapot.

A hangszigetelés helyett inkább a hanggátlás kifejezést szoktuk használni, ezért így fogom ezután nevezni. A hanggátlás azt jelenti, hogy a térelválasztó szerkezetek, azaz falak, födémek, milyen mértékben akadályozzák a hangenergia terjedését egyik helyiségből a másikba.

Kétféle hanggátlás létezik: léghanggátlás és lépéshanggátlás. A léghang a levegő útján terjedő hangot, míg a lépéshang a szilárd testekben, rezgés formájában terjedő un. testhangot jelenti.

A hangelnyelés egy az anyagok felületére jellemző tulajdonság, amit a hangelnyelési tényezővel fejezzük ki, ami megmutatja, hogy az adott anyag a hangenergia hány százalékát nyeli el.

Az elnyelt energia egy nagyon kis része hővé alakul, de mielőtt még alaki kiabálni kezdene a hangelnyelő fala előtt, meg kell jegyeznem, ez nem akkora energia, amivel befűthetnénk egy szobát! Ha hangelnyelő anyagot teszünk egy szoba falára, akkor azzal a tér zengését csökkentjük, tehát a hangenergiát a fal nem vetíti vissza a szoba belsejébe, hanem bekerül a hangelnyelő anyagban, és lényegében ott terjed tovább.

A hangelnyelő anyagok tehát elhanyagolható mértékben javítják az elválasztó szerkezetek hanggátlási képességét, viszont a tér zengését csökkentik.

Tipp: A hangelnyelő anyagok azáltal, hogy csillapítják a zengést, a használati zajszintet is csökkentik. Így a fal- és födémszerkezeteknek kisebb zajjal kell megküzdeniük. Olyan terekben, ahol nagy zajszint van (hangosított zene, gépzaj stb.), ott ezzel közvetve  kis mértékben javítható a hanggátlást.

A tojástartó titka

Akusztikus tervezői munkáim során azt vettem észre, hogy az emberek általában nem értik az akusztikát, még a zenével foglalkozók sem! Sőt, sokan tévhitek alapján építik stúdiójukat, zeneszobájukat, vagy épp szigetelik lakásukat, melynek eredménye értetlen elkeseredés és fölösleges pénzkidobás. Azt gondolom erre a témára is rá lehet húzni a „már gyermekkorban kellene kezdeni” frázist. A hang, a zene, de akár a zajszennyezés is a mindennapi életünk része, ezért véleményem szerint fontos lenne beszélni róla, akár iskolai környezetben is.

A következőkben néhány fent említett tévhitet szeretnék kivesézni.

Az első rögtön a témában elmaradhatatlan tojástartó!

Minden zeneszerető ember, aki valaha megfordult házilag kialakított stúdióban vagy próbateremben biztosan találkozott vele. Koszos fehér, újrahasznosított papírból préselt tálcák, rendeltetésüktől eltérően a falra szögelve. De mire jó ez tulajdonképpen?

Egyesek a hangszigetelési problémák megoldását, mások a stúdióhangzást várják tőle. Aki próbálta, az tudja, aki még nem, higgyen nekem vagy próbálja ki: egyik célnak sem felel meg igazán. Egy előnye van, hogy gyakorlatilag ingyen be lehet szerezni!

A hangszigetelés – helyesebben hanggátlás – nagyban függ a tömegtől, a tojástartó könnyed papírból van, tehát ez a funkció már is kizárva.

A zárt terekre jellemző zengés csökkentésére hangelnyelő anyagokat használhatunk, melyek laza szálas szerkezetűek. A tojástartó valamelyest szálas, de a préselési eljárás miatt a szálak összenyomódnak, ennek következtében igen kis hatásfokkal képes elnyelni a hangenergiát.

Akkor mégis miért használják ilyen sokan? Talán azért, mert a nagymenő stúdiókban hasonló alakú - egyébként speciális szivacsból készült - falburkolatot látnak, és azt gondolják: hangelnyelő, tehát elemészti a hangenergiát, azaz hangszigetelő. Ez azonban nem így van. A hangelnyelés ugyanis nem egyezik meg a hangszigeteléssel.

Tipp: A tojástartót azért teljesen nem kell elvetni! Ha egy teljesen üres, hangvisszaverő felületekkel (festett fal, kő, csempe stb.) határolt helyiséggel rendelkezel, akkor azon még a tojástartó is segíthet. Ha a mennyezetet és a falakat, beburkolod vele, akkor azt fogod tapasztalni, hogy kevésbé zeng a tér.

Hogyan lesz az élőzenéből mp3-as fájl?

A következő sorokban megpróbálom leírni, hogy hogyan ejtjük csapdába az élőzenét és hogyan tudjuk miniatűr méretűre zsugorítani az egyik legismertebb hangtömörítő eljárással, az mp3-al.

A hang tulajdonságai

A hang voltaképpen egy lökéshullám és az elterjedt tévhittel ellentétben nem transzverzális, hanem longitudinális hullám. Hogy melyik mit is jelent, arra most nem térnék ki, mert az egy külön téma és egyébként sincs nagy jelentősége a mi szempontunkból. Akit érdekel, annak ajánlom figyelmébe ezt a kis youtube videót, amelyben kb 25 másodpercben bemutatják a kétféle hullám lényegét. Fontos viszont, hogy az emberi fül számára 20Hz és 20KHz közötti frekvenciasáv az érdekes, mert csak ezt vagyunk képesek hallani. A legérzékenyebb intervallum ebben a hatalmas tartományban a 2-4KHz közötti rész. Amit még érdemesnek tartok megemlíteni, hogy az egymáshoz közeli frekvenciájú hangok közül csak a hangosabbikat halljuk, a kisebb hangerejű elnyomódik, nem halljuk. Ezt az utóbbi információt használja fel az Mp3 tömörítési eljárás is.

Analóg hangból digitális

Készítsünk tehát digitális lenyomatot az analógból. A problémánk az, hogy a teljes analóg hangot képtelenség eltárolni, mivel az időben és amplitudóban is végtelen jelet jelent. Alan Turingot kivéve pedig senkinek nincs végtelen nagy tárolója. Ha már nem tudjuk az összes jelet eltárolni megpróbáljuk csak a leglényegesebb részét rögzíteni. Ezt úgy tesszük, hogy bizonyos időnként mintát veszünk. Hogy milyen gyakran érdemes ezt megtenni, azt egy híres matematikus, Claude Shannon határozta meg. Azt mondta, hogy a legmagasabb frekvenciájú hang kétszeresével kell mintavételezni. A számunkra hallható hang felső határa a 20KHz, tehát a mintavételezésnek 40Khz-esnek kell lenni. Ez ugye azt jelenti, hogy másodpercenként 40000-szer mintavételezünk.

A mintavételezett hangot először 32-majd további (módosított koszinusz transzformáció segítségével) 18 sávra, azaz összesen 576 frekvenciasávra bontjuk azért, hogy nagyobb részletességgel tudjuk vizsgálni a hangot. Ezzel párhuzamosan (gyors Fourier-transzformációval) a kapott mintát koszinusz és szinusz összetevőkre bontjuk, majd pszichoakkusztikus modell segítségével meghatározzuk az elfedési görbéket (ezek lennének azok a hangok, amiket nem hallunk).

Az adatok (köztük az elfedési görbék) átkerülnek a kvantálónak, ami az amplitudót diszkretizálja. Két kvantálfokozat közé eső jelet a közelebbi fokhoz kerekíti. Sejthető hát, hogy ez torzítja a jelünket, azaz a hangunkat. Éppen ezért csak az elfedett hangokat kvantálja nagyobb lépcsőkben, míg a hallható hangot finomabban, hogy minél kisebb legyen a torzítás, a zaj.

Most már időben (értelmezési tartományban) is és amplitudóban (értékkészletben) is véges a jelkészletünk, végre jöhet a tömörítés. Itt semmi extra nincs, mert ezt olyan veszteségmentes tömörítéssel végezzük, mint a Huffmann-kódolás és a futamhosszrövidítés. Az mp3-nál a nagy szám a szűrés résznél a módosított koszinusz transzformáció (MDCT), valamint az elfedési görbék figyelmbevételével történő differenciált kvantálás.

Köszönöm a figyelmet, ha valamivel nem értesz egyet, kérlek ne fogd vissza magad és írj, nem szeretném, ha félretájékozódna általam az óriási olvasóközönség. :-)