Akoestiek: Deel 2: Geluid
Kenmerken
Signalen
Een signaal wordt steeds uitgezonden door een trillingsbron. De trillingsbron kan echter
verschillende soorten geluiden uitsturen die allen leiden tot geluid. Geluid kan zich in een medium
voortplanten via mechanische golven of kan ik elektrische golven omgezet worden.
- Periodieke signalen: impuls wordt steeds opnieuw herhaald in de tijd. (= harmonisch signaal)
o Sinusfunctie beginfase, amplitude, frequentie (occilogram)
o Duty cycle bij een blokfunctie: deel waarin de puls maximaal is
- Niet- periodieke signalen: geen herhaling van een puls in het signaal, amplitude is willekeurig
in tijd
o Voorbeeld: een ruis
o Voorbeeld: transiënt één enkele puls in de tijd zonder herhaling
De voice onset (tijd tussen de start van de cosonant en het trillen van de
stembanden) kan als transiënt gezien worden. Ook een harde steminzet op
een korte klinker waarbij de stembanden plots dichtgeklapt worden is een
voorbeeld.
- Gemengde signalen: opeenvolging van periodieke en niet-periodieke signalen
o Lopende spraak is een gemengd signaal. Het bevat ruisklanken, periodieke signalen
en transiënten
Fenomeen
Trillingbron bij geluid = de geluidsbron, snelheid waarmee de bron trilt is de frequentie (kan enkel
waargenomen worden als deze tussen bepaalde waarden liggen) 20 Hz en 20 000 Hz = hoorbaar
gebied (voorbeelden trillingsbronnen: stemvork, snaren, stembanden, vlies van een trommel,…)
De trillingsenergie wordt door het medium getransporteerd via geluidsgolven.
Medium: bevat deeltjes die de trilling aan elkaar doorgeven. Geen medium = GEEN geluidsgolf, je
hoort niets (vb. op de maan)
Geluidsgolven zijn longitudinale golven. De luchtdeeltjes gaan trillen rond hun evenwichtspositie.
Drukgolven
= longitudinale golf
Geluid is een vorm van een drukgolf.
Aan de trillingsbron: gebied van hogere druk, gebied van lagere druk op de plaats ernaast
Drukvariaties: ontstaan ten opzichte van de normale luchtdruk, luchtdrukvariaties worden gemeten
als parameter voor de luidheid van het geluid.
De stembanden doen dienst als trillingsbron die een mechanische trilling onder de vorm van een
drukgolf laat voortplanten door de lucht. Deze drukverschillen in de lucht bereiken uiteindelijk ons
oor en worden als mechanische trilling gedetecteerd via het trommelvlies.
Op plaatsen met een grote verplaatsing van deeltjes is de druk neutraal. Terwijl op plaatsen waar er
weinig verplaatsing is de druk net groot is.
, Een buik voor de druk zal dus een knoop zijn voor de uitwijking. Uitwijking en druk hebben dus een
faseverschil van /2 of ze zijn in kwadratuur.
Geluidsdruk
De verdichtingen en verdunningen in de geluidsgolf zorgen voor drukvariaties ten opzichte van de
luchtdruk pa
Je meet dus eigenlijk het verschil dat ontstaat door de golf en de luchtdruk. (p – p a)
Geluidsdruk = dat drukverschil! (positieve of negatieve waarden) = de sterkte van de geluidsgolf in
een bepaald punt
Drukvariaties die gedetecteerd worden in het oor noem je de geluidsdruk. De kleinste waarde is
20µPa. Het oor is dus zeer gevoelig voor drukverschillen.
Rsm = root mean square (de vierkantswortel van het gemiddelde van de gekwadrateerde verschillen)
Effectieve waarde van de geluidsdruk!
Gemiddelde waarde zal 0 zijn (geen goede maat, gewoon de normale luchtdruk) DUS gemiddelde
absolute waarde (negatieve waarden worden ook positief)
Crestfactor en formfactor
- Piekwaarde = ppiek: maximale waarde van de geluidsdruk gedurende een vaste tijdsperiode.
- Crestfactor = Fc: gepiektheid: hoe hoger de pieken en hoe meer pieken in het signaal, hoe
hoger de crestfactor
- Formfactor = Ff: vorm van de geluidsdruk, hoe meer symmetrie in het signaal hoe dichter de
formfactor bij 1 zal liggen.
De geluidsdruk zal uiteindelijk afhankelijk zijn van de vorm van de drukvariatie en dus van de functie.
Je hebt: sinusfucties (harmonische drukvariaties), blokfuncties en driekhoekfuncties (geven een rsm-
waarde)
Geluidssnelheid
= de snelheid waarmee de golf zich voortplant in het medium = geluidssnelheid c
Afhankelijk van de beweeglijkheid van de deeltjes
B = compressiemodus (idem als de veerconstante, hoe stijver de verbinding hoe groter de
golfsnelheid
Hoe dichter de deeltjes bij elkaar zitten (massadichtheid), hoe lager de beweeglijkheid en hoe lager
de golfsnelheid!
De samenstelling van het medium en de toestand zal ook een rol spelen! Lucht: vochtigheidsgraad,
temperatuur, druk) in de lucht bij 0°C en een normale luchtdruk is de geluidssnelheid 331,3 m/s.
Geluidintensiteit
= I = de verhouding van het vermogen tot de oppervlakte waarover de energie uitgestraald wordt
= de hoeveelheid energie uitgestraald per tijdsinterval en per oppervlakte-eenheid
Geluidsintensiteit en geluidsvermogen zijn karakteristieke eigenschappen van de geluidsbron.
Akoestisch vrij veld = geen reflectie van wanden of voorwerpen
Kenmerken
Signalen
Een signaal wordt steeds uitgezonden door een trillingsbron. De trillingsbron kan echter
verschillende soorten geluiden uitsturen die allen leiden tot geluid. Geluid kan zich in een medium
voortplanten via mechanische golven of kan ik elektrische golven omgezet worden.
- Periodieke signalen: impuls wordt steeds opnieuw herhaald in de tijd. (= harmonisch signaal)
o Sinusfunctie beginfase, amplitude, frequentie (occilogram)
o Duty cycle bij een blokfunctie: deel waarin de puls maximaal is
- Niet- periodieke signalen: geen herhaling van een puls in het signaal, amplitude is willekeurig
in tijd
o Voorbeeld: een ruis
o Voorbeeld: transiënt één enkele puls in de tijd zonder herhaling
De voice onset (tijd tussen de start van de cosonant en het trillen van de
stembanden) kan als transiënt gezien worden. Ook een harde steminzet op
een korte klinker waarbij de stembanden plots dichtgeklapt worden is een
voorbeeld.
- Gemengde signalen: opeenvolging van periodieke en niet-periodieke signalen
o Lopende spraak is een gemengd signaal. Het bevat ruisklanken, periodieke signalen
en transiënten
Fenomeen
Trillingbron bij geluid = de geluidsbron, snelheid waarmee de bron trilt is de frequentie (kan enkel
waargenomen worden als deze tussen bepaalde waarden liggen) 20 Hz en 20 000 Hz = hoorbaar
gebied (voorbeelden trillingsbronnen: stemvork, snaren, stembanden, vlies van een trommel,…)
De trillingsenergie wordt door het medium getransporteerd via geluidsgolven.
Medium: bevat deeltjes die de trilling aan elkaar doorgeven. Geen medium = GEEN geluidsgolf, je
hoort niets (vb. op de maan)
Geluidsgolven zijn longitudinale golven. De luchtdeeltjes gaan trillen rond hun evenwichtspositie.
Drukgolven
= longitudinale golf
Geluid is een vorm van een drukgolf.
Aan de trillingsbron: gebied van hogere druk, gebied van lagere druk op de plaats ernaast
Drukvariaties: ontstaan ten opzichte van de normale luchtdruk, luchtdrukvariaties worden gemeten
als parameter voor de luidheid van het geluid.
De stembanden doen dienst als trillingsbron die een mechanische trilling onder de vorm van een
drukgolf laat voortplanten door de lucht. Deze drukverschillen in de lucht bereiken uiteindelijk ons
oor en worden als mechanische trilling gedetecteerd via het trommelvlies.
Op plaatsen met een grote verplaatsing van deeltjes is de druk neutraal. Terwijl op plaatsen waar er
weinig verplaatsing is de druk net groot is.
, Een buik voor de druk zal dus een knoop zijn voor de uitwijking. Uitwijking en druk hebben dus een
faseverschil van /2 of ze zijn in kwadratuur.
Geluidsdruk
De verdichtingen en verdunningen in de geluidsgolf zorgen voor drukvariaties ten opzichte van de
luchtdruk pa
Je meet dus eigenlijk het verschil dat ontstaat door de golf en de luchtdruk. (p – p a)
Geluidsdruk = dat drukverschil! (positieve of negatieve waarden) = de sterkte van de geluidsgolf in
een bepaald punt
Drukvariaties die gedetecteerd worden in het oor noem je de geluidsdruk. De kleinste waarde is
20µPa. Het oor is dus zeer gevoelig voor drukverschillen.
Rsm = root mean square (de vierkantswortel van het gemiddelde van de gekwadrateerde verschillen)
Effectieve waarde van de geluidsdruk!
Gemiddelde waarde zal 0 zijn (geen goede maat, gewoon de normale luchtdruk) DUS gemiddelde
absolute waarde (negatieve waarden worden ook positief)
Crestfactor en formfactor
- Piekwaarde = ppiek: maximale waarde van de geluidsdruk gedurende een vaste tijdsperiode.
- Crestfactor = Fc: gepiektheid: hoe hoger de pieken en hoe meer pieken in het signaal, hoe
hoger de crestfactor
- Formfactor = Ff: vorm van de geluidsdruk, hoe meer symmetrie in het signaal hoe dichter de
formfactor bij 1 zal liggen.
De geluidsdruk zal uiteindelijk afhankelijk zijn van de vorm van de drukvariatie en dus van de functie.
Je hebt: sinusfucties (harmonische drukvariaties), blokfuncties en driekhoekfuncties (geven een rsm-
waarde)
Geluidssnelheid
= de snelheid waarmee de golf zich voortplant in het medium = geluidssnelheid c
Afhankelijk van de beweeglijkheid van de deeltjes
B = compressiemodus (idem als de veerconstante, hoe stijver de verbinding hoe groter de
golfsnelheid
Hoe dichter de deeltjes bij elkaar zitten (massadichtheid), hoe lager de beweeglijkheid en hoe lager
de golfsnelheid!
De samenstelling van het medium en de toestand zal ook een rol spelen! Lucht: vochtigheidsgraad,
temperatuur, druk) in de lucht bij 0°C en een normale luchtdruk is de geluidssnelheid 331,3 m/s.
Geluidintensiteit
= I = de verhouding van het vermogen tot de oppervlakte waarover de energie uitgestraald wordt
= de hoeveelheid energie uitgestraald per tijdsinterval en per oppervlakte-eenheid
Geluidsintensiteit en geluidsvermogen zijn karakteristieke eigenschappen van de geluidsbron.
Akoestisch vrij veld = geen reflectie van wanden of voorwerpen
