Elektroakustika

U današnjem svetu informacije predstavljaju važan resurs, i razmena informacija među ljudima zauzima vrlo značajno mesto. Čovek ima organe kojima ko ntrolisano proizvodi različite zvukove (govor, muzika, zvižduk, itd.) i čulo sluha osposobljeno za prijem zvučnih informacija, njihovu obradu i dekodovanje. Ako se čovek koji kontrolisano proizvodi zvuk i njime koduje svoje misli shvati kao izvor info rmacija, a zvučno polje kao komunikacioni kanal, onda se komunikacija zvukom može posmatrati kao najstariji sistem za razmenu informacija koji su ljudi tokom svog razvoja osvojili.

S vremenom su razvijani brojni komunikacioni sistemi s ciljem da se obezbedi razmena informacija među prostorno udaljenim korisnicima. U raznolikim sistemima za komunikaciju koji danas postoje bežični, žičani, internetski, satelitske veze veliki deo ukupnog saobraćaja zauzima razmena audio i video sadržaja. To znači da na početku i na kraju svakog takvog sistema postoji zvuk, odnosno zvučno polje.

Tako jedna fizička pojava (zvuk) predstavlja početnu i krajnju tačku različtih savremenih sofisticiranih sistema za komunikaciju. Zbog toga govoriti o akustici, što je tema ove knjige, znači posmatrati celinu sastavljenu od izvora i prijemnika zvuka u zvučnom polju, to jest posmatrati jedan fizički domen koji omogućava uspostavljanje komunikacionog kanala između izvora i prijemnika, bez obzira na to da li se oni nalaze u istom ili prostornom udaljenom zvučnom polju.

Zavisno od prirode zvučnih informacija, načina njihovog nastanka i prenosa, kao i od informacionog sadržaja i uticaja na čovekov život, razvijale su se različite specifične uže oblasti akustike. Sve one počivaju na zakonitostima koje određu ju rad zvučnih izvora način prostiranja i rad prijemnika zvuka.

Teorija izložena u ovoj knjizi, iako tretira zvuk kao fizički pojavu čija je priroda u osnovi mehanička, oslanja se na tri važne oblasti elektrotehnike. Prva veza sa elektrotehnikom zasniva se na postojećim analogijama u prostiranju akustičkih, odnosno mehaničkih, i elektromagnetnih talasa. To omogućava da se isti matematički modeli koriste za opisivanje obe vrste pojava, bilo da se radi o analogijama koje postoje u domenu električnih kola s koncentrisanim ili raspodeljenim parametrima. Druga veza je u načinu posmatranja sistema koji čine izvor zvuka, akustički prenosni sistem, odnosno zvučno polje, i prijemnik zvuka. U tom smislu akustički sistem prenosa predstavlja komunikacioni sistem koji se može posmatrati kao bilo koji drugi komunikacioni sistem obrađivan u elektrotehnici, s jedinom razlikom što signal koji se prenosi ostaje sve vreme u svom osnovnom, takozvanom čujnom opsegu. Treća važna oblast elektrotehnike u posmatranju zvučnih pojava danas je nezaobilazna digitalna obrada signala. Upravo je metodologija obrade i opisivanja signala koju je omogućila digitalna tehnika unela revolucionarne promene u način posmatranja zvučnih pojava. To je, dalje, omogućilo razvoj mnogih novih disciplina kao što su: obrada govornog signala, prepoznavanje i sinteza govornih i muzičkih signala, komunikacija između čoveka i mašina, itd. Iako se bavljenje zvukom danas ne može razdvojiti od savremenih tehnologija digitalne obrade i prenosa signala, razumevanju ove važne fizičke pojave prethodi razumevanje dva važna segmenta: načina generisanja i prostiranja zvuka kroz medije i osnovnih karakteristika zvučnih informacija kao što su govor, muzika i ambijentalni zvuk. Zato su njima posvećena početna poglavlja ove knjige.

Smatrajući da je čovek najvažniji izvor i prijemnik zvučnih informacija, u nastavku knjige detaljno su izloženi svi važniji aspekti percepcije zvuka, od anatomskih i fizioloških karakteristika čula sluha do fenomena vezanih za procese koji u psihološkom domenu određuju osobine i granice ljudske percepcije. Razumevanje procesa pretvaranja zvučnih informacija u doživljaj zvuka, dekodovanje tih informacija i formiranje zvučne slike u svesti slušaoca osnov je za razvoj specifičnih inženjerskih načina opisivanja zvuka u vremenskom i frekvencijskom domenu.

Važnu celinu u ovoj knjizi čini opisivanje načina rada elektroakustičkih pretvarača, mikrofona i zvučnika. Oni su posrednici između fizičkog zvučnog polja i sveta električnih signala kojim se prenosi informacioni sadržaj. Pronalazak elektroakustičkih pretvarača omogućio je posmatranje, vrednovanje, obradu, prenos i zapisivanje zvučnih informacija. Komunikacija zvukom, govorom ili muzikom ostvaruje se pre svega posredstvom zvučnog polja koje se formira u nekom prostoru gde se nalaze izvor i prijemnik zvuka. Akustika prostorija bavi se zvučnim poljem u zatvorenom prostoru, što znači matematičkim modelima za njegovo opisivanje i predikciju. U tom smislu su u akustici prostorija nezaobilazna tema savremeni softverski alati za predikciju zvučnog polja, a posebno su značajni alati koji se koriste za podešavanje akustičkog odziva prostora kako bi se on prilagodio zahtevima slušaoca. Ti zahtevi mogu ići u pravcu što vernijeg prenosa zvučnih informacija, ili ka nekoj željenoj estetici zvučne slike.

Zvuk je s vremenom postao i važna ekološka tema. Savremen način života i upotreba tehnologije u različitim domenima učinili su da je čovek izložen neželjnim zvukovima, nusproizvodom različitih ljudskih aktivnosti, saobraćaja, rada različitih uređaja, procesa, itd. Nivo neželjenog zvuka u životnoj sredini permanentno se povećava, kao i potreba da se njegov nivo kontroliše. Stoga oblast zaštite od buke postaje svakim danom sve aktuelnija tema u akustici, pa je jedno poglavlje knjige posvećeno toj temi. Obrađeni su osnovni principi zaštite od buke u spoljašnjoj sredini, zvučna zaštita u zgradama koja se bavi prenosom zvuka kroz razne građevinske elemente i sklopove, načinima proračuna, kontrole i merenja.

Zvuk će još dugo biti značajna tema u raznim inženjerskim disciplinama i aplikacijama koje će se razvijati u budućnosti. Svaka od njih će podrazumevatri i neka osnovna znanja o samoj prirodi fizičke pojave zvuka i njegovoj percepciji, pa je i materija izložena u ovoj knjizi koncipirana tako da bude nezaobilazna osnova i za neke nove tehnologije koje će vreme doneti.