Âm học và ảnh hưởng của nó trong nhà thờ

Cho dù bạn đang cố gắng thiết kế một hệ thống âm thanh phức tạp trong một căn phòng, hay chỉ là một buổi họp thông thường, một số căn phòng sẽ có âm thanh tốt nhưng số khác thì lại không được như mong muốn của bạn. Nhiều căn phòng sẽ có động vang rất lớn như các nhà thờ, hội trường lớn….

Điều này xảy ra là do môi trường – cụ thể là do cấu trúc và các vật liệu được sử dụng trong căn phòng đó.

ÂM HỌC LÀ GÌ

Âm học là khoa học liên quan đến việc sản xuất , kiểm soát , truyền , tiếp nhận và hiệu ứng của âm thanh . Thuật ngữ này có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp akoustos , có nghĩa là “đã nghe”.

Âm học kiến trúc là mối quan hệ giữa âm thanh được tạo ra trong một không gian và người nghe của nó, mối quan tâm đặc biệt trong thiết kế phòng hòa nhạc và thính phòng. Thiết kế âm thanh tốt sẽ tính đến các vấn đề như thời gian âm vang; hấp thụ âm thanh của vật liệu hoàn thiện; tiếng vang; tiếng ồn bên ngoài…. Các sửa đổi về kiến ​​trúc (ví dụ: vỏ dàn nhạc, mái che, trần và tường nhấp nhô hoặc góc cạnh) có thể đóng vai trò là các yếu tố tập trung để cải thiện chất lượng âm thanh . Wallace Clement Sabine , (sinh ngày 13 tháng 6 năm 1868, Richwood, Ohio , Hoa Kỳ—mất ngày 10 tháng 1 năm 1919, Cambridge , Mass.), nhà vật lý Hoa Kỳ, người đã sáng lập ra khoa học về âm học kiến ​​trúc .

YẾU TỐ QUAN TRỌNG NHẤT

Mặc dù âm học kiến ​​trúc đã là một phần không thể thiếu trong thiết kế các công trình trong ít nhất 2.000 năm, chủ đề này chỉ được đặt trên cơ sở khoa học vững chắc vào đầu thế kỷ 20 bởi Wallace Sabine. Đại lượng quan trọng nhất trong việc xác định mức độ phù hợp về âm thanh của một căn phòng cho một mục đích sử dụng cụ thể là  Reverberation Time (thời gian âm vang).

Âm thanh được tạo ra trong phòng sẽ liên tục dội lại các bề mặt phản xạ như sàn nhà, tường, trần nhà, cửa sổ hoặc bàn trong khi dần dần mất năng lượng. Khi những phản xạ này trộn lẫn với nhau, hiện tượng được gọi là âm vang được tạo ra. Do đó, âm vang là một tập hợp của nhiều phản xạ âm thanh.

RT60 ( thời gian âm vang) là thời gian cần thiết để âm thanh vang giảm đi 60 decibel sau khi âm thanh trực tiếp dừng lại .Thời gian âm vang của khán phòng có liên quan đến thể tích của khán phòng và khả năng của tường, trần, sàn và nội dung của căn phòng hấp thụ âm thanh. 

RT60 được xác định như thế nào

Phép đo thời gian âm vang được xác định trong tiêu chuẩn ISO 3382-1 cho không gian biểu diễn, tiêu chuẩn ISO 3382-2 cho phòng thông thường và tiêu chuẩn ASTM E2235.

Âm vang Các giá trị thời gian khác nhau ở các vị trí khác nhau trong phòng. Do đó, giá trị trung bình thường được thực hiện trên toàn bộ không gian được đo. Một căn phòng có chỉ số RT60 lớn sẽ ảnh hưởng đến khả năng nghe hiểu khán thính giả.

Hiện nay, có rất nhiều thiết bị và phần mềm để giúp việc đo RT60 chính xác.

Có thể dùng tiếng vỗ tay để đo RT60 ?

Bạn đứng trong 1 căn phòng rộng lớn và tiếng vỗ tay là cách nhanh nhất để xác định âm vang nhưng đó là một phương pháp nhanh chóng và tạm thời. Nó không được khuyến khích sử dụng vì :

• kết quả thời gian âm vang có thể không hợp lệ vì khó vỗ tay đủ mạnh để kích hoạt phép đo
• kết quả thời gian âm vang có thể không hợp lệ vì tiếng vỗ tay sẽ không bao phủ toàn bộ dải tần số đo
• không đáp ứng tiêu chuẩn ASTM E2235 vì đây là nguồn âm thanh xung

NHỮNG ẢNH HƯỞNG CỦA KIẾN TRÚC ĐỐI VỚI ÂM THANH

Âm học là cách sóng âm thanh tương tác với không gian xung quanh chúng. Khi một thứ gì đó phát ra âm thanh, cho dù đó là giọng nói của bạn hay là loa , nó sẽ phát sóng âm thanh ra bên ngoài. Sóng tiếp xúc với nhiều bề mặt khác nhau, từ tường, trần nhà đến bàn. Cách sóng tương tác với các bề mặt đó phụ thuộc vào bản chất của bề mặt. Đôi khi sóng âm thanh sẽ dội lại, trong khi những lúc khác chúng sẽ bị hấp thụ.

Sự phản xạ

Khi âm thanh tác động đến hầu hết các vật thể, thì ít nhất một số âm thanh sẽ phản xạ lại. Âm thanh hoạt động rất giống ánh sáng về mặt này. Góc tới bằng góc phản xạ. Một bề mặt rộng và phẳng giống như một tấm gương đối với âm thanh.

Hấp thụ

Hầu hết các vật liệu sẽ hấp thụ một số lượng âm thanh. Bất kỳ âm thanh nào không được phản xạ đã được hấp thụ theo một cách nào đó. Nó có thể đã được chuyển đổi thành nhiệt hoặc một số dạng năng lượng khác, hoặc nó có thể vừa đi qua vật liệu. Sự hấp thụ phụ thuộc rất nhiều vào tần số, do đó, đối với một vật liệu nhất định, sự cân bằng giữa lượng âm thanh bị hấp thụ và phản xạ thường sẽ thay đổi khá nhiều từ tần số thấp đến tần số cao.

Khuếch tán

Khi bề mặt phản xạ không phẳng và nhẵn, âm thanh có thể phản xạ theo nhiều hướng cùng một lúc. Bề mặt không bằng phẳng cung cấp một số bề mặt nhỏ hơn có các góc tới khác nhau, dẫn đến các góc phản xạ khác nhau. Các bề mặt khuếch tán thường được sử dụng trong âm học kiến ​​trúc để loại bỏ hoặc giảm bớt sự hiện diện của tiếng vang gây mất tập trung.

Nhiễu xạ

Nhiễu xạ là sự uốn cong của sóng âm xung quanh các vật thể. Nó xảy ra khi bước sóng của sóng âm thanh vượt quá kích thước lớn nhất của vật thể. Thay vì phản xạ, một số âm thanh tìm đường xung quanh đối tượng. Âm có tần số càng thấp thì càng dễ bị nhiễu xạ.

Khúc xạ

Khúc xạ là sự uốn cong của sóng âm thanh khi chúng gặp phải sự thay đổi về tốc độ âm thanh. Điều này có thể là do chúng di chuyển từ không khí sang một số môi trường khác (chẳng hạn như nước) hoặc có thể xảy ra hoàn toàn trong không khí khi tốc độ âm thanh thay đổi khi gặp không khí có nhiệt độ thay đổi.

Làm thế nào để giảm RT60

Mặc dù không có giá trị RT60 chính xác nào có thể được gọi là lý tưởng, nhưng có một loạt các giá trị được coi là phù hợp cho từng ứng dụng, mục đích. Chúng thay đổi theo kích thước của căn phòng, nhưng giá trị trung bình có thể được tính toán và biểu thị bằng các đường trên biểu đồ. Nhu cầu rõ ràng trong việc hiểu lời nói đòi hỏi các phòng, hội trường, nhà thờ phải có thời gian âm vang ngắn hợp lý.

Để giảm thời gian âm vang đòi hỏi phải có một sự tính toán và thiết kế của các kĩ sư ngay từ đầu. Đây là một chủ đề lớn mà chúng tôi khó có thể giải thích. Đó là sự tính toán về các khối kiến trúc, vật liệu sử dụng trong căn phòng.

Bạn có thể tham khảo hệ số hấp thụ âm thanh của nhiều loại vật liệu qua bảng này:

Thực tế tại các nhà thờ ở Việt Nam

Hầu hết các nhà thờ đều có kiến trúc phức tạp, và không tính toán về âm học ngay từ đầu. Điều đó ảnh hưởng rất lớn đến việc phụng vụ hằng ngày. Một ngôi thánh đường khang trang lộng lẫy với một hệ thống âm thanh đắt tiền, nhưng khả năng nghe và hiểu của giáo dân là một thách thức đối với mọi giáo xứ. Chúng tôi cũng đã có một bài viết để hướng dẫn cách khắc phục phần nào đó độ vang của nhà thờ để mọi người tham dự phụng vụ dễ nghe hơn.

Nhưng để đạt được hiệu quả cao nhất, đòi hỏi phải có sự tính toán và đầu tư một cách nghiêm túc nhất. Xem ra, vấn đề này không được để ý đến, phải chăng vì tốn kém, không có sự tư vấn cụ thể, hay ” như thế là được rồi ” hoặc chưa dám áp dụng các phát minh của khoa học công nghệ vì sợ đi ngược lại với truyền thống…..

Chúng tôi mong rằng, những thông tin này sẽ giúp bạn hiểu hơn về sự ảnh hưởng của kiến trúc đến âm thanh. Để qua đó, chúng ta có những tính toán và sự đầu tư cần thiết để đạt được chất lượng âm thanh tốt nhất nhằm đáp ứng tốt mục đích sử dụng.