صوت الماء والصوتيات

صوت الماء والصوتيات

تصميم صوت الماء وتشغيل الموسيقى والتحكم في الضوضاء

يمكن سماع النافورة قبل رؤيتها. يمكن لصوت تساقط المياه أن يعلن عن وجود مساحة مائية على طول الرصيف، أو توفير مكان للراحة، أو أن يكون جزءًا من مشهد حضري مصحوب بالموسيقى.

نفس الصوت إذا لم يتم تنسيقه مع الموقع وطريقة التشغيل قد يجعل من الصعب إجراء محادثة أو الوصول إلى الوحدات السكنية المجاورة أو تعطيل الأنشطة المحيطة. لذلك يجب التحقق من جودة الصوت منذ بداية التصميم، بالإضافة إلى الهندسة المعمارية والهيدروليكية والإضاءة.

الغرض من هذا الفصل هو تقديم طريقة لتصميم تجربة الاستماع لنافورة المياه؛ تجربة مناسبة للجمهور ومتوافقة مع البيئة المحيطة.

19–1. تحديد الهدف الصوتي للمشروع

لكل نافورة، ينبغي تحديد الدور الذي يلعبه الصوت. في حديقة حضرية، قد يكون الصوت الطبيعي للمياه هو الجزء الأكثر أهمية في التجربة؛ تلعب الموسيقى دورًا رئيسيًا في المسرح؛ وفي منطقة المكتب، يجب أن يكون الحد من صوت الماء أولوية.

يمكن التعبير عن الهدف الصوتي بجملة قابلة للتقييم:

"يجب أن يكون صوت الماء واضحًا في منطقة الجلوس، وألا يزعج المحادثة العادية، وأن يكون متوافقًا مع الاستخدامات القريبة في الليل."

ويجب ترجمة هذا الهدف لاحقًا إلى معايير قياس ونقاط تقييم وظروف تشغيل.

كما تضع Crystal Fountains التجربة السمعية جنبًا إلى جنب مع الحركة والضوء وإدراك الفضاء والتغيرات الموسمية في إدخال عوامل تصميم النافورة. يوضح هذا المنظر أن الصوت جزء من التصميم العام للنافورة. طريقة تصميم نوافير كريستال ^[108]

19–2. التعرف على مصادر الصوت

الصوت الذي يسمع في المكان هو نتيجة اجتماع عدة مصادر:

وينبغي تقييم هذه المصادر بشكل منفصل قدر الإمكان. على سبيل المثال، قد يكون الصوت غير السار بجوار النافورة ناتجًا عن مروحة غرفة المحرك أو اهتزاز الصمام؛ زيادة حجم الماء أو الموسيقى لا يعالج السبب الجذري.

في النافورة الموسيقية، العلاقة بين المصادر أكثر أهمية. تقدم GSO هذا النوع من النافورات بالاعتماد على تنسيق حركة الماء والضوء والموسيقى؛ وفي التصميم الصوتي لمثل هذا المشروع، يجب تقييم الموسيقى في ظل وجود صوت الماء الفعلي. مقدمة عن النوافير الحضرية GSO ^[109]

19–3. الانطباع الصوتي قبل التصميم

يجب إجراء قياس الضوضاء في الخلفية قبل تحديد نوع سقوط الماء أو سعة النظام الصوتي. الانسحاب القصير خلال ساعات الهدوء لا يمثل جميع ظروف الموقع.

تشمل نقاط التفتيش عادةً مناطق الجلوس ومناطق المتفرجين وحدود المشروع والاستخدامات الحساسة المحيطة. ويجب أيضًا أن يكون وقت الحصاد مرتبطًا بساعات النشاط المتوقعة لنافورة المياه.

قم بتسجيل المعلومات التالية في تقرير السحب:

• موضع الميكروفون وارتفاعه .

• تاريخ ووقت ومدة القياس.

• الرياح والأحوال الجوية.

• نشاط المصادر الرئيسية للصوت.

• المسافة من الواجهات والأسطح العاكسة .

• مؤشر القياس ومواصفات الجهاز.

بالإضافة إلى القياس، تكون النغمة السمعية مفيدة أيضًا: هل الصوت مستمر أم نابض أم مهيمن على الجهير أم متقطع من مصدر محدد؟

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 1-19: مخطط الموقع التخطيطي مع موقع النافورة والمسار الرئيسي ومنطقة الجلوس والمباني الحساسة ونقاط أخذ العينات الصوتية. العنوان الفرعي المقترح: "يجب أن يغطي التقييم الصوتي نطاق الجمهور والبيئة المحيطة بالمشروع في نفس الوقت."

19–4. المؤشرات الرئيسية لقياس الصوت

لا يوفر رقم الديسيبل معلومات كاملة دون تقديم المؤشر ووقت ومكان القياس.

الرصيد المكافئ ليس الوسط الحسابي لأرقام الديسيبل. كما أن القيمة الإجمالية قد لا تمثل بدقة الفرق بين صوت الماء الناعم والصوت الذي يحتوي على مكون مزعج. دليل قياس الصوت المحيط، Brüel & Kjær ^[110]

كما أن الطاقة الكهربائية للسماعة أو المضخة ليست مثل مستوى ضغط الصوت في مكان المستمع.

وللقبول والتسليم الرسمي، يجب أن يكون جهاز وطريقة القياس متوافقين مع غرض التقييم. يغطي المعيار IEC 61672-1 مواصفات أداء أجهزة قياس مستوى الصوت؛ لا يحدد هذا المعيار بحد ذاته حد الصوت المسموح به للمشروع. مقدمة إلى IEC 61672-1 ^[111]

19–5. تصميم الصوت الطبيعي للمياه

صوت الماء في دبي ليس وحده. كما يؤثر عليه ارتفاع السقوط وشكل التدفق وطريقة دخول الهواء ومادة سطح الارتطام وحالة حوض الاستقبال.

لضبط تجربة الاستماع، يمكن التحقق من عدة متغيرات:

ارتفاع السقوط: يؤدي تغيير الارتفاع إلى تغيير ظروف التأثير والصوت الناتج؛ علاقتها بالديسيبل ليست هي نفسها بالنسبة لجميع النوافير.

شكل التدفق: تخلق الطبقة المستمرة وتدفق الخيوط والقطرات المشتتة أنسجة صوتية مختلفة.

مستوى التلقي: يجب مقارنة التأثير بالماء أو الحجر أو القطع المعمارية في العينة الحقيقية.

عدد مواقع الارتطام وتشتتها: تتمتع القطرة المركزة بعدة قطرات صغيرة على طول المسار بتجربة مكانية مختلفة.

معدل التدفق ووضع التشغيل: قد يؤدي تقليل معدل التدفق إلى تغيير الصوت، ولكنه قد يؤثر أيضًا على استمرارية ستارة الماء أو جودة التأثير البصري.

بالنسبة للتفاصيل الحساسة، من الأكثر موثوقية بناء نموذج أولي بهندسة وظروف تدفق قريبة من التصميم الأصلي بدلاً من الحكم بناءً على ملف صوتي عبر الإنترنت. يعتمد الصوت المسجل على الميكروفون والمسافة وإعدادات التسجيل.

19–6. إخفاء ضوضاء المرور القدرات والقيود

يمكن لصوت الماء أن يقلل من انتباه الجمهور لحركة المرور في بعض المواقف أو يحسن تقييمهم للبيئة. يعتمد هذا التأثير على نوع صوت الماء وصوت الخلفية والمسافات وتفضيلات المستخدم.

أظهر بحث حول التصميم التعاوني لصوت النافورة في حديقة المدينة أن الاختيار الأمثل كان نتيجة التوازن بين متعة صوت الماء وتقليل ضوضاء حركة المرور؛ وتمت مراجعة السيناريوهات في السياق الحقيقي للمكان وبمشاركة المستمعين. بحث منشور في مجلة الصوتيات التطبيقية ^[112]

ومع ذلك، فإن إضافة صوت الماء لا يعني عادة إزالة الطاقة الصوتية لحركة المرور. قد يتم الحكم على البيئة بأنها أكثر متعة، في حين يتم زيادة مستوى الصوت العام.

لذلك، لا ينبغي استخدام تعبيرات مثل "الحد الواضح من التلوث الضوضائي" أو "القضاء على ضجيج الشوارع" للنافورة دون دراسة. يمكن أن يكون الهدف القابل للقياس هو تحسين تجربة الاستماع في نطاق معين.

19–7. انتشار الصوت وتأثير المسافة

بالنسبة لمصدر نقطي تقريبًا، في المجال البعيد وظروف الانتشار الحر، يمكن حساب تغير مستوى ضغط الصوت بشكل أساسي من المعادلة التالية:

$L_{p,2}=L_{p,1}-20{\log }_{10}(\frac{r_2}{r_1})$

وفي هذا الصدد، $r_1$ و $r_2$ هما المسافة من المصدر. في ظل هذه الظروف المثالية، تؤدي مضاعفة المسافة إلى تقليل حوالي 6 ديسيبل. دليل البث الصوتي، Brüel & Kjær ^[113]

مثال تعليمي

لنفترض أن مساهمة مصدر الصوت على مسافة 5 أمتار تساوي 72 ديسيبل. بافتراض أن اتجاه المراقبة والشروط المذكورة ثابتة على مسافة 20 متراً:

$L_{p,2}=72-20{\log }_{10}(20/5)$

$L_{p,2}\approx 60\mathrm{dB}$

هذا الرقم هو التنبؤ الأولي للمصدر. ولا يأخذ في الاعتبار انعكاس وجهات النظر واتجاه المتحدث والأرض والرياح والعوائق وضوضاء الخلفية.

كما أن الشلال الطويل أو سلسلة واسعة من النوافير لا تعتبر مصدرًا نقطيًا على جميع المسافات. لا ينبغي تعميم هذه العلاقة على النافورة بأكملها دون التحقق من هندستها.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 2-19: مخطط التدريب للمصدر الافتراضي والنقاط 5 و10 و20 مترًا بقيم تقريبية تبلغ 72 و66 و60 ديسيبل. عنوان فرعي مقترح: "المسافة المستحثة بالتحلل في نموذج انتشار حر بسيط؛ القيم ليست حدودًا سليمة أو تنبؤات نهائية للموقع."

19–8. مجموعة من الأصوات المختلفة

لا يتم الجمع بين مستويات ديسيبل مع الجمع العادي. بالنسبة للمصادر المستقلة وغير المتماسكة:

$L_{total}=10{\log }_{10}({\sum }_{i=1}^{n}10^{L_i/10})$

يجب أن ترتبط جميع القيم بنفس النقطة والترجيح والظروف الزمنية القابلة للمقارنة. طريقة جمع مستويات الصوت

لنفترض أنه عند نقطة ما، تبلغ مساهمة النافورة 60 ديسيبل (A) وضوضاء الخلفية 55 ديسيبل (A):

$L_{total}=10{\log }_{10}(10^{60/10}+10^{55/10})\approx 61.2\mathrm{dB(A)}$

والنتيجة ليست 115 ديسيبل. كما أن مصدرين مستقلين بمستوى متساوٍ يبلغ 60 ديسيبل ينتجان أيضًا إجمالي حوالي 63 ديسيبل.

هذه الطريقة وحدها لا تكفي للتنبؤ بدقة بتداخل مكبرات الصوت المتعددة التي تبث إشارة مشتركة؛ وفي هذه الحالة، يكون الفرق في وقت الوصول ومرحلة الوصول مهمًا أيضًا.

19–9. تصميم غلاف نظام تشغيل الموسيقى

في العرض، يجب أن يكون هدف نظام الصوت هو تغطية الجمهور. لن يحدد الاختيار بناءً على القوة الكهربائية لمكبر الصوت أو عدد مكبرات الصوت النتيجة.

يجب أن يبدأ التصميم بتحديد منطقة الاستماع: الجلوس، الوقوف، المشاهدة، المرور، والأماكن التي لا حاجة للموسيقى فيها.

ثم يتم التحقق من زاوية التغطية والارتفاع واتجاه التثبيت واستجابة التردد والحد الأقصى للخرج القابل للاستخدام والظروف البيئية لمكبر الصوت. يمكن استخدام أدوات تصميم الصوت لمقارنة خيارات المواضع والتنبؤ بالتغطية. أدوات تصميم النظام الصوتي الاحترافي من Bose ^[114]

في بعض المواقع، يسمح عدد قليل من المتحدثين الأقرب إلى الجمهور بتحكم أفضل؛ لكن زيادة عدد المتحدثين دون تعديل يمكن أن يسبب تداخلًا واختلافًا غير مناسبين في وقت الوصول.

لا يجوز وضع مكبر الصوت خلف عائق من شأنه أن يعيق مسار إشعاعه لمجرد إخفائه. كما يجب أن يكون موقع التثبيت متاحًا للفحص والضبط والإصلاح.

19–10. تأخير الصوت والتنسيق مع العرض

يحتاج الصوت إلى وقت للوصول إلى الجمهور من السماعة. بالإضافة إلى ذلك، قد تتسبب أيضًا أجهزة المعالجة الرقمية والشبكات والبث في حدوث تأخيرات.

لتقدير وقت الإصدار:

$t=\frac{d}{c}$

إذا كانت سرعة الصوت في الظروف الجوية الافتراضية هي 343 مترًا في الثانية، فإن الأمر يستغرق حوالي 29 مللي ثانية للسفر مسافة 10 أمتار.

يمكن أن يكون هذا الحساب نقطة البداية للتعديل. على سبيل المثال، إذا كان مكبر الصوت المساعد أقرب إلى موقع التقييم، فقد يلزم تأخير إخراجه ليتوافق بشكل أوثق مع صوت مكبر الصوت الرئيسي. كما يشرح دليل Q-SYS إمكانية حساب التأخير على أساس المسافة ودرجة الحرارة. دليل ضبط تأخير Q-SYS ^[115]

ويعتمد تنسيق العرض، بالإضافة إلى انبعاث الصوت، على زمن استجابة المضخة والصمام وتكوين تأثير الماء. إرسال الأوامر في نفس الوقت لا يعني بالضرورة رؤية وسماع النتيجة في نفس الوقت.

يجب أن يتم التعديل في النطاق الرئيسي للجمهور؛ لا يؤدي مقدار واحد من التأخير إلى مزامنة جميع النقاط في حقل كبير بشكل كامل.

19–11. النافورة في الأماكن المغلقة وشبه المغلقة

في الردهة أو الفناء المغلق أو الممشى المغطى، يمكن أن تهيمن الانعكاسات الصوتية الصادرة عن الأسطح الصلبة على التجربة. النافورة التي تبدو جيدة في الخارج قد تبدو أعلى أو مكتومة في الداخل.

وفي هذه الفراغات يجب التأكد من العلاقة بين النافورة والسقف والجدران والزجاج والمساحات المجاورة. إذا تم تشغيل الموسيقى أو الكلام أيضًا، يصبح من المهم تقييم وضوح الصوت ومدته.

يمكن أن يكون الحل عبارة عن مزيج من تصحيح نوع السقوط وتقليل ضوضاء المصدر وتغيير موضع مكبر الصوت والتنبؤ بامتصاص الصوت. يجب أن تكون المواد الماصة مناسبة لمتطلبات الرطوبة والتنظيف والبناء لنفس المكان.

الموسيقى الأعلى صوتًا في بيئة عاكسة للغاية لا تنتج بالضرورة مزيدًا من الوضوح.

19–12. التحكم الصوتي في المضخة والأنابيب وغرفة المحرك

يجب فحص الضوضاء الميكانيكية عند المصدر. يمكن أن يؤدي الاختيار غير الصحيح للمضخة، أو ظروف الشفط غير المواتية، أو اهتزاز التوصيلات أو نقل الاهتزاز إلى الهيكل إلى تقليل جودة الاستماع للمساحة.

يوضح KSB أن اهتزاز الجسم والأنابيب يساهم في توليد الصوت في النظام، ويمكن للتجويف أن يضخم الصوت. تقدم هذه الشركة الاختيار الصحيح للمضخة وتشغيلها السليم كإجراءات رئيسية للتحكم في الضوضاء. الدليل الصوتي للمضخات والأنظمة KSB ^[116]

يمكن أن تشمل تدابير التصميم، حسب الاقتضاء، فحص نقاط العمل، وتصميم الدعامات، وعزل الاهتزازات، والتحكم في النقل عبر الأنابيب. ويجب أيضًا تصميم الاختيار الزلزالي؛ إن إضافة قطعة من المطاط في كل مكان ليس حلاً عالميًا.

يجب أن يكون الغطاء الصوتي لغرفة المحرك متوافقًا مع التهوية وإمكانية الوصول للإصلاحات. كما يجب فحص الصوت غير الطبيعي الذي ظهر حديثًا لأسباب فنية قبل التغطية أو العزل.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 3-19: مقطع تخطيطي لغرفة المحرك ومسار الأنابيب والهيكل المجاور؛ يتم عرض المسارات المحتملة لنقل الصوت المحمول جواً والاهتزاز الهيكلي بلونين. التسمية التوضيحية المقترحة: "يتطلب التحكم في ضوضاء المنشأة النظر في مسار النقل بجوار مصدر التوليد."

19–13. السيطرة على الاضطرابات في البيئة المحيطة

بالإضافة إلى حدود الأرض، يجب أن يأخذ مسح الحي بعين الاعتبار مواقع استقبال الصوت الفعلية مثل نوافذ الوحدات السكنية أو المدرجات المطلة.

يعتمد المبلغ المقبول على الاستخدام والوقت ومؤشر التقييم واللوائح المحلية. تحديد رقم عام غير مناسب لجميع النوافير الحضرية.

لتقليل التأثير على المناطق المحيطة، يمكنك التحقق من هذه الخيارات:

• توجيه المتحدث للجمهور.

• الحد من عمليات البث غير الضرورية خارج منطقة المشاهدة.

• ضبط الطيف والتحكم في طاقة الترددات المنخفضة.

• تعديل مواقع مصادر الضوضاء.

• تحديد وقت ومدة العرض.

• تحديد وضع أكثر هدوءًا للساعات الحرجة.

إذا تم استخدام محدد الضوضاء الإلكتروني، فيجب أن يكون تعديله مرتبطًا بالقياس عند النقاط المحددة. الرقم المعروض على معالج الصوت لا يكافئ بشكل مباشر مستوى الديسيبل في الخاصية المجاورة.

19–14. أوضاع التشغيل واختبار التسليم

يُقترح تحديد الحالة الصوتية لنافورة المياه في خطة التشغيل:

هذا الجدول هو نموذج مقترح. يمكن لنظام Abnama الموسيقي أن يقوم بدور نظام إشعارات الطوارئ فقط إذا تم تصميمه واعتماده للتطبيق ذي الصلة.

من الأفضل إجراء اختبار التسليم على مراحل: صوت الخلفية، نافورة الماء بدون موسيقى، المجموعات الصوتية، ثم العرض الكامل. يؤدي تشغيل جميع الأجهزة من البداية إلى صعوبة تشخيص سبب المشكلة.

أثناء التسليم، يجب التحقق من تغطية الاستماع وتنسيق التوقيت والتأثير على النقاط الحساسة وأداء إعدادات التحديد. لا يمثل الرضا الصوتي في لوحة التحكم جميع مواقع الاستماع.

ملاحظة الشكل في مخطوط الكتاب

الشكل 4-19: صورة فعلية لقياس الصوت في الموقع، توضح موقع الجهاز بالنسبة للنافورة والجمهور؛ لا يوجد رقم وهمي على الشاشة التسمية التوضيحية المقترحة: "يعتمد توصيل الصوت على القياس والاستماع في نقاط محددة." أدخل مواصفات الاختبار في المربع الموجود بالصورة.

19–15. وثائق لتسليم وصيانة جودة الصوت

يجب أن تسمح المستندات النهائية باستعادة الإعدادات المعتمدة. تتضمن هذه المجموعة خطط السماعات ومواصفات المعدات ومسارات الاتصال وإعدادات المعالجة والتأخير وملفات العرض وتقارير اختبار الصوت.

وفي الصيانة الدورية يجب أيضًا فحص التغير في صوت الماء. يمكن أن يؤدي انخفاض مستوى الماء أو انسداد الفوهة أو تغيير موقع الاصطدام إلى إصدار صوت مختلف عن الوضع الأصلي. في النظام الصوتي، قد يؤدي تحريك زاوية مكبر الصوت أو تعطل أحد الأجزاء أو تغيير الإعدادات إلى تغيير التغطية والتأثير على البيئة المحيطة.

إن تسجيل الحالة المرجعية في وقت التسليم، بما في ذلك ظروف المياه العاملة والإعدادات الصوتية ونتائج القياس، يجعل من السهل اكتشاف هذه التغييرات.

وفي الفصل العشرين، تمت مراجعة أساسيات الهيدروليكا وحسابات النافورة؛ بدءًا من التدفق والضغط وحتى رأس المضخة، وفقدان المسار، وتحويل المخطط المعماري إلى نظام ذي أداء يمكن حسابه.

هندسة المياه والمرافق