Mitä ääni on?

Lyhyesti määriteltynä ääni on väliaineessa etenevää värähtelyä, joka saa aikaan kuulohavainnon. Se on mekaanista aaltoliikettä, joka ei etene tyhjiössä, vaan tarvitsee aina väliaineen. Väliaine voi olla missä tahansa olomuodossa, kuten kaasuna, nesteenä tai kiinteänä aineena. Ilmassa ja nesteissä etenevä ääni on pitkittäistä aaltoliikettä. Kiinteässä aineessa ääni voi edetä myös poikittaisena aaltoliikkeenä.

Ääni voidaan havaita tuntoaistimuksena, kuuloaistimuksena tai mittaamalla.
Ihmisen kuuloalue tavoittaa parhaimmillaan taajuusalueen 16 – 20 000 Hz. Tämän rajan alittavia ääniä kutsutaan infraääniksi, ja ylittäviä kutsutaan ultraääniksi.

Ihmiskorva on herkimmillään taajuusalueella 20 Hz-20 kHz, jolle sijoittuvatkin esimerkiksi monet varoitus- ja hälytysäänet. Tätä ihmisen kuulolle optimaalisinta taajuusaluetta kutsutaan preesensalueeksi. Preesensalueen korostaminen ja häiriötekijöiden poistaminen parantavat puheen selkeyttä ja toivottujen äänien kuulemista.

Huoneakustiikka

Ääneneristyksellä tarkoitetaan rakenteiden kykyä estää äänen siirtymistä tilasta toiseen tai äänen kulkeutumisen estämistä rakenteen läpi.

Huoneakustiikassa tulee usein vastaan muutamia ongelmakohtia, tässä niistä yleisimmät:

Ääni siirtyy huoneesta toiseen suoraan seinän läpi
Huoneen katto- ja lattiaelementit johtavat ääntä
Tilan ilmanvaihtokanavat sekä ikkunat mahdollistavat äänen suoran siirtymisen
Saumakohdat seinissä ja lattioissa päästävät äänen vuotamaan tilasta toiseen

Toimiva ja käytännöllinen tilasuunnittelu auttaa ratkaisemaan huoneakustiikan ongelmia: miten työpisteet sijoitetaan, ja minkälaisia akustisia elementtejä käytetään.

Äänen vaimennus/absorptio

Tilan pintojen vaimennuksella tarkoitetaan huonetilan materiaalien kykyä absorboida itseensä äänienergiaa ja siten vaimentaa äänitasoa.

Absorboivina pintoina toimivat katot, seinät, lattiat, pehmustetut kalusteet, verhot ym. Myös tilassa olevat ihmiset absorboivat ääniaaltoja. Tärkeimmät vaimennukseen vaikuttavat pinnat ovat sisäkatto ja seinät.

Matot vaikuttavat pääasiassa askelääniin.

Jälkikaiunta

Jälkikaiunta eli kaikuisuus kuvaa sitä vaikutelmaa, joka syntyy äänestä huonetilassa. Kun tilassa on paljon heijastunutta ääntä, huonetila on kaikuisa. Kovat pinnat heijastavat ääntä ja aiheuttavat kaikuisuutta, ääntä vaimentavat materiaalit pienentävät sitä ja saavat tilan tuntumaan miellyttävämmältä. Myös tilan muoto vaikuttaa kaikuisuuteen.

Jälkikaiunta-aika on kaikuisuuden ja äänenvaimennuksen tehokkuuden mittaamisen yksikkö. Jälkikaiunta-aika on aika, jonka kuluessa äänenpainetaso laskee 60 dB.

Kun ääniaallot osuvat huoneen rajoihin (katto, lattia, seinät), osa äänienergiasta imeytyy materiaaliin, osa kulkee materiaalin läpi, ja jotkut heijastuvat ja hajoavat ympäri tilaa yllä olevan kuvan mukaisesti.

Desibelit

Äänenpaine syntyy, kun ääniaallot aiheuttavat ilmanpaineen muutoksia ilmassa. Alhaisinta kuultavaa äänenpainetta kutsutaan kuulokynnykseksi, ja ylintä kuultavaa äänenpainetta kutsutaan kipurajaksi.

Äänenpainetta kuvatessa käytetään logaritmista asteikkoa, joka ilmaistaan desibeleinä (dB). Alhaisin kuultava taso on 0 dB ja ylin taso n. 120 dB.

Äänenvaimennusindeksi Rw

Äänenvaimennusindeksi ilmaistaan desibeleinä (dB), ja sen voi laskea vain yksittäiselle materiaalille tai komponentille, ei siis esimerkiksi kokonaiselle tilalle. Tämä on laboratoriossa tapahtuva mittaus, jossa käytetään tietoa koetilojen suhteellisesta koosta, vastaanottohuoneessa olevasta jälkikaiunta-ajasta sekä tunnetusta melutasosta ja testikappaleen koosta, jotta tulokseksi saadaan mahdollisimman tarkka luku.

Karkeana esimerkkinä oven äänenvaimennusindeksiä voisi siis mitata laittamalla kaiuttimesta musiikkia huoneessa, ja sitten mitata oven läpi tulevan äänenpaineen tason (dB). Kuten tähän korreloidaan tieto jälkikaiunta-ajasta, musiikin äänenpaineen tasosta sekä muut muuttujat, saadaan melko tarkka kuva äänenvaimennusindeksistä.

Äänenvaimennusindeksi R’w

Äänenvaimennusindeksi R’w on kenttämittaus, joka yrittää mitata materiaalin äänenvaimennusindeksin todellisessa, valmiissa rakenteessa tai tilassa (esim. seinät kahden toimistohuoneen välillä). Se ei pysty huomioimaan vaihtoehtoisten äänensiirtoreittien tuloksia (esim. äänivuodot saumakohdissa) tuloksia, ja siksi tämä elävän elämän mittaustapa tuottaa yleensä pienemmän tuloksen, kuin laboratorion laskennallinen arvo.

Puheensiirtoindeksi STI

Puheensiirtoindeksi on tunnusluku, joka kuvaa siirretyn puheen ymmärrettävyyttä. Se soveltuu yleispätevästi erilaisten akustisten ympäristöjen, siirtokanavien ja häiriötekijöiden vaikutuksen mittaamiseen.

Puheensiirtoindeksi (STI) on menetelmä puheen ymmärrettävyyden mittaamiseksi. STI mittaa tilan ominaisuudet (akustiset laitteet, akustiikkapaneelit, matto, jne.) ja kertoo kanavan kyvyn siirtää ääntä.

Puhelinkoppeja ja muita hiljaisia tukitiloja kuten neuvottelu- ja kokoushuoneita suunnitellessa kannattaa aina tutustua tilan puheensiirtoindeksiin. Tämä kertoo usein tilan äänimaailmasta enemmän kuin yksittäiset äänenvaimennusarvot (desibelit).

Modulaaristen neuvotteluhuoneiden ja puhelinkoppien puheensiirtoindeksiä mitatessa ”matala” on tavoiteltava arvo. Arvon ollessa heikko, on myös puheen ymmärrettävyys tilan ulkopuolella huono, eli tilassa voi huoletta käydä yksityisiäkin keskusteluja ja neuvotteluja ilman, että tilan ulkopuolella oleva saa sanoista selvää.

STI value = STI arvo
Quality according to IEC 60268-16 = Laatu standardiasteikolla IEC 60268-16
Intelligibility of syllables in % = Tavujen ymmärrettävyys %
Intelligibility of words in % = Sanojen ymmärrettävyys %
Intelligibility of sentences in % = Lauseiden ymmärrettävyys %

Lähteet:

https://www.ecophon.com/fi/akustiikkaratkaisut/akustiikan_tietopankki/

https://www.akukon.fi/fi/Akustiikka?gclid=CjwKCAjw8O7bBRB0EiwAfbrTh2G6XI_p6QuPp-mPhC0WcDI1s0UbS7azhGb5kt35406UGpYkj-o5bBoCXaIQAvD_BwE

https://www.kotiakustiikka.fi/huoneakustiikka.html

https://fi.wikipedia.org/wiki/%C3%84%C3%A4ni

http://www.cs.tut.fi/sgn/arg/akusem/akuintro.pdf

http://www2.siba.fi/akustiikka/index.php?id=8&la=fi

Kylliäinen, M. and Hongisto, V. (2007). Rakennusten akustinen suunnittelu. Helsinki: Suomen rakennusinsinöörien liitto.

Kylliäinen, M. and Hongisto, V. (2011). Rakennusten akustinen suunnittelu: teollisuustilat. Helsinki: Suomen rakennusinsinöörien liitto.