Mod pomieszczenia

Charakterystyczny rozkład pola akustycznego w przestrzeni zamkniętej, występujący przy pobudzeniu pomieszczenia sygnałem o jego częstotliwości rezonansowej. W przestrzennym rozkładzie pola akustycznego konkretnego modu wyróżnia się dwa charakterystyczne, stałe w czasie, obszary: strzałki, czyli miejsca, w których amplituda ciśnienia akustycznego przyjmuje największe wartości oraz węzły, czyli miejsca, w których amplituda ciśnienia akustycznego wynosi zero (rys. 1).


Rys. 1. Wizualizacja pojedynczego modu (kolorem białym zaznaczono węzły ciśnień akustycznych, natomiast czarnym - strzałki).

Zjawisko rezonansu występuje we wszystkich pomieszczeniach, niezależnie od kształtu, zatem i powstawanie modów jest nie do uniknięcia. Niestety jedynie dla pomieszczenia prostopadłościennego można analitycznie wyznaczyć częstotliwości rezonansowe:


gdzie:
c - prędkość dźwięku w powietrzu [m/s],
D,S,W - odpowiednio: długość, szerokość i wysokość pomieszczenia [m],
l,m,n - indeksy modu (kolejne liczby naturalne).

W pozostałych, praktycznych, przypadkach wartości częstotliwości rezonansowych można wyznaczyć jedynie przy użyciu zaawansowanych obliczeń numerycznych.

Mody pomieszczenia prostopadłościennego dzielą się na trzy grupy:
- mody osiowe (ang. axial ) - gdy rezonans powstaje tylko miedzy jedną parą równoległych ścian (wówczas tylko jeden indeks we wzorze na fr ma wartość różną od zera),
- mody styczne (ang. tangential) - gdy rezonans powstaje między dwiema parami równoległych ścian (wówczas tylko jeden indeks we wzorze na fr ma wartość równą zero),
- mody skośne (ang. oblique) - gdy rezonans powstaje miedzy wszystkimi trzema parami równoległych ścian pomieszczenia (wówczas wszystkie indeksy we wzorze na fr mają wartości różne od zera).

W zakresie najniższych częstotliwości wybrzmiewanie dźwięku jest związane głównie z szybkością zanikania modów osiowych.

Dla małych pomieszczeń mody pomieszczenia są kluczowym elementem kształtującym charakterystykę częstotliwościową łańcucha zestaw głośnikowy-pomieszczenie-słuchacz w zakresie niskich (a niekiedy i średnich) częstotliwości. Trzeba pamiętać, że wpływ modów na charakterystykę częstotliwościową w miejscu odsłuchu zależy od kilku czynników. Po pierwsze to, które mody zostaną w ogóle pobudzone zależy od umiejscowienia zródeł fali (zestawów głośnikowych) w pomieszczeniu i ich charakterystyk kierunkowych. Ponadto na percepcję modów wpływa równomierność rozkładu częstotliwości rezonansowych pomieszczenia, stopień pochłaniania przez elementy pomieszczenia energii akustycznej w interesującym zakresie częstotliwości, fizyczne właściwości przegród (ścian, stropów), a także przestrzenne położenie słuchacza w pomieszczeniu.