Кіріспе
Акустикалық инженерия (кейде аудиоинженерия деп те аталады) – дыбыс және дірілмен айналысатын инженерия саласы. Ол технологияда дыбыс және діріл ғылымын, яғни акустиканы қолдануды қамтиды. Акустикалық инженерлер дыбыстың жобалануы, талдануы және басқарылуымен шұғылданады. Акустикалық инженерияның мақсаттарының бірі – қажетсіз шуды азайту, бұл шуды басқару деп те аталады. Қажетсіз шу жануарлар мен адамдардың денсаулығы мен әл-ауқатына маңызды әсер ете алады, оқушылардың мектептегі үлгерімін төмендетеді және есту қабілетінің жоғалуына себеп болуы мүмкін. Шуды басқару принциптері технология мен жобалауға түрлі тәсілдермен енгізіледі, оның ішінде дыбыс көздерін қайта жобалау, шу тосқауылдарын, дыбыс сіңіргіштерін, демпферлерді және буферлік аймақтарды жобалау, сондай-ақ естуді қорғау құралдарын (құлаққап немесе құлақ салғыштарын) пайдалану арқылы. Шуды басқарудан басқа, акустикалық инженерия дыбыстың пайдалы қолданыстарын да қамтиды, мысалы, медицинада ультрадыбысты қолдану, цифрлық синтезаторларды бағдарламалау, оркестрлердің дыбысын күшейту үшін концерт залдарын жобалау және теміржол стансаларының дыбыс жүйелерін жабдықтау, нәтижесінде хабарламалар анық естіледі.
Acoustical engineering (also known as acoustic engineering) is the branch of engineering dealing with sound and vibration. It includes the application of acoustics, the science of sound and vibration, in technology. Acoustical engineers are typically concerned with the design, analysis and control of sound. One goal of acoustical engineering can be the reduction of unwanted noise, which is referred to as noise control. Unwanted noise can have significant impacts on animal and human health and well being, reduce attainment by students in schools, and cause hearing loss. Noise control principles are implemented into technology and design in a variety of ways, including control by redesigning sound sources, the design of noise barriers, sound absorbers, suppressors, and buffer zones, and the use of hearing protection (earmuffs or earplugs). Besides noise control, acoustical engineering also covers positive uses of sound, such as the use of ultrasound in medicine, programming digital synthesizers, designing concert halls to enhance the sound of orchestras and specifying railway station sound systems so that announcements are intelligible.
Акустикалық инженер (кәсіби)
Акустикалық инженерлер әдетте акустика, физика немесе басқа инженерлік мамандық бойынша бакалавр дәрежесіне немесе жоғары біліктілікке ие болады. Акустикалық инженер ретінде жұмыс істеу үшін, әдетте, ғылыми және математикалық мазмұны мол бакалавр дәрежесі қажет. Акустикалық инженерлер акустикалық кеңес беру саласында жұмыс істей алады, олар сәулет акустикасы, қоршаған ортаның шуы немесе дірілді бақылау сияқты нақты салаларға мамандануы мүмкін. Басқа салаларда акустикалық инженерлер: автомобильдердің дыбыс жүйелерін жобалайды; қалалық дыбыс ландшафтары және тұрмыстық техника сияқты дыбыстарға адам реакциясын зерттейді; микшерлік пульттар үшін аудио сигналды өңдеу бағдарламалық құралын әзірлейді және ұялы телефондарға арналған динамиктер мен микрофондарды жобалайды. Акустиктер сонымен қатар дыбысты ғылыми тұрғыдан зерттеуге және түсінуге қатысады. Кейбір лауазымдар, мысалы, оқытушылық қызметке философия докторы талап етіледі. Көптеген елдерде акустика мамандығы бойынша алынған диплом кәсіби аттестаттауға жасалған алғашқы қадам болуы мүмкін, ал дипломдық бағдарлама кәсіби ұйыммен аттестатталуы мүмкін. Аттестатталған дипломдық бағдарламаны аяқтағаннан кейін инженер аттестатталу үшін бірқатар талаптарды орындауы керек. Аттестат алғаннан кейін инженерге Chartered Engineer (Көптеген Ұлт Достастығы елдерінде) атағы беріледі.
Ішкі салалар
Тізімделген субдисциплиналар Америка акустикалық қоғамы қолданатын PACS (физика және астрономия жіктелу схемасы) кодтамасына шамамен негізделген.
Аэроакустика
Аэроакустика – ауа қозғалысының нәтижесінде, мысалы, турбуленттік арқылы шудың қалай пайда болатынын және дыбыстың ауа ортасы арқылы қалай таралатынын зерттейтін ғылым. Аэроакустика ұшақтар мен жел турбиналарындағы шудың пайда болуын түсінуде, сондай-ақ жел аспаптарының жұмыс принциптерін зерттеуде маңызды роль атқарады.
Аудио сигналды өңдеу
Аудиосигналды өңдеу – аналогтық және цифрлық сигнал өңдеуді қолдана отырып, аудиосигналдарды электрондық түрде өңдеу. Бұл әртүрлі мақсаттармен жасалады, мысалы: дыбысты жақсарту, мысалы, реверберация сияқты дыбыстық эффектіні қолдану арқылы; сигналдан қажетсіз шуларды жою, мысалы, интернеттегі дауыстық қоңыраулардағы эхоны жою; аудиосигналды тиімді тарату үшін қысу, мысалы, MP3 және Opus форматындағы перцептивтік кодтау; сигналдың мазмұнын түсіну, мысалы, музыкалық ақпаратты іздеу арқылы музыкалық тректерді анықтау. Аудиоинженерлер аудиосигналды өңдеу алгоритмдерін жасайды және пайдаланады.
to enhance a sound, e. g. by applying an audio effect such as reverberation;
to remove unwanted noises from a signal, e. g. echo cancellation in internet voice calls;
to compress an audio signal to allow efficient transmission, e. g. perceptual coding in MP3 and Opus
to understand the content of the signal, e. g. identification of music tracks via music information retrieval. Audio engineers develop and use audio signal processing algorithms.
Сәулет акустикасы
Архитектуралық акустика (ғимарат акустикасы деп те аталады) – ғимарат ішінде сапалы дыбысқа қол жеткізу ғылымы және инженериясы. Архитектуралық акустика театр, мейрамхана немесе теміржол станциясында сөйлеудің анықтығын арттыру, концерт залында немесе жазу студиясында музыка сапасын жақсарту, сондай-ақ кеңселер мен үйлерді жұмыс істеуге және тұруға ыңғайлы әрі өнімді жағдайға келтіру үшін шуды басумен айналысады. Архитектуралық акустикалық дизайнды әдетте акустикалық кеңесшілер жасайды.
Биоакустика
Биоакустика – жануарлардың дыбыс шығару және есту қабілеттерін ғылыми тұрғыдан зерттеу саласы. Оған мыналар кіруі мүмкін: акустикалық коммуникация, оған байланысты жануарлардың мінез-құлқы мен түрлердің эволюциясы; жануарлардың дыбыс қалай өндірілетіні; жануарлардың есту механизмдері мен нейрофизиологиясы; жануарлар популяциясын мониторингтеу үшін дыбыстың қолданылуы, сондай-ақ адам жасаған шудың жануарларға тигізетін әсері.
Электроакустика
Акустикалық инженерияның бұл саласы құлаққаптар, микрофондар, динамиктер, дыбыс жүйелері, дыбысты көшіру және жазу дизайнымен айналысады. Дыбысты қайта өндіретін және электроакустикалық инженерияға тәуелді портативті электрондық құрылғыларды – мысалы, ұялы телефондар, портативті медиа плеерлер және планшеттік компьютерлерді – пайдаланудың қарқынды өсуі байқалады. "Электроакустика" термині ультрадыбыс әсерінен әр түрлі сұйықтықтарда туындайтын электрокинетикалық құбылыстар жиынтығын сипаттау үшін де қолданылады.
Қоршаған орта шуы
Қоршаған орта акустикасы көлік, ұшақтар, өнеркәсіптік жабдықтар, ойын-сауық және адамдарға ыңғайсыздық тудыруы мүмкін кез келген нәрседен туындаған шу мен дірілді басқарумен айналысады.
Музыкалық акустика
Музыкалық акустика – музыканың физикасын және оның қабылдануын зерттеумен және сипаттаумен айналысады, яғни музыка ретінде қолданылатын дыбыстардың қалай жұмыс істейтінін зерттейді. Бұған мыналар кіреді: музыкалық аспаптардың, соның ішінде электронды синтезаторлардың құрылымы мен дизайны; адам дауысы (ән айтудың физикасы және нейрофизиологиясы); музыка мен композицияның компьютерлік талдауы; музыка терапиясында музыканың клиникалық қолданылуы, сондай-ақ музыканы қабылдау және түсіну.
Шуды бақылау
Шуды бақылау – шудың көзінде азайту, шу кедергілері немесе осыған ұқсас құралдарды пайдалану арқылы дыбыстың таралуын шектеу, немесе құлақ қорғағыштарын (құлаққап немесе құлақ тығындары) қолдану арқылы шуды азайту шараларының жиынтығы. Шуды көзінен бақылау – ең тиімді және экономикалық әдіс. Автомобильдер мен жүк көліктеріне қатысты шуды бақылау инженериясы шу, діріл және қатаңдық (ШДҚ) деп аталады. Өнімнің шуын азайту үшін қолданылатын басқа техникаларға дірілді оқшаулау, дыбыс сіңіретін материалдарды қолдану және дыбыс оқшаулау қоршаулары жатады. Акустикалық инженерия шуды бақылаудан асып, өнім үшін ең қолайлы дыбыс қандай екенін анықтауға мүмкіндік береді, мысалы, автомобильдерде есік жабылу дыбысын реттеу.
Психоакустика
Психоакустика адамның естігеніне қалай ден қоятынын, ол жағымсыз дыбын болсын немесе әдемі музыка болсын, түсіндіруге тырысады. Акустикалық инженерияның көптеген салаларында адам тыңдаушысы дизайнның сәттілігін анықтаудағы соңғы бағалаушы болып табылады, мысалы, қоршаған дыбыс жүйесінде дыбыс локализациясы қалай жұмыс істейді. "Психоакустика акустикалық күйдіргіштерді және оларды қоршаған барлық ғылыми, объективті және физикалық қасиеттерді, олар тудырған физиологиялық және психологиялық реакциялармен үйлестіруге ұмтылады."
Ультрадыбыстық
Ультрадыбыс – қарапайым адам естімейтіндей жоғары жиіліктегі қатты денелерде, сұйықтарда және газдардағы дыбыс толқындарымен айналысады. Мамандық салаларына медициналық ультрадыбыс (оның ішінде медициналық ультрадыбыстық диагностика), сонохимия, бұйымдарды бұзбай тексеру, материалдарды сипаттау және су асты акустикасы (сонар) жатады.
Су асты акустикасы
Су асты акустикасы – судағы дыбыстың ғылыми зерттеуі. Ол табиғи және адам жасаған дыбыстардың су астындағы пайда болуын, таралу жолдарын және жануарлардың оны қабылдауын зерттейді. Оның қолданылу салаларына суастындағы нысандарды, мысалы, суасты кемелерін табуға арналған сонар, жануарлардың су асты байланысы, климаттық өзгерістерді бақылау үшін теңіз температурасын қадағалау және теңіз биологиясы жатады.
Дәрелістер мен динамика
Акустикалық инженерлер дірілдерді зерттеумен айналысады, механикалық жүйелердің қозғалысын және олардың қоршаған ортамен өзара әрекеттесуін, соның ішінде өлшеу, талдау және басқаруды зерттейді. Бұған мыналар жатуы мүмкін: теміржол және құрылыс жұмыстарынан туындаған жер дірілдері; дыбыс жазу студияларына шудың енуін азайту үшін дірілдерді оқшаулау; дірілдердің адам организміне тигізетін әсерін зерттеу (дірілден саусақтың ағаруы); көпірлерді жер сілкінісінен қорғау үшін дірілдерді бақылау, немесе ғимараттар арқылы құрылымдық дыбыстың таралуын модельдеу.
Негізгі ғылым
Дыбыстың қоршаған ортамен өзара әрекеттесуі көбінесе өте күрделі болғанымен, акустикалық дизайнды түсіну үшін маңызды бірнеше идеалды дыбыс толқынының қасиеттері бар. Күрделі дыбыс толқынының қасиеттеріне сіңіру, қайталану, дифракция және рефракция жатады. Сіңіру – дыбыс толқыны бір беттен секіргенде болатын энергияның жоғалуы, бұл беттің материалы арқылы беріліп, таралатын дыбыс энергиясына да қатысты. Қайталану – дыбыс көзі тоқтаған соң, шекаралардан бірнеше рет шағылысу нәтижесінде дыбыстың сақталуы. Бұл принцип, әсіресе жабық кеңістіктерде маңызды. Дифракция – дыбыс толқынының жолындағы беттерден шашырауы. Рефракция – толқын өтетін ортаның өзгеруінен туындаған дыбыс толқынының бұрылуы. Мысалы, температура градиенттері дыбыс толқынының рефракциясына себеп болуы мүмкін. Акустикалық инженерлер осы негізгі ұғымдарды математикалық талдаумен бірге қолданып, түрлі салаларда дыбысты басқаруға қолданады.