प्रतिध्वनि

अनुरणन (जिसे reverb के रूप में भी जाना जाता है), ध्वनिकी में, उत्पन्न होने के बाद ध्वनि की दृढ़ता है। अनुरणन तब होता है जब कोई ध्वनि या संकेत परिलक्षित होता है। यह कई प्रतिबिंबों का निर्माण और फिर क्षय का कारण बनता है क्योंकि ध्वनि अंतरिक्ष में वस्तुओं की सतहों द्वारा अवशोषित होती है - जिसमें फर्नीचर, लोग और हवा शामिल हो सकते हैं। यह सबसे अधिक ध्यान देने योग्य है जब ध्वनि स्रोत बंद हो जाता है लेकिन प्रतिबिंब (भौतिकी) जारी रहता है, उनका आयाम घटता जाता है, जब तक कि शून्य तक नहीं पहुंच जाता।

पुनर्संयोजन आवृत्ति पर निर्भर है: क्षय की लंबाई, या पुनर्संयोजन समय, रिक्त स्थान के स्थापत्य डिजाइन में विशेष विचार प्राप्त करता है, जिसे उनकी इच्छित गतिविधि के लिए इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए विशिष्ट पुनर्संयोजन समय की आवश्यकता होती है। एक विशिष्ट प्रतिध्वनि की तुलना में, जो पिछली ध्वनि के बाद कम से कम 50 से 100 मिलीसेकंड पर पता लगाया जा सकता है, पुनर्संयोजन उन परावर्तनों की घटना है जो लगभग 50 एमएस से कम के अनुक्रम में आते हैं। जैसे-जैसे समय बीतता है, प्रतिबिंबों का आयाम धीरे-धीरे गैर-ध्यान देने योग्य स्तरों तक कम हो जाता है। प्रतिध्वनि केवल इनडोर स्थानों तक ही सीमित नहीं है क्योंकि यह जंगलों और अन्य बाहरी वातावरणों में मौजूद है जहां प्रतिबिंब मौजूद है।

प्रतिध्वनि स्वाभाविक रूप से तब होती है जब कोई व्यक्ति ध्वनि-चिंतनशील सतहों के साथ एक हॉल या प्रदर्शन स्थान में ध्वनिक रूप से गाता है, बात करता है या बजाता है। प्रतिध्वनि प्रभावों का उपयोग करके पुनर्संयोजन कृत्रिम रूप से लागू किया जाता है, जो गूंज कक्षों, धातु के माध्यम से भेजे गए कंपन और डिजिटल प्रसंस्करण सहित माध्यमों से अनुरणन का अनुकरण करता है। हालांकि अनुरणन अंतरिक्ष की भावना जोड़कर रिकॉर्ड की गई ध्वनि में स्वाभाविकता जोड़ सकता है, यह भाषण की बोधगम्यता को भी कम कर सकता है, खासकर जब शोर भी मौजूद हो। श्रवण यंत्रों के उपयोगकर्ताओं सहित श्रवण हानि वाले लोग अक्सर प्रतिध्वनित, शोर स्थितियों में भाषण को समझने में कठिनाई की रिपोर्ट करते हैं। प्रतिध्वनि भी स्वत: वाक् पहचान में गलतियों का एक महत्वपूर्ण स्रोत है।

ध्वनि या संकेत में अनुरणन के स्तर को कम करने की प्रक्रिया को डीरेवरबेरेशन कहा जाता है।

अनुरणन समय ध्वनि के स्रोत के बंद हो जाने के बाद एक संलग्न क्षेत्र में ध्वनि के गायब होने के लिए आवश्यक समय का एक उपाय है।

जब एक मीटर के साथ अनुरणन समय को सटीक रूप से मापने की बात आती है, तो शब्द 'टी'60 (प्रतिध्वनि समय 60 dB के लिए एक संक्षिप्त नाम) का उपयोग किया जाता है। टी60 एक उद्देश्य पुनर्संयोजन समय माप प्रदान करता है। इसे उस समय के रूप में परिभाषित किया जाता है जब ध्वनि दबाव स्तर 60 डेसिबल तक कम हो जाता है, जिसे उत्पन्न परीक्षण संकेत के अचानक समाप्त होने के बाद मापा जाता है।

यदि वाइडबैंड सिग्नल (20  Hz से 20 kHz) के रूप में मापा जाता है, तो प्रतिध्वनि समय को अक्सर एकल मान के रूप में बताया जाता है। हालाँकि, आवृत्ति-निर्भर होने के कारण, इसे आवृत्ति बैंड (एक सप्तक, 1/3 सप्तक, 1/6 सप्तक, आदि) के संदर्भ में अधिक सटीक रूप से वर्णित किया जा सकता है। आवृत्ति पर निर्भर होने के कारण, संकीर्ण बैंडों में मापा जाने वाला पुनर्संयोजन समय मापा जा रहे आवृत्ति बैंड के आधार पर भिन्न होगा। सटीकता के लिए, यह जानना महत्वपूर्ण है कि पुनर्संयोजन समय मापन द्वारा आवृत्तियों की किन श्रेणियों का वर्णन किया जा रहा है।

19वीं शताब्दी के अंत में, वालेस क्लेमेंट सबाइन ने हार्वर्ड विश्वविद्यालय में पुनर्संयोजन समय पर अवशोषण के प्रभाव की जांच के लिए प्रयोग शुरू किए। ध्वनि स्रोत के रूप में एक पोर्टेबल विंड चेस्ट और ऑर्गन पाइप, एक स्टॉपवॉच देखनी  और अपने कानों का उपयोग करके, उन्होंने स्रोत के रुकावट से अश्रव्यता तक के समय को मापा (लगभग 60 dB का अंतर)। उन्होंने पाया कि अनुरणन का समय कमरे के आयामों के समानुपाती होता है और मौजूद अवशोषण की मात्रा के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

जिस स्थान पर संगीत बजाया जाता है, उसके लिए अनुरणन का इष्टतम समय उस स्थान पर बजाए जाने वाले संगीत के प्रकार पर निर्भर करता है। भाषण के लिए उपयोग किए जाने वाले कमरों को आम तौर पर एक छोटे से पुनर्संयोजन समय की आवश्यकता होती है ताकि भाषण को और अधिक स्पष्ट रूप से समझा जा सके। यदि एक शब्दांश से परावर्तित ध्वनि तब भी सुनाई देती है जब अगला शब्दांश बोला जाता है, तो यह समझना मुश्किल हो सकता है कि क्या कहा गया था। बिल्ली, कैब और टोपी सभी बहुत समान लग सकते हैं। दूसरी ओर यदि अनुरणन का समय बहुत कम है, तो स्वर संतुलन और प्रबलता प्रभावित हो सकती है। ध्वनि में गहराई जोड़ने के लिए रिकॉर्डिंग स्टूडियो में अक्सर अनुरणन प्रभाव का उपयोग किया जाता है। अनुरणन ध्वनि की कथित वर्णक्रमीय संरचना को बदल देता है लेकिन पिच को नहीं बदलता है।

मूल कारक जो एक कमरे के पुनर्संयोजन समय को प्रभावित करते हैं, उनमें बाड़े के आकार और आकार के साथ-साथ कमरे के निर्माण में प्रयुक्त सामग्री शामिल हैं। बाड़े के भीतर रखी गई प्रत्येक वस्तु भी लोगों और उनके सामानों सहित इस प्रतिध्वनि समय को प्रभावित कर सकती है।

माप
ऐतिहासिक रूप से, पुनर्संयोजन समय को केवल एक स्तर रिकॉर्डर (एक प्लॉटिंग डिवाइस जो गतिमान कागज के एक रिबन पर समय के खिलाफ शोर स्तर को रेखांकन करता है) का उपयोग करके मापा जा सकता है। एक तेज आवाज उत्पन्न होती है, और जैसे ही ध्वनि मर जाती है, स्तर रिकॉर्डर पर निशान एक अलग ढलान दिखाएगा। इस ढलान के विश्लेषण से मापे गए अनुरणन समय का पता चलता है। कुछ आधुनिक डिजिटल ध्वनि स्तर मीटर  इस विश्लेषण को स्वचालित रूप से कर सकते हैं। अनुरणन समय को मापने के लिए कई विधियाँ मौजूद हैं। एक आवेग को पर्याप्त रूप से जोर से शोर बनाकर मापा जा सकता है (जिसमें एक परिभाषित कट-ऑफ बिंदु होना चाहिए)। एक कमरे की आवेग प्रतिक्रिया को मापने के लिए एक खाली (कारतूस) पिस्टल शॉट या गुब्बारा फटने जैसे आवेग शोर (ऑडियो) स्रोतों का उपयोग किया जा सकता है।

वैकल्पिक रूप से, लाउडस्पीकर के माध्यम से गुलाबी शोर या सफेद शोर जैसे रंगों का शोर उत्पन्न हो सकता है, और फिर बंद कर दिया जाता है। इसे बाधित विधि के रूप में जाना जाता है, और मापा परिणाम बाधित प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है।

एक दो-पोर्ट माप प्रणाली का उपयोग अंतरिक्ष में पेश किए गए शोर को मापने के लिए भी किया जा सकता है और इसकी तुलना उस स्थान से की जा सकती है जिसे बाद में अंतरिक्ष में मापा जाता है। लाउडस्पीकर द्वारा एक कमरे में पुनरुत्पादित ध्वनि पर विचार करें। कमरे में ध्वनि की रिकॉर्डिंग की जा सकती है और इसकी तुलना लाउडस्पीकर से की गई ध्वनि से की जा सकती है। गणितीय रूप से दो संकेतों की तुलना की जा सकती है। यह दो बंदरगाह माप प्रणाली कमरे के आवेग प्रतिक्रिया को गणितीय रूप से प्राप्त करने के लिए फूरियर रूपांतरण का उपयोग करती है। आवेग प्रतिक्रिया से, अनुरणन समय की गणना की जा सकती है। दो-पोर्ट सिस्टम का उपयोग करने से पुनर्संयोजन समय को तेज आवेगों के अलावा अन्य संकेतों से मापा जा सकता है। संगीत या अन्य ध्वनियों की रिकॉर्डिंग का उपयोग किया जा सकता है। यह दर्शकों के उपस्थित होने के बाद एक कमरे में माप लेने की अनुमति देता है।

कुछ प्रतिबंधों के तहत, साधारण ध्वनि स्रोत जैसे हथकड़ी का उपयोग भी अनुरणन के मापन के लिए किया जा सकता है प्रतिध्वनि समय को आमतौर पर क्षय समय के रूप में कहा जाता है और सेकंड में मापा जाता है। माप में प्रयुक्त आवृत्ति बैंड का कोई कथन हो भी सकता है और नहीं भी। क्षय समय वह समय होता है जब सिग्नल मूल ध्वनि से 60 dB कम हो जाता है। विशेष रूप से कम आवृत्तियों पर 60 dB के क्षय को मापने के लिए कमरे में पर्याप्त ध्वनि इंजेक्ट करना अक्सर मुश्किल होता है। यदि क्षय रैखिक है, तो 20 dB की एक बूंद को मापना और समय को 3 से गुणा करना, या 30 dB की एक बूंद को मापना और समय को 2 से गुणा करना पर्याप्त है। ये तथाकथित T20 और T30 माप विधियां हैं।

आर टी60 प्रतिध्वनि समय मापन को प्रदर्शन स्थानों के लिए ISO 3382-1 मानक, साधारण कमरों के लिए ISO 3382-2 मानक, और ओपन-प्लान कार्यालयों के लिए ISO 3382-3, साथ ही साथ ASTM E2235 मानक में परिभाषित किया गया है।

पुनर्संयोजन समय की अवधारणा स्पष्ट रूप से मानती है कि ध्वनि की क्षय दर घातीय है, ताकि ध्वनि स्तर प्रति सेकंड इतने डीबी की दर से नियमित रूप से कम हो जाए। परावर्तक, फैलाव और अवशोषित सतहों के स्वभाव के आधार पर वास्तविक कमरों में अक्सर ऐसा नहीं होता है। इसके अलावा, ध्वनि स्तर का क्रमिक माप अक्सर बहुत अलग परिणाम देता है, क्योंकि रोमांचक ध्वनि में चरण में अंतर विशेष रूप से विभिन्न ध्वनि तरंगों में निर्मित होता है। 1965 में, मैनफ़्रेड आर. श्रोएडर ने जर्नल ऑफ़ द एकॉस्टिकल सोसाइटी ऑफ़ अमेरिका में पुनर्संयोजन समय मापने की एक नई विधि प्रकाशित की। उन्होंने ध्वनि की शक्ति नहीं, बल्कि ऊर्जा को एकीकृत करके मापने का प्रस्ताव दिया। इसने क्षय की दर में भिन्नता दिखाना और कई मापों के औसत की आवश्यकता से ध्वनिविदों को मुक्त करना संभव बना दिया।

सबाइन समीकरण
वालेस क्लेमेंट सबाइन के अनुरणन समीकरण को 1890 के अंत में एक अनुभवजन्य तरीके से विकसित किया गया था। उन्होंने टी के बीच संबंध स्थापित किया60 एक कमरे का, इसका आयतन और इसका कुल अवशोषण (सबिन (यूनिट) में)। यह समीकरण द्वारा दिया गया है:


 * $$T_{60} = \frac{24 \ln 10^1}{c_{20}} \frac{V}{Sa} \approx 0.1611\,\mathrm{s}\mathrm{m}^{-1} \frac{V}{Sa}$$.

जहां सी20 कमरे में ध्वनि की गति है (20 °C पर), V मी में कमरे का आयतन है3, S कमरे का कुल क्षेत्रफल मी में2, a कमरे की सतहों का औसत अवशोषण गुणांक है, और उत्पाद Sa सैबिन्स में कुल अवशोषण है।

सैबिन्स में कुल अवशोषण (और इसलिए पुनर्संयोजन समय) आम तौर पर आवृत्ति के आधार पर बदलता है (जो अंतरिक्ष के ध्वनिकी द्वारा परिभाषित किया गया है)। समीकरण कमरे के आकार या हवा के माध्यम से यात्रा करने वाली ध्वनि से होने वाले नुकसान (बड़े स्थानों में महत्वपूर्ण) को ध्यान में नहीं रखता है। अधिकांश कमरे कम आवृत्ति रेंज में कम ध्वनि ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कम आवृत्तियों पर अधिक समय लगता है।

सबीन ने निष्कर्ष निकाला कि अनुरणन का समय हॉल के अंदर उपलब्ध विभिन्न सतहों से ध्वनि की परावर्तकता पर निर्भर करता है। यदि प्रतिबिंब सुसंगत है, तो हॉल का पुनर्संयोजन समय लंबा होगा; ध्वनि समाप्त होने में अधिक समय लेगी।

प्रतिध्वनि समय आर.टी60 और कमरे के आयतन V का महत्वपूर्ण दूरी d पर बहुत प्रभाव पड़ता हैc (सशर्त समीकरण):

d_\mathrm{c} \approx 0{.}057 \cdot \sqrt \frac{V}{RT_{60}} $$ जहां महत्वपूर्ण दूरी $$d_c$$ मीटर, मात्रा में मापा जाता है $$V$$ m³ और अनुरणन समय RT में मापा जाता है60 दूसरा  में मापा जाता है।

आयरिंग समीकरण
1930 में बेल लैब्स के कार्ल एफ. आयरिंग द्वारा आयरिंग के पुनर्संयोजन समय समीकरण को प्रस्तावित किया गया था। इस समीकरण का उद्देश्य अपेक्षाकृत बड़ी मात्रा में ध्वनि अवशोषण वाले छोटे कमरों में पुनर्संयोजन समय का बेहतर अनुमान लगाना है, जिसे आइरिंग द्वारा मृत कमरों के रूप में पहचाना जाता है। इन कमरों में बड़े, अधिक ध्वनिक रूप से सजीव कमरों की तुलना में कम अनुरणन समय होता है। आइरिंग का समीकरण सबाइन के समीकरण के रूप में समान है, लेकिन इसमें अवशोषण (ध्वनिकी) शब्द के प्राकृतिक लघुगणक पैमाने में संशोधन शामिल हैं। समीकरण के भीतर इकाइयाँ और चर वही हैं जो सबाइन के समीकरण के लिए परिभाषित हैं। आइरिंग पुनर्संयोजन समय समीकरण द्वारा दिया जाता है:


 * $$T_{60} \approx -0.161\ \frac{V}{S \ln (1-a)}$$.

सैबिन के अनुभवजन्य दृष्टिकोण के विपरीत, आयरिंग के समीकरण को ध्वनि प्रतिबिंब के एक छवि स्रोत मॉडल का उपयोग करके पहले सिद्धांतों से विकसित किया गया था। सबीन द्वारा प्राप्त प्रायोगिक परिणाम आम तौर पर आइरिंग के समीकरण से सहमत होते हैं क्योंकि दो सूत्र बहुत सजीव कमरों के लिए समान हो जाते हैं, जिस प्रकार से सबाइन ने काम किया था। हालांकि, बड़ी मात्रा में अवशोषण वाले छोटे कमरों के लिए आइरिंग का समीकरण अधिक मान्य हो जाता है। नतीजतन, रिकॉर्डिंग स्टूडियो कंट्रोल रूम या अन्य महत्वपूर्ण सुनने के वातावरण में उच्च मात्रा में ध्वनि अवशोषण के साथ reverberation समय का अनुमान लगाने के लिए अक्सर आइरिंग समीकरण को लागू किया जाता है। सबाइन समीकरण उच्च मात्रा में अवशोषण वाले छोटे कमरों के लिए पुनर्संयोजन समय की अधिक भविष्यवाणी करता है। इस कारण से, घर की रिकॉर्डिंग  स्टूडियो जैसे छोटे रिकॉर्डिंग स्टूडियो परिवेशों के लिए उपलब्ध अनुरणन समय कैलकुलेटर अक्सर आयरिंग के समीकरण का उपयोग करते हैं।

अवशोषण गुणांक
किसी सामग्री का अवशोषण गुणांक 0 और 1 के बीच की संख्या है जो ध्वनि के उस अनुपात को इंगित करता है जो कमरे में वापस परावर्तित होने वाले अनुपात की तुलना में सतह द्वारा अवशोषित होता है। एक बड़ी, पूरी तरह से खुली खिड़की कोई प्रतिबिंब नहीं देगी क्योंकि उस तक पहुँचने वाली कोई भी ध्वनि सीधे बाहर निकल जाएगी और कोई ध्वनि परिलक्षित नहीं होगी। इसमें 1 का अवशोषण गुणांक होगा। इसके विपरीत, एक मोटी, चिकनी पेंट वाली कंक्रीट की छत एक दर्पण के ध्वनिक समतुल्य होगी और इसका अवशोषण गुणांक 0 के बहुत करीब होगा।

संगीत में
फाइल: रिवर्स रिवर्ब.एमपी3|थंब|रिवर्स रिवर्ब: ड्राई रिकॉर्डिंग / रिवर्स / रिवर्ब जोड़ा / रिवर्स रिवर्ब के साथ अटलांटिक ने पुनर्वितरण को यकीनन संगीत में सबसे पुराना और सबसे सार्वभौमिक ध्वनि प्रभाव के रूप में वर्णित किया, जिसका उपयोग संगीत में 10 वीं शताब्दी के प्लेनसॉन्ग के रूप में किया गया था। जोहान सेबेस्टियन बाच सहित संगीतकारों ने कुछ इमारतों की ध्वनिकी का फायदा उठाने के लिए संगीत लिखा। ग्रेगरी राग कैथेड्रल के लंबे पुनर्संयोजन समय के जवाब में विकसित हो सकता है, नोटों की संख्या को सीमित कर सकता है जो अराजक रूप से सम्मिश्रण करने से पहले गाए जा सकते हैं।

अनुरणन प्रभावों का उपयोग करके ध्वनि पर कृत्रिम अनुरणन लागू किया जाता है। ये गूंज कक्षों, धातु के माध्यम से भेजे गए कंपन और डिजिटल प्रसंस्करण सहित माध्यमों के माध्यम से प्रतिध्वनि का अनुकरण करते हैं।

यह भी देखें

 * विस्मरण
 * ध्वनिक अनुनाद
 * घातीय क्षय
 * प्रतिध्वनि कक्ष

बाहरी संबंध

 * Reverberation - Hyperphysics
 * A database of measured room impulse responses to generate realistic reverberation effects
 * Spring Reverb Tanks Explained and Compared
 * Care and Feeding of Spring Reverb Tanks