प्रतिध्वनि

प्रतिध्वनि जिसे अनुरणन नाम से भी जाना जाता है) ध्वनिकी में उत्पन्न होने के पश्चात ध्वनि की दृढ़ता को प्रदर्शित करने में सहायक होता है। प्रतिध्वनि तब होता है जब कोई ध्वनि या संकेत परिलक्षित होता है। यह कई प्रतिबिंबों का निर्माण करके क्षय का कारण बनता है क्योंकि ध्वनि अंतरिक्ष में वस्तुओं की सतहों द्वारा इसे अवशोषित किया जाता है - जिसमें फर्नीचर और वायु सम्मिलित हो सकते हैं। इस प्रकार यह सबसे अधिक ध्यान देने योग्य बात है जब ध्वनि स्रोत बंद हो जाता है अपितु प्रतिबिंब (भौतिकी) इसी प्रकार उपयोग होता रहता है, इसका आयाम इसी क्रम में घटता जाता है, और तब तक घटता रहता हैं जब तक कि शून्य तक नहीं पहुंच जाता हैं।

पुनर्संयोजन आवृत्ति पर निर्भर करता है: क्षय की लंबाई, या पुनर्संयोजन समय, रिक्त स्थान के स्थापत्य डिजाइन में विशेष विचार प्राप्त करता है, जिसे इसकी इच्छित गतिविधि के लिए इष्टतम प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए विशिष्ट पुनर्संयोजन समय की आवश्यकता होती है। इस प्रकार विशिष्ट प्रतिध्वनि की तुलना में, जो पिछली ध्वनि के पश्चात 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। इस प्रकार जैसे-जैसे समय बीतता है, प्रतिबिंबों का आयाम धीरे-धीरे ध्यान न देने योग्य स्तरों तक कम हो जाता है। प्रतिध्वनि केवल इनडोर स्थानों तक ही सीमित नहीं है क्योंकि यह अन्य बाहरी वातावरणों में सम्मिलित रहता है जहाँ प्रतिबिंब उपस्थित रहता है।

प्रतिध्वनि स्वाभाविक रूप से तब होती है जब कोई व्यक्ति ध्वनि-चिंतनशील सतहों के साथ हॉल या प्रदर्शन स्थान में ध्वनिक रूप से उपयोग होता या बजाया जाता है। इस प्रकार प्रतिध्वनि प्रभावों का उपयोग करके पुनर्संयोजन कृत्रिम रूप से लागू किया जाता है, जो प्रतिध्वनि कक्षों सहित धातु के माध्यम से भेजे गए कंपन और डिजिटल प्रसंस्करण सहित माध्यमों से प्रतिध्वनि का अनुकरण करता है।

चूंकि प्रतिध्वनि इस क्षेत्र को जोड़कर रिकॉर्ड की गई ध्वनि में स्वाभाविकता से जोड़ा जा सकता है, यह मुख्य रूप से भाषण की बोधगम्यता को भी कम करता हैं, मुख्य रूप से जब ध्वनि भी सम्मिलित होती हैं। श्रवण यंत्रों के उपयोगकर्ताओं सहित श्रवण हानि वाले लोग अधिकांशतः प्रतिध्वनि ध्वनि स्थितियों में भाषण को समझने में कठिनाई रहती हैं। इस प्रकार प्रतिध्वनि भी स्वत: वाक् पहचान में गलतियों का महत्वपूर्ण स्रोत है।

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

प्रतिध्वनि का समय
प्रतिध्वनि समय ध्वनि के स्रोत के बंद होने के पश्चात संलग्न क्षेत्र में ध्वनि के विलुप्त होने के लिए आवश्यक समय का उपाय है।

जब मीटर के साथ प्रतिध्वनि समय को सटीक रूप से मापा जाता है, तब यह शब्द 'T'60 (प्रतिध्वनि समय 60 dB के लिए संक्षिप्त नाम) का उपयोग किया जाता है। T60 उद्देश्य पुनर्संयोजन समय माप प्रदान करता है। इसे उस समय के रूप में परिभाषित किया जाता है जब ध्वनि के दबाव का स्तर 60 डेसिबल तक कम हो जाता है, जिसे उत्पन्न परीक्षण संकेत के अचानक समाप्त होने के पश्चात मापा जाता है।

यदि वाइडबैंड संकेत (20  Hz से 20 kHz) के रूप में मापा जाता है, तो प्रतिध्वनि समय को अधिकांशतः एकल मान के रूप में बताया जाता है। चूंकि आवृत्ति निर्भरता 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 रहता हैं। इस प्रकार इस 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 प्रारंभ किए गए हैं। ध्वनि स्रोत के रूप में पोर्टेबल विंड चेस्ट और ऑर्गन पाइप, 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 प्रतिध्वनि का समय कमरे के आयामों के समानुपाती होता है और इस प्रकार सम्मिलित अवशोषण की मात्रा के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

जिस स्थान पर संगीत बजाया जाता है, उसके लिए प्रतिध्वनि 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 सामान्यतः छोटे से पुनर्संयोजन समय की आवश्यकता होती है जिससे कि भाषण को और अधिक स्पष्ट रूप से समझा जा सकता हैं। इस प्रकार यदि शब्दांश से परावर्तित ध्वनि तब भी सुनाई देती है जब अगला शब्दांश बोला जाता है, तो यह समझना कठिनाई हो सकती है कि क्या कहा गया था। बिल्ली, कैब और टोपी सभी बहुत समान लग सकते हैं। इसके दूसरी ओर यदि प्रतिध्वनि का समय बहुत कम है, तो स्वर संतुलन और प्रबलता प्रभावित हो सकती है। ध्वनि में गहराई जोड़ने के लिए रिकॉर्डिंग स्टूडियो में अधिकांशतः प्रतिध्वनि प्रभाव का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार प्रतिध्वनि ध्वनि की कथित वर्णक्रमीय संरचना को परिवर्तित कर देता है अपितु पिच को परिवर्तित नहीं कर पाता है।

इसका मूल कारक जो कमरे के पुनर्संयोजन समय को प्रभावित करते हैं, उनमें बाड़े के आकार और आकार के साथ-साथ कमरे के निर्माण में प्रयुक्त सामग्री सम्मिलित 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 स्तर रिकॉर्डर (एक प्लॉटिंग डिवाइस जो गतिमान कागज के रिबन पर समय के विरूद्ध ध्वनि स्तर को रेखांकन करता है) का उपयोग करके मापा जा सकता है। इस प्रकार तेज ध्वनि उत्पन्न होती है, और जैसे ही ध्वनि समाप्त हो जाती है, स्तर रिकॉर्डर पर निशान अलग ढलान दिखाएगा। इस ढलान के विश्लेषण से मापे गए प्रतिध्वनि समय का पता चलता है। कुछ आधुनिक डिजिटल ध्वनि स्तर मीटर इस विश्लेषण को स्वचालित रूप से कर सकते हैं। प्रतिध्वनि समय को मापने के लिए कई विधियाँ सम्मिलित हैं। आवेग को पर्याप्त रूप से बल देकर ध्वनि बनाकर मापा जा सकता है (जिसमें परिभाषित कट-ऑफ बिंदु होना चाहिए)। कमरे की आवेग प्रतिक्रिया को मापने के लिए खाली (कारतूस) पिस्टल शॉट या गुब्बारा फटने जैसे आवेग ध्वनि (ऑडियो) स्रोतों का उपयोग किया जा सकता है।

वैकल्पिक रूप से, लाउडस्पीकर के माध्यम से गुलाबी ध्वनि या सफेद ध्वनि जैसे रंगों का ध्वनि 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 प्रस्तुत किए गए ध्वनि को मापने के लिए भी किया जा सकता है और इसकी तुलना उस स्थान से की जा सकती है जिसे इसके पश्चात इसके क्षेत्र द्वारा मापा जाता है। लाउडस्पीकर द्वारा कमरे में पुनरुत्पादित ध्वनि पर विचार करें। इस प्रकार 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, प्रतिध्वनि समय की गणना की जा सकती है। दो-पोर्ट सिस्टम का उपयोग करने से पुनर्संयोजन समय को तेज आवेगों के अतिरिक्त 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 कमरे में माप लेने की अनुमति देता है।

कुछ प्रतिबंधों के अनुसार साधारण ध्वनि स्रोत जैसे हथकड़ी का उपयोग भी प्रतिध्वनि के मापन के लिए किया जा सकता है

प्रतिध्वनि समय को सामान्यतः 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 होता हैं। इस प्रकार क्षय समय वह समय होता है जब संकेत 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 अधिकांशतः कठिनाई होती है। इस प्रकार यदि क्षय रैखिक है, तो 20 dB की बूंद को मापना और समय को 3 से गुणा करना, या 30 dB की बूंद को मापना और समय को 2 से गुणा करना पर्याप्त है। ये तथाकथित T20 और T30 माप विधियां हैं।

R T60 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, जिससे कि ध्वनि स्तर प्रति सेकंड इतने डीबी की दर से नियमित रूप से कम हो जाती हैं। परावर्तक परिक्षिपण और अवशोषित सतहों के स्वभाव के आधार पर वास्तविक कमरों में अधिकांशतः ऐसा नहीं होता है। इसके अतिरिक्त, ध्वनि स्तर का क्रमिक माप अधिकांशतः बहुत अलग परिणाम देता है, क्योंकि रोमांचक ध्वनि में चरण में अंतर विशेष रूप से विभिन्न ध्वनि तरंगों में निर्मित होता है। इस प्रकार 1965 में, मैनफ़्रेड आर. श्रोएडर ने जर्नल ऑफ़ द एकॉस्टिकल सोसाइटी ऑफ़ अमेरिका में पुनर्संयोजन समय मापने की नई विधि प्रकाशित की गई थी। 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 हैं।

सबाइन समीकरण
वालेस क्लेमेंट सबाइन के प्रतिध्वनि समीकरण को 1890 के अंत में अनुभवजन्य तरीके से विकसित किया गया था। उन्होंने T60 के बीच संबंध स्थापित किया 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 C20 कमरे में ध्वनि की गति है (20 °C पर), V मी3 में कमरे का आयतन है, S कमरे का कुल क्षेत्रफल मी2 में, 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) सामान्यतः आवृत्ति के आधार पर परिवर्तित होता 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 वाली हानि (बड़े स्थानों में महत्वपूर्ण) को ध्यान में नहीं रखता है। इस प्रकार 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 प्रतिध्वनि का समय हॉल के अंदर उपलब्ध विभिन्न सतहों से ध्वनि की परावर्तकता पर निर्भर करता है। इस प्रकार यदि प्रतिबिंब सुसंगत है, तो हॉल का पुनर्संयोजन समय लंबा होगा; ध्वनि समाप्त होने में अधिक समय लेगी।

प्रतिध्वनि समय RT60 और कमरे के आयतन V का महत्वपूर्ण दूरी dc पर बहुत प्रभाव पड़ता है (सशर्त समीकरण):

d_\mathrm{c} \approx 0{.}057 \cdot \sqrt \frac{V}{RT_{60}} $$ जहां महत्वपूर्ण दूरी $$d_c$$ मीटर, $$V$$ m³ मात्रा में मापा जाता है और प्रतिध्वनि समय RT60 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 उत्तम अनुमान लगाना है, जिसे आइरिंग द्वारा मृत कमरों के रूप में पहचाना जाता है। इस प्रकार इन कमरों में बड़े, अधिक ध्वनिक रूप से सजीव कमरों की तुलना में कम प्रतिध्वनि समय होता है। आइरिंग का समीकरण सबाइन के समीकरण के रूप में समान है, अपितु इसमें अवशोषण (ध्वनिकी) शब्द के प्राकृतिक लघुगणक पैमाने में संशोधन सम्मिलित 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 छवि स्रोत मॉडल का उपयोग करके पहले सिद्धांतों से विकसित किया गया था। इस प्रकार सबीन द्वारा प्राप्त प्रायोगिक परिणाम सामान्यतः आइरिंग के समीकरण से सहमत होते हैं क्योंकि दो सूत्रो को अत्यधिक सजीव कमरों के लिए समान हो जाते हैं, जिस प्रकार से सबाइन ने कार्य किया था। चूंकि बड़ी मात्रा में अवशोषण वाले छोटे कमरों के लिए आइरिंग का समीकरण अधिक मान्य हो जाता है। इसके परिणामस्वरूप रिकॉर्डिंग स्टूडियो कंट्रोल रूम या अन्य महत्वपूर्ण सुनने के वातावरण में उच्च मात्रा में ध्वनि अवशोषण के साथ प्रतिध्वनि समय का अनुमान लगाने के लिए अधिकांशतः आइरिंग समीकरण को लागू किया जाता है। इस प्रकार सबाइन समीकरण उच्च मात्रा में अवशोषण वाले छोटे कमरों के लिए पुनर्संयोजन समय की अधिक भविष्यवाणी करता है। इस कारण से रिकॉर्डिंग स्टूडियो जैसे छोटे रिकॉर्डिंग स्टूडियो परिवेशों के लिए उपलब्ध प्रतिध्वनि समय कैलकुलेटर अधिकांशतः 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। इस प्रकार पूर्ण रूप 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। इस प्रकार इसमें 1 का अवशोषण गुणांक होगा। इसके विपरीत, मोटी, समतल पेंट वाली कंक्रीट की छत दर्पण के ध्वनिक समतुल्य होगी और इसका अवशोषण गुणांक 0 के बहुत समीप होता हैं।

संगीत में
अटलांटिक ने पुनर्वितरण को सामान्यतः संगीत में सबसे प्राचीन और सबसे सार्वभौमिक ध्वनि प्रभाव के रूप में वर्णित किया हैं, जिसका उपयोग संगीत में 10 वीं शताब्दी के प्लेनसॉन्ग के रूप में किया गया था। जोहान सेबेस्टियन बाच सहित संगीतकारों ने कुछ भवनों की प्रतिध्वनि का लाभ उठाने के लिए संगीत लिखा था। इस प्रकार ग्रेगरी राग कैथेड्रल के लंबे पुनर्संयोजन समय के उत्तर 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।

प्रतिध्वनि प्रभावों का उपयोग करके ध्वनि पर कृत्रिम प्रतिध्वनि लागू किया जाता है। ये प्रतिध्वनि 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
 * प्रतिध्वनि अनुनाद
 * घातीय क्षय
 * प्रतिध्वनि कक्ष

बाहरी संबंध

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