Ljudfältet

Ljudfältet är den spatiala och tidsmässiga fördelningen av ljudtryck och partikelrörelse i ett medium som uppstår kring ljudkällor och när ljud sprids. Det innefattar storheter som ljudtryck p(x,t), partikelhastighet v(x,t), ljudintensitet I(x,t) och energidensitet E(x,t). Genom att beskriva hur dessa fält varierar i rum och tid kan man analysera hur ljud uppför sig i rumsliga miljöer, mellan rum eller i öppet utrymme.

I luften sprids ljud som vågor med hastighet c, cirka 343 meter per sekund vid 20°C. Frekvensen f och våglängden λ hänger ihop genom λ = c/f. Ett fält kring en källa beskrivs ofta med tryckfunktionen p(x,t) och den partiella hastigheten v(x,t). Dessa storheter är kopplade genom akustisk impedans Z och genom vågekvationen. I enfokusanplad våg är p och v i fas och energin överförs som intensitet I = p^2/(ρc), där ρ är luftens densitet.

Ljudfältet delas ofta in i närfältet och fjärrfältet. Närfältet är området nära källan där reaktiv energi dominerar och fältet varierar kraftigt. I fjärrfältet dominerar radierad energi och fältet kan approx beskrivas som plan våg med amplituden som faller ungefär proportionellt med avståndet. Reflektioner, diffraktion och interferens från omgivningen gör att fältet i en rumslig miljö blir komplext.

Ljudfältet mäts vanligtvis med mikrofoner som registrerar ljudtryck. Genom mikrofonarrayer och sakproportioner kan man kartlägga riktning och rumslig distribution, analysera rumskvalitet och utforma bullerreducering samt ljudförstärkning i olika applikationer.