|
| |
|
Главная Журналы открытом воздухе. Это затягивание звука называется реверберацией, которая и определяет в основном слуховое впечатление о помещении. В гулких, больших помещениях реверберация больше, чем в маленьких, заглушённых комнатах. Если поместить человека с закрытыми глазами в како.м-либо помещении, он определит, в каком по.мещенпи находится. Значит, между реверберацией и характерис- о I- о о I я mum = 1" .Стацио- I J I HapHoej m  Время Рис. 1-14. Картина [гарастания и спадания звука в закрытом помещении тикой самого помещения существует какая-то связь. Прежде чем установить ее, выясним еще одно обстоятельство. Ес.ти выключить источник звука в каком-либо помещении, в течение некоторого времени еще слышен отзвук (реверберация), который становится все тише и тише и наконец совсем перестанет быть слышимым, когда звуковая энергия его станет ниже предела, определяющего порог слышимости слушателя. Очевидно, чем больше сила звука источника звука, тем дольше будет отзвук и, наоборот,- слабый звук дает меньшее время отзвука. Характеристика помещения не может зависеть от того, с какой громкостью произносится в нем звук. Чтобы исключить влияние на реверберацию начального уровня звука, вводится понятие так называемого времени стандартной реверберации, которое показывает, за сколько секунд звуковая энергия уменьшится в миллион раз относительно своего первоначального значения. Следователь- НО, безразлично, какой уровень звуковой энергии в момент выключения источника звука будет в помещении, а важно, за какое время этот начальный уровень звуковой энергии у.меныпится до одной миллионной своей первоначальной величины. Теперь можно установить связь между временем стандартной реверберации Т и нараметрами помещения: Г = 0,164 где Т - время стандартной реверберации в сев; V - объе.м помещения в м; S - площадь всех поверхностей помещения, т. е. площадь потолка, стен и пола в м; aj, - средний коэффициент поглощения. Средний коэффициент поглощения ар определяется по формуле: где S, 3... S,- площадь поверхностей помещения, имеющих различные коэффициенты поглощения, т. е. Kl, Из, Kg и т. д. Легко видеть, что, чем больше объем помещения, тем дольше стандартная реверберация. Чем меньше коэффициент поглощения, т. е. чем больше отражается энергия от поверхности, тем также больше стандартная реверберация. Значит, изменяя коэффициенты поглощения, обрабатывая поверхность помещения тем или иным звукопоглощающим материалом, можно в известной степени влиять на время стандартной реверберации. Способы оценки акустических свойств помещения. Если время реверберации большое, то после каждого произнесенного слова или слога существует длительный отзвук. Следующий слог и.чи слово, накладываясь на отзвук, будет как бы сливаться с предыдущим словом или слогом, в результате разборчивость речи понизится. Если время реверберации мало, речь воспринимается четко и ясно, но исчезает естественность передачи звука. То же примерно можно сказать и о музыке. Значит, существует какое-то время стандартной реверберации, удовлетворяющее наиболее естественной передаче музыки и речи. Такое время стандартной реверберации принято называть оптимальным. Уже давно выяснено, что оптимальная реверберация зависит от объема помещения: чем больше объем, тем боль- 2 Усилители ктюустаповок  3 45 10V,ii> Рис. Ы5. Зависимость оптимального времени в реверберации от объема зала кинотеатра в соответствии с нормами СНЗО-58 для частот 128 гц (1) и 512 гц{2) ше должна быть стандартная реверберация в нем. Зависи мость оптимальной реверберации от объема помещения определялась экспериментально. В течение ряда лет складывалась оценка помещения по мнению слушателей. На основании большого количества измерений был построен график зависимости оптимальной реверберации от объема помещения или от вместимости (рис. 1-15). Необходимо учесть, что отклонение реверберации на ±10% от оптимальной величины практически мало заметно. Таким образом, зная объем помещения, определяют необходимое для него время оптимальной реверберации. Если в каком-либо номещении время реверберации не соответствует оптимальному, то помещение «корректируют» обработкой стен и нотолка помещения звукопоглощающим материалом. Измерения времени стандартной реверберации производят специальными приборами. На основании изложенного может сложиться убеждение, что акустические свойства помещения (т. е. условия для нормального и естественного восприятия речи и музыки) зависят только от времени реверберации, которую мы можем относительно легко менять. Однако оптимальная реверберация, хотя и необходимое, но не достаточное условие для создания нормальных акустических свойств помещения. В настоящее время нет еще таких методов оценки помещений, которые полностью характеризовали бы его с точки зрения акустических свойств. Наибольший интерес представляет наметившаяся в последнее время тенденция исследовать помещения при помощи звуковы.х импульсов. Остановимся на этом несколько подробнее. Так как каждое произносимое слово состоит из отдельных слогов, речь можно представить как последовательность звуковых импульсов. Они длятся очень мало и следуют друг за другом очень быстро. Кроме того, в закрытом номещении за каждым импульсом образуются отражения. Поэтому интересно проследить, как эти импульсы доходят до слушателя. Для этого служит специальная аппаратура, которая цозволяет излучать звуковые импульсы. Прием- НИКОМ звука вместо слушателя является микрофон, а илпульсы наблюдаются на экране электронно-лучевой трубки осциллографа. Имиульс представляет собой «па-j.eT», заполненный звуковой частотой. На открытом воздухе импульсы передаются без искажений. А это означает, в свою очередь, что и речь и музыка также не будут искажены при передаче. В помещении получается совершенно иная картина: б зал излучается такой же импульс, как и на открытом  эхо-нешающкй звун Рис I-lfi. Форма импульса на выходе приемниьа звука (микрофона) в закрытом помещении Указана полезная и вредная энергия воздухе, но на выходе микрофона помимо прямого импульса звука имеется еще большое число отраженных от нотолка, стен, пола и других поверхностей. Нам уже известно, что реверберация объясняется последовательным приходом отраженной звуковой энергии к уху слушателя (или к микрофону). Здесь наблюдается та же самая картина. Громкоговоритель излучил имиульс, который д.лится очень мало времени, иредноложим 0,02 сек. Пр! мая энергия достигла микрофона, и на экране осциллог1афа появился имиульс. Прямой энергии больше нет. Но начинают при.ходить отражения, которые такнсе видны на экране осциллографа. Так как чем позже приходит отраженный импульс, тем меньше он несет в себе энергии, то и на экране мы видим растянутый имиульс (рнс. 1-16), постепенно убывающий по величине. Имиульс исказился. Значит ли это, что и передача звука будет искаженной? Мы говорили об одном из свойств уха - его инерционности. Опыты показывают, что если отражения достигли уха не позднее чем через 40-50 мсек после прямого звука, то они усиливают прямой импульс. Зато отражения, приходящие позже .50 мсек, сильно влияют на качество восприятия звуковой передачи. На рис. 1-16 импульс разбит на две части: первая часть, лeнaщaя в области 50 мсек,- полезная энергия, и вторая, правая часть,- нежелательная энергия. Таким образом, мы выяснили, что некоторые отражения не только не мешают, а, наоборот, увеличивают силу прямого звука и тем самым являются полезными. При передаче звука в помещении обязательно будет импульс, так сказать, с двумя половинами, значит, опять будут искажения при передаче. Оказывается, это не так. Все зависит от соотношения силы звука в левой и правой половинах. Если имиульс спадает быстро, то правая часть, лежащая за 40 мсек, будет значительно меньше, чем левая, и ухо не «заметит» этого маленького вредного сигнала. Но если вредный сигнал будет иметь большую величину, то ухо почувствует его, а следовательно, и искажение импульса. На рис. 1-16 приведен импульс, где во второй его части имеется звук с большой энергией, почти с такой уке, как прямой, который создает эхо при передаче. Значит, этот сигнал уже нежелателен и от него надо избавиться. В настоящее время можно по импульсной картине и чертежам помещения определить те поверхности, которые создают такие сильные отражения. Можно избавиться от подобных отражений, если обработать эти поверхности поглощающим звук материалом. Звукопоглощающие материалы и конструкции. Если распространяющаяся звуковая волна встречает на своем пути препятствие в виде перегородки, то одьш часть энергии звука отражается, другая поглощается. Как происходит поглощение звуковой энергии? Существуют два пути. Часть звуковой энергии, падающей на перегородку, проходит сквозь нее, причем такой переход объясняется тем, что под действием звукового давления упругая перегородка приходит в колебательное движение и работает как мембрана, передавая звуковую энергию на другую сторону перегородки. При это.м потери звуконой энергии могут быть значительными, что позволяет использовать это свойство для устройства жестких поглотителей (звукопоглощающих панелей, ntnroB и т. п.). Второй путь - это тепловьш потери в материале. Часть звуковой энергии переходит в тепло при проникно- вении в толщу материала, причем объясняются эти потери тремя причинами. Изменение звукового давления приводит в колебательное движение воздух в порах материала, на трение которого о стенки пор тратится звуковая энергия которая, как и всегда при трении, превращается в теп.ло. Кроме того, под действием звукового давления происходит деформация частиц материала, например сжатие, однако при последующем разрежении частица не возвращается в свое первоначальное состояние. Следовательно, на сжатие затрачивается большая работа, чем та, которая отдается частицей при неполном переходе в первоначальное состояние. Наконец, третий вид потерь звуковой энергии объясняется тем, что под действием звуковой волны давление воздуха, имеющегося в порах материала, увеличивается, что приводит к повышению его температуры, при этом часто тепло передается стенкам пор. Таким образом, потери звуковой энергии зависят от структуры и теплопроводных свойств материала, на который надает звуковая волна. Материалы, имеющие пористую и волокнистую структуру, обладают наиболее эффективными звукопоглощающими свойствами. Звукопоглощающие свойства оценивают коэффициентом поглощения звука а. Принято характеризовать звукопоглощение материала величиной его коэффициента звукопоглощения на одной из средних частот (500 или 1000 гц). Однако для практики такая величина недостаточна, так как звукопоглощающие свойства материала зависят от частоты звука. Поэтому кроме коэффициента поглощения на средних частотах пользуются частотной характеристикой звукопоглощающего материала. Коэффициент звукопотощения материала зависит также от того, падает ли звук на пего перпендикулярно или под углом. Обычно в помещении, обработанном звукопоглощающим материалом, происходит одновременный приход звуковых волн из разных направлений и под разными углами. Поэтому на практике пользуются усредненным коэффициентом поглощения и только в особых случаях - его направленной характеристикой в зависимости от угла падения звука. Если известен коэффициент звукопоглощения материала, то может быть определена поглощающая способность поверхности путем перемножения коэффициента поглощения а на площадь поверхности S. Поглощающая способ- 0 1 2 3 4 [ 5 ] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 |