- •Раздел 1.
- •1.3. Звук
- •Звук как упругая волна
- •Объективные характеристики звука
- •Восприятие звука человеческим ухом
- •Субъективные характеристики звука
- •Спектральная чувствительность уха
- •Поглощение звука
- •Поглощение звука в воздухе
- •Поглощение звука ограждающими поверхностями
- •Стоячие звуковые волны
- •Коэффициент поглощения с позиций волновой теории
- •Отражение звука
- •Закон отражения
- •Роль начальных отражений
- •Исторические примеры
- •Неудачные решения акустики залов
- •Лучшие залы
- •Реверберация Изотропоное (диффузное) звуковое поле
- •Понятие реверберации
- •Критерии определения времени реверберации
- •Формула Сэбина
- •Формула Эйринга
- •Формула Миллингтона
- •Влияние влажности воздуха время реверберации звука частотой 2 3 кГц
- •Влияние влажности воздуха время реверберации звука частотой свыше 4 кГц
- •Эффективная (эквивалентная) реверберация
- •Слуховое ощущение реверберация слушателем и исполнителем
- •Ограничения статистической теории акустики
Лучшие залы
Рациональной формой и разумно выбранными размерами отличались театральные и концертные залы XVIII и XIX веков. Ряд хороших в акустическом отношении театральных и концертных залов был построен в разных странах в 20 веке.
Отличными по качеству звучания являются следующие залы:
- Колонный зал Дома союзов,
- Большой и Малый залы Московской консерватории,
- Большой зал Санкт-Петербургской филармонии и некоторые другие залы старой постройки.
Достижением отечественной акустики являются зрительные залы:
- Детского музыкального театра,
- Театра им. Евг. Вахтангова,
- Московского драматического театра им. А.С. Пушкина,
- Дворца культуры ЗиЛ,
- студии Государственного дома звукозаписи,
- ателье записи звука и зал прослушивания "Мосфильма".
При их проектировании и строительстве были учтены положения и рекомендации отечественных и зарубежных акустиков.
Для этих залов соблюдены требования геометрической акустики. Рационально выбраны форма и размеры, что обеспечило высокую степень диффузности поля и оптимизацию времен запаздывания начальных отражений.
В каждом конкретном случае выбраны свои архитектурно-планировочные решения. Залам сравнительно небольшой ширины придана форма прямоугольного параллелепипеда. Таковы Большой и Малый залы Московской консерватории, Большой зал московского Дома ученых. При небольшой ширине количество отражений, приходящих на места слушателей, быстро нарастает со временем и в завершающей части процесса реверберации настолько велико, что обеспечивает хорошую диффузность поля.
В залах большой ширины (Колонный зал Дома союзов, Большой зал Санкт-Петербургской филармонии) введены звукорассеивающие конструкции в виде ряда колонн.
В современных залах большой вместимости хорошего рассеяния звуков можно достичь членением стен и потолка, а также установкой крупных рассеивающих поверхностей на стенах.
Важное значение имеет материал, которым отделаны стены и потолок. Наилучшим является дерево. Звучание музыки в залах, отделанных деревом, отличается красивой тембральной окраской. Наоборот, совершенно противопоказаны :
- железобетонные конструкции, особенно тонкие,
- штукатурка по сетке рабица.
Звуки, отраженные от этих поверхностей, обладают неприятным "металлическим" оттенком.
Реверберация Изотропоное (диффузное) звуковое поле
В основе статистической теории акустики лежит модель идеального помещения с изотропным звуковым полем, предложенная У. Сэбином. Предполагается, что амплитуды и фазы отраженных звуковых волн распределены хаотически. Это означает, что равновероятны направления волн и значения их амплитуд. Поэтому средние значения звуковой энергии одинаковые и средняя по времени плотность потока звуковой энергии в различных направлениях одна и та же. Такое звуковое поле называют изотропным. Оно подобно представлению о газе в кинетической теории вещества, поэтому иначе называется диффузным звуковым полем.
В диффузном звуковом поле можно пренебречь интерференцией звука. Л. Бреховских доказал, что применять модель диффузного звукового поля можно для помещений, линейные размеры которых велики по сравнению с длиной волны:
,
где a – длина, b – ширина, h – высота помещения.
С
помощью статистической
теории
(методами математической статистики и
теории вероятности) в диффузном поле
определяют среднюю длину пробега (
)
звукового луча между двумя последовательными
отражениями по формуле:
,
(1)
где V – объём помещения, S - общая площадь всех ограничивающих поверхностей (пола, потолка, стен).
Формула (1) наиболее хорошо подходит для случая, когда помещение имеет форму прямоугольного параллелепипеда с линейными размерами, близкими к "золотому сечению", т. е. соотношение между длиной, шириной и высотой равно
,
(2)
или (по другому определению)
(3)
Примеры:
В помещении с размерами
и площадью всех преград
средняя длина свободного пробега звукового луча равна
.
Для зала с линейными размерами
и площадью всех преград
средняя длина свободного пробега звукового луча равна
.
В комнате с размерами
и площадью преград
средняя длина свободного пробега звукового луча равна
.
