Раздел 1: Архитектурная акустика

1. Как происходит процесс установления и спада звукового поля в помещении. Роль помещения в процессе звуковоспроизведения.

Любое помещение влияет на звуковой сигнал – обрабатывая его особым пространственным фильтром (производит линейную фильтрацию сигнала (меняется его временная структура АЧХ, тембр, баланс громкостей, пространств-е характеристики). При излучении источника звука в замкнутом помещении происходит сложный процесс формирования звукового поля за счет отражений от стен, потолка, пола и т.д., при этом зв.энергия частично поглощ-ся за счет затухания в воздухе, стенах ит.д, дифракции.

При излучении источника в каждую точку помещения приходит сначала прямой звук, затем первые отражения с некоторой задержкой во времени и т.д (при кажд отраж-ии часть энергии поглощ-ся, а часть приходит в каждую точку и накладыв-ся на прямой звук).

В процессе формирования зв.поля (в любом помещении) выделяют 3 фазы: период установления (атака), стационарный период (установившийся режим – когда ист.звука работает и восполняет ту часть энергии, кот-рая поглощается мебелью, воздухом, стенами.. и уровень плотности энергии устанавливается постоянным) и период спада (если источник выкл. – начнется постепенный процесс спада энергии: процесс послезвучания – реверберация, а время, в теч.которого он происходит - время реверберации). От соотношения этих периодов по длительности, от структуры отраженных звуков (их коллич-ва, соотношения амплитуд, направления прихода) и формируются субъективные ощущения акустики зала. Волновая теория используетсяд/наиболее точного, расчета структуры звуковых полей в помещениях. Волновая теория рассматривает помещение как большой резонатор (на подобии корпуса муз.инстр, заключенный в нем воздушный объем рассматр-ся как 3-хмерная единая колебательная система – она обладает спектром колеб.частот и характ-ой затухания).(см.?№3).

2. Три теории описания структуры звукового поля в помещении. Области их применимости.

Конец 19 в – начало истории архитектурной акустики. Сэбин (проф. Гарвардского ун-та) предложил формулу для расчета времени реверберации в помещении в зависимости от его объема и среднего коэф.поглощения . Были выдвинуты 3теории, связанные со временем реверберации: 1)статистическая (для анализа звука в помещениях); 2)геометрическая; 3)волновая.

основные параметры звукового поля в помещении, которые могут быть определены с помощью статистической теории, следующие-1)Диффузность 2)одинаковая плотность зв.энергии в каждой точке помещения 3)общее поглощение в помещении. Время стандартной реверберации является важнейшей характеристикой качества звучания музыкальных и речевых источников в данном помещении. Оно может меняться от 0,1-0,5 с в сильно заглушенных помещениях до 5-6 с в гулких помещениях. Поскольку коэффициенты поглощения частотно зависимы, стандартное время реверберации также зависит от частоты. Для измерения стандартного времени реверберации используются импульсные методы(выстрел – процесс ранних отражений до 80мс, поздних – после80мс –зависит от зала) с последующей компьютерной обработкой. Сэбин предложил способ расчета времени затухания(вр.реверберации, ввели в стандарт – то время в течении которого уровень зв.давления падает на 60 Дб). Пр-р: если вр.реверб. 2с – значит в течении 2-х сек уровень падает с 90Дб до 30Дб – то это наз – вр. Реверберации. СТ неприменима к анализу начального участка реверберационного процесса, где имеют место отдельные дискретные отражения. Ее область применения — поздний участок процесса реверберации, где имеются плотные, почти сплошные отражения, она является очень полезным методом анализа зв.полей в помещений, широко используемым в современной практике акустич-го проектирования.

В основе геометрической теории лежит аналогия с законами геометрической оптики, т. е. с распространением световой волны. Геометрический метод задействует метод геометрических эскизов, где зв.волна ассоциируется с лучом света. ГТ в виде линий(Rai Trassing – прогр-ма д/расчета отраженных лучей, позволяет рассчитать площадь ранних отражениий).1-ое, что достигает слушателя – прямая зв.волна, далее 20-30мс идут отражения от потолка, боковых стен. При каждом отражении какая-то часть отраж-я теряется – она-то и определяет коэф-нт поглощения отраж-их сигналов. Установлено, что 1-е отражение приходит к слушателям от участка на потолке и нижней части боковых стен (на боковых стенках площадки 1-ых отражений располагаются ниже высоты расположения источника, т. е. в нижней части,они влияют на субъективность, ясность, четкость, разборчивость..). Для зеркальных (отражающих) поверхностей угол падения равен углу отражения, падающий и отраженные лучи лежат в одной плоскости, время прихода луча определяется пройденным расстоянием и скоростью распространения звука. Характер отражений зависит от формы отражающей поверхности: вогнутые поверхности фокусируют звук, выпуклые поверхности рассеивают звук и т. д. Отражения от плоских поверхностей могут рассматриваться как, если бы они исходили от мнимого источника, являющегося зеркальным отражением реального источника. Поэтому иногда для анализа звукового поля используется несколько иной алгоритм расчета звукового поля путем построения множественных мнимых источников (метод мнимых источников). Основной вклад в структуру первых отражений вносят форма и степень заглушения потолка и нижней части боковых стен. Этот метод используется в современных компьютерных программах для расчета структуры звукового поля в помещении — таких, как САТТ, Odeon и др.