Отраженные волны.
Звуковое поле в пространстве с отражателями определяется не только характеристиками источника(ов), но и отражателей. Отражатель - тоже источник звука, только не самостоятельной волны, а связанной с первоисточником стационарным отношением. Таким образом, имеет место поле нескольких когерентных источников, для которого характерны многолучевость, интерференция и стоячие волны.
Интерференция (лат. inter между + ferens (ferentis) несущий, переносящий) - явление зависимости амплитуды суперпозиции когерентных синусоидальных или близких к ним сигналов от разности фаз между слагаемыми.
В этих условиях очень сложно определять волновые фронты и лучи, поэтому интенсивность, как привязанную к волновому фронту, практически не применяют для характеристики многолучевого поля. Применяют плотность энергии, т.к. объем лишен векторных признаков.
Звуковое поле в присутствии отражателей можно разделить на прямую волну от источника и совокупность отраженных, называемую реверберацией (от ср.-век. лат. reverberatio - отражение). Их соотношение зависит от расположения источника и отражателей и от формы (длины) волны.
Если на прямой линии между источником и приемником имеется акустически непрозрачное препятствие, то говорят о блокировании прямой волны.
4.1. Общие замечания о свойствах и роли реверберации
Реверберация - ряд задержанных копий сигнала, приходящих к слушателю или микрофону из различных направлений. Поэтому:
1. Реверберационный сигнал имеет многомерный, пространственный, векторный характер. Реверберация не может быть представлена, как это часто делается, в виде описания звукового давления в точке приема.
2. Реверберация не может быть корректно зафиксирована ненаправленным микрофоном. Это легко проверяется простым экспериментом - сравнением слухового ощущения реверберации, прослушиваемой одним ухом и двумя. Если разместить ненаправленный микрофон на месте слушателя, то уровень реверберации в фонограмме будет значительно больше того, который ощущал слушатель. Для более адекватной записи нужен либо направленный микрофон, либо ближе расположенный. Вообще, реверберационно сбалансировать фонограмму - это искусство.
3. Реверберация на слух добавляет грандиозности, видимо по древней ассоциации с большими пещерами и горами.
4. Реверберация удлиняет время восприятия сигнала и способствует, в связи с этим, его более точному анализу.
5. Реверберация сказывается главным образом не на амплитуде сигнала, а на его распределении во времени (или, в частотной области, на фазовой структуре). Это обусловливает действие реверберации как согласованного с сигналом фильтра: звуковой сигнал это, в основном, резонирование чего-либо (даже тарелки), т.е. относительно медленное изменение слышимых характеристик. А ряд наиболее опасных искажений - нетональный хруст импульсно-кодовой модуляции, подвесок динамических головок - это нерезонансного характера шумы. Реверберация же не позволяет быстро меняться основным слышимым характеристикам звука (например, спаду громкости) и в этом смысле выступает как фильтр, сохраняющий музыкальный сигнал и подавляющий помехи.
Можно наблюдать, насколько сильно выигрывает звучание посредственной системы в помещении с хорошей реверберацией. Причем это нельзя объяснить добавлением благородного послезвучия, оно уже и так есть в фонограмме, а именно фильтрацией искажений. И наоборот, высококачественная система не особенно и нуждается в качественном помещении прослушивания. Хотя есть мнение, что эта самая высококачественная система, чтобы быть таковой, уже содержит элементы реверберационной фильтрации ("рандомизации фаз" по А. Лихницкому), например рупорные громкоговорители, недодемпфированные резонансы и пр.
Реверберация используется также при электронном облагораживании искаженных записей.
Единого подхода к описанию реверберационного процесса нет, поэтому рассмотрим несколько альтернативных подходов, с разных сторон описывающих это явление.
Существуют два принципиально различных подхода к анализу реверберационного поля в помещении:
1) детерминированное описание;
2) статистическое описание.