4.2.3. Среднее распределение энергии во времени для концертного зала

1. 5ё 20% - прямой звук.

2. 70ё 80% - энергия дискретных отражений.

3. 10% - завершающий участок.

Дискретную фазу также можно разделить на раннюю и позднюю, граница 50 мс для речи и 80 мс для музыки. При звучании музыки максимальный эффект пространственности достигается, если первое отражение запаздывает на 20...30 мс, а последующие три размещаются на интервале 45...75 мс. Для речи максимальная разборчивость достигается, если первый запаздывающий отклик приходит не позже 10...15 мс, а последующие три в интервале 25...35 мс. Отсутствие участка дискретных отражений приводит к ощутимому ухудшению качества звука. Можно сказать, что ранние отражения повышают разборчивость и прозрачность, а более поздние - пространственное впечатление.

Важная особенность реверберационного процесса - пространственность прихода дискретных отражений. Есть залы, и даже фонограммы, в которых слышно блуждание эха.

Но есть и обратная точка зрения: в приукрашивании реверберацией нуждается только плохой звук, а действие ее сводится к расфокусированию звука. Кто слышал хороший оркестр на открытом воздухе, тот поймет о чем речь.

4.3. Статистическое описание реверберационного процесса

Важной характеристикой реверберационного процесса являются его векторные свойства. Если в установившемся реверберационном поле все направления прихода волн равновероятны, то оно называется изотропным.

Конечно, в каждый конкретный момент времени волновой фронт в точке приема ориентирован вполне определенным образом, но в процессе приема отражений из разных направлений вращается в пределах полного телесного угла.

Если плотность энергии во всех точках некоторого объема постоянна, то поле в этом объеме называется однородным.

Поле, одновременно являющееся изотропным и однородным, называется диффузным.

Практически близкое к диффузному поле возникает, если:

1) отражателей очень много и расположены они хаотически (например, лес);

2) структура излучаемого сигнала не допускает существенных интерференционных явлений. Для этого сигнал должен быть достаточно широкополосным, т.е. спектральная плотность мощности должна быть значительной в достаточно широком диапазоне частот. На фазовый спектр особенных ограничений не накладывается, т.е. сигнал может быть шумоподобным, импульсным, линейно-частотно-модулированным и т.д. Единственное, что нужно учитывать во временном или фазовом смысле, это то, что спектральная плотность мощности характеризует среднюю ситуацию в точке за некоторый промежуток времени. Т.е. если диффузность оценивается, например, импульсным сигналом, то нужно подождать, пока точки приема достигнут все энергетически значимые переотражения. Если это шумоподобный сигнал, то его длительность должна быть больше времени установления в помещении.

Практически идеально диффузного поля не бывает. Степень приближения к нему оценивается при помощи индекса (коэффициента) диффузности:

,

где  ,  ,  .

I_ср - средняя интенсивность звука в пределах полного телесного угла,

DI_i=I_i-I_ср.

DI - среднее отклонение интенсивности звука.

m₀ - среднее относительное отклонение интенсивности звука, измеренное в заглушенной камере для того же относительного расположения тех же излучателя и приемника.

Индекс диффузности зависит от расстояний между приемником, излучателем и отражателями. Если m=m₀ => i_д=0 - полностью заглушенное помещение. Если m=0 => i_д=1 - поле абсолютно диффузно. Для большинства залов i_д=0.65 - 0.75. При увеличении V> 10000 м³ i_д уменьшается. Его увеличивают звукорассеивающими конструкциями.

Вообще понятия диффузности и однородности сложные и противоречивые. Например, для обеспечения направленного приема нужна значительная апертура, а это противоречит требованию точечного приема.