Эффективная (эквивалентная) реверберация
Для более точной оценки акустических процессов в помещении необходимо учитывать энергию не только прямого звука Wпр , но и энергию диффузного звука Wдифф (рис. 20).
Эти энергии по-разному зависят от расстояний до источника звука: энергия прямого звука уменьшается обратно квадрату расстояния
,
а энергия диффузного звука остаётся приблизительно постоянной
.
Отношение этих двух энергий называют акустическим отношением:
.
(78)
Из графика на рис.20 видно, что существует некоторое характерное расстояние rэфф , на котором обе энергии одинаковые:
Численное значение rэфф связано с объемом помещения V и временем реверберации T эмпирической формулой:
.
(79)
Примеры:
1) для комнаты объёмом и временем реверберации, равными соответственно
из формулы (79) получим
;
2) для зала объёмом и временем реверберации, равными соответственно
из формулы (79) получим
.
На больших расстояниях преобладает энергия диффузного звука
.
На таких расстояниях характер звучания определяется главным образом энергией диффузного звука, при этом преобладание диффузной энергии проявляется на слух как “гулкость” помещения. Для определения времени реверберации в этой области используют ранее приведенные формулы (70) (75).
На малых расстояниях от источника преобладает энергия прямого звука
.
На таких близких расстояниях уменьшение уровня силы звука имеет сложный характер, представленный на рис. 21 ломаной линией А-В-Е.
Из рис. 21 видно, что ощущаемая эффективная реверберация в течение времени эфф меньше, чем рассчитанная по ранее приведенным формулам (70) (75):
.
Г. А. Голъдберг и С. Ф. Тер-Осипянц предложили сравнить два процесса отзвука, создающих одинаковое впечатление длительности процессов. Один из них изображён на рис. 21 графиком ломаной лини A-B-E, а другой – графиком прямой лини A-F , пересекающейся с предыдущей в т. H. Точка пересечения этих графиков соответствующую некоторому значению уровня силы звука и времени
,
Тогда время эффективной реверберации эфф (< Т) определяют на основе равенства площадей двух треугольников В-С-Е и А-С-F, стороны которых содержат т. H и соответствующих уменьшению уровня звука бы на 60 дБ от начального уровня 0 дБ. Эта величина эфф зависит от акустического соотношения R энергий диффузного и прямого звука и вычисляется по формуле:
,
где – коэффициентом направленности микрофона (если в качестве приемника звука выступает микрофон). Следовательно,
.
(80)
Примеры: Пусть Т = 2 с, R = 1. Если микрофон ненаправленный, то
,
Если микрофон имеет косинусоидальную диаграмму направленности, то:
,
.
Таким образом, изменяя расстояние между источником звука и используя микрофоны с разными диаграммами направленности, можно в широких пределах регулировать время эффективной реверберации. Тем самым подбирают эффект реверберации в соответствии с содержанием передаваемых сцен или с жанром музыкальных произведений.
Из-за различного расстояния от инструментов оркестра до микрофона может возникнуть нежелательный эффект, нарушающий баланс звучания. Баланс звучания музыки – это задуманная композитором определенная соразмерность звучностей различных оркестровых групп, солирующего инструмента и оркестрового сопровождения. Ближайшие к микрофону инструменты будут воздействовать на него прямым звуком, а удаленные – звуком с заметной реверберацией. Перемещение певца-солиста во время исполнения перед микрофоном приведет к ощущению изменения "гулкости" помещения.
Пример. При пении солиста или звучании сольного инструмента на фоне оркестра следует в помещении¸ которое имеет собственное большое время реверберации T, создать условия для уменьшения временем реверберации голоса солиста или такого инструмента. Это улучшит разборчивость пения или чёткого звучания солирующего инструмента (например, рояля). Аналогичным образом студию с большим временем реверберации можно успешно использовать для небольших ансамблей с необходимой для них малой эффективной реверберацией.