Влияние климатических условий на время реверберации
Рассмотрим влияние влажности воздуха на акустику помещений.
Реверберация звука с частотой 2 3 кГц
В 1929 г Пауль Сэбин (двоюродный брат У. Сэбина) обнаружил, что влажность воздуха в измерительной камере влияет на время реверберации на частотах
.
Эрвин Майер обнаружил такой же эффект для частот
.
Более точное исследование этого явления было сделано в 1931 г. Верном Кнудсеном. Он определил:
поглощение звука в сухом воздухе больше, чем во влажном;
поглощение звука больших частот больше, чем низкочастотного;
в предельном случае, когда относительная влажность становится 100% и появляется туман, поглощение звука в воздухе сильно увеличивается для всех частот.
Поглощение звука вызвано вязкостью и теплопроводностью воздуха, а также молекулярными потерями. Оно становится заметным на частотах
в помещениях большого объема
.
С учетом этого обстоятельства формула Эйринга (71) приобретает вид:
,
(73)
где µ – коэффициент затухания звука во влажном воздухе. Единица измерения:
.
Значение коэффициента затухания µ определяют графическим методом. Оно возрастает с увеличением частоты и уменьшением влажности.
Если в формуле (73) заменить натуральный логарифм на десятичный, то получим формулу (с иными числовыми коэффициентами):
,
(74)
или
,
(75)
где общее звукопоглощение A равно
,
(76)
поправка B, учитывающая влажность воздуха, равна
.
(77)
Поправка B на затухание звука в воздухе пропорциональна объёму, поскольку звуковая энергия ослабляется по всему пространству помещения.
Реверберация звука с частотой свыше 4 кГц
Время реверберации рассчитывают так же по формулам (75) (77). По данным И. Г. Дрейзена в студиях большого объёма
на частоте
величина B для звука во влажном воздухе достигает 1/3–1/4 общего звукопоглощения A:
,
Если частота ещё больше, т. е.
,
то слагаемое B в знаменателе формулы (75) начинает преобладать над слагаемым A:
и время реверберации стремится к величине
.
Это означает, что время реверберации на верхних частотах в помещениях большого объёма определяется главным образом климатическими условиями в помещении, т. е. температурой и относительной влажностью.
Пример:
Имеется помещение объемом
и площадью преград
Пусть на частоте
средний коэффициент поглощения равен
Тогда без учета поглощения во влажном воздухе время реверберации вычислим по формуле Эйринга (71):
.
Если температура воздуха равна
,
а относительная влажность 70 %, 40 % и 20 % , то значения коэффициента затухания µ будут соответственно равны
и время реверберации весьма заметно уменьшается до значений соответственно
.
Поэтому поддерживать постоянными климатические параметры в студии (или другом помещении) необходимо не только для того, чтобы исполнители чувствовали себя хорошо, но и чтобы обеспечить стабильные акустические условия, в которых время реверберации не изменяется.
Вследствие сезонной акклиматизации человеческого организма комфортные условия несколько меняются:
- летом желательна температура
при относительной влажности