5. Содержание отчёта

В отчёт необходимо включить: 1) изложение цели работы; 2) схему установки; 3) таблицы рассчитанных процентов артикуляции; 4) расчетные значения индексов четкости, прозрачности, пространственного впечатления; 5) графики зависимости артикуляции для трех положений ПК микрофонов ИГ от расстояния. Аналогичные графики зависимости артикуляции от расстояния в поле РК при фронтальном и боковом положении слушателей; 6)частные и общие выводы по всем пунктам измерений.

6. Контрольные вопросы

1. Какими субъективными критериями оценивается качество воспроизведения речи и музыки?

2. Что такое процент артикуляции и как он зависит от расстояния между источником звука и приёмником (слушателем)?

3. Почему объективные критерии качества речевых и музыкальных сигналов называются энергетическими? Объясните временные интервалы, входящие в выражения для их вычисления.

4. Каковы оптимальные значения индексов чёткости, прозрачности, пространственного впечатления? Каковы при этом соотношения энергий?

5. Объясните зависимость процента артикуляции от режимов включения головных телефонов.

Литература

1. ГОСТ 25902-83.Зрительные залы. Метод определения разборчивости речи. – М.: Изд. Стандартов, 1984.

2. Акустика: Учебник для вузов/Ш.Я Вахитов и др. Под ред. проф. Ю.А. Ковалгина.- М.: Горячая линия – Телеком, 2009.

3. Аннерт В., Стеффен Ф. Техника звукоусиления. Теория и практика.- М.: ПКФ «Леруша», 2003.

Работа № 4 Определение акустических свойств заглушённой комнаты

1. Цель работы: ознакомление с одним из способов определения акустических свойств заглушённых помещений.

2. Общие сведения

Условия неискажённой звукопередачи должны соответствовать условиям неограниченного пространства, к которым стремятся при объективных и субъективных испытаниях электроакустической аппаратуры и ряде других акустических измерений. В этом случае акустическое “свободное” (от отражений и помех) поле имеет очень простую структуру: от источника в любую точку поля приходит только одна прямая энергия, величина которой определяется свойствами источника и расстоянием до рассматриваемой точки. В естественных условиях такие поля, как правило, не встречаются из-за наличия одной, как минимум, отражающей поверхности (земли, пола …) и высокого уровня помех.

Значительное ослабление аддитивных (и мультипликативных) помех дости-гается в специальных помещениях с высокой степенью звукоизоляции. А условия, близкие к условиям свободного поля, более или менее обеспечиваются в так называемых заглушённых (безэховых) камерах. Все отражающие поверхности камер обрабатываются эффективным звукопоглощающим материалом так, что его энергетический коэффициент звукопоглощения , равный отношению интенсивности (энергии) поглощённого звука I_пог к интенсивности (энергии) падающего звука, т.е. [1]

, (4.1)

близок к единице в заданном диапазоне от низких до высоких частот звуковых колебаний.

Выполнение равенства (4.1) оказывается достаточно сложным, особенно на низких частотах, когда волновые процессы приобретают в основном мнимый характер и преобладает реактивная интерференция из-за высокой степени когерентности падающих и отражённых волн, особенно для гармонических сигналов. Это наиболее заметно при распространении звука в камере в виде параллелепипеда (трубы), где источник размещается в одной из торцевых стенок. Можно показать, что здесь модуль результирующего давления в точке на расстоянии x от источника, нормированное относительно давления в прямой (падающей волне), будет характеризоваться зависимостью [2]

, (4.2)

где – длина камеры; – волновое (фазовое) число (отношение угловой частоты к скорости звука ).

Как видно, результирующее давление из-за интерференции зависит от частоты, положения точки наблюдения, коэффициента звукопоглощения и в общем случае - направленности излучателей и приёмников. Интерференция в большей степени проявляется на низких частотах и на расстояниях, кратных ( – длина волны звука) от той или иной стенки.

Действительно, при , результирующее давление принимает максимальное значение:

, (4.3)

а при –­ минимальное значение

, (4.4)

где n = 0, 1, 2, … - числа натурального ряда.

В случае использования режима распространения (и источника) шаровых волн, когда амплитуда давления будет зависеть от расстояния между источником и приёмником, значения максимумов и минимумов результирующего давления будут

и . (4.5)

Следовательно, зависимость давления от координаты усугубляется частотной зависимостью, которая характеризуется набором пиков и провалов, где разница в значениях давления будет исключительно определяться величиной . И только в идеальном случае при влияние интерференционных свойств помещения будет исключено. Кроме амплитудного ослабления за счёт , на результат интерференционного взаимодействия может оказать величина фазового угла используемых звукопоглощающих материалов. Последний, как обычно, определяется отношением реактивной и активной составляющих входного акустического сопротивления материала или конструкции. Независимость фазового угла от частоты обеспечивается выполнением звукопоглощающих материалов в виде клиновидных, конусных, треугольных и др. конструкций, когда приращение площади поперечного сечения, например, клина на единицу его длины является постоянной величиной. В практике строительства заглушённых камер в нашей стране получили распространение клиновидные конструкции из стекловолокна на фенольной связке типа КЗК.

Испытания заглушённых камер (комнат) сводятся к оценке звукового давления в результате существующего неполного поглощения звуковых волн поверхностями, ограничивающими данное помещение. Наиболее просто такую оценку можно получить методом перемещающегося микрофона [2]. В этом случае в качестве источника звука используется малогабаритный громкоговоритель (относительно длины излучаемых волн). Тогда можно сказать, что он излучает сферические волны, при которых звуковое давление убывает обратно пропорционально расстоянию r от источника звука, т.е.

, (4.6)

где P_а , F(θ) и Ω_к – соответственно акустическая мощность, характеристика направленности и коэффициент осевой концентрации громкоговорителя; Ω_Т – телесный угол излучения.

При размещении микрофона на акустической оси громкоговорителя F(θ)=1, а Ω_Т зависит от положения громкоговорителя в помещении и принимает значения Ω_Т = 4π до Ω_Т = π/2 (для одного из трёхгранных углов помещения).

Зависимость (4.6) проверяется путём измерения синусоидального звукового давления с помощью измерительного микрофона, относительный уровень которого N уменьшается на 6 дБ при каждом удвоении расстояния , т.е.

, (4.7)

где – уровень звука на расстоянии ; – уровень звука на расстоянии .

Отклонение от закона обратных квадратов (4.7), по существу, определяет качество заглушённой комнаты вследствие возникновения отражений от поверхности помещения при для заданной частоты колебаний, а также видом (фронтом) излучаемых громкоговорителем волн. Последнее проявляется на высоких частотах, когда коэффициент осевой концентрации, приближённо рассчитываемый по формуле Саваде [3],

(4.8)

становится больше единицы. В (4.8) – максимальный линейный размер источника в метрах, а – подставляется в килогерцах.

Нарушение отмеченного закона наблюдается и на низких частотах при использовании направленного излучателя или диполя, когда в результате акустического короткого замыкания нарушается сферичность волнового фронта излучения.

Дипольный эффект будет ослабляться с повышением частоты до тех пор, пока половина длины волны излучаемого звука не станет меньше расстояния между взаимодействующими элементами диполя.