9J2. Общие свойства систем

искусственной реверберации .

Так как искусственней реверберационный сигнал подмешивается к сигналу, записанному в помещении, то суммарный эффект будет таким же; как в случаб электроакустической связи между помеще— ниями звукопередачн и звуковоспроизведения. Для этого случая, согласно эмпирической формуле М. А. Сапожкова, результирующая- реверберация * „

(8.1)

где То можно рассматривать как время естественной реверберации, а Тис — как время реверберации, созданное искусственным путем. Формулу (9.1) можно_переписать в виде:

(9.2)

ной

Как видно из графика, построенного по этой формуле (рис. 9*2), для случаев, когда искусственная реверберация меньше естествен-

160

влияние первой на результирующую ничтожно

ственной реверберации становится эффективным при

так как естественная реверберация обычно невелика, то ревербера- торы позволяют осуществлять управление .временем реверберации в широких пределах — от tq до Т_ис.

Если искусственная реверберация в общем процессе становится основной, то она по своим акустическим характеристикам должна быть неотличимой от естественной, что возможно при близком сход- стве их частотных характеристик, временных и частотных сцектро>в. Первый из них связан с особенностями данной реверберац^нной системы, тогда как второй определяется исходя из некоторых общих положений.

Как известно, для системы колебательного типа можно составить дифференциальное уравнение. Его решение вида (2.1) позволяет дайти значение каждой робственной частоты f_n и подсчитать плот- ность спектра собственных частот Атг в-любом заданном их интер- вале А/п. Эти величины могут быть определены из наиболее общих формул, которые получены для случая трехмерной системы [151 в виде:

(9.3)

(9.4)

гдр,п_х,.Лу₉. n_z — любое число натурального ряда; L, В, Я и F —ди^ нейные размеры системы и ее объем; S_xy, S_xz, S_yz —• площади взаим- но перпендикулярных ее поверхностей; с. — скорость распростране- ния колебаний.

Из формулы (ft.3) следует, что для трехмерных колебательных систем (гулких камер) собственные частоты, находясь в обратной зависимости от линейных размеров системы, возрастают беспредель- но. Следовательно, чем больше эти размеры, тем ниже ее первые, ограничивающие спектр снизу, собственные частоты и тем быстрее уплотняется частотный спектр.

Согласно формуле (9.4), плотность спектра выражается тремя слагаемыми, каждое из которых связано с характером распростра- нения звуковых волн. Первое слагаемое относится к волнам косого типа, распространяющимся в объеме системы, отражаясь от всех ее внутренних поверхностей. Второе — к волнам касательного типа, которые распространяются в плоскости каждой из поверхностей

161

Sxy, S_X2 и Syz..И, наконец, третье — к волнам осевого типа, распро- страняющимся вдоль направлений, совпадающих с длиной L, ши- риной В и высотой Я системы. Общая плотность спектра для трехмерной системы возрастает больше всего из-за первого слагае- мого, пропорционального квадрату граничной частоты /_п, поменьше из за второго, пропорционального этой чортоте, и совсем мало из-за третьего, постоянного по величине слагаемого.

Если система двухмерная (например, листовой ревербератор), то для нее п_г.=* О, V = 0, S_xz = S_yz = 0 и формулы (9.3) и (9.4) принимают вид: .

(9.5)

(9.6)

Эти формулы показывают, что начальные собственные частоты почти не меняют своих значений, однако их плотность заметно уменьшается. Исчезают не только многочисленные собственные час- тоты, связанные с колебаниями косого типа, но и значительная часть тех, которые обусловлены колебаниями касательного и осе- вого типов.

Переходя к одномерным системам (например, струна), для ко- торых дополнительно обращаются в ноль S_xy и 5, можно формулы (9.3) и (9.4) представить в виде:

(.9,7)

(9.8)

В этом случае, судя по формулам, нижняя граница спектра почти

не изменяется, а плотность Спек- тра становится постоянной и очень малой.

162

Рис. 9,3. Частотные спектры -и кривые зависимости плотности -спектра от час- тоты f для трехмерных (J), двухмерных (2) и одномерных (3) систем.

Выводы, сделанные на основа- нии формул, хорошо иллюстриру- ет рис. 9.3, а, б, на котором приве- дены спектры трех-, двух- и одно- мерной систем и кривые зависи- мости An от /п при Д/п = 10, по- строенные для этих трех случаев. Методы управления искусст- венной реверберацией путем из- менения уровня подмешиваемого сигнала или скорости его затуха- ния отличаются по своим резуль- татам. При первом из них уровень

подмешиваемого сигнала доеныпе основного, начальный этап сумми- рования определяется самим помещением, а искусственная ревербе- рация сказывается на завершающем этапе. Во втором случае, когда сигналы примерно равны, искусственная реверберация проявляет себя и в начале процесса. Поэтому если ч>бъем помещения таков, что вр'емя запаздывания первых отражений для него оптимально, то увеличения общей реверберации следует добиваться первым мето- дом. Второму же отдают предпочтение, когда время запаздывания начальных отражений не отвечает требованиям, а искусственный метод позволяет приблизить это время к оптимальному.

В итоге отметим ряд особенностей искусственной реверберации.

1. Управление отзвуком осуществимо в пределах времени ревер- берации, созданного помещением и данным ревербератором.

2. В целях сохранения структуры ранних отражений, характер- ной для помещений, управление искусственной реверберацией сле- дует проводить путем изменения уровня подмешиваемого сигнала.

3. Уменьшение размеров систем искусственной реверберации приводит к уплотнению и все большему смещению спектра собст- венных частот в высокочастотную область.

4. При переходе от использования трехмерной к двух- или одно- мерной системе резко уменьшается плотность спектра собственных частот и снижается качество реверберационного сигнала.