II. Проверка потолочных и стеновых звеньев на допустимость геометрических (зеркальных) отражений

Лучевой метод анализа формы зала предполагает, что отражение звуковых волн от его ограждающих поверхностей происходит по закону «зеркала» (как в геометрической оптике для света). Такое допущение заведомо справедливо, если размеры отражательных звеньев потолка и стен намного превосходят длину звуковой волны (l_min >> ). Если же , то такое допущение слишком грубо и, по существу, не допустимо.

Для промежуточных случаев (между этими двумя крайними), когда размеры отражателя звука соизмеримы с длиною звуковой волны, имеется более определенный критерий, учитывающий не только размеры отражателя, но и взаимное расположение источника и приемника звука (слушателя) по отношению к такому отражательному элементу.

Применим этот критерий допустимости зеркальных отражений для 1-го элемента потолка (рис.2), ориентируясь на среднюю длину звуковой волны м.

На этом рисунке:

2a – минимальный размер плоского отражателя;

2b – его наибольший размер (ширина 1-го потолочного элемента в плане, против его середины С₁);

R₀ – расстояние от исполнителя на авансцене до центра отражателя;

R – расстояние от центра отражателя до слушателя М;

 – угол падения (отражения) звуковой волны с нормалью к плоскости отражателя.

В конкретном примере:

a = 3м, b = 7,6м, , R₀ = 7,6м, R = 15м,  =1м.

Предварительно вычисляем два вспомогательных параметра:

, .

Тогда ошибка в уровне силы звука, отраженного от потолочного элемента 1 и приходящего к слушателю М (в приближении волновыми свойствами звука) составит: дБ.

Критерий такой: Если ∆L≥ 5 дБ, то геометрические отражения не допустимы; если же ∆L< 5 дБ, то метод лучевой акустики здесь оправдан.

Критерий такой: Если дБ, то геометрические отражения допуст

мы, независимо от того, попадает ли звуковой луч в центр отражат

Критерий такой: Если ∆L ≥ 5 дБ, то геометрические отражения не;

Невыполнение данного критерия для небольших по размеру потолочных и стеновых элементов еще не предполагает априори неудовлетворительной акустики зала; оно лишь означает, что для анализа его акустических качеств нужно привлекать методы волновой акустики.

III. Проверка слушательских мест на критический интервал запаздывания ( на эхо)

К любому слушателю в зале (за 8-ми метровой зоной от исполнителя на сцене) приходят не только прямой звук со сцены, но и масса отраженных звуков от элементов ограждающих поверхностей зала. Особенно важны первые, наиболее сильные отражения.

Но отраженные звуки приходят к слушателю с некоторым запаздыванием во времени, чем прямой звук. Если такое запаздывание значительно, то возможно наложение звуков с образованием эха (повторения звука).

Критичность эха зависит не только от времени запаздывания первых сильных отражений по отношению к прямому звуку, но и от их относительной интенсивности, направлений прихода к слушателю, частоты прихода последующих более слабых отражений, то есть, в конечном счете, от структуры звуковых отражений на данном слушательном месте.

Очевидно, она зависит и от вида (жанра) речевых или музыкальных программ, причем для музыки эхо не столь критично, как для речи.

Для залов многоцелевого назначения критическое время (интервал) запаздывания первых отражений по отношению к прямому звуку принимается равным мс ( для чисто музыкальных залов оно выше ( мс).

При скорости звука в воздухе м/с это соответствует различию в длинах пробега прямого и отраженного звуков, приходящих к слушателю, порядка м.

Таким образом, проверка слушательных мест на возможность образования простого эха (на стадии проектирования зала) сводится к измерению (по плану и разрезу зала) различия в «длинах пробега» прямого звука от источника на авансцене и первых отражений от стен и потолка, приходящих к слушателю:

В курсовой работе рекомендуется сделать проверку на возможность образования эха для нескольких слушательских мест, например, для 3-х мест на центральной оси зала и 2-х мест у боковых стен.

Наиболее просто такая проверка проводится для кресел на центральной оси зала, если речь идет об отражениях от потолочных элементов. Достаточно иметь только продольный вертикальный разрез зала.

Н

а рис.3 показано, как найти «длину запаздывания» между прямым звуком от исполнителя U на авансцене и отраженным от 1-го потолочного элемента звуком для слушателя С на центральной оси в средней части зала.

Рис.3.

м; м;

м ( м)

[Здесь – мнимое (зеркальное) изображение источника U на авансцене в потолочном элементе 1; т. К – место отражения звука от этого элемента].

В точку С поступит первое отражение и от 2-го потолочного элемента. Для него проверка на критическую длину запаздывания делается аналогично.

Очевидно и без вычислений, что для слушателей первых рядов, при высоком потолке в передней части зала, вероятность образования эха выше, чем для более удаленных от сцены мест, так как здесь .

Не составляет трудностей нахождение «длины запаздывания» звуков, отраженных от элементов стен, если только голова слушателя находится на одной высоте с источником звука на сцене. Здесь достаточно произвести измерения расстояний только по плану зала.

; ,

где, V – положение исполнителя на авансцене, С – положение слушателя (на плане зала), – положение «мнимого» (зеркального) источника на плане от рассматриваемого элемента стены.

Сложнее сделать проверку на критический интервал запаздывания потолочных отражений для слушателей не на осевой линии зала. В этом случае нужно делать вспомогательные построения на разрезе и плане зала.

На рис. 4 показана схема расчета «длины запаздывания» звуковой волны, отраженной от 1-го потолочного элемента для слушателя С не на осевой линии зала.

Здесь, С – положение слушателя на плане зала, С* – его положение на разрезе зала; К и К₁ – положение участка потолка (в разрезе и плане, соответственно), от которого поступает отражение к слушателю

м,

м,

м ( м).

Подобные построения нужно делать и для стеновых отражений, если исполнитель на сцене V и слушатель С не находятся на одном уровне (см. “Руководство по акустическому проектированию залов многоцелевого назначения”).