5.Расчет суммарного уровня звукового давления в помещении(объедигяем формулу для прямого звука и для диффузного)

Lсум=Lk+10lgPel +17 -10lgA-C+20lg Г_L(θ)-20lg r₂

Пример:

рассчитать общий уровень суммарного звукового давления в помещении объемом 5000м3,с временем реверберации Т=2с,чувствительность громкоговорителя 94дБ/Вт/м, мощность громкоговорителя 200Вт, индекс осевой концентрации С=10,угол θ=0град,т.е. Г_L(θ)=1,расстояние до слушателя r₂=30м.

1.Расчет общего поглощения в помещении А=0.161V/Tст=0.161* 5000/2=402.5м2

2.Расчет общего уровня звукового давления

Lсум=94+10lg200+17-10lg402.5-10+0-20lg30=94+23+17-26-10-29.5=68.5дБ

6.Расчет требуемой электрической мощности в помещении для обеспечения расчетного уровня звукового давления.

P_el=10 ^{(Lсум-Lk-17 +10lgA+C-20lg Г}_L^{(θ) +20lg r}₂)^/10

Пример: Какая требуется мощность усилителя, чтобы в помещении объемом 6000м3 и временем реверберации Т=2с создать уровень звукового давления 80дБ на расстоянии 25м,если чувствительность громкоговорителя 90дБ/Вт/м.

А=0.161V/Tст=0.161* 6000/2=483м2

P_el=10 ^{(80-90-17+27+10+20lg25)/10}=10^3.8=6309Вт

Значит выполнить такую задачу с помощью одного ГГ нельзя и надо использовать распределенную систему озвучивания или значительно увеличить чувствительность громкоговорителя.

1.Если использовать ГГ с чувствительностью 107Вт,то получиться 10^2..1=125Вт

2.Если взять два гг (в одной точке)по 107дБ/Вт/м, каждый по 200Вт,то получиться общее давление:

Lсум = Lk+10lgPel +17 -10lgA-C+20lg Г_L(θ)-20lg r₂=107+10lg200+17-10-10lg483

-20lg25=107+10x2.3+17-10-10lg483_-20lg25=82дБ

Lcум=20lgp₁/p0=82дБ, отсюда р₁=2/10^0.9=0.25Па,следовательно общее давление от двух громкоговорителей будет равно

Р=(р₁²+р₂²)^1/2 =0.34Па

Общий уровень от двух громкоговорителей будет Lсум=20lgp/p₀=20lg0.34/2x10^-5=85.7дБ

Таким образом, при проектировании систем ОЗ и ЗУ выбирается несколько громкоговорителей, которые размещаются, исходя из практического опыта и имеющихся рекомендаций для каждого типа помещения . Затем рассчитывается значение их суммарного давления для каждого слушателя ,на каждой частоте с учетом характеристик направленности громкоговорителей и микрофонов.

Для этих целей в настоящее время используются специальные программы типа CATT, ODEON, EASERA и др.

7.Расчет требуемого коэффициента усиления

=Коэффициентом усиления системы ЗУ называется разность уровней звукового давления у дальнего слушателя в присутствии системы ЗУ (L_lH)и в отсутствии системы ЗУ(L_SH)

G =L_lH -L_SH

где L_SH-уровень звукового давления от источника звука до слушателя, L_lH-уровень звукового давления от громкоговорителя до слушателя.Поскольку звуковое давление изменяется обратно пропорционально расстоянию,то формула молжет быть переписана как :

G =20 lg r_SH / r_LH

где r_SH-расстояние от источника до слушателя, r_LH-расстояние от громкоговорителя до слушателя.

Поскольку цель создания системы ЗУ является обеспечение на последнем ряду у слушателя такого же уровня звукового давления, которое он мог бы получить на оптимальном расстоянии (например на 10ряду),то формула преобразуется к следующему виду:

G =20 lg r_SH / r_опт

Эта формула выведена без учета влияния реверберации помещения и для ненаправленного громкоговорителя.

Пример: выберем оптимальное расстояние r_опт=6м,пусть расстояние от источника до слушателя r_SH =40м.

Коэффициент усиления такой системы равен G =20 lg 40/ 6=16.5дБ

=С учетом влияния реверберации в помещении формула для расчета коэффициента усиления изменяется следующим образом (громкоговоритель считается ненаправленным):

G =20 lg r_SH / r_опт -10lg (R²_кр+ r²_SH) / (R²_кр+ r²_опт)

где R_кр-критическое расстояние(радиус гулкости или радиус реверберации), т.е. расстояние, где велина энергии прямого звука и энергии отраженных звуков равны (Епр=Еотр).

Величина R_кр определяется по следующей формуле

R_кр=0.06 (V/T)^0.5

Пример:

Пусть объем помещения 1000м3,время реверберации 2с.Рассчитать коэффициент усиления при тех же условиях.

R_кр=0.06 (V/T)^0.5=0.06(1000/2) ^0.5₌1.34

(R²_кр+ r²_SH)= 1.34²+40²₌1601.79

(R²_кр+ r²_опт)= 1.34²+6²=37.79

10lg(R²_кр+ r²_SH)/ (R²_кр+ r²_опт)=10lg1601.79/37.79=16.2дБ

G =20 lg r_SH / r_опт -10lg (R²_кр+ r²_SH) / (R²_кр+ r²_опт)=16.5дБ-16.2дБ=0.3дБ

Таким образом, коэффициент усиления уменьшится, поскольку за счет реверберации существенно уменьшится разница между уровнем звукового давления без системы ЗУ и в присутствии системы ЗУ.

Если выбрать время реверберации мешьше (т.е. уменьшить уровень энергии реверберирующих звуков), то коэфиициент усиления увеличится. Например,время реверберации Т=0.5с,тогда

R_кр=0.06 (V/T)^0.5=0.06(1000/0.5) ^0.5₌2.68

(R²_кр+ r²_SH)= 2.68²+40²₌1607.18

(R²_кр+ r²_опт)= 2.68 ²+6²=43.18

10lg(R²_кр+ r²_SH)/ (R²_кр+ r²_опт)=10lg1607.18/43.18=15.7

G =20 lg r_SH / r_опт -10lg (R²_кр+ r²_SH) / (R²_кр+ r²_опт)=16.5дБ-15.7дБ=0.8дБ