Акустика помещений

Как звук заполняет помещение

Звуки голоса оратора, обращающегося к аудитории, распространяются в виде сферических волн.

Рисунок. 17. Импульс звука в помещении через 1/60 сек. после выхода из источника.

Ударяясь о границы помещения, они в той или иной степени отражаются, поглощаются и передаются через стены в зависимости от свойств стен. На рис. 17 изображено положение импульса звука в помещении длиной в 18,3 м и шириной в 12,2 м через1/60 сек. после того, как он вышел из точки S. Скорость распространения звука очень велика (при обычной температуре — около 340 м/сек.), и благодаря последовательным отражениям он быстро заполняет все помещение. При этом энергия импульса уменьшается вследствие поглощения некоторой части падающего звука при каждом отражении; это приводит к постепенному замиранию звука.

Рисунок 18 представляет положение импульса звука на 1/60 сек. позже, чем на рис. 17. Мы видим увеличение числа отражений и интерференцию волн.

Рисунок 18. Импульс звука через 2/60 сек. после выхода из источника.

Легко представить себе явление через 1/10 сек. после многократного отражения звука не только от стен, как на рис. 18), но также и от потолка и пола; каждый элемент объема помещения будет теперь заполнен волнами, распространяющимися во всех направлениях.

Рисунок 19. Фотография волн на поверхности воды, иллюстрирующая распространение звуковых волн в зале.

Импульс, изображенный на рис. 17 и 18 — это специальный случай звука гораздо меньшей длительности, чем те, которые мы обычно слышим в залах. Так, обыкновенный музыкальный тон состоит из длинной последовательности правильно чередующихся сгущений и разрежений воздуха. Звуки речи по своей природе также носят музыкальный характер, хотя обычно они менее правильны и более отрывисты, чем музыка. Рисунок 19 является фотографией водяных волн, аналогичных волнам простого музыкального звука в зале. На стеклянное дно сосуда с водой поставлена на ребро тонкая металлическая полоска, в миниатюре изображающая сечение зала. Прерывистая струя воздуха, направляемая на поверхность воды, создает распространяющиеся кругами волны, отражающиеся от металлического контура. Волны могут наблюдаться стробоскопически: вспышки света, проходящие через дно сосуда, отбрасывают тень от волн на расположенное над водой матовое стекло. Такая установка изображена на рис. 20). Отверстия во вращающемся диске регулируют прерывание струи воздуха и вспышки света. Эти водяные волны вполне подобны по своему поведению звуковым волнам, и с их помощью легко изучать акустические эффекты, обусловливаемые проектируемыми архитектурными деталями зала. Таким образом, конструкции, вызывающие неблагоприятные акустические эффекты, могут быть изменены еще до окончания общего проекта. Для детального изучения распространения и отражения этих водяных волн применяется кинематографическая съемка.

Читайте так же:  Отражение звука - эхо

Рассматривая (рис. 18 и 19), мы видим, как звуковые волны заполняют помещение, испытывая множество отражений и образуя смешанный, так называемый «диффузный» звук, для которого в каждой точке помещения звуковой поток одинаков в любом направлении.

Рисунок 20. Схема прибора для стробоскопического наблюдения волн на поверхности воды.

Это случайное распределение волн усложняется появлением «собственных», или «нормальных», колебаний. Например, отражение звука, распространяющегося между параллельными стенами или между полом и потолком, вызывает возникновение стоячих звуковых волн, если частота первоначального звука способствует этому явлению. Некоторые элементы сложного звука будут непропорционально усилены, и первоначальный звук окажется искаженным. Мы разберем это явление позднее; пока же достаточно заметить, что собственные колебания играют большую роль в маленьких помещениях, предназначенных для радиовещания и звукозаписи. Для больших же залов обычных размеров и формы и при частотах звука не ниже 100 колебаний в секунду можно пренебречь искажениями, вызванными собственными колебаниями: средняя громкость будет одинакова для всех слушателей, — даже для тех, кто находится в самых дальних углах помещения.

Хотя отражение звука и дает некоторое полезное увеличение громкости, но в то же время оно может явиться причиной акустических недостатков помещения.

Так, при каждом отражении от твердых и гладких стен теряется очень мало энергии. В помещении с такими стенами происходит большое количество отражений до наступления полного замирания звука. Это продление звучания, или реверберация, является одним из наиболее обычных акустических недостатков залов.

Рисунок 21. Схема наложения друг на друга ряда музыкальных звуков, наподобие наложения следующих один за другим звуков рояля при игре с нажатой правой педалью

Слушателям очень трудно следить за речью оратора, выступающего в таком зале: звуки слишком долго не замирают, и следующие друг за другом слова частично перекрывают друг друга; речь воспринимается как малоразборчивая. Этот недостаток устраняется применением для облицовки стен специальных звукопоглощающих материалов, увеличивающих потерю энергии при отражении звука и ускоряющих его замирание.

Читайте так же:  Артикуляция

При исполнении музыки в зале с продолжительной реверберацией последовательные тона перекрывают друг друга и производят тот же эффект, как и игра на рояле при нажатой правой педали (рис. 21). Реверберация меньше мешает музыке, чем речи, так как в музыке часто даже стремятся к удлинению и слиянию звуков, но наложение друг на друга слов речи всегда является недостатком. При исправлении акустики залов, предназначенных как для музыки, так и для речи, обычно выбирают промежуточное значение времени реверберации, которое несколько короче, чем это нужно для музыки, Несколько длиннее наилучших условий для речи, а в общем — удовлетворительно для обоих.

Помимо реверберации, отражение звуков вызывает целый ряд других вредных явлений: эхо, интерференцию, «размазывание» звука и резонанс. Условия идеальной акустики в зале. Осуществление идеальных акустических условий в зале требует, чтобы звук средней силы доходил до каждого слушателя с достаточной громкостью, при отсутствии эхо и искажений. Кроме того, звуки должны достаточно быстро замирать, не интерферируя с последующими звуками. Эти идеальные условия редко встречаются в залах. Отражения от стен вызывают искажения и обусловливают неравномерную громкость в различных частях помещения; ото делает невозможным без специальных устройств одновременно получить достаточную громкость и приемлемое время реверберации. Впрочем, даже значительное отклонение от идеальных условий не встречает возражений со стороны среднего слушателя, и любой зал обычных размеров и формы можно оборудовать так, чтобы он в общем удовлетворял средним требованиям.

Оцените статью
Архитектурная энциклопедия
Сайт оптимизирован: @tm_project  Landing Club Adblock
detector