Собственные колебания

Предыдущее рассмотрение, раскрывающее нам действие первых нескольких отражений, чрезвычайно существенно как для определения полезного эффекта отраженного звука, так и для выяснения, возможно ли в данном помещении эхо. Эти первые отражения происходят за малую долю секунды. С течением времени число отражений увеличивается, и звук становится все более и более «смешанным». Оказывается, однако, что некоторые потоки звуков, идущие в определенных направлениях, усиливаются благодаря повторным отражениям и становятся слишком громкими. Подобный резонанс хорошо заметен в небольших помещениях, например в ванных комнатах с их сильно отражающими стенами.

Рисунок. 28. График, показывающий наложение звуков четырех последовательно произнесенных слов в помещении с сильной реверберацией.

Рисунок 29. Уменьшение перекрывания звуков (см. рис. 28) при оборудовании помещения поглотителем.

В радиовещательных студиях резонансы представляют собой серьезную проблему, так как они искажают «высокую точность» передачи звуков, чрезмерно усиливая их некоторые компоненты.

Уравнение для частот этих собственных колебаний записывается так:

где р, q и r — числа 0, 1, 2, 3 и т. д. для различных собственных колебаний; l, w и h—соответственно длина, ширина и высота помещения, с — скорость звука. Так, например, если q=0 и r= 0, то f=cp/2l это дает собственные колебания, параллельные длине помещения. Если длина помещения равна 3 м, скорость звука 340 м/сек., а р=1, то f=340/(2 х З)=57 колебаний в секунду; для р=2 находим, что f=114 колебаний в секунду и т. д. Такие же колебания можно возбудить в направлениях, параллельных ширине и высоте комнаты. Можно также получить диагональные колебания, например при р=1, q = 1 и r=0

Как ослабить собственные колебания

Для ослабления собственных колебаний следует облицовывать звукопоглощающим материалом три смежные поверхности помещения: это уменьшает одновременно продольные, поперечные и вертикальные колебания. Установка поглощающих материалов только на потолке оказывается недостаточной, так как тогда ослабятся главным образом вертикальные отражения между полом и потолком, а непосредственного влияния на горизонтальные колебания облицовка иметь не будет. В залах облицовка боковых стен существеннее, чем обработка потолка, так как кресла и присутствующая публика дают известное поглощение вертикальных колебаний, но не влияют на горизонтальные. При работах по исправлению акустических свойств помещений необходимо учитывать собственные колебания и добиваться их ослабления рациональным расположением поглощающих материалов.

Из теории собственных колебаний следует, что наиболее эффективными местами для расположения поглощающих материалов являются углы помещения и стыки стен.

Система усиления и воспроизведения звука. Чрезвычайно важным этапом в акустическом оборудовании общественных помещений явились системы усиления и воспроизведения звука.

Рисунок. 30. Расположение элементов системы звукоусиления в театральном зале. На графике нанесены уровни интенсивности звука в точках А, В, С, D, Е, F в партере. Кривая О изображает уровень интенсивности, создаваемый самим источником, кривая L — уровень, даваемый громкоговорителем, и кривая Т — суммарный уровень интенсивности. Результирующий уровень интенсивности почти одинаков во всех точках (по Олсону, «Элементы инженерной акустики»).

В этих системах энергия звука, принимаемого микрофоном, преобразуется в электрический ток. После усиления ток превращается снова в звук, но уже более громкий; этот усиленный звук направляется из громкоговорителей прямо на слушателей. Таким образом, вместо сравнительно слабого звука голоса оратора, распространяющегося сферическими волнами, громкоговоритель дает мощный пучок звука, непосредственно направленный в зал.

Действие этого устройства похоже на действие автомобильных фар в туманную погоду. Громкоговоритель подобен акустической фаре, пронизывающей «туман» реверберации и концентрирующей громкий звук на слушателе, позволяя ему, таким образом, «видеть» (слышать) звук. Хорошая система звукоусиления создает одинаковую слышимость для всех находящихся в помещении; громкость звука одинакова как для тех, кто сидит вблизи оратора, так и для слушателей в задних рядах. Повышается и общий уровень громкости звука, и внимание аудитории удерживается надежнее, чем слабым звуком голоса оратора. Это оказалось особенно важным для людей с плохим слухом. На рис. 30 показано, как достигается равномерное распределение звука в зале при помощи усилительной системы. Нужно отметить, что уровень громкости соответствует приемлемой величине в 60 децибел. Применение системы звукоусиления ставит перед акустикой помещений новые задачи. Хотя значительная часть энергии звукового пучка из громкоговорителя и поглощается аудиторией (одежда и кресла), необходимо во избежание эхо или нежелательной концентрации звука обеспечить значительное уменьшение отражений от задних стен. Это достигается выбором такой формы задних стен, при которой нарушаются правильные отражения и устраняется возможность концентрации звука; кроме того, применяется установка специальных звукопоглощающих устройств.

Adblock detector