Акустика помещений. Распространение звука в закрытых и открытых помещениях. Акустика помещений в рамках статистической теории, страница 2

                                     (5.29)

– процесс нарастания звука в помещении.

Рис. 1. Кривые нарастания и затухания звука в помещении (диффузное поле):

1 – реальная ситуация,

2 – диффузное поле в помещении.

Для уровня плотности энергии можно записать:

              (5.30)

,                                             (5.31)

b – показатель затухания,

Рис. 2. Нарастание и спадание звуковой энергии.

Более наглядное  представление рпоцесса затухания и нарастания уровня плотности  применительно к слуховому аппарату человека.

Реверберация ( reverberation = отзвук, отраженный звук), процесс уменьшения плотности звуковой энерги, процесс затухания звука.

Уровень затухания уменьшается по линейному закону довольно медленно, нарастание идет быстро. Процесс затухания – реверберация.

          Характеристики помещения.

1. Акустическое отношение.

Звуковое поле в помещении - сумма составляющих прямого звука (которые не испытывают отражения) и поля отраженной волны. Поле отраженной волны часто называют диффузным полем. Эту составляющую называют диффузной.

,                                          (5.32)

– акустическое отношение. Отношение плотности энергии  отраженных звуков к плотности энергии прямого. Как определить экспериментально ?

Отраженные волны являются помехами, поэтому R – показатель акустических свойств в некотором установившемся режиме.

,  - акустическое отношение в (дБ)   (5.33)                      

Если источник излучает сферические волны,то:

,                                        (5.34)

где W – коэффициент осевой концентрации.

,                  (5.35)

Из вышеприведенных формул выведем:

,                                         (5.36)

R – частотно зависимо. R < 1 бывает редко.

В реальных условиях R» 10¸15 – уровень отраженных волн выше уровня поля прямого сигнала

Если R велико, то высок уровень отражения, а значит  велико и количество помех.

R > 4	Большое количество помех для приема речи
R > 6¸8	Много для музыкальных передач
R > 10¸12	Плохо для органа
R < 2	Музыка звучит сухо
R » или < 1	Хорошо для речи

r - расстояние от источника звука, где R = 1  называется радиусом гулкости. При больших r появляется гулкость помещения.

          Чёткость звучания.

Четкостью звучанияназывается отношение суммы плотностей энергй прямого и отраженного  звука, приходящих в данную точку помещения в течении времени меньшего или равного 60 мсек после прихода прямого звука и поэтому воспринятых слитно с ним к общей плотности энергии:

,                                      (5.37)

Четкость звучания характеризует относительную величину всей полезной энергии (в течении 60 мсек, включая полезную энергию отраженного звука). В этом преимущество S_r перед R.

          Время реверберации.

          Время реверберации – основная характеристика помещения, т.е. время затухания звука условились оценивать временем уменьшения плотности энергии и интенсивности в 10⁶ раз, а по звуковому давлению в 10³ раз. Это время называется временем стандартной реверберации, т.е. L_p уменьшается на 60 дБ, в отсутствии помех. Прямого объяснения этому нет. Это было экспериментально выведено Сэбином при помощи органа и секундомера. При шумах и помехах (30 -40 дБ – жилая комната), T уменьшается.

Время реверберации прямо пропорционально V и обратно пропорционально S Коэффициент пропорциональности (к) равен 0,161. к=[сек/м].

,                                               (5.38)

Это соотношение можно вывести. Известно, что

,                                       (5.39)

,                                          (5.40)

,                                  (5.41)

,                                    (5.42)

– формула Эйринга,  Т=[сек]

,                                                  (5.43)

где – реверберационный коэффициент поглощения, в отличие от  при установившемся режиме

Если  и , тогда для малых коэффициентов поглощения соотношение для нахождения времени реверберации имеет следующий вид:

,                                      (5.44)                        

– формула Сэбина.

В 1829 году было замечено, что объем помещения влияет на время ревербераци. За счет этого в формулу вводится постоянная затухания на частотах более 1000 Гц.

m - вязкость [кг/мс] . Эта формула применяется при расчетах больших помещений:

,                                         (5.45)

– полная формула Эйринга.

С дополнительным поглощением считаются в больших помещениях на частотах более 1000 Гц.

По формуле (5.39) можно определить  в гулкой камере. Как ?

125 – 150 мсек – постоянная времени слуха. Соответствует времени реверберации от 0,85 до 1,05. Считается, что если время реверберации меньше 0,85, то незаметно за счет строения уха.