Волновая теория расчета звукового поля в помещении. Формула для расчета резонансов. Три вида волн. Зависимость плотности резонансов от объема помещения.

Статистическая теория. Определение диффузного звукового поля. Основные параметры звукового поля, используемые в статистической теории.

Статистическая теория разработана на протяжении ХХ века в трудах У. Сэбина и Ф. Эйринга, а также их последователей. В ней оперируют неограниченным числом отражений, происходящих при движении волн по множеству путей, но пренебрегают прямым путем. Введены статистические параметры: средняя статистическая длина пробега между двумя отражениями и средняя статистическая задержка сигнала на этом пути. Суммируя эти задержки за время, в которое плотность звуковой энергии уменьшится в 106 раз, определяют важнейший числовой акустический параметр помещения — время реверберации Т.

 

Получающееся расчетное значение времени реверберации тем ближе к истинному, чем медленнее спадает звуковая энергия, то есть чем меньше коэффициент поглощения и чем ближе соотношение размеров помещения к «золотому сечению».

 

Огромным достижением статистической теории явилась возможность численно определить время реверберации. Однако следует всегда критически относиться к получаемым результатам и не доверять им слепо.

 

Все статистические формулы имеют общий недостаток: если количество отражений мало, то средняя статистическая оценка времени реверберации невозможна.

 

Диффузное поле – поле которое обладает следующими свойствами:

 

o средние по времени значения плотности звуковой энергии во всех точках помещения равны (это свойство называется однородностью)',

 

o направления прихода потоков энергии в каждой точке поля равновероятны и средние значения энергии по различным направлениям одинаковы (это свойство называется изотропностью)

 

Проще говоря диффузное поле является однородным и изотопным.

 

Основные параметры звукового поля в помещении, которые могут быть определены с помощью статистической теории, следующие:

 

Время стандартной реверберации является важнейшей характеристикой качества звучания музыкальных и речевых источников в данном помещении. Оно может меняться от 0,1-0,5 с в сильно заглушенных помещениях до 5-6 с в гулких помещениях.

 

Время реверберации.

 

 

В конце 19 века Wallace Clement Sabine начал эксперименты в Гарвардском университете с целью изучения воздействия поглощений на время реверберации. Используя портативные духовые инструменты и органные трубы как источник звука, секундомер и уши, он измерил время от прекращения звучания источника до того момента, пока оставшийся звук станет невнятным (примерно 60 дБ). Он обнаружил, что время реверберации пропорционально размерам комнаты и обратно пропорциональна сумме поглощений.

RT60 (Reverb time - время реверберации) это время необходимое для того, чтобы отражения звука распались на 60 дБ ниже уровня прямого звука. Время реверберации зачастую устанавливают как одно значение, однако оно может быть измерено в разных частотных диапазонах сигнала (от 20 Гц до 20 кГц), или точнее в узких частотных полосах (одной октаве, 1/3 октавы, 1/6 октавы, и т.д.). Как правило, время реверберации измеряемое в узких частотных полосах будет отличаться в зависимости от частот содержащихся в полосе (высокие частоты затухают гораздо быстрее низких).

Оптимальное время реверберации зависит от типа музыки или звуков, которые должны звучать в пространстве. Помещения используемые для передачи речи, обычно требуют более короткого времени реверберации, для большей разборчивости слов. Если отраженный звук от одного слога слышен когда произносится следующий слог, то это может затруднить распознавание сказанного слова. Слова "кот", "кол", и "ком" могут быть очень похожи. С другой стороны, если время реверберации слишком коротко, то может пострадать тембровый баланс и громкость.

Основные факторы, влияющие на время реверберации, это размер и форма помещения, а также материалы, используемые при его строительстве. На время реверберации может повлиять любой объект помещённый в комнату, в том числе люди и их имущество.