Распространение отраженного звука, допустимое запаздывание. Предотвращение концентрации звука. Условия возникновения эхо.

 

Отраженные звуковые волны могут быть полезными и вредными.

Полезными являются те, которые равномерно распределяются по объему помещения или направляются в определенные части помещения, не вызывая образования стоячих волн, фо­кусов и эха. В этом случае они способствуют усилению звука, что особенно важно для мест, удаленных от источника звука.

Практически во всех помещениях полезными отражениями являются отражения:

1) от плоской поверхности потолка, на­правленные в зону расположения слушателей (зрителей);

2) от поверхностей боковых стен, расположенных на уровне голов сидящих людей;

3) от плоских и выпуклых поверхностей,: находящихся вблизи источника звука.

Вогнутые поверхности и поверхности, сильно удаленные от слушателей, а также параллельные, хорошо отражающие по­верхности могут создать отражения, нарушающие диффузность звукового ноля (фокусы, эхо, стоячие волны). Эти отра­жения являются вредными.

Образование фокусов в помещениях происходит при отражении звука от вогнутых поверхностей стен и потолков. С точ­ки зрения требований акустики является недопустимым нали­чие фокусов в зоне зрительных мест, вплоть до высоты 1,5 мет­ров над головами сидящих зрителей. Если фокусы располо­жены над, этой зоной, то они не являются опасными. Поэтому в потолке могут быть сделаны вогнутые поверхности малого радиуса кривизны.

 

 

 

 

L – источник звука

О - фокус

 

 

И, наоборот, потолок может быть вогнутым, но так, чтобы радиус кривизны его поверхности не менее чем в 2 раза пре­вышал высоту помещения. В этом случае фокусы лежат вне пределов помещения, ниже его пола.

Часто вогнутой делается задняя стена помещения. При определении ее кривизны следует пользоваться теми же соображениями, что и при проектировании потолков. При расчетах радиус кривизны задней стены следует сравнивать с полной длиной помещения с учетом сцены, эстрады, если они имеются.

При отражении от вогнутой поверхности большой длины наблюдается особое явление. Звук «ползет» по этой поверхно­сти. Два человека, находящиеся в точках А и В, при расстоянии между ними в 60 м могут шепотом переговари­ваться.

Стоячие звуковые волны образуются при наложении воли, распространяющихся вдоль одной прямой навстречу друг дру­гу. Такие волны могут возникать при падении волны на хо­рошо отражающую поверхность под прямым углом.

 

Время запаздывания отраженного звука по отношению к прямому звуку не должно превышать оптимальных значений, в противном случае отражение созда­ет эхо. Для хорошей разборчивости речи требуется меньшее запаздывание перво­го отражения по сравнению с приходом прямого звука, для восприятия музыки — несколько большее. Желательно, чтобы время запаздывания первых отражений не превышало 20-30 мс. Так как скорость звука в воздухе составляет приблизитель­но 340 м/с, то запаздыванию на 20 мс соответствует разность длин пути отражен­ного и прямого звука приблизительно 7 м, на 30 мс — 10 м. Время запаздывания отражений характеризует звучание и зависит от характера воспринимаемого звука.

 

∆t= ((R1+R2)- Rпр) / 340

R1 - расстояние от источника до отражающей поверхности, [м]; R2 -расстояние от отражающей поверхности до точки приема, [м]; Rпр - расстояние от источника до точки приема, [м].

 

Эхо является крупным недостатком акустики помещения. Оно возникает в том случае, если звуковая волна, распростра­няющаяся непосредственно от источника, и эта же волна, отразившаяся от какой-либо поверхности, попадают в ухо слу­шателя с интервалом времени, большим 1/17 секунды. В этом случае слушатель воспринимает эти звуки раздельно, т. е. один и тот же звук для него повторится дважды.

При скорости звука в воздухе, равной 340 м/сек, за 1/17 се­кунды звук проходит путь 20 м (340 * 1/17).

Следовательно, если путь звуковой волны, пришедшей к слушателю после отражения, на 20 м больше, чем путь волны, пришедшей к нему непосредственно от источника, то созда­ются условия для возникновения эха.

 

Эхо обычно возникает в высоких или длинных помещениях. На рис.а показан ход двух звуковых лучей: одного — иду­щего к слушателю в точку С непосредственно от источника, и второго — приходящего в эту же точку после отражения от потолка в точке В.

На рис.б второй луч приходит в точку С после отраже­ния от задней стены.

В первом случае эхо возникает, если (АВ+ВС) — АС≥20 м, во втором —если (AB + BD+DC) — АС≥20 м. Если эхообразующая поверхность является вогнутой, то в точке С возникает фокус, и тогда отраженный звук будет иметь значи­тельную энергию. В этом случае эхо получится очень резким (рис.в).