II. Проверка потолочных и стеновых звеньев на допустимость геометрических (зеркальных) отражений

Лучевой метод анализа формы зала предполагает, что отражение звуковых волн от его ограждающих поверхностей происходит по закону «зеркала» (как в геометрической оптике для света). Такое допущение заведомо справедливо, если размеры отражательных звеньев потолка и стен намного превосходят длину звуковой волны (l_min >> ). Если же , то такое допущение слишком грубо и, по существу, не допустимо.

Для промежуточных случаев (между этими двумя крайними), когда размеры отражателя звука соизмеримы с длиною звуковой волны, имеется более определенный критерий, учитывающий не только размеры отражателя, но и взаимное расположение источника и приемника звука (слушателя) по отношению к такому отражательному элементу.

Применим этот критерий допустимости зеркальных отражений для 1-го элемента потолка (рис.2), ориентируясь на среднюю длину звуковой волны м.

На этом рисунке:

2a – минимальный размер плоского отражателя;

2b – его наибольший размер (ширина 1-го потолочного элемента в плане, против его середины С₁);

R₀ – расстояние от исполнителя на авансцене до центра отражателя;

R – расстояние от центра отражателя до слушателя М;

g – угол падения (отражения) звуковой волны с нормалью к плоскости отражателя.

В конкретном примере:

a = 3м, b = 7,6м, , R₀ = 7,6м, R = 15м, l =1м.

Предварительно вычисляем два вспомогательных параметра:

, .

Тогда ошибка в уровне силы звука, отраженного от потолочного элемента 1 и приходящего к слушателю М (в приближении волновыми свойствами звука) составит: дБ.

Критерий такой: Если ∆L≥ 5 дБ, то геометрические отражения не допустимы; если же ∆L< 5 дБ, то метод лучевой акустики здесь оправдан.

Критерий такой: Если дБ, то геометрические отражения допуст

мы, независимо от того, попадает ли звуковой луч в центр отражат

Критерий такой: Если ∆L ≥ 5 дБ, то геометрические отражения не;

Невыполнение данного критерия для небольших по размеру потолочных и стеновых элементов еще не предполагает априори неудовлетворительной акустики зала; оно лишь означает, что для анализа его акустических качеств нужно привлекать методы волновой акустики.

III. Проверка слушательских мест на критический интервал запаздывания (на эхо)

К любому слушателю в зале (за 8-ми метровой зоной от исполнителя на сцене) приходят не только прямой звук со сцены, но и масса отраженных звуков от элементов ограждающих поверхностей зала. Особенно важны первые, наиболее сильные отражения.

Но отраженные звуки приходят к слушателю с некоторым запаздыванием во времени, чем прямой звук. Если такое запаздывание значительно, то возможно наложение звуков с образованием эха (повторения звука).

Критичность эха зависит не только от времени запаздывания первых сильных отражений по отношению к прямому звуку, но и от их относительной интенсивности, направлений прихода к слушателю, частоты прихода последующих более слабых отражений, то есть, в конечном счете, от структуры звуковых отражений на данном слушательном месте.

Очевидно, она зависит и от вида (жанра) речевых или музыкальных программ, причем для музыки эхо не столь критично, как для речи.

Для залов многоцелевого назначения критическое время (интервал) запаздывания первых отражений по отношению к прямому звуку принимается равным мс (для чисто музыкальных залов оно выше ( мс).

При скорости звука в воздухе м/с это соответствует различию в длинах пробега прямого и отраженного звуков, приходящих к слушателю, порядка м.

Таким образом, проверка слушательных мест на возможность образования простого эха (на стадии проектирования зала) сводится к измерению (по плану и разрезу зала) различия в «длинах пробега» прямого звука от источника на авансцене и первых отражений от стен и потолка, приходящих к слушателю:

В курсовой работе рекомендуется сделать проверку на возможность образования эха для нескольких слушательских мест, например, для 3-х мест на центральной оси зала и 2-х мест у боковых стен.

Наиболее просто такая проверка проводится для кресел на центральной оси зала, если речь идет об отражениях от потолочных элементов. Достаточно иметь только продольный вертикальный разрез зала.

На рис.3 показано, как найти «длину запаздывания» между прямым звуком от исполнителя U на авансцене и отраженным от 1-го потолочного элемента звуком для слушателя С на центральной оси в средней части зала.

Рис.3.

м; м;

м ( м)

[Здесь – мнимое (зеркальное) изображение источника U на авансцене в потолочном элементе 1; т. К – место отражения звука от этого элемента].

В точку С поступит первое отражение и от 2-го потолочного элемента. Для него проверка на критическую длину запаздывания делается аналогично.

Очевидно и без вычислений, что для слушателей первых рядов, при высоком потолке в передней части зала, вероятность образования эха выше, чем для более удаленных от сцены мест, так как здесь .

Не составляет трудностей нахождение «длины запаздывания» звуков, отраженных от элементов стен, если только голова слушателя находится на одной высоте с источником звука на сцене. Здесь достаточно произвести измерения расстояний только по плану зала.

; ,

где, V – положение исполнителя на авансцене, С – положение слушателя (на плане зала), – положение «мнимого» (зеркального) источника на плане от рассматриваемого элемента стены.

Сложнее сделать проверку на критический интервал запаздывания потолочных отражений для слушателей не на осевой линии зала. В этом случае нужно делать вспомогательные построения на разрезе и плане зала.

На рис. 4 показана схема расчета «длины запаздывания» звуковой волны, отраженной от 1-го потолочного элемента для слушателя С не на осевой линии зала.

Здесь, С – положение слушателя на плане зала, С* – его положение на разрезе зала; К и К₁ – положение участка потолка (в разрезе и плане, соответственно), от которого поступает отражение к слушателю

м,

м,

м ( м).

Подобные построения нужно делать и для стеновых отражений, если исполнитель на сцене V и слушатель С не находятся на одном уровне (см. “Руководство по акустическому проектированию залов многоцелевого назначения”).