Файл: Акустика студий и кинотеатров учебное пособие..pdf

7. Подставляя вычисленные в табл. 2.1 значения ctgYcp в формулу (2.10), определяют среднее значение времени стандартной реверберации для данного помеще­ ния на каждой из частот и результаты вычислений зано­ сят в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Среднее значение времени стандартной реверберации

Время станд. ревербера­ ции, сек

8. По результатам измерений строят частотную ха­ рактеристику времени стандартной реверберации дан­ ного помещения.

5.Содержание отчета

Вотчете должны быть отражены: 1) цель данной ра­ боты, 2) краткое описание метода и порядка измерений,

3)таблицы измеренных и вычисленных величин, 4) час­ тотная характеристика времени реверберации.

Котчету должен быть приложен отрезок ленты со снятыми кривыми затухания сигнала (для каждой сту­ денческой бригады).

1.Каковы методы определения стандартной ревербе­ рации и их принципиальные особенности?

2.Почему для измерения времени реверберации реко­ мендуются генераторы сложных колебаний?

3.Почему точность измерения реверберации зависит от расстояния между источником и микрофоном, микро­ фоном и ограничивающими поверхностями?

4.Чем объясняется необходимость определения вре­

мени реверберации как среднего из ряда измерений

вразличных точках?

5.Чем объясняется различие во времени ревербера­ ции на различных частотах?

23

тература», 1952.

Р а б о т а 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФУЗНОСТИ

зв у к о в о го поля

МЕТОДОМ НАПРАВЛЕННОГО МИКРОФОНА

1. Цель работы

Работа предназначается для ознакомления с одним из методов измерения равномерности звукового поля в помещении.

2.Общие сведения

Встатистической теории акустики помещений ста­ вится ряд условий, позволяющих считать, что звуковая энергия распределяется равномерно пр всему объему

исследуемого помещения. Однако в действительности не всегда указанные условия выполняются. В таких слу­ чаях использование формул статистической теории для расчета времени стандартной реверберации приводит к тем большим неточностям, чем более неравномерным будет звуковое поле в помещении. Помимо этого сама по себе неравномерность поля является нежелательной, так как исключает возможность обеспечения строго оди­ наковых условий приема звука для слушателей, располо­ женных в различных точках помещения. Приведенные замечания показывают, что оценка акустических свойств помещения по времени стандартной реверберации в нем не может быть полной и точной, а, следовательно, само время реверберации не может являться единственным критерием для такой оценки,

24

Известно также, что качество воспринимаемых в по­ мещении звучаний в большой степени зависит от времен­ ной структуры ранних отражений. Вот почему считают правильным характеризовать акустические свойства по­ мещений тремя параметрами: временем стандартной ре­ верберации, временной структурой первых отражений и диффузностью звукового поля.

Существует несколько методов определения диффузности звукового поля в помещении.

Наиболее простым является метод определения нерав­ номерности уровня звукового давления. Метод позволяет путем измерения напряжений на выходе микрофона, на­ ходящегося в пределах помещения, в котором работает стационарный источник звука, определить указанный уровень в различных точках помещения и на различных частотах.

Неравномерность поля может быть определена также с помощью самописца. Для этого, изменяя частоту излу­ чаемого сигнала, записывают кривую изменения уровня звукового давления, принятого микрофоном, который перемещается из одной точки помещения в другую. Сравнивая неравномерности частотных характеристик,, снятых в различных точках помещения, можно ко­ личественно оценить частотно-пространственную нерав­ номерность звукового поля.

Если характеристики частотной неравномерности сни­ мать с помощью установки, в которой используется сиг­ нал в виде изменяющейся по ширине полосы статистиче­ ского шума, то количественную оценку диффузности поля можно произвести проще. При условии что расши­ рение полосы шума до определенных пределов приводит к уменьшению неравномерности характеристических кри­ вых и что предельная ширина частотной1полосы тем меньше, чем больше равномерность поля, эта ширина может служить мерой диффузности звукового поля.

Метод определения диффузности поля при помощи остронаправленного микрофона представляет собой инте­ рес в связи с тем, что он позволяет судить не только о равномерности распределения звуковой энергии в по­ мещении, но и дает возможность определить, за счет ка­ ких отражающих поверхностей создается та или иная неравномерность поля. Метод предполагает снятие в раз­

25

личных точках помещения пространственных диаграмм поля отраженных сигналов (рис. 3.1), для чего при рабо­ тающем источнике звука, изменяя угол поворота остро­ направленного микрофо­ на, измеряют звуковое давление для сигналов, приходящих в исследуе­ мую точку с различных

направлений.

Для количественной оценки диффузности по диаграмме поля отражен­ ных сигналов сначала на­ ходят среднее значение энергии для каждой иссле­ дуемой точки помещения по формуле

где А 1, Аг.-.Аг —значения энергий, пришедших к этой точке, выражаемые длиной соответ­ ствующих лучей диаграммы;

_ п —число таких лучей.

Находят относительное значение прямой энергии т 0= =Ао/А и относительное отклонение для энергии отражен­

который, как не трудно заметить, для идеально диффуз­ ного поля будет равен единице. При индексе диффузности не ниже 0,6 звуковое поле принято считать практи­ чески равномерным.

Исследуемый в данной работе метод определения равномерности звукового поля опирается на тот факт, что форма характеристики направленности для микрофо­ нов направленного действия заметным образом изме­ няется при снятии ее в закрытом помещении. Очевидно,

26

что реальные характеристики направленности микрофо­ нов одно- и двустороннего приема будут тем ближе отвечать теоретическим кривым, чем больше будет за­ глушено помещение, т. е. чем меньше будет роль отра­ женной энергии в создании звукового поля в помещении. При полном отсутствии отраженной энергии, как извест­ но, направленные свойства микрофонов одностороннего приема будут характеризоваться кривыми типа Ф1(0) = = 1+cos 0, а для микрофонов двустороннего приема — кривыми типа 0i(0)= cos0 (рис. 3.2).

Нетрудно представить, что при снятии характеристики направленности для любого из направленных микрофо­ нов в помещении с идеально диффузным звуковым полем будет получена кривая в виде окружности (Ф(0) = 1), так как для такого поля энергия, приходящая в каждую точку приема с различных направлений, должна быть одной и той же. В условиях идеальности диффузного поля все микрофоны становятся микрофонами ненаправ­ ленного действия.

Рис. 3.2. Типы характеристик направленности, снятых в сво­ бодном пространстве—Ф, (0); в реальном помещении—Ф2(0)

и в диффузном звуковом поле—Ф (в)

Очевидно, что полярные характеристики направлен­ ности, снятые при помощи микрофонов одноили двусто­ роннего приема в реальных помещениях, будут представ­ ляться некоторой кривой Ф2(0), лежащей между пре­ дельными кривыми Ф(0) и Ф1(0) (рис. 3.2). Чем больше диффузность звукового поля в помещении, тем больше

27

реальная кривая направленности Фг(0) будет прибли­ жаться к идеальной кривой Ф(0). По мере изменения диффузности поля площадь S3 реальной кривой направ­ ленности, снятой в том или другом помещении, будет изменяться. Вот почему по соотношению площадей трех кривых, представленных на рис. 3.2, а или 3.2, б можно судить о диффузности звукового поля в точке приема. Мерой диффузности звукового поля выбрана величина

вой направленности относительно акустической оси мик­ рофона, а также по отдельным неровностям этой кривой можно судить о местонахождении тех поверхностей по­ мещения, за счет которых звуковое поле в нем стано­ вится неравномерным.

3. Описание установки

Принцип, лежащий в основе изучаемого метода опре­ деления диффузности звукового поля, подсказывает вы­ бор аппаратуры, необходимой для его реализации.

Установка для определения диффузности звукового поля, как это видно из рис. 3.3, должна состоять из двух частей.

К первой части относится звуковой генератор Г и подключенный к нему громкоговоритель Гр.

Приемная часть установки представляется в виде на­ правленного микрофона М и измерительного прибора И , позволяющего определять напряжение на выходе мик­ рофона.

Микрофон устанавливается на поворотном устрой­ стве, с помощью которого можно изменять угловое его положение и определять угол поворота.

28

Для измерения площадей, ограничиваемых характе­ ристиками направленности микрофона, которые сни­ маются в данной работе, используется прибор, называе­ мый планиметром. Планиметр состоит из металлической опоры, в центре которой имеется отверстие, куда встав­ ляется острие металлического свободно вращающегося рычага. Этот рычаг сочленен с другим. На одном конце второго рычага имеется держатель с иглой, а на дру­ гом— устройство, по показанию которого определяется

Рис. 3.3. Схема установки для определения диффузности звукового поля:

Г —генерптор; Гр —громкоговоритель; .И—-микрофон; У—уси­ литель; И —измерительный прибор

площадь интересующей нас фигуры. Опора с закреплен­ ным концом первого рычага устанавливается в некото­ рой точке вблизи фигуры, площадь которой необходимо определить. После этого иглой с держателем обводят по контуру фигуры так, чтобы колесо измерительного устройства все время катилось по плоскости чертежа. Площадь измеряемой фигуры будет равна разности отсчетов измерительного устройства, снятых в начале и конце процесса измерения.

4.Методика проведения работы

иобработка результатов

Для определения диффузности звукового поля в по­ мещении прежде всего необходимо^ получить полярные характеристики направленности, измеренные в исследуе­

29

мом помещении — Фг(0)— и на открытом воздухе или в хорошо заглушенной камере — Ф1(0).

Подключая к звуковому генератору Г громкоговори­ тель Гр, находящийся в заглушенной камере, и помещая в эту камеру, например, однонаправленный микрофон М, с помощью прибора производят измерение напряжения на выходе каждый раз после поворота на новый угол.

Этот поворот осуществляется в горизонтальной пло­ скости на угол 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300, 330 и 360°.

Указанные измерения выполняют на частотах 250, 500, 1000, 2000 и 4000 Гц и результаты измерений зано­ сят в табл. 3.1.

Таблица 3.1

мого" помещения и данные их записывают в таблицу типа 3.1.

При измерениях, выполненных в ряде точек помеще­ ния, результаты их усредняются по точкам.

Пользуясь материалами измерений, выполненных в заглушенной камере и исследуемом помещении, на миллиметровой бумаге в одном и том же масштабе строят относительно одной и той же точки совмещенные полярные характеристики направленности — Фг(0) и Фг(0). Кроме того, в той же точке* на графике строят окружность, соответствующую характеристике Ф(6) так, чтобы все три характеристики совпадали на линии аку­ стической оси микрофона. Такие графики строят для всех указанных выше частот.

Устанавливают неподвижную опору планиметра на листе с графиками в стороне от них и крепят к ней по­

30