Распределение отраженного звука

Анализ распределения в зале отраженных звуков предпринимается при проектировании с целью рационального выбора формы и профилей ограждающих поверхностей. При этом решаются задачи предотвращения акустических дефектов зала, повышения диффузности (рассеянности) отраженного звукового поля, улучшения слышимости дополнением прямого звука интенсивными первыми отражениями. Задачи решаются методами геометрической акустики: построением лучевых эскизов зала.

При расчете геометрических (лучевых) отражений распространяющаяся звуковая волна заменяется лучом соответствующего направления, подчиняющимся законам геометрической оптики, которые сводятся к следующему:

- лучи: падающий и отраженный, а также нормаль в точке падения к элементу отражающей поверхности, лежат в одной плоскости (лучевая плоскость);

- угол падения равен углу отражения.

Обычно строят геометрические отражения в вертикальной плоскости по оси симметрии зала, в горизонтальной – на уровне источника звука. На рис. 6.1 приведен пример построения лучевого эскиза. Высота источника над полом эстрады или сцены принимается равной 1, 5 м, а высота точки приема над полом – 1, 2 м (уровень уха сидящего зрителя).

Допустимость построения геометрических (лучевых) отражений зависит от длины звуковой волны, размеров отражающих поверхностей и их расположения по отношению к источнику звука и к точке приема. Отражающая конструкция должна иметь массу не менее 20 кг/м², ее коэффициент звукопоглощения для рассматриваемых частот не должен превышать 0, 1. Линейные размеры отражающей поверхности должны превышать длину звуковой волны не менее чем в 1, 5 раза. В случае криволинейной отражающей поверхности наименьший радиус кривизны должен превышать длину звуковой волны не менее чем в 2 раза.

Отражающие поверхности следует проектировать таким образом, чтобы приведенные условия выполнялись, по крайней мере, для частот 300-400 Гц, которые наиболее важны для разборчивости речи. Если условия применимости геометрических отражений выполнены для центральной точки отражающей поверхности, то их построение допустимо и для любой точки, отстоящей от краев не менее чем на половину длины звуковой волны. Поскольку частотам 300-400 Гц соответствует длина звуковой волны м, то точки для проверки геометрических отражений должны выбираться на расстоянии не менее 0, 5 м от краев отражающей поверхности, а размеры отражателя должны превышать 1, 5м.

a – продольный разрез зала; б – план зала; - источник звука; – точка приема; – нормаль к отражающей поверхности

Рисунок 6.1 – построение лучевого эскиза

При построении геометрических отражений используют метод мнимого источника , который симметричен действительному точечному источнику по отношению к отражающей плоскости (рис. 6.2, а). Для построения мнимого источника из точки опускают перпендикуляр на отражающую плоскость и на его продолжении откладывают отрезок , равный отрезку . Прямые, проведенные из мнимого источника , после пересечения ими отражающей плоскости являются отраженными лучами от действительного источника .

Метод мнимого источника может использоваться и при построении отражений от криволинейных поверхностей. В этом случае в качестве отражающей рассматривается плоскость, касательная к отражающей поверхности в точке (рис. 6.2, б). В случае криволинейной поверхности каждой рассматриваемой точке соответствует свой мнимый источник.

а – отражение от плоскости; б – отражение от криволинейной поверхности

Рисунок 6.2 – Построение геометрических отражений с помощью мнимого источника