Узнать цену работы
Статьи по теме

Акустика помещений

История появления

Статическая теория акустики

Особенности резонансов помещения

Каждое помещение имеет свои акустические особенности. Это обусловлено различным распространением звуковых волн, сталкивающихся с всевозможными преградами. Влияет на распределение звука и структура, и форма окружающей поверхности - рассеивая, поглощая или отражая его.

Акустика помещений – особый раздел науки, исследующий процессы распространения, поглощения и отражения звука в закрытых пространствах.

Большая часть препятствий в зданиях отражают звуки. Равномерное и многократное отражение акустических волн с их последующим затиханием получило название реверберации. Данное явление, наряду с поглощением и рассеиванием звуков, обязательно учитываются при оптимизации акустики.

Истоки акустической науки в архитектуре нужно искать в древнейших временах. Именно тогда – с началом строительства больших общественных и культовых объектов – начали решаться сложные задачи, связанные с распространением звука, и формулироваться основные научные принципы.

История появления

Древнеегипетские, ассирийские и вавилонские строители, начиная с V века до н.э., возводили огромные и сложно устроенные храмы. Масштаб построек, их величественность и выразительность служили одной цели – внушить чувство трепета, преклонения перед божественной силой и служителями культа. Уже тогда архитекторы имели представление о некоторых особенностях распространения звука и применяли их, добиваясь эффектных акустических явлений.

Архитектурное искусство Древней Греции тоже использовало эти знания. Наряду с религиозными строениями, снискавшими мировую известность, местные зодчие много внимания уделяли возведению общественных зданий. Впоследствии опыт и навыки эллинов были переняты римскими архитекторами.

Современные залы, даже небольшого формата – на 200-300 слушателей – требуют дополнительных систем-усилителей звука. Тем удивительнее, что в античности даже огромные по площади греческие и римские театры отличались хорошей акустикой. Можно вспомнить и китайские «шепчущие» музеи, и уникальные «по звуку» католические храмы. Все это говорит о том, что знание акустических явлений активно применялось в архитектуре.

В XVIII-XIX веках акустически совершенствуются старые концертные и театральные залы, и, согласно последним достижениям науки, возводятся новые. Бурно развивается опера. Определяя оптимальные размеры помещений, их геометрическую форму, количество и качество звукопоглощающих материалов архитекторы того времени добивались прекрасных условий для слушателей и исполнителей.

В настоящий момент акустика не имеет универсальной (единой) теории, позволяющей научно объяснить все наблюдаемые звуковые явления в помещениях, и не позволяет за короткий срок комплексно оптимизировать качество звука в различных строениях.

Статическая теория акустики

Статическая теория звука – при помощи теории вероятности – определяет корелляцию, позволяющую рассчитать уровень отраженного шума в помещении:

  • Q – акустическая постоянная в м2(способность помещения поглощать звуки);
  • а – коэффициент звукопоглощения (усредненный);
  • Sn – площадь ограждений помещения (м2).

Формула для определения интенсивности шума в помещении (с находящимся в нем источником шума):

Согласно статической теории, все звуковые процессы в замкнутых пространствах можно описать как постепенное снижение энергии звуковой волны, отражающейся различными поверхностями. Метод изучения был сформулирован У.Сэбином. Его основное положение состоит в том, что после окончания действия источника звука, все элементы звуковой волны можно исследовать, используя принцип статического описания их постепенного затухания.

Процесс стагнации начинается непосредственно после окончания действия источника звука. Рассматривая его в теории (при идеальных параметрах), многие акустики считают данное явление непрерывным. Перед изучением процессов затухания звука в помещении, нелишним будет вспомнить и о нестационарных эффектах, также занимающих важное место в науке акустике.

Реверберация – важный эффект, влияющий на качество речи и другого аудиоматериала.

Излишняя длительность реверберации приводит к тому, что вновь издаваемые звуки звучат намного громче уже сказанных, но еще затихающих слогов. Разбирать речь становится намного сложнее.

Имеются акустические особенности и в больших по площади помещениях, где планируется слушать музыку. Одним из главных параметров является эффект отзвука. Любое музыкальное произведение – это сочетание звуковых импульсов, воспроизводящихся в сложной последовательности. При наличии отзвука процесс их восприятия нарушается. Кажется, что уже взятые ноты «накладываются» на последующие, нарушая стройность и гармоничность музыки. С другой стороны, отсутствие отзвука (например, вне помещения) или его минимальное присутствие делают аккорды более «сухими», звучащими как бы отдельно от других; произведение утрачивает слитность.

Особенности резонансов помещения

Две основных характеристики звуковой волны – это частота (данному параметру обратно значение периода) и длина. Последний показатель зависит от частоты и скорости распространения звука. В случае совпадения 1/2 длины волны с любым из трех параметров прямоугольного помещения (ширина, длина, высота), возникает эффект усиления звука. Он называется резонанс и заметен на кратных частотах.

Акустика называет частоты, где наблюдается резонанс, модами. Порядковые номера – первый, второй, третий… – модам присваиваются с учетом возрастания множителя.

Следует учитывать тот факт, что звуковые волны имеют области с нулевой амплитудой сигнала.

Кроме того, существуют некоторые внешние факторы, негативно влияющие на акустику помещения:

  • небольшая площадь;
  • малый объем комнаты;
  • отражающие поверхности (пол, потолок, стены);

Обозначенные особенности непременно нужно учитывать, чтобы выбрать наилучшее место для прослушивания звука. Любое пространство, где присутствуют акустические резонансы, ведет к увеличению длительности реверберации. Однако данный эффект зависим от разных частот, варьируя как в ту, так и в другую сторону. Наибольшее – по времени – звучание реверберации обеспечивают резонансные частоты.

С учетом акустических параметров выделяют три типа помещений:

  • Звонкие. Характеризуются «долгой» реверберацией. Многократное отражение звуковых волн ведет к их постепенному и медленному «затуханию».
  • Глухие. Подобные помещения противоположны первому типу комнат: звук здесь будет затихать очень быстро.
  • Нейтральные. Наиболее оптимальный вариант. Акустические эффекты длятся не слишком долго, но и не коротко.

Понимание акустики замкнутых пространств и основных ее положений помогают существенно улучшить качество восприятия звука в помещении. Добиться этого можно и с помощью премиальных систем, специально созданных для оптимального воспроизведения аудиоматериала, однако не все могут их себе позволить. Знание же акустических законов позволяет даже в обычном жилом помещении самостоятельно и без больших затрат добиться хорошего звучания техники.

Узнать цену работы
Узнай цену
своей работы
Нужны оригинальность, уникальность и персональный подход?
Закажи свою оригинальную работу
УЗНАТЬ СТОИМОСТЬ