с п р а в о ч н и к
Не
сочтите
скромность
этого
джентльменского набора показателем
того, что рассматриваемая область на-
уки доступна для понимания каждого.
Архитектурная акустика, так же как
игра в крикет, изначально была интел-
лигентским развлечением, а точнее
игрой ума для английских и немецких
аристократов', и уж совсем не ремес-
лом. Доктора же отечественных наук,
активно выступающие в аудиопрессе
за громкоговорение, ни черта не смыс-
лят в архитектурной акустике прежде
всего потому, что воспринимают свою
деятельность как ремесло. Именно в
этом сказывается их пролетарское
происхождение.
Как же быть любителям хорошего
звучания в условиях явной нехватки
гуру в области акустики? К тому же и
учебников по этой дисциплине не
найти. Остается только один путь -
самостоятельно претворять в жизнь
предлагаемые мной рекомендации, ну
а для этого придется начать с “акусти-
ческих гамм”, точнее познакомиться с
основами архитектурной акустики в
адаптированном для аудиофилов и
меломанов изложении.
Из основ архитектурной акустики
Теория акустики помещений вклю-
чает два комплементарных подхода:
геометрический
и
реверберационный.
Геометрическая акустика
Геометрическая акустика использу-
ет наглядные методы геометрической
оптики, поскольку в этих областях
действуют аналогичные правила. На-
пример. часть энергии звуковой вол-
ны, достигшей твердой поверхности,
этой поверхностью поглощается (или
проходит сквозь нее), а часть отража-
ется ею, причем угол падения равен
углу отражения. Правда, есть и неко-
торые отличия в поведении световых
и звуковых волн.
Во-первых, звуковая волна намного
длиннее световой, и потому мы долж-
ны быть всегда начеку, помня, что звук
легко огибает препятствия, меньшие
чем длина его волны. Это явление на-
зывается звуковой
бифракцией.
С оп-
тической дифракцией в повседневной
жизни мы сталкиваемся значительно
реже.
Во-вторых, из-за большой длины
звуковой волны нам часто приходится
учитывать и ее фазу. В связи с этим
1 Предстаньте, что 100 лет назад, нс получая за это
никакой зарплаты, лорд Рэлей, разумеется с уча сти -
ем прислуги, выдавал гораздо больш е научной про-
д укц ии. чем лю бой ны неш ний и нститут, им ею щ ий
и своем штате м ноготы сячны й кол л е кти в сотруд-
ников.
предлагаю запомнить правило: при от-
ражении звука от твердой поверхно-
сти фаза давления в звуковой волне не
изменяется, тогда как фаза колеба-
тельной скорости инвертируется. При
отражении звука от более
мягкой,
чем
воздух,
среды2
фаза волны звукового
давления меняется на противополож-
ную, в то время как фаза колебатель-
ной скорости остается прежней. От-
сюда следует, что рядом с совершенно
твердой отражающей поверхностью
звуковое давление волны удваивает-
ся. а колебательная скорость оказыва-
ется равной нулю. На границе с иде-
ально мягкой средой все происходит
наоборот: удваивастея колебател ьная
скорость, а равным нулю становится
звуковое давление.
В-третьих, в помещении может на-
ходиться один или несколько источ-
ников звука, например радиоточка,
стереосистема или состоящий из не-
скольких
громкоговорителей
ком-
плекс, например surround.
Излучение
каждого
отдельного
источника звука, расположенного, как
это обычно бывает, на некотором рас-
стоянии от стен, пола и потолка, отра-
жается от них так же, как свет фонаря
в зеркалах. Образованные таким обра-
зом копии реального источника назы-
вают
мнимыми источниками.
Хотя
мнимые источники физически не су-
ществуют, в акустике они ведут себя
как настоящие и даже взаимодейству-
ют между собой и с реальными источ-
никами. В результате этого взаимо-
действия излучаемая реальным источ-
ником акустическая мощность и ее
зависимость от частоты заметно отли-
чаются от той, которая имеет место в
звукозаглушен ной камере.
Чтобы понять, как это происходит,
рассмотрим случай взаимодействия
двух находящихся на некотором рас-
стоянии друг от друга
источников неу-
ка нулевого порядка
'.
Известно, что мощность, излучае-
мая каждым таким источником, равна
половине произведения его
объемной
колебательной скорости'
и компонен-
ты звукового давления, синфазной с
этой скоростью. Если источники ра-
ботают синфазно п находятся друг от
- Мягкой в акустическом отношении называют сре-
ду.
волновое сопрот ивление
которой меньше волно-
вого сопротивления воздуха. Кстати, волновое со-
противление
г
- рс (где р - плотность воздуха,
кг/м-*;
с -
скорость звука, м/с) называют также
а к у -
ст ической ж есткостью
среды.
' Источник звука, создающий симметричное отно-
сительно своего центра звуковое ноле, то есть сфе-
рические звуковые волны, называют
ист очником
нулевого порядка
. Примером такого источника мо-
жет служить громкоговоритель в закрытом корпусе,
линейные размеры которого меньше длины волны
излучаемого звука.
друга на расстоянии меньшем, чем
длины волны звука, то диафрагме
каждого их них кроме собственного
звукового давления приходится пре-
одолевать такое же давление другого
источника. Поскольку у низкоэффек-
тивных громкоговорителей объемная
колебательная скорость практически
не зависит от акустической нагрузки
диафрагмы (из-за ее большой массы),
удвоение звукового давления приве-
дет к увеличению излучаемой каж-
дым громкоговорителем мощности
вдвое.
Если же источники звука работают
в противофазе, то при совпадении
прочих условий излучаемая каждым
из них мощность нс будет увеличи-
ваться, а наоборот, из-за компенсации
звукового давления устремится к ну-
лю. Этот случай известен как
акусти-
ческое короткое замыкание.
Все сказанное верно, пока длина
волны звука заметно превышает рас-
стояние между источниками. При со-
поставимом с длиной волны расстоя-
нии излучаемая мощность определя-
ется через
коэффициент излучения
двух источников
[21. который можно
найти по формуле:
к , -
(1 +
sin
М
\
kd
(1)
где
д
расстояние между источни-
ками, м; А —
волновое число (А =
-
с/т).
Здесь и далее:
с
скорость звука в
воздухе (с = 334 м/с), а со —
круговая
частота звука, рад/с.
Из формулы следует, что на низких
частотах (при «//со > I) коэффициент
излучения стремится к единице. Это
значит, что мощность, излучаемая
двумя синфазными источниками, в
4 раза больше, чем излучаемая одним.
На
более
высоких
частотах
(при
«//со < 1). когда коэффициент излу-
чения становится равным 0.5, излу-
чаемая
источниками
мощность
не
увеличивается, то есть остается рав-
ной сумме мощностей источников.
График зависимости
коэффициен-
та излучения от расстояния между
источниками приведен на рис. I.
Точно так же ведут себя мнимые
источники звука но отношению к ре-
альным. Их роль в эффективности из-
лучения громкоговорителей будет по-
дробно рассмотрена в рекомендациях
по проектированию комнаты прослу-
шивания.
*
Объемная колебател ьная скорость
это акустиче-
ская величина, которая в рассматриваемом нами
случае равна произведению аксиальной колебатель-
ной скорости диафрагмы громкоговорителя и ее
илощали.
162 АудиоМагазин 1/2001
предыдущая страница 163 АудиоМагазин 2001 1 читать онлайн следующая страница 165 АудиоМагазин 2001 1 читать онлайн Домой Выключить/включить текст