с п р а в о ч н и к
>
бы крышки, которыми закрыта груба,
нс поглощали звук, бегающий туда и
обратно импульс сохранялся бы в ней
бесконечно долго и мы получили бы
совершенное звукозаписывающее уст-
ройство. Однако идеально отражаю-
щих поверхностей в природе не суще-
ствует, поэтому с каждым отражением
звуковой импульс будет терять часть
своей энергии, а значит, в конце кон-
цов она вся преврати тся в тепло. Мик-
рофон же бесстрастно зафиксирует за-
тухающие но экспоненте звуковые
импульсы, следующие с интервалом,
равным отношению удвоенной длины
трубы к скорости звука.
Наблюдая за этим процессом, не-
трудно догадаться, что закрытая с
двух сторон груба - это простенький
одномерный ревербератор. Действи-
тельно. за исключением неко торых де-
талей (о которых речь пойдет ниже),
труба мало изменяет амплитудный
спектр звукового импульса, однако
разрушает его фазовую структуру.
Правда, о рандомизации фаз говорить
пока еще рано, так как изменённое
трубой соотношение фаз сигнала оста-
ется неслучайным.
Попробуем заменить пистолет па
источник синусоидальных волн. Теперь
вдоль трубы, естественно, со скоростью
звука, туда и обратно будет бегать сину-
соидальная волна. Изменяя частоту ге-
нератора, мы заметим, что амплитуда
звука, фиксируемая с помощью микро-
фона, то нарастает, то надает почти до
нуля. То есть труба демонстрирует
ЛЧХ, по виду напоминающую гребен-
ку, причем каждый ее зубец представ-
ляет собой
акустический решите,
ко-
торый возникает при совпадении фаз
звукового давления волны, многократ-
но отраженной одной п тон же стенкой.
Это может происходить в том случае,
когда между отражающими крышками
укладывается целое число половинок
длины волны. I I еще одна любопытная
деталь: на частоте акустического резо-
нанса звуковая волна как бы перестает
бегать по трубе п “останавливается" в
ней. Остановившаяся волна получила
назван не
стоячей0.
Зубцов в рассматриваемой мной
гребенке
получается
неисчислимо
много, причем в сторону высоких ча-
стот их последовательность устремля-
ется беспредельно. 11о это для нас не
6 Стоячие полны
воэн11К»к)Т
и |>езультате наложения
бегущих навстречу друг другу волн. И определенных
областях пространства между отражающими по-
верхностями .ни полны суммируются, образуя непо-
движные
пучност и,
а и других
вычитаются, и|м-
прлщаясь и
шчннЬш.шннс у.и ы
Пучности и узлы вы
можете уловить на слух, перемещаясь но комнате, в
которой громкоговоритель издает синусоидальный
звуке частотой ниже 1500 Гн.
главное. Важной для последующих
расчетов
является
частота
самого
нижнего зубца. На ней между отража-
ющими стенками трубы укладывается
только одна половинка длины звуко-
вой волны.
Нели кратность длины трубы поло-
вникам волны не соблюдается, между
отраженными волнами возникает раз-
брод. который проявляется как ми-
нимум напряжения на выходе мик-
рофона.
Прямоугольное помещение с физи-
ческом точки зрения ведет себя точно
так же, как закрытая с двух сторон
крышками труба. Разница лишь в том,
что в трубе всего одно (аксиальное)
направление распространения звуко-
вых воли, тогда как в прямоугольном
помещении их неисчислимое количе-
ство, причем во многих из них возни-
кают акустические резонансы6
7. Вол-
ны, создающие резонансы, разделяют
на три категории и семь классов.
К первой категории относят так на-
зываемые
осевые
(
аксиальные)
волны.
Их подразделяют на три класса:
про-
дольные, поперечные
и
вертикальные.
Звуковые волны
каждого из этих
классов распространяются, отража-
ясь только от двух противоположных
стен (или от потолка и иола). Ко вто-
рой категории относят так называе-
м ые
касательные (тангенциальные.)
вол и ы, которые раснрос граня ются,
последовательно отражаясь от четы-
рех стен, как шар от бортов бильярд-
ного стола. Выделяют три класса ка-
сательных волн. К первому относятся
волны, распространяющиеся между
четырьмя боковыми стенами, к двум
другим —
волны, курсирующие меж-
ду противоположными боковыми сте-
нами, потолком и полом.
И последняя категория
гак назы-
ваемые
косые
волны, ухитряющиеся
отразиться последовательно от всех
шести ограждающих поверхностей.
Чтобы представить себе, какие па
самом деле несметные полчища резо-
нансов разных категорий мы имеем в
обычной комнате, приведу численный
пример для прямоугольного помеще-
ния с размерами 6,6 х 4,5 х 3,3 м и, со-
ответственно, объемом 100 м
На частотах ниже 200 Гн мы имеем
16 осевых, 64 касательных и 64 ко-
сых.
На частотах в диапазоне от 1000 до
1200 Гп (то есть в той же полосе) их
оказывается намного больше: 16 осе-
вых, 750 касательных и 6550 косых.
7 Имеются в виду
ТОЛЬКО ТС ІІІІІіраВЛСННЯ, п
которых
звуки, отраженные от |кгшых стен, возвращаются к
первой стене, причем под таким углом, при к<т>ром
п|юиесс последующих отражений повторяется вновь.
15 лих примерах просматривается
важная закономерность: количество
резонансов
помещения,
приходя-
щихся на одну и ту же полосу, с пони-
жением частоты существенно умень-
шается. Плохо ото иди хорошо?
Для аудиофила, поднаторевшего в
технике, чем больше резонансов в его
аудиосистеме, тем хуже; для лордов,
занимающихся акустикой в качестве
хобби,
все наоборот.
Физик-теоретик Ф. Морз, изве-
стный своими работами в области
квантовой механики, поставил точку
в этом вопросе |5 |. Он подсчитал,
сколько в помещении должно быть
резонансов в заданном интервале ча-
стот для того, чтобы удовлетвори-
тельно, то есть без искажении, “нести"
форму звука длительностью порядка
0,1 с. Оказалось, что в интервале 10 Гн
должно быть нс менее 10 резонансов.
Так как число приходящихся на за-
данную полосу резонансов с пониже-
нием частоты убывает, акустическое
качество помещения стали оценивать
дополнительно но самой низкой ча-
стоте, на которой условие Морза еще
выполняется.
Конечно, подсчет резонансов по-
мещения
дело незамысловатое, но
страшно трудоемкое, поэтому обыч-
но пользуются упрощенными фор-
мулам и.
Общее число резонансов в прямо-
угольном помещении в частотных
пределах от 0 до / приблизительно
равно:
гд<-'
V
объем помещения, м:і;
/
частота звуковых колебаний, Гн:
5
площадь внутренней поверхно-
сти помещения, м-;
I.
суммарная длина сторон поме-
щения, м.
Количество резонансных частот, по-
падающих в узкую полосу А / в зави-
симости от частоты/также приблизи-
тельно равно:
М - С * ' Г +
£ /+ .^)а/.
(9)
Используют также формулу еще бо-
лее упрощенного вида;
\ тіУ
А Л '- ™ / / 7 А /.
(10)
Приведенные мной формулы де-
монстрируют простую зависимость
между
качеством
воспроизведения
низких частот в помещении и его объ-
емом. Чем больше объем помещения,
1/2001 АудиоМагазин 165
предыдущая страница 166 АудиоМагазин 2001 1 читать онлайн следующая страница 168 АудиоМагазин 2001 1 читать онлайн Домой Выключить/включить текст