СТРОИТЕЛЬНАЯ АКУСТИКА

1

• Авторы
• Файлы

Шишелова Т.И. Шепотько Н.А. Статья в формате PDF 152 KB Современному инженеру в пpaктической деятельности приходится иметь дело с проектированием и эксплуатацией студий звукозаписи, звукового и телевизионного вещания, систем и устройств звукоусиления в производственных помещениях, аудиториях, театральных и концертных залах. В связи с этим ему необходимо знать и понимать основные положения акустики помещений (строительной, архитектурной акустики) и применять эти положения при решении возникающих задач.

Истоки архитектурной (строительной) акустики восходят к глубокой древности. Акустические задачи в те времена ставились и решались в связи со строительством гигантских сначала культовых, а позже и других общественных сооружений - залов для собраний и зрелищ.

Древним греческим храмам и другим общественным сооружениям свойственна соразмерность частей, она определила их высокие акустические свойства. Рациональность принятых древними греками акустических решений была впоследствии подтверждена наукой нашего времени. До наших дней дошли так называемые "шепчущие галереи" Древнего Рима и Китая. В них, благодаря умело расставленным и особым образом ориентированным отражающим поверхностям стен, тихие звуки распространялись на большие расстояния, и люди, удаленные друг от друга на десятки метров, могли общаться, не напрягая голоса. Античные знания об акустике помещений нашли пpaктическое применение при сооружении культовых зданий раннего и позднего средневековья.

Существует несколько теорий акустических процессов.

Статистическая теория. В статистической теории акустические процессы в помещении рассматриваются как постепенный спад энергии многократно отраженных преградами помещения волн. Этот спад происходит после прекращения действия источника звука. Прежде чем анализировать процесс спада звуковой энергии в помещении, необходимо объяснить, почему в архитектурной акустике большее внимание уделяется не стационарному процессу (процессу установившихся колебаний), а переходному (нестационарному). Последний начинается после прекращения действия источника звука, заключается в постепенном спаде звучания вследствие потерь звуковой энергии и называется отзвуком, или реверберацией. Реверберация существенно влияет на качество и речевого, и музыкального звучания.

Волновая теория. В статистической теории отзвук рассматривается как затухание последовательного ряда отраженных звуковых импульсов, излученных источником звука. После прекращения действия источника звука, поддерживающего вынужденные колебания воздуха в помещении, в системе совершаются только собственные колебания, они затухают по мере поглощения энергии. Следовательно, сутью реверберации являются не многократные отражения, а постепенно затухающие собственные колебания объемного резонатора, не зависящие от внешних влияний. Такой взгляд положен в основу волновой теории акустических процессов в помещении. Волновая акустическая теория основана на анализе действия объемных электромагнитных резонаторов, включая расчетные соотношения. Идеи, положенные в основу волновой теории, были впервые высказаны Дж. В. Стреттом (лордом Релеем).

Принята следующая классификация типов образующихся стоячих волн: осевые, касательные, косые. Осевые волны отражаются только от одной пары противоположных параллельных преград (стен), касательные - от двух пар (то есть устанавливаются в плоскости, параллельной третьей паре преград), косые - от всех пар преград.

Геометрическая (лучевая) теория. Данная теория акустических процессов в помещениях основана на законах геометрической оптики. Движение звуковых волн рассматривают подобно движению световых лучей в соответствии с законами геометрической оптики. Теория справедлива, если размеры отражающих поверхностей много больше длины волны, а размеры неровностей поверхностей много меньше длины волны.

Существенную роль играет направление прихода начальных отражений. Если запаздывающие сигналы, то есть все ранние отражения, поступают к слушателю с того же направления, что и прямой сигнал, слух почти не различает разницы в качестве звучания по сравнению со звучанием только прямого звука. Возникает впечатление "плоского" звука, лишенного объемности. Весьма существенно время запаздывания начальных отражений по отношению к моменту прихода прямого звука и относительно друг друга. Длительности запаздывания должны быть различными для наилучшего звучания речи и музыки.

Достижение оптимального запаздывания отраженных сигналов по отношению к прямому звуку выдвигает требование к минимальному объему помещения, которое не рекомендуется нарушать. Между тем при проектировании помещения выбирают его размеры, исходя из заданной вместимости, то есть решают задачу чисто экономически, что неправильно.

Таким образом, три рассмотренные теории с разных сторон объясняют акустические процессы, происходящие в помещениях. Из них только одна - статистическая - позволяет определить численно важную величину, хаpaктеризующую акустические свойства помещения - время реверберации. Но следует критически относиться к получаемой числовой оценке, понимать, что в большинстве случаев, особенно при рассмотрении крупных помещений, она носит ориентировочный хаpaктер.

---