11. Основы геометрической акустики зрительных залов

Отражение и рассеивание звуковых волн внутренними поверхностями играет большую роль в формировании звукового режима в помещении.

При рассмотрении вопросов отражения и рассеивания звуковых волн от внутренних поверхностей помещения удобно пользоваться понятием фронта распространяющейся звуковой волны. Фронт движущейся волны в пространстве представляет непрерывную поверхность, все точки которой в данный момент времени имеют одинаковую фазу колебания. Направление распространения звуковой волны перпендикулярно фронту волны во всех его точках.

Практически при решении акустических задач фронт волны в данный момент времени удобно определять при помощи построения звуковых лучей.

Звуковые отражения могут быть направленными и рассеянными. Характер отражения зависит от размеров и фактуры отражающей поверхности, а именно: при малой глубине фактурного слоя и больших размерах архитектурного членения поверхностей (по сравнению с длиной волны) звуковые волны отражаются направленно. Для направленных звуков действуют известные оптические законы, согласно которым:

а) угол падения равен углу отражения;

б) падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости, перпендикулярной к отражающей поверхности.

Эти законы позволяют архитектору соответствующим расположением отражающих поверхностей в зале придавать отраженным звуковым лучам желательное направление. Рассеянные отражения наблюдаются в тех случаях, когда размеры архитектурных членений поверхностей приблизительно совпадают с длиной звуковых волн, а также при неравномерном распределении в помещении поверхностей, обладающих способностью поглощать звуки различных частот.

Ухо наше способно четко различать импульсы прямого и отраженного звуков только при определенном (критическом) интервале по времени между их приходом к слушателю. В зависимости от интервала во времени отраженных звуков они могут:

а) или усиливать звуки и улучшать слышимость;

б) или создавать эхо и помехи, ухудшающие слышимость.

Величина критического интервала зависит от вида звучания; так, например, для речи его можно принять равным 50 миллисекундам (120 сек). Для музыкальных произведений предельное запаздывание достигает 100 1

миллисекунд и больше в зависимости от характера и ритма музыки. На величину критического интервала влияние оказывает также сила отраженного звука, его направление и тембр звука. Если сила отраженного звука существенно отличается от силы прямого звука, величина критического интервала возрастет; так, при ослаблении отраженного звука по сравнению с прямым на 10 дб отраженные звуки практически уже не воспринимаются.

Заглушение звуков низких и высоких частот отделкой помещения приводит к значительному возрастанию критического интервала.

Отраженные от внутренних поверхностей звуки должны по возможности сохранять спектр падающих на них звуков.

12-13.

Отражение звука от плоскости: направленное отражение.

Отражение от вогнутой поверхности: создаются дополнительные звуки или повторное звучание.

Эта поверхность очень капризна.

Выпуклая поверхность: всегда рассеивает звук.

Закон звукового отражения:

1) угол падения равен углу отражения;

2) падающий и отраженный луч лежат в одной плоскости

16. Обеспечение видимости и слышимости в зрит. зале.

Пол партера и балкона должен иметь профиль, обеспечивающий хорошую видимость эстрады и сцены. Наклонное расположение зрительских мест уменьшает поглощение прямого звука при распространении его от источника над слушателями и при экранировании слушателями друг друга. С этой целью высота сцены или эстрада над уровнем пола должна иметь не менее 1 м. Для определения положения зрителей в зале необходимо найти место расположения расчетной точки видимости. В зрительных залах кинотеатров расчетную точку наблюдения следует принимать по нижней кромке рабочего поля экрана F, при проектировании клубных и театральных залов и принимать расчетные точки наблюдения на расстоянии 1-2 м от переднего края авансцены или линии портала.

Уровень глаз сидящего следует принимать на высоте 1м от уровня пола превышение точек зрения направлены на расчетную точку наблюдения над уровнем глаз впереди сидящего зрителя следует принимать 0,12-0,14 м.

Построение профиля по выполнению методы архитектурного проектирования независимо от расположения слушателя по отношению к источнику звука к нему должен быть обеспечен непосредственный доступ прямых звуковых лучей. Это требование может быть выполнено если источник звука виден слушателю.

Условие беспрепятственный видимости обеспечиваются такими таким взаимным расположением расчетной точки видимости и зрителей, при котором лучи зрения проходят над головами впереди сидящих.

Зрительские места в залах могут располагаться: на горизонтальной плоскости, на наклонной плоскости; на кривой поверхности наименьшего подъема; на поверхности ломаного профиля.

16. Эхо и его устранение в зрит. зале. Явление, при котором отраженный звук воспринимается во времени отдельно от прямого звука (когда длина пути отраженного звука ≥ 34— 24 м), называется эхо,в этом случае между восприятием прямого и отраженного звука образуется пауза.Следовательно, с увеличением размеров помещений время реверберации возрастает. Наличие эхо является недостатком акустики помещений, но реверберация при определенной продолжительности даже желательна.Чтобы этого не происходило, необходимо ограничить размеры зала или разместить на удаленных отражающих поверхностях эффективные поглотители звука

При этом эхо от коротких ударных шумов образуется при незначительном превышении критического интервала времени, а при повторении слогов требуется интервал около 100 мс. При скорости распространения звука в помещении с нормальной температурой воздуха, равной 340 м/сек, путь, проходимый за интервал времени 50 миллисекунд, составляет 17 м. Это позволяет проверку на образование эха в помещении производить геометрическим путем. На плане или на продольном разрезе помещения наносятся пути прямого SA и отраженного SO + OA звуков. Схема, объясняющая условия образования эха в помещении с большой высотой и шириной.

Затем вычисленные в масштабе чертежей значения SA и SO + OA сравниваются между собой. Для устранения возможности образования эха необходимо, чтобы SA + Д > SO + OA, (1) 2 где Д - путь, проходимый звуком за критический интервал времени, выраженный в м. При критическом интервале, равном 50 миллисекунд, формула принимает вид SA + 17 >SO + OA,

В закрытых помещениях эхо часто образуется при отражении звуковых волн потолком, задней стеной, а в широких помещениях также прилегающими к сцене (эстраде) участками боковых стен. Эхо создает помехи для слушателей, сидящих в первых рядах, и для исполнителей. Устранение эха в помещениях достигается применением: • звукопоглощающей или звукорассеивающей отделки задней стены; • скошенных участков боковых стен, прилег тающих к сцене (эстраде); • скошенного потолка и звукоотражающих экранов, расположенных над сценой (эстрадой) или вблизи нее; • круто поднимающимся амфитеатром зрительных мест.

16. Акустически рациональные формы зрит. залов. Залы в плане обычно имеют форму трапеции с углом раскрытия боковых стен 10⁰ -12⁰ . Прямоугольная форма с горизонтальным потолком допустима только для лекционных залов с вместимостью не более 200 человек.

Общая форма зала определяется на основе принципов геометрической акустики. Геометрическая акустика использует представление, согласно которому звук распространяется от источника к слушателю по прямой линии (лучу) и угол падения его на какую-либо поверхность равен углу отражения. Если размеры поверхности или размеры ее членений близки к длине волны, - происходит рассеянное отражение звука. Если размеры членения значительно меньше длины волны, происходит направленное отражение от поверхности, как если бы она была гладкой. Вогнутая поверхность создает фокусирование звука. Такие поверхности стен или потолков бывают в залах круглой и овальной формы и при сводчатых потолках. Во всех этих случаях вблизи центров кривизны вогнутых поверхностей сильно нарушается диффузность звукового поля, что приводит к значительному ухудшению качества звучания. Поэтому с акустической точки зрения использование вогнутых поверхностей нежелательно. При этом следует учитывать, что выпуклые поверхности (колонны, пилястры, люстры) рассеивают звук, что повышает диффузность звукового поля в помещении. При проектировании формы зала следует избегать параллельности противоположных стен, пола и потолка. Это может привести к порхающему эху.