Слайд 1Акустика помещений
Джон Уильям Стретт (Лорд Рэлей)
«Теория звука» 1877
Уоллес Клемент Сэбин
реверберация
звука
Бостонский симфонический зал 1900
Карл Эйринг Bell Telephone Lab начало 20 века
статистическая акустика
общая теория реверберации
Верн Оливер Кнудсен
«Архитектурная акустика» 1932
Лео Беранек
«Музыка, акустика и архитектура» 1962
Слайд 2Жан Батист Жозеф Фурье
1768-1830
Слайд 3Джон Уильям Стретт (Лорд Рэлей)
1842-1919
Слайд 4Уоллес Клемент Сэбин
1868-1919
Слайд 5Уравнение бегущей волны
источник:
точка, расположенная на расстоянии
от источника колебаний
в момент времени :
– время, необходимое
для прохождения волной расстояния
Слайд 6Уравнение бегущей волны
Плоская волна
Сферическая волна
Слайд 7Волновое уравнение
(в общем случае
в однородной изотропной среде)
для плоской волны
Слайд 10Звуковое давление
– разность между
мгновенным значением полного давления
в данной точке звукового
поля
и средним атмосферным давлением
(наблюдаемым в среде
при отсутствии звукового поля)
Слайд 11Интенсивность звука
– энергия звуковой волны,
переносимая за единицу времени
через единицу
площади поверхности,
нормальной к направлению
распространения звуковой волны
Слайд 12Плотность звуковой энергии
– энергия, содержащаяся
в единице объема звукового поля
Слайд 14Коэффициент звукопоглощения
– энергия, падающая на ограждение
– энергия, отраженная
– энергия, поглощенная
– энергия, прошедшая
сквозь ограждение
Слайд 15Эквивалентная площадь звукопоглощения поверхности
– произведение площади поверхности
на ее коэффициент звукопоглощения
(т.е. площадь
такой
полностью поглощающей поверхности,
которая поглощает столько же энергии,
сколько данная поверхность)
Слайд 16
Полное звукопоглощение
Средний коэффициент звукопоглощения
Слайд 17Диффузное звуковое поле
характеризуется тем, что
во всех его точках
усредненные во времени
уровни звукового
давления
и потоки звуковой энергии,
приходящие по любому направлению,
постоянны
Постоянство уровней звукового давления – однородность поля
Постоянство потоков звуковой энергии по всем направлениям –
изотропность поля
Слайд 18Основные допущения,
принятые в статистической теории
При рассмотрении распространяющихся звуковых волн не учитывают
интерференционные явления, поэтому в каждой точке звукового поля плотность звуковой энергии есть сумма плотностей энергии каждой волны (энергетическое суммирование)
Звуковое поле в помещении принимается диффузным, т.е. плотность звуковой энергии в любой точке звукового поля принимается одинаковой
Слайд 19Реверберация
– процесс постепенного замирания звука в помещении после выключения источника
звука
Слайд 21
После включения источника плотность звуковой энергии возрастает по закону
- средний коэффициент звукопоглощения
- звуковая мощность источника, Вт
- общая площадь внутренних поверхностей помещения
- объем помещения
- скорость звука в воздухе
при
Слайд 22
После выключения источника звуковая энергия затухает по закону
Стандартное время реверберации
соответствует
формула Эйринга
для определения стандартного времени реверберации
Слайд 24
Время реверберации
Формула Эйринга
для прямоугольного помещения
для
помещения произвольной формы
Формула Сэбина
Формула, учитывающая поглощение звука в воздухе
- объем помещения
- общая площадь внутренних поверхностей
- средний коэффициент звукопоглощения
- полное звукопоглощение помещения
- показатель затухания звука в воздухе
Слайд 25Зависимость коэффициента затухания звука в воздухе
от его влажности
Слайд 29Ориентировочные значения времени реверберации на частоте 500 Гц
Слайд 33Структура звуковых отражений
Очертания потолка и стен
должны способствовать
правильному распределению
отраженного звука,
направляя большую долю
его
на удаленные от источника
слушательские места
Слайд 34Построение геометрических отражений с помощью мнимого источника
Слайд 35Отражения звуковых волн можно считать направленными, если
наименьший размер отражающей поверхности не
менее чем в 1,5 раза превышает длину волны
наименьший радиус кривизны поверхности не менее чем в 2 раза превышает длину волны
отражения возникают от точек отражателя, удаленных от его краев не менее чем на половину длины волны
Слайд 38ОПТИМАЛЬНОЕ ВРЕМЯ ЗАПАЗДЫВАНИЯ
АУДИТОРИЯ, ЛЕКЦИОННЫЙ ЗАЛ,
КОНФЕРЕНЦ-ЗАЛ
0,01 – 0,015 С
ДРАМАТИЧЕСКИЙ ТЕАТР 0,015 – 0,02 С
ЗАЛ МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ 0,02 – 0,03 С
ОПЕРНЫЙ ТЕАТР 0,07 С
ФИЛАРМОНИЯ,
КОНЦЕРТНЫЙ ЗАЛ (БЕЗ ОРГАНА) 0,09 С
КОНЦЕРТНЫЙ ЗАЛ С ОРГАНОМ И ХОРОМ 0,10 – 0,15 С
Слайд 39 -
ОСЛАБЛЕНИЕ ПРЯМОГО ЗВУКА
L = L0 – 20lgR – 8
УРОВЕНЬ ОДНОКРАТНО
ОТРАЖЕННОГО ЗВУКА
L = L0 – 20lg(R1+R2) – 10 lg(1/(1-α)) – 8
ЗВУКОВАЯ МОЩНОСТЬ ИСТОЧНИКА
АУДИТОРИЯ, ЛЕКЦИОННЫЙ ЗАЛ 65 – 70 ДБ
ДРАМАТИЧЕСКИЙ ТЕАТР 80 ДБ
ОПЕРНЫЙ ТЕАТР 90 ДБ
КОНЦЕРТНЫЙ ЗАЛ, ФИЛАРМОНИЯ 100 ДБ
КОНЦЕРТНЫЙ ЗАЛ С ОРГАНОМ 110 ДБ
Если разница уровней прямого и отраженного звука превышает 8 дБ,
то такое отражение не формирует характера звучания,
а имеет вредное влияние
Слайд 40Формирование отражений от плоского горизонтального потолка
Слайд 41Устройство отражателя над авансценой
Слайд 42Рациональное примыкание потолка к задней стенке
Слайд 46Звукоотражатели в передней части боковых стен
Слайд 47Наиболее рациональная форма зала в плане
Слайд 49Отражения от поперечных пилястр или ребер
Слайд 50Образование диффузных отражений от поверхности с рельефом полукруглого сечения
Слайд 51
Для обеспечения достаточной степени
диффузности звукового поля
необходимо,
чтобы значительная часть
внутренних поверхностей помещения
создавала рассеянные
отражения
Слайд 55ОТРАЖЕНИЕ ЗВУКА ОТ ВОГНУТОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Q - ИСТОЧНИК ЗВУКА, О - ЦЕНТР
КРИВИЗНЫ, Ф - ФОКУС
Слайд 61«Полезные» отражения
Отражения от плоских и выпуклых поверхностей, находящихся вблизи источника
Отражения
от потолка, направленные в зону расположения слушателей
Отражения от боковых поверхностей стен, расположенных на уровне голов слушателей
Слайд 62«Вредные» отражения
Отражения от удаленных поверхностей
Отражения от вогнутых поверхностей
Отражения от параллельных поверхностей
Отражения
от верхней части стен
Отражения, приходящие к слушателю сзади
Слайд 66ОПТИМАЛЬНЫЙ ОБЪЕМ ВОЗДУХА НА ОДНОГО СЛУШАТЕЛЯ
АУДИТОРИЯ, ЛЕКЦИОННЫЙ ЗАЛ,
КОНФЕРЕНЦ-ЗАЛ
4 КУБ.М
ДРАМАТИЧЕСКИЙ ТЕАТР 5 КУБ. М
ЗАЛ МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ 4—6 КУБ. М
ЗАЛ КАМЕРНОЙ МУЗЫКИ И ОПЕРЕТТЫ 6 КУБ. М
ОПЕРНЫЙ ТЕАТР 6—7 КУБ. М
ФИЛАРМОНИЯ,
КОНЦЕРТНЫЙ ЗАЛ (БЕЗ ОРГАНА) 8—9 КУБ. М
КОНЦЕРТНЫЙ ЗАЛ С ОРГАНОМ И ХОРОМ 10—12 КУБ. М
Слайд 69ГАРМОНИЧЕСКИЕ ПРОПОРЦИИ ЗАЛА
X --- МОДУЛЬ ЗОЛОТОГО СЕЧЕНИЯ
ВЫСОТА --- 3Х, ШИРИНА ---
5Х, ДЛИНА ---8Х
ОТНОШЕНИЕ ДЛИНЫ ЗАЛА
К СРЕДНЕЙ ШИРИНЕ БОЛЕЕ 1, НО НЕ БОЛЕЕ 2
ОТНОШЕНИЕ СРЕДНЕЙ ШИРИНЫ ЗАЛА
К СРЕДНЕЙ ВЫСОТЕ БОЛЕЕ 1, НО НЕ БОЛЕЕ 2
ДЛИНА ЗАЛА БЕЗ СЦЕНИЧЕСКОЙ КОРОБКИ НЕ БОЛЕЕ 28 М
КРУПНЫХ ФИЛАРМОНИЧЕСКИХ ЗАЛОВ НЕ БОЛЕЕ 45 М
ЗАЛА СО СЦЕНИЧЕСКОЙ КОРОБКОЙ НЕ БОЛЕЕ 26 М
( ОТ ЗАНАВЕСА ДО ЗАДНЕЙ СТЕНЫ)
ШИРИНА ЗАЛА У ДЕМОНСТРАЦИОННОЙ ПЛОЩАДКИ 15 – 20 М
Слайд 70МАКСИМАЛЬНАЯ ДЛИНА ЗАЛОВ
ДРАМАТИЧЕСКИЕ ТЕАТРЫ, КОНФЕРЕНЦ-ЗАЛЫ,
АУДИТОРИИ
24-25 М
ЗАЛЫ КАМЕРНОЙ МУЗЫКИ 20-22 М
ТЕАТРЫ ОПЕРЕТТЫ 28-29 М
ОПЕРНЫЕ ТЕАТРЫ 30-32 М
КОНЦЕРТНЫЕ ЗАЛЫ СИМФОНИЧЕСКОЙ МУЗЫКИ,
ХОРОВЫХ И ОРГАННЫХ КОНЦЕРТОВ 42-46 М
МНОГОЦЕЛЕВЫЕ ЗАЛЫ
ВМЕСТИМОСТЬЮ БОЛЕЕ 1000 МЕСТ 30-34 М
КОНЦЕРТНЫЕ ЗАЛЫ СОВРЕМЕННОЙ ЭСТРАДНОЙ МУЗЫКИ 48-50 М
Слайд 71РЕКОМЕНДУЕМЫЕ РАЗМЕРЫ СЦЕНИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА
Слайд 72
ВЫСОТА ИСТОЧНИКА ЗВУКА
НАД ПОЛОМ СЦЕНЫ (ЭСТРАДЫ) 1,5 М
ВЫСОТА ТОЧКИ
ПРИЕМА
(УХО СЛУШАТЕЛЯ) НАД ПОЛОМ 1,2 М
ПРЕВЫШЕНИЕ ПОЛА СЦЕНЫ НАД ПОЛОМ ЗАЛА 1 М
ШИРИНА АВАНСЦЕНЫ НЕ МЕНЕЕ 1,75 М
ШИРИНА ОРКЕСТРОВОЙ ЯМЫ 3 – 4 М
Слайд 73
ШИРИНА ЗРИТЕЛЬСКОГО МЕСТА
0,5 – 0,65 М
РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ РЯДАМИ (ОТ СПИНКИ ДО СПИНКИ)
КОРОТКИЕ РЯДЫ 0,85 – 0,9 М
(12 МЕСТ С ОДНИМ ВЫХОДОМ,
24 МЕСТА С ДВУМЯ ВЫХОДАМИ)
ДЛИННЫЕ РЯДЫ 1,0 М
(26 МЕСТ С ОДНИМ ВЫХОДОМ,
50 МЕСТ С ДВУМИ ВЫХОДАМИ)
РАССТОЯНИЕ ОТ ОРКЕСТРА ДО ПЕРВОГО РЯДА 1 М
Слайд 76Наиболее рациональная форма зала в плане
Слайд 78ОПТИМАЛЬНОЕ ВРЕМЯ ЗАПАЗДЫВАНИЯ
АУДИТОРИЯ, ЛЕКЦИОННЫЙ ЗАЛ,
КОНФЕРЕНЦ-ЗАЛ
0,01 – 0,015 С
ДРАМАТИЧЕСКИЙ ТЕАТР 0,015 – 0,02 С
ЗАЛ МНОГОЦЕЛЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ 0,02 – 0,03 С
ОПЕРНЫЙ ТЕАТР 0,07 С
ФИЛАРМОНИЯ,
КОНЦЕРТНЫЙ ЗАЛ (БЕЗ ОРГАНА) 0,09 С
КОНЦЕРТНЫЙ ЗАЛ С ОРГАНОМ И ХОРОМ 0,10 – 0,15 С
Слайд 79По ряду объективных и субъективных критериев в число 3-х лучших театров
мира входят (см. L.L.Beranek, Subjective Rank-Orderings and Acoustical Measurements for Fifty-Eight Concert Halls, Acta Acustica, 2003, vol.89, 494-509)
венский Grosser Musikvereinssaal (Австрия) - концертный зал Музикферайн (венская филармония),
амстердамский Concertgebouw (Голландия) - Концертный зал Концертгебау,
бостонский Symphony Hall (США).
Слайд 80ТИПИЧНАЯ ФОРМА КОНЦЕРТНОГО ЗАЛА 19 СТОЛЕТИЯ
Слайд 81ТИПИЧНАЯ ФОРМА СОВРЕМЕННОГО КОНЦЕРТНОГО ЗАЛА
Слайд 83БЛАГОПРИЯТНЫЕ ОЧЕРТАНИЯ БОКОВЫХ СТЕН ЗАЛА ОПЕРНОГО ТЕАТРА
Слайд 84ЦЕЛЕСООБРАЗНАЯ ФОРМА ПОТОЛКА ПРИ ЗНАЧИТЕЛЬНОЙ ДЛИНЕ ЛЕКЦИОННОГО ЗАЛА
Слайд 85РЕКОМЕНДУЕМАЯ ФОРМА ЛЕКЦИОННОГО ЗАЛА
Слайд 86КОЗЫРЕК И НАКЛОННЫЕ И ВЫПУКЛЫЕ СЕКЦИИ ПОТОЛКА
Слайд 87Критерии акустического качества
RT (RT60, T30) Reverberation Time – время реверберации (с)
EDT
Early Decay Time – время затухания ранних отражений (с)
D50 Definition – индекс четкости звука (в % или от 0 до 1)
C80 Clarity – индекс ясности (прозрачности) звука (дБ)
TS Central Time – центральное время (мс)
G Strength Factor – громкость (дБ)
LF80 Lateral Energy Fraction – энергия ранних боковых отражений (в % или от 0 до 1)
Слайд 88Критерии акустического качества
RT (RT60, T30) Reverberation Time – время реверберации (с)
Время снижения уровня звука в помещении на 60 дБ
после выключения источника звука
Слайд 89Критерии акустического качества
EDT Early Decay Time – время затухания ранних отражений
(с)
Измеряется аналогично времени реверберации.
Время снижения уровня звукового сигнала на 10 дб от начала процесса реверберации.
Характеризует субъективное восприятие.
Локальный критерий, т.е. существенно меняется по площади зрительских мест.
Слайд 93Критерии акустического качества
G Strength Factor – громкость (дБ)
Отношение уровня звука, измеренного
в точке приема в помещении,
к уровню звука на расстоянии 10 м,
воспроизводимого источником в свободном пространстве.
Слайд 96Критерии акустического качества залов прямоугольной формы
усредненные значения на средних частотах (500
и 1000Гц)