Материал: Методическая разработка к лабораторной работе 1 «Исследование процесса формировании первых отражений звука в помещениях» (90

Федеральное агентство связи

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ

ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕЧНАЯ СИСТЕМА

Самара

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики

Кафедра радиосвязи, радиовещания и телевидения

Горчаков Б.М., Нагорная М.Ю.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

к лабораторной работе №1 «Исследование процесса формирования первых

отражений звука в помещениях»

по учебной дисциплине «Электроакустика и звуковое вещание» для специальности 210405 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение», бакалавриата 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», 210400 «Радиотехника»

Самара

2012

2

1. Цель работы

Целью работы является изучение студентами процесса формирования ранних отражений звука в помещениях, оказывающих очень большое влияние на качество звучания музыки и речи в концертных залах и студиях звукового и телевизионного вещания. Студенты также знакомятся с одной из современных программ акустического проектирования помещений «Odeon 10.0 Combined».

2.Литература

1.Электроакустика и звуковое вещание / Под ред. Ю.А. Ковалгина. – М.: Горячая линия-Телеком, 2007. – 872 с.

2.Акустика: Учебник для вузов / Вахитов Ш.Я., Ковалгин Ю.А., Фадеев А.А. и др. – М.: Горячая линия-Телеком, 2009. – 660 с.

3.Радиовещание и электроакустика / Под ред. Ю.А. Ковалгина. – М.: Радио

исвязь, 2002. – 792 с.

4.Анерт В., Штеффен Ф. Техника звукоусиления. – М.: ООО «ПКФ

«Леруша», 2003. – 416с.

3.Контрольные вопросы

При подготовке к работе студенты должны изучить параметры высокого качества звучания музыки и речи и основные акустические характеристики помещений, влияющие на указанные параметры, используя данную методическую разработку (раздел «Вопросы теории») и учебники /1/, /2/ и /3/.

Необходимо знать ответы на следующие контрольные вопросы:

1.Поясните процессы поглощения и отражения звука в помещении.

2.Какие субъективные оценки характеризуют параметры высококачественного звучания?

3.Какие характеристики отзвука влияют на слуховые ощущения при прослушивании музыки?

4.Какова роль первых отражений звука?

5.При каком времени задержки первого отражения относительно прямого звука не наблюдается ухудшении качества звучания?

6.При каком времени задержки первого отражения относительно прямого звука слушатель может услышать эхо?

7.Как связаны время задержки отражѐнного звука и пути, пройденные звуковыми лучами?

8.Из каких соображений выбирают размеры концертных залов и музыкальных студий?

3

4.Порядок выполнения лабораторной работы

1.Установите demo–версию программы «ODEON 10.0 Combined Demo» на компьютере (файл ―Setup.exe‖), и далее следуя указаниям программы установки.

2.Ознакомиться с руководством по работе с программой (файл ―Manuel‖).

3.Открыв программу «ODEON 10.0 Combined Demo» (файл ―Odw.exe‖),

выбрать помещение (меню «File», команда ―Open room‖ – «открыть комнату

(помещение)» –‖Concert Hall‖ (Концертный зал) ―Elmia Round Robin 2 detailed‖.

4.Открыв изображение внутреннего вида помещения (кнопка ―3D OpenGL‖ в главном меню программы), оценить внутренний вид зала, расположение мест зрителей, а также вид помещения снаружи.

5.Пронаблюдать распространение звуковой волны в плоскостях XY, XZ и YZ (для этого нажать кнопку «3D Billiard» в главном меню программы), обращая внимание на длину пути (Path), пройденного звуковой волной и соответствующее время (Time). Пронаблюдать характер отражения звуковых волн от стен, потолка и других препятствий.

Повторить наблюдения для источников звука, расположенных в других точках помещения.

6.Кнопкой «3D Investigate Rays tracing» (в главном меню программы) открыть подпрограмму исследования путей прохождения звуковых лучей. Последовательно нажимая кнопку «Single Forward», исследовать характер распространения звуковых лучей в различных направлениях от разных источников звука.

7.Открыв окно информации об основных параметрах концертного зала (кнопка ―j‖ ―Room information‖ в главном меню программы), записать параметры помещения (высоту, длину, ширину).

8.Определить время (Time) прихода прямого звука и первых четырѐх отражений к слушателю, сидящему в середине первого (второго, третьего, … – по заданию преподавателя) ряда, а также соответствующую длину пути (Path), пройденную звуковой волной. Для этого вновь пронаблюдать распространение звуковой волны в плоскостях XY, XZ, YZ и в трѐхмерном пространстве (кнопка «3D Random») для источника звука 1.

9.Для выбранного места слушателя рассчитать и построить зависимости от времени (для суммы прямого и отражѐнных звуков) звукового давления p, интенсивности I и уровня звука L, считая, что звук – импульсный (выстрел), а

волна – сферическая. Принять, что на расстоянии r = 1м от источника звука p1 = 2Па, I1=0,01 Вт/м2, L1=100дБ. В точке расположения слушателя для сферической волны

где r – расстояние, пройденное звуковой волной от источника звука до слушателя,

I0=1.10-12 Вт/м2.

4

Примерный график изменения уровня звука в месте расположения слушателя приведѐн в разделе 5 (рисунок 5.7).

10.При дальнейшем распространении звуковой волны определить интервал времени, через который звук в зале станет диффузным. Пронаблюдать характер звукового поля через 1с после излучения звукового импульса. Сделать выводы.

11.Повторить исследования п. 2 для других источников звука (2, 3 и 4, если последние имеются в модели данного помещения).

12.Произвести наблюдения, проделанные при исследовании акустических характеристик концертного зала при выполнении пунктов задания 4 – 7 и 10 для моделей других помещений: ТВ студии в Германии ―PTB Studio open curtains‖, Byzantine church in Istanbul (Византийской церкви в Стамбуле) ―Hagia Irene‖, помещения исследовательского центра ―Stud strup‖. Записать соответствующие данные о размерах помещений.

5.Вопросы теории

5.1. Некоторые требования к акустическому проектированию концертных залов и музыкальных студий

Акустика помещения – это совокупность свойств помещения, влияющих на качество звучания определѐнных видов программ. Впечатления слушателя об акустических свойствах помещения формируются за счѐт восприятия отзвука. Отзвук – сохраняющийся после внезапного выключения источника сигнала и ослабляющийся со временем звук, обусловленный последовательностью повторяющихся отражений и связанное с этим постепенное стихание воспринимаемого звука.

Впечатления слушателей, посещающих концертные залы и оперные театры, формируются не только характером прослушанного музыкального произведения или постановкой спектакля, но и акустической атмосферой помещения.

Слушатели оценивают и акустику зала. Можно иногда услышать такие суждения: «Оркестр играл потрясающе, но акустика зала никуда не годится». Посетитель концерта не только слышит и видит оркестр, но и ощущает среду между источником звука (оркестром) и приѐмной стороной (самим слушателем). Этой средой и является помещение со всеми присущими ему акустическими параметрами.

Для получения хороших акустических характеристик помещения необходимо ещѐ на этапе проектирования концертного зала определить архитектурноакустические параметры. Благодаря этому можно своевременно вскрыть недостатки проекта и избежать последующих переделок, связанных с большими материальными затратами. Поэтому точности расчета акустических характеристик всегда уделялось большое внимание. Однако многолучевое

5