Час реверберації

Критерії визначення часу реверберації

Тривалість процесу реверберації називаютьчасом реверберації(T). Протягом цього енергія звуку енергії зменшується в106разів

,

звуковий тиск зменшується в103

,

а рівень звукового тиску зменшуєтьсяна 60 дБ(див. форм. (57), (58))

Фортисимо оркестру відповідає рівень звукового тиску (див. форм. (58) або (60))

,

.

Середнє значення рівня звукового тиску між цими крайніми значеннями дорівнює

З кривих чутливості видно, що значення, близькі до60 дБ, відповідає зменшенню рівня звукового тиску рівня порога чутності (див. рис. 14):

Отже час реверберації приблизно відповідає тривалості зменшення звукового тиску від середнього значення рівня звукового тиску до рівня порога чутності.

.

Якщо в приміщенні є шуми, то чутний відгук триватиме менше часу реверберації:

.

Зазвичай шум рівень шуму щодо порогового становить40 дБ. Це призводить до того, що час відгомону зменшується більш ніж у 2 рази:

.

Далі розглянемо формули для обчислення часу реверберації без урахування шумів.

Для експериментального визначення часу реверберації Себін користувався найпростішими пристроями: органними трубами як джерелом звуку та секундоміром. Виявилося, щочас реверберації(Т) прямо пропорційно до обсягу приміщенняVі назад пропорційно до твору середнього коефіцієнта поглинаннясрі площі всіх перешкодS:

. (70)

Ця формула отрималаназваформула Себіна.

Коефіцієнт пропорційностіkмає одиницю виміру, рівну

За вимірами часу реверберації у п'яти різних приміщеннях у формі прямокутного паралелепіпеда, обсяги яких мали значення

Себінприйняв експериментальне значення коефіцієнтаkу формулі (70), рівним

.

При теоретичному висновку формули для розрахунку часу реверберації отримано значення

.

Обидва значення близькі до

.

За допомогою формулиСебінаможна вирішитизворотне завдання: обчислити визначити коефіцієнт поглинанняср(або звукопоглинанняА) деякого матеріалу за виміряним часом ревербераціїTв поглинання "гучної" ревербераційної камери об'ємомV. Нехай час реверберації звуку в порожній камері черезT0. Тоді після внесення до камери досліджуваного матеріалу з площеюSчас реверберації зменшується доT. Отже:

.

Якщо ж площа предмета, що досліджується, не може бути виражена певним числом, то знаходять звукопоглинання поглинання предмета за формулою

.

Область застосування формули Себіна:

ФормулаСебінаотримана виведена для ідеального приміщення, в якому існуєдифузний, рівномірний розподіл звукової енергії по простору приміщення. Тому слід підставляти значення коефіцієнта поглинання, визначені в дифузному полі ревербераційної камери.

ФормулаСебінаотримана в припущенні, що хвилі падають на перешкоди підбудь-якимикутами.

ФормулаСебінаможе бути застосована, якщо звукопоглинаючі матеріали розподілені по поверхнях, що огороджують приміщення.доситьрівномірноі можна скористатися поняттям середнього коефіцієнта поглинання.

ФормулаСебіназаснована на припущенні пробезперервне поглинанняенергії перешкодами в процесі реверберації. І тут значення середнього коефіцієнта поглинання звуку перешкодами мало

.

Кількість відбитків доситьвелика(див. рис. 17) і можна знехтувати дискретністю процесу зменшення енергії хвиль, відбитих від перешкод (див. рис.18 та рис.19).

ФормулаСебінане враховує залежністьчасу ревербераціїTта коефіцієнтаkвід форми приміщення.

Експеримент показав, що формулуСебінаможна застосовувати для театральних та концертних залів, навчальних аудиторій та інших приміщень з невеликимср.

Експериментально виявлено, щоkпо-різному для приміщеньрізної форми. Виміряні значенняkнаведено у таблиці 8.

Хрестоподібна у плані, з куполоподібною стелею

Близька до "золотого перерізу"

Трапецієподібна у плані (театрального типу)

Дуже широка у плані, з низькою стелею

Залежністьkвід форми приміщення відповідає тому, що форма приміщення впливає значення часу реверберації. Причина цього обумовлена ​​залежністю часу ревербераціїТвід середньої довжини пробігу звукового променя між двома відображеннямиlcр, яка, у свою чергу, визначається співвідношеннями лінійних розмірів приміщення.

Крім того, звукова енергія поглинається перешкодами не безперервно, а стрибками, у міру досягнення хвилею тієї чи іншої поверхні. Тому рівномірного заповнення енергією всього обсягу приміщення немає, тобто у реальному приміщенні немає дифузного (ізотропного) звукового поля.

Тому точніші дослідження реверберації, проведені в1929 р.ШустеромтаВетцманом, а в1930 р. -Карлом Ейрінгом, привели до наступної формули для часу реверберації, названоїформулою Ейрінга:

. (71)

Якщо розкласти виразln(1-ср)в ряд і залишити в ньому через дещицюсртільки перший доданок

,

то при малих значенняхсрформулаЕйрінгапереходить у формулуСебіна:

Звідси видно, що знак мінус введений у формулі (71) введений для того, щоб виключити фізично неможливі негативні значенняТ.. є еквівалентом загального поглинання у формуліСебіна(70):

.

Порівнюючи формулиСебіна(70) іЕйрінга(71), отримаємо, що наближенняСебіназавищує значенняT. Розбіжність збільшується зі зростанням ср (табл.9):

---