FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.
Email: Нажмите что бы посмотреть
Распространение звука - сложный волнообразный колебательный процесс в упругой среде (воздухе, материале строительных конструкций)
Костёр — контролируемый огонь. Представляет собой горящие деревянные материалы (брёвна, поленья, дрова, хворост), сложенные особым образом; обычно на открытом воздухе.
Звук и характеристика звука
ОСНОВЫ
ЭЛЕКТРОАКУСТИКИ
И
ЗВУКОУСИЛЕНИЯ
Что
такое
звук
?
Звук
–
физическое
я
в
л
ение
,
представляющее
собой
распространение
в
виде
упругих
волн
,
механических
колебаний
в
твёрдой
,
жидкой
или
газообразной
среде
.
По
сравнению
со
статическим
давлением
воздуха
100,000
Паскаль
(1
Бар
),
переменная
часть
давления
(
т
.
е
.
звуковое
давление
)
очень
мал
а
.
Уже
при
100
Паскалях
(134
дБ
SPL
)
достигается
предел
человеческого
слуха
.
Длина
волны
и
частоты
Частота
сигнала
описывается
количеством
колебаний
в
секунду
(
единица
измерения
–
Герц
= 1/
сек
.).
Так
как
волна
распространяется
с
постоянной
скоростью
,
длина
волны
может
быть
определена
как
⎣
=
c
/
f
,
где
⎣
=
длина
волны
,
с
=
скорость
звука
(343
метра
в
секунду
)
и
f
=
частота
.
Одной
длиной
волны
называется
расстояние
,
которое
проходит
в
олна
в
течение
полного
колебания
.
Воспринимаемый
человеком
частотный
диапазон
охватывает
около
10
октав
,
от
16
Гц
до
16
кГц
.
Соответствующий
ди
апазон
длин
волн
охватывает
от
20
м
до
2
см
(
видимый
свет
охватывает
только
одну
октаву
–
от
400
до
800
нм
).
Распространение
звука
Скорость
распространения
звуковых
волн
составляет
примерно
343
м
/
с
(
может
меняться
в
зависимости
от
температуры
воздуха
).
Это
около
1235
км
/
ч
.
Началу
волны
для
преодоления
одного
метра
необходимо
около
3
мс
времени
.
В
однородной
среде
звук
распространяется
линейно
;
однако
атмосферные
явления
могут
привести
к
отклонению
звуковой
волны
.
Преломления
от
температурных
слоев
Так
же
как
световые
,
звуковые
волны
преломляются
в
пограничном
слое
между
разными
средами
.
Причиной
тому
является
разная
скорость
звука
в
разных
средах
.
В
частности
,
это
происходит
между
слоями
воздуха
с
разной
температурой
.
Преломления
от
ветра
Скорость
ветра
около
поверхности
земли
низкая
,
и
повышается
с
высотой
.
По
этой
причине
меняется
и
распространение
звуковых
волн
в
зависимости
от
высоты
от
земли
.
Это
приводит
к
эффекту
преломления
,
благодаря
чему
при
ветре
,
направленном
на
источник
звука
,
уменьшается
сфера
де
йствия
звука
в
этом
направлении
.
время
Скорость
звука
/
температура
Преломления
от
температурных
слоев
Преломления
от
направления
ветра
В
случае
попутного
ветра
,
звуковые
волны
будут
отклоняться
вниз
,
и
таким
образом
могут
быть
преодолены
некоторые
препятствия
между
источником
и
слушателем
.
Затухание
Даже
в
идеальной
среде
звуко
вая
волна
будет
терять
энергию
.
Потери
энергии
пропорциональны
пройденному
расстоянию
и
растут
с
повышением
частоты
.
Следовательно
,
удаленные
источники
будут
терять
в
энергии
высоких
частот
(
в
дополнение
к
расстоянию
,
связанному
с
паде
нием
уровня
).
При
высокой
влажности
этот
эффект
увеличивается
.
Отражение
,
дифракция
,
поглощение
Размер
длины
волны
,
как
правило
,
близок
к
окружающим
нас
объектам
.
Когда
звуковая
волна
попадает
на
твердую
поверхность
,
возникают
различные
эффекты
в
зависимос
ти
от
отношения
длины
волны
к
размеру
поверхности
.
Отражение
Если
длина
волны
очень
мала
по
сравнению
с
объектом
,
она
будет
отражена
от
него
.
Плоская
поверхность
будет
отражать
звуковую
волну
,
так
же
,
как
зеркало
отражает
свет
.
Неровные
поверхности
будут
п
роизводить
диффузные
отражения
.
Дифракция
Дифракция
это
явление
,
когда
первоначальное
направление
звуковой
волны
“
огибает
”
объект
.
Дифракция
происходит
в
случае
,
когда
длина
волны
и
объект
примерно
одного
размера
.
Объекты
,
которые
меньше
длины
волны
,
будут
для
нее
незаметны
,
и
она
не
станет
огибать
их
.
Поглощение
Если
звуковая
волна
попадает
на
мягкую
,
эластичную
или
п
ористую
поверхность
,
она
будет
поглощена
с
большим
или
меньшим
коэффициентом
.
Коэффициент
поглощения
зависит
от
количества
звуковой
энергии
(
не
давления
),
поглощаемой
поверхностью
.
Остатки
энергии
будут
отражены
.
Опять
же
,
размер
объекта
является
актуальны
м
–
небольшой
поглотитель
не
может
поглотить
низкие
частоты
.
Поверхность
125
Гц
250
Гц
500
Гц
1
кГц
2
кГц
4
кГц
Бетон
1
1
1
1
.5
2
2
Деревянный
пол
15
11
10
7
6
7
Шипованные
деревянные
панели
30
25
20
17
15
10
Поролоновая
панель
50
мм
15
27
63
91
100
100
Стекловолоконная
панель
50
мм
26
60
95
100
100
100
Примеры
коэффициента
поглощения
(%)
Частота
(
Гц
)
λ
31
11.0
м
63
5.49
м
125
2.74
м
250
1.37
м
500
69
см
1000
34
см
2000
17
см
4000
8.6
см
8000
4.3
см
16000
2.1
см
Частоты
и
длина
волны
1
кГц
2
кГц
4
кГц
8
кГц
0.35
1
2.5
7
Поглощение
в
воздушной
среде
(
дБ
на
100
м
;
температура
>15
°
C
,
влажность
>
50
%).
Уровень
и
звуковое
давление
Уровень
звука
относится
к
логарифмической
шкале
,
и
так
же
,
как
в
частотной
шкале
воспринимаемая
частота
увеличивается
с
каждой
октавой
,
воспринимаемый
уровень
звука
увеличивается
в
децибелах
(
дБ
).
Однако
децибелы
сами
по
себе
не
являются
реальной
единицей
измерения
,
но
скорее
неким
коэффициентом
относительно
опорного
уровня
.
Таким
образо
м
,
дБ
означает
уровень
сигнала
относительно
0,775
В
.
дБ
SPL
обозначае
т
уровень
звук
ового
давления
0,00002
Паскаль
(
порог
слышимости
,
номинальные
0
дБ
SPL
).
Формула
для
конвертации
звукового
давления
в
дБ
SPL
выглядит
следующим
образом
:
Уровень
[
дБ
SPL
] = 20
x
log
(
давление
/0.00002
Па
)
Звуковое
давление
громкоговорителя
пропорционально
его
входному
напряжению
(
при
линейной
работе
динамиков
).
Это
означает
,
что
при
повышении
входного
уровня
на
6
дБ
(
удвоение
входного
напряжение
или
четырехкратное
увеличение
входной
мощности
),
приводит
к
увеличению
звукового
давления
на
6
дБ
(
удвоение
звукового
давления
или
четырехкратное
увеличение
акустической
мощности
).
Падение
уровня
с
расстоянием
С
увелич
е
нием
расстояния
,
звуковая
мощность
излучается
громкоговорителями
,
покрывающими
большую
площадь
.
Это
означает
,
что
звуковое
давление
обратно
пропорционально
расстоянию
от
источника
.
На
расстоянии
в
10
метров
,
звуковое
давление
н
а
20
дБ
мен
ьше
чем
на
расстоянии
в
1
метр
.
В
таблице
справа
показаны
отношения
линейного
(
мет
р
ы
)
к
логарифмическому
(
децибелы
).
Зная
несколько
значений
из
этой
т
аблицы
,
легко
рассчитать
точное
значение
падения
уровня
на
ра
з
личных
расстоя
н
иях
.
Умножение
значений
в
левой
колонке
равнозначно
сложению
в
правой
.
Например
:
чему
равно
падение
уровня
на
60
метрах
?
60 = 2
х
3
х
10,
следовательно
-
6
дБ
+ 10
дБ
+ 20
дБ
=
36
дБ
отношение
дБ
0.1
-
20
1
0
10
+20
100
+40
2
+6
3
+10
5
+14
Отображение
звукового
давления
или
напряжения
в
логарифмической
шкале
дБ
.
расстояние
уровень
в
дБ
(
по
отношению
к
1
м
)
1
м
-
6
2
м
-
10
5
м
-
14
10
м
-
20
20
м
-
26
30
м
-
30
50
м
-
34
Падение
уровня
с
расстоянием
Сложение
звуковых
волн
В
зависимости
от
длины
в
олны
,
расстояние
между
звуковыми
источниками
и
точкой
прослушивания
будет
создавать
различные
эффекты
.
Когерентные
сигналы
Когерентность
–
согласованность
колебательных
или
волновых
процессов
во
времени
,
проявляющаяся
в
их
сложении
.
Представим
,
что
у
вас
есть
два
источника
,
играющие
одинаковый
сигнал
с
той
же
фазой
и
амплитудой
.
Если
расстояние
между
источниками
и
их
размер
значительно
меньше
,
чем
длина
волны
(
в
два
или
3
раза
),
будет
повышение
уровня
на
6
дБ
на
всем
пути
распространения
сигнала
(
увели
чение
звукового
давления
в
два
раза
).
Например
,
если
общий
размер
кластера
допустим
1,2
м
,
эффективность
системы
удвоится
в
районе
100
Гц
(
длина
волны
100
Гц
–
3,4
м
).
Сложение
уровне
й
происходит
в
соответствии
с
та
блицей
дБ
.
Три
одинаковых
источника
созда
дут
прирост
SPL
в
10
дБ
,
четыре
–
в
12
дБ
,
и
так
далее
.
Большие
массивы
будут
создавать
некот
о
рую
направленность
,
потому
что
только
в
зоне
действия
при
правильных
углах
все
громкоговорители
будут
и
г
рать
сфазированный
сигнал
.
Как
только
вы
выйдите
из
зоны
д
ействия
,
начнется
вычитание
с
определенной
степенью
.
Например
,
вертикальная
колонна
б
удет
обладать
более
прямым
вертикальным
и
горизонтальным
рассеиванием
.
Частота
,
выше
которой
м
ожно
ожидать
полезная
направленность
р
авн
а
:
f
= 250 /
длина
колонны
в
метрах
Если
система
размещена
на
твердой
поверхности
(
полу
),
э
ффекти
в
ное
вертикальное
раскрытие
массива
дублируется
за
счет
отражающих
поверхностей
.
Противофазные
сигналы
Если
два
источника
проигрывают
одинаковый
сигнал
,
но
в
противофазе
(180°),
оба
сигнала
будут
час
т
ично
взаимовычитать
друг
друга
,
или
–
если
сигналы
точно
одного
уровня
–
полностью
.
Э
ф
фект
к
омби
-
фильтр
а
В
точке
,
расположенной
на
разном
расстоянии
от
двух
источнико
в
с
одинаков
ым
сигнал
ом
,
будет
присутствовать
эффект
,
называ
е
мый
«
комби
-
фильтром
».
Причиной
такого
эффекта
является
разнофазное
достижение
волнами
точки
про
слушив
а
ния
.
Сфазированные
сигналы
от
обоих
источников
(
т
.
е
. 0°
, 360°, 720°
и
т
.
д
.)
взаимосл
ожа
тся
.
В
случае
противофазы
(180°, 540°, 720°
и
т
.
д
.)
взаимовычтутся
.
Размер
эффекта
комби
-
фильтра
зависит
от
относительных
уровней
обоих
сигналов
в
точке
прослушивания
.
Особо
сильные
вычитания
будут
в
центре
на
оси
,
куда
оба
сигнала
придут
с
одинаковым
уровнем
,
но
с
фазовой
разницей
в
180°.
Два
сабвуфера
,
производящие
когерентные
сигналы
,
получат
удвоение
эффективности
одного
кабине
т
а
Сабвуферный
массив
для
максимальной
горизонтальной
направленности
Сабвуферный
массив
для
максимальной
горизонтальной
направленности
Зеркальные
поверхности
виртуально
увеличивают
колонну
Частотный
отклик
двух
сигналов
с
разной
длиной
пути
до
точки
прослушивания
(
э
ф
фект
комби
-
фильтра
)
Некогерентные
сигналы
Сигналы
от
разных
источников
не
имеющие
общи
х
ф
азовых
отношений
,
называются
не
когерентными
.
В
этом
случае
,
не
будет
происходить
абсолютное
сложение
звукового
давле
ния
,
но
звуковая
мощность
разных
сигналов
может
быть
суммирована
(
удвоение
мощности
равняется
+3
дБ
звукового
давления
).
Это
ак
туально
в
случае
,
если
множество
звуковых
источников
и
их
отражений
достигает
точки
прослушив
а
ния
.
В
другом
случае
,
не
-
когерентное
сложение
(
т
.
е
.
сложение
мощности
)
происходит
,
когда
разные
звуковые
сигналы
(
фоновый
шум
,
музыка
,
речь
)
доставляются
в
одну
точку
.
Распространение
уро
в
ня
в
слушательской
зоне
Здесь
представлены
некоторые
примеры
,
показывающие
факторы
распространения
уровня
звука
по
осям
комнаты
–
от
первого
кресла
до
крайнего
.
Падение
уровня
с
расстоянием
Независимо
от
типа
исполь
з
уемого
громкоговорителя
,
его
урове
нь
будет
уменьшаться
с
увеличе
нием
расстояния
в
соответствии
с
таблицей
.
Как
пример
,
мы
будем
использовать
комнату
с
длиной
30
м
.
Первые
слушатели
располагаются
в
2
метрах
от
сцены
.
От
первого
до
крайнего
рядов
звуковое
давление
падает
на
24
дБ
,
что
не
применимо
для
реальных
звуковых
систем
.
В
любом
случае
,
разница
расстояний
может
быть
компенсирована
«
подвешиванием
»
громкогово
рителей
.
На
высоте
8
метров
на
д
аудиторией
,
падение
уровня
на
крайнем
ряду
составило
всего
12
дБ
.
Вертикальная
направленность
С
у
четом
вертикальной
дисперсии
системы
звукоусил
е
ния
,
распределяемость
уровня
может
быть
значительно
улучшена
.
На
примере
громкоговоритель
находится
всего
в
2
метрах
над
аудиторией
(
в
с
равнение
с
8
метрами
в
прошлом
примере
),
и
его
уровень
падает
на
-
12
дБ
в
ось
действия
40°.
Такое
поведение
характерно
для
системы
с
номинальным
40°
вертикальным
раскрытием
(
-
6
дБ
при
+/
-
20°)
.
Однако
это
будет
полезно
,
только
если
характеристики
громкоговорителя
не
меняются
при
отклонении
от
оси
-
40°
,
что
означает
,
что
система
должна
быть
с
постоянной
направленности
на
очень
широком
диапазоне
частот
и
обладать
широким
углом
раскрытия
.
Значение
мощности
дБ
1
0
2
+3
3
+5
5
+7
10
+10
100
+20
Усиление
уровня
в
дБ
с
возрастанием
акустической
мощности
количес
твом
источников
или
повышением
входного
напряжения
.
Падение
уровня
с
расстоянием
в
аудитор
и
и
Более
лучшее
покрытие
с
“
подвешенной
”
системой
Более
лучшее
покрытие
с
вертикальной
постоянной
направленностью
Горизонтальное
покрытие
Угол
горизонтального
покрытия
громкоговорителей
обычно
не
должен
быть
больше
,
чем
нужная
площадь
пок
р
ытия
слушательской
зоны
.
Звук
,
излучаемый
в
других
направлениях
,
добавляет
мощности
в
диффузном
звуковом
поле
,
что
может
негативно
сказаться
на
разборчивос
ти
речи
.
Если
одной
системы
не
достаточно
для
нужного
горизонтального
покрытия
,
системы
могут
быть
соединены
в
горизонтальный
массив
.
Для
этого
громкоговоритель
должен
обладать
хорошими
характеристиками
направленности
для
максимально
возможного
исключения
любых
провалов
в
звуковом
поле
между
громкоговорителями
.
Когда
требуется
90°
покрытие
,
оно
может
быть
достигнуто
использованием
одной
90°
системы
(
-
6
дБ
при
+/
-
45°),
или
тремя
35°
системами
с
углом
30°
между
кабинетами
.
Последнее
решение
предлагает
большее
звуковое
да
вление
и
более
острый
спад
уровня
на
границе
зоны
покрытия
.
Невыгодность
этой
комбинации
сост
о
ит
в
возник
а
ющем
комби
-
фильтре
по
центрам
осей
между
двумя
кабинетами
массива
.
По
этой
причине
угол
между
двум
я
кабинетами
будет
меньше
чем
номинальный
угол
раскрытия
одной
системы
.
Чем
лучше
постоянная
нап
равленность
,
тем
меньше
будет
эф
ф
екта
комби
-
фильтра
.
Разборчивость
речи
Разбор
чивость
речи
в
определенной
точке
прослушивания
в
основном
определяется
отношением
прямого
зв
у
ка
к
отраженному
,
или
диффузному
.
Диффузный
звук
появляется
из
-
за
отражений
помещен
ия
или
реверберации
.
Пока
прямой
звук
спадает
с
увеличе
нием
расстояния
от
источника
,
уровень
диффузного
звука
остается
примерно
постоянным
во
всем
помещении
.
Приемлемая
разборчивость
речи
достигается
,
когда
прямой
звук
на
10
дБ
больше
уровня
диффузного
зву
ка
.
Использование
систем
задержек
Благодаря
использованию
систем
задержек
,
может
быть
улучшено
не
только
звуковое
покрытие
помещения
,
но
также
отношение
прямого
к
диффузному
звуку
.
Громкоговоритель
может
быть
направлен
специально
на
аудиторию
и
пр
оизводит
ь
меньше
энергии
в
диффу
зном
поле
,
тем
самым
повышая
разборчивость
.
Так
как
портальной
системе
больше
не
нужно
стараться
достать
заднего
края
помещения
,
все
системы
могут
работать
с
меньшей
мощностью
.
На
критическом
расстоянии
(
это
точка
,
где
уров
ень
диффузного
звука
будет
равен
уровню
прямого
звука
),
звук
портальной
системы
строго
зависит
от
акустических
характеристик
помещения
.
Громкоговорители
,
которые
ближе
к
аудитории
(
например
,
системы
задержки
),
должны
соответствовать
этим
характеристикам
звука
(
так
же
,
как
содержать
правильно
выстроенную
задержку
относительно
сцены
),
если
система
должна
Р
аботать
незаметно
,
тем
самым
сохраняя
звуковую
локализацию
источников
на
сцене
.
Сравнение
одного
90°
громкоговорителями
с
массивом
из
3
-
х
35°
Требования
к
уровню
Для
«
громкой
»
музыки
вполне
достаточно
усиление
среднего
уровня
от
100
дБ
до
105
дБ
.
Пиковый
уровень
может
быть
выше
на
12
дБ
.
Например
:
стерео
система
обеспечивает
уровень
в
100
дБ
на
расстоянии
20
м
.
Следовательно
,
каждая
система
должна
выдавать
уровень
в
100
дБ
+26
дБ
(
уровень
на
расстоянии
20
м
)+12
дБ
(
пиковое
/
среднее
значение
)
-
3
дБ
(
мощность
суммы
L
+
R
) = 135
дБ
SPL
максимальное
значение
(
на
1
м
).
Для
речевых
систем
,
требования
к
уровню
на
20
дБ
меньше
.
Особенности
дисперсии
Круговая
диаграмма
Круговая
диаграмма
показывает
уровень
прослушивания
в
горизонтальной
или
вертикальной
плоскости
для
данной
частоты
.
В
случае
постоянной
направленности
громкоговорителя
участки
на
разных
час
тот
ах
выглядят
очень
похожими
(
впереди
кабинета
).
Добротность
Добротность
описывает
направленность
устройства
на
данных
частотах
,
но
не
разделяется
между
горизонтальной
и
вертикальной
направленностями
.
Это
соотношение
количества
излучаемой
звуковой
мощно
сти
показывается
на
оси
средней
мощности
звука
во
всех
направлениях
.
Высокая
добротность
означает
высокую
направленность
.
Номинальный
угол
дисперсии
Горизонтальный
и
вертикальный
углы
,
на
которых
уровень
в
-
6
дБ
соответствует
осевому
уровню
,
то
есть
60°
х
40 °
для
602
громкоговорителя
.
Он
так
же
может
быть
отображен
в
отношении
частот
(
дисперсия
вместо
частотного
графика
или
диаграммы
изобар
).
Диаграмма
изобар
Горизонтальная
шкала
это
частота
,
вертикальная
шкала
это
градусы
на
оси
.
Линии
изобар
представлен
ы
на
-
6
дБ
и
-
12
дБ
.
Поведение
постоянн
ой
направленности
изображае
тся
параллельными
линиями
из
о
бар
.
На
примере
показана
дисперсия
громкоговорителя
d
&
b
402
-
TOP
(
d
&
b
402
-
TOP
(35
º
х
35
º
номинальный
угол
дис
перс
ии
).
Случай 2
Костер
Костёр — контролируемый огонь. Представляет собой горящие деревянные материалы (брёвна, поленья, дрова, хворост), сложенные особым образом; обычно на открытом воздухе.
