Акустика помещений

Содержание

Слайд 2

Жан Батист Жозеф Фурье 1768-1830

Жан Батист Жозеф Фурье 1768-1830

Слайд 3

Джон Уильям Стретт (Лорд Рэлей) 1842-1919

Джон Уильям Стретт (Лорд Рэлей) 1842-1919

Слайд 4

Уоллес Клемент Сэбин 1868-1919

Уоллес Клемент Сэбин 1868-1919

Слайд 5

Уравнение бегущей волны источник: точка, расположенная на расстоянии от источника колебаний

Уравнение бегущей волны

источник:
точка, расположенная на расстоянии
от источника колебаний в момент

времени :
– время, необходимое
для прохождения волной расстояния
Слайд 6

Уравнение бегущей волны Плоская волна Сферическая волна

Уравнение бегущей волны

Плоская волна
Сферическая волна

Слайд 7

Волновое уравнение (в общем случае в однородной изотропной среде) для плоской волны

Волновое уравнение (в общем случае в однородной изотропной среде)

для плоской волны

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Звуковое давление – разность между мгновенным значением полного давления в данной

Звуковое давление

– разность между
мгновенным значением полного давления
в данной точке звукового

поля
и средним атмосферным давлением
(наблюдаемым в среде
при отсутствии звукового поля)
Слайд 11

Интенсивность звука – энергия звуковой волны, переносимая за единицу времени через

Интенсивность звука

– энергия звуковой волны,
переносимая за единицу времени
через единицу площади

поверхности,
нормальной к направлению
распространения звуковой волны
Слайд 12

Плотность звуковой энергии – энергия, содержащаяся в единице объема звукового поля

Плотность звуковой энергии

– энергия, содержащаяся
в единице объема звукового поля

Слайд 13

Слайд 14

Коэффициент звукопоглощения – энергия, падающая на ограждение – энергия, отраженная –

Коэффициент звукопоглощения

– энергия, падающая на ограждение
– энергия, отраженная

энергия, поглощенная
– энергия, прошедшая
сквозь ограждение
Слайд 15

Эквивалентная площадь звукопоглощения поверхности – произведение площади поверхности на ее коэффициент

Эквивалентная 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

Полное звукопоглощение
Средний коэффициент звукопоглощения

 

Слайд 17

Диффузное звуковое поле характеризуется тем, что во всех его точках усредненные

Диффузное 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 18

Основные допущения, принятые в статистической теории При рассмотрении распространяющихся звуковых волн

Основные 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 19

Реверберация – процесс постепенного замирания звука в помещении после выключения источника звука

Реверберация

– процесс постепенного замирания звука в помещении после выключения источника

звука
Слайд 20

Слайд 21

После включения источника плотность звуковой энергии возрастает по закону - средний

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

После выключения источника звуковая энергия затухает по закону
Стандартное время реверберации соответствует
формула

Эйринга
для определения стандартного времени реверберации
Слайд 23

Слайд 24

Время реверберации Формула Эйринга для прямоугольного помещения для помещения произвольной формы

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 25

Зависимость коэффициента затухания звука в воздухе от его влажности

Зависимость коэффициента затухания звука в воздухе от его влажности

Слайд 26

Слайд 27

Слайд 28

Слайд 29

Ориентировочные значения времени реверберации на частоте 500 Гц

Ориентировочные значения времени реверберации на частоте 500 Гц

Слайд 30

Слайд 31

Слайд 32

Слайд 33

Структура звуковых отражений Очертания потолка и стен должны способствовать правильному распределению

Структура звуковых отражений

Очертания потолка и стен
должны способствовать
правильному распределению
отраженного звука,
направляя большую долю

его
на удаленные от источника
слушательские места
Слайд 34

Построение геометрических отражений с помощью мнимого источника

Построение геометрических отражений с помощью мнимого источника

Слайд 35

Отражения звуковых волн можно считать направленными, если наименьший размер отражающей поверхности

Отражения 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 36

Лучевой эскиз

Лучевой эскиз

Слайд 37

Время запаздывания отражений

Время запаздывания отражений

Слайд 38

ОПТИМАЛЬНОЕ ВРЕМЯ ЗАПАЗДЫВАНИЯ АУДИТОРИЯ, ЛЕКЦИОННЫЙ ЗАЛ, КОНФЕРЕНЦ-ЗАЛ 0,01 – 0,015 С

ОПТИМАЛЬНОЕ 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

-

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 40

Формирование отражений от плоского горизонтального потолка

Формирование отражений от плоского горизонтального потолка

Слайд 41

Устройство отражателя над авансценой

Устройство отражателя над авансценой

Слайд 42

Рациональное примыкание потолка к задней стенке

Рациональное примыкание потолка к задней стенке

Слайд 43

Расчленение потолка секциями

Расчленение потолка секциями

Слайд 44

Слайд 45

Слайд 46

Звукоотражатели в передней части боковых стен

Звукоотражатели в передней части боковых стен

Слайд 47

Наиболее рациональная форма зала в плане

Наиболее рациональная форма зала в плане

Слайд 48

Формы членения стены секциями

Формы членения стены секциями

Слайд 49

Отражения от поперечных пилястр или ребер

Отражения от поперечных пилястр или ребер

Слайд 50

Образование диффузных отражений от поверхности с рельефом полукруглого сечения

Образование диффузных отражений от поверхности с рельефом полукруглого сечения

Слайд 51

Для обеспечения достаточной степени диффузности звукового поля необходимо, чтобы значительная часть

Для обеспечения достаточной степени
диффузности звукового поля
необходимо,
чтобы значительная часть
внутренних поверхностей помещения
создавала рассеянные

отражения
Слайд 52

Слайд 53

Слайд 54

Слайд 55

ОТРАЖЕНИЕ ЗВУКА ОТ ВОГНУТОЙ ПОВЕРХНОСТИ Q - ИСТОЧНИК ЗВУКА, О - ЦЕНТР КРИВИЗНЫ, Ф - ФОКУС

ОТРАЖЕНИЕ ЗВУКА ОТ ВОГНУТОЙ ПОВЕРХНОСТИ Q - ИСТОЧНИК ЗВУКА, О - ЦЕНТР

КРИВИЗНЫ, Ф - ФОКУС
Слайд 56

Слайд 57

Слайд 58

Слайд 59

Слайд 60

Слайд 61

«Полезные» отражения Отражения от плоских и выпуклых поверхностей, находящихся вблизи источника

«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

«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 63

Слайд 64

Слайд 65

Слайд 66

ОПТИМАЛЬНЫЙ ОБЪЕМ ВОЗДУХА НА ОДНОГО СЛУШАТЕЛЯ АУДИТОРИЯ, ЛЕКЦИОННЫЙ ЗАЛ, КОНФЕРЕНЦ-ЗАЛ 4

ОПТИМАЛЬНЫЙ 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 67

Со сценической коробкой

Со сценической коробкой

Слайд 68

Без сценичесокй коробки

Без сценичесокй коробки

Слайд 69

ГАРМОНИЧЕСКИЕ ПРОПОРЦИИ ЗАЛА X --- МОДУЛЬ ЗОЛОТОГО СЕЧЕНИЯ ВЫСОТА --- 3Х,

ГАРМОНИЧЕСКИЕ 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 70

МАКСИМАЛЬНАЯ ДЛИНА ЗАЛОВ ДРАМАТИЧЕСКИЕ ТЕАТРЫ, КОНФЕРЕНЦ-ЗАЛЫ, АУДИТОРИИ 24-25 М ЗАЛЫ КАМЕРНОЙ

МАКСИМАЛЬНАЯ 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 71

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ РАЗМЕРЫ СЦЕНИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ РАЗМЕРЫ СЦЕНИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

Слайд 72

ВЫСОТА ИСТОЧНИКА ЗВУКА НАД ПОЛОМ СЦЕНЫ (ЭСТРАДЫ) 1,5 М ВЫСОТА ТОЧКИ

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

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 74

Слайд 75

Слайд 76

Наиболее рациональная форма зала в плане

Наиболее рациональная форма зала в плане

Слайд 77

Лучевой эскиз

Лучевой эскиз

Слайд 78

ОПТИМАЛЬНОЕ ВРЕМЯ ЗАПАЗДЫВАНИЯ АУДИТОРИЯ, ЛЕКЦИОННЫЙ ЗАЛ, КОНФЕРЕНЦ-ЗАЛ 0,01 – 0,015 С

ОПТИМАЛЬНОЕ 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 79

По ряду объективных и субъективных критериев в число 3-х лучших театров

По 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 80

ТИПИЧНАЯ ФОРМА КОНЦЕРТНОГО ЗАЛА 19 СТОЛЕТИЯ

ТИПИЧНАЯ ФОРМА КОНЦЕРТНОГО ЗАЛА 19 СТОЛЕТИЯ

Слайд 81

ТИПИЧНАЯ ФОРМА СОВРЕМЕННОГО КОНЦЕРТНОГО ЗАЛА

ТИПИЧНАЯ ФОРМА СОВРЕМЕННОГО КОНЦЕРТНОГО ЗАЛА

Слайд 82

Слайд 83

БЛАГОПРИЯТНЫЕ ОЧЕРТАНИЯ БОКОВЫХ СТЕН ЗАЛА ОПЕРНОГО ТЕАТРА

БЛАГОПРИЯТНЫЕ ОЧЕРТАНИЯ БОКОВЫХ СТЕН ЗАЛА ОПЕРНОГО ТЕАТРА

Слайд 84

ЦЕЛЕСООБРАЗНАЯ ФОРМА ПОТОЛКА ПРИ ЗНАЧИТЕЛЬНОЙ ДЛИНЕ ЛЕКЦИОННОГО ЗАЛА

ЦЕЛЕСООБРАЗНАЯ ФОРМА ПОТОЛКА ПРИ ЗНАЧИТЕЛЬНОЙ ДЛИНЕ ЛЕКЦИОННОГО ЗАЛА

Слайд 85

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ФОРМА ЛЕКЦИОННОГО ЗАЛА

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ФОРМА ЛЕКЦИОННОГО ЗАЛА

Слайд 86

КОЗЫРЕК И НАКЛОННЫЕ И ВЫПУКЛЫЕ СЕКЦИИ ПОТОЛКА

КОЗЫРЕК И НАКЛОННЫЕ И ВЫПУКЛЫЕ СЕКЦИИ ПОТОЛКА

Слайд 87

Критерии акустического качества RT (RT60, T30) Reverberation Time – время реверберации

Критерии 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 88

Критерии акустического качества RT (RT60, T30) Reverberation Time – время реверберации

Критерии акустического качества

RT (RT60, T30) Reverberation Time – время реверберации (с)
Время

снижения уровня звука в помещении на 60 дБ
после выключения источника звука
Слайд 89

Критерии акустического качества EDT Early Decay Time – время затухания ранних

Критерии 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 90

Критерии акустического качества

Критерии акустического качества

 

Слайд 91

Критерии акустического качества

Критерии акустического качества

 

Слайд 92

Критерии акустического качества

Критерии акустического качества

 

Слайд 93

Критерии акустического качества G Strength Factor – громкость (дБ) Отношение уровня

Критерии 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 94

Критерии акустического качества

Критерии акустического качества

 

Слайд 95

Слайд 96

Критерии акустического качества залов прямоугольной формы усредненные значения на средних частотах (500 и 1000Гц)

Критерии акустического качества залов прямоугольной формы усредненные значения на средних частотах (500

и 1000Гц)
Слайд 97