Радиовещание и электроакустика (стр. 2 из 2)

Характеристическая чувствительность — отношение среднего звукового давления, создаваемого громкоговорителем в номинальном диапазоне частот на расстоянии 1 м от рабочего центра на рабочей оси, к корню квадратному от подводимой мощности.

Основными опорными геометрическими параметрами громкоговорителей являются: геометрический центр—точка, от которой ведется отсчет расстояний от громкоговорителя; рабочая ось—прямая, проходящая через центр громкоговорителя в направлении преимущественного использования или же перпендикулярная плоскости излучающего отверстия.

3. Волновая и статистическая теория акустических процессов помещения

Студия представляет собой замкнутый воздушный объем. Являясь колебательной системой с распределенными параметрами, он существенно влияет на временную структуру сигнала источника звука, ощутимо изменяя окраску звучания. Известно, что речь звучит различно в большом пустом помещении и в жилой комнате. Звучание оркестра на открытом воздухе гораздо беднее в тембральном отношении, чем в помещении с хорошими акустическими свойствами.

Воздух, заполняющий помещение, имеет определенную упругость и массу, оказывает сопротивление распространяющейся в нем звуковой волне. С позиции волновой теории воздушный объем закрытого помещения рассматривается как сложная многорезонансная колебательная система с распределенными параметрами. При воздействии сигнала, излучаемого источником звука, в воздушном объеме помещения возбуждаются собственные колебания. Спектр собственных частот достаточно просто рассчитать лишь для помещений простых геометрических форм. Например, для помещений прямоугольной формы (с идеально жесткими отражающими поверхностями) длиной l, шириной b и высотой h собственные частоты

,

где g, q, r — целые числа, каждой тройке их соответствует одна из собственных частот помещения. Заметим, что значения g, q, r определяют число стоячих волн, возникающих в помещении в направлениях l, b и h.

В помещениях малого объема (

, где —длина волны возбуждающего колебания) спектр собственных частот имеет дискретную структуру (рис. 3.1,а, где цифрами сверху здесь показаны повторяющиеся частоты). Вследствие этого отдельные частотные составляющие спектра возбуждающего колебания усиливаются (подчеркиваются), что сопровождается искажением тембра звучания. Частоте 85 Гц соответствуют тройки чисел g, q и г, соответственно равные 4, 1, 5; 5, 0, 0; 0, 3, 0 и 0, 0, 2. Как видно из рис. 3.1,а, лишь в области нижних частот (даже для помещений такого небольшого объема) можно говорить о дискретной структуре спектра собственных частот. С повышением частоты этот спектр уплотняется. Важной характеристикой звукового поля малых помещений является плотность спектра собственных частот— число в наперед заданном частотном интервале (рис. 3.1,6):

рде F_o—средняя частота выделенного частотного интервала

;

с_зв— скорость звука. Если выполняется условие

, то плотность спектра собственных частот помещения настолько высока, что частота возбуждающего колебания практически не отличается от частоты собственного колебания. Поэтому усиления отдельных компонент спектра сигнала за счет резонансов воздушного объема помещения не происходит.

Рис. 3.1. Спектр собственных частот (а) и гистограмма распределения их числа (б) при l=10 м, b=6 м, h==4 м

Система с распределенными параметрами обладает конечными значениями добротности. Поэтому собственное колебание (или их совокупность), являясь откликом помещения на возбуждение, не может затухнуть мгновенно. Отклик (отзвук) проявляется на любой частоте возбуждающего колебания. Более того, как это следует из волновой теории акустики помещений, процессу затухания отзвука свойственны флуктуации, обусловленные интерференционными явлениями. Иными словами, каждый элемент (отрезок) временной структуры сигнала возбуждает постепенно затухающий отзвук. Совокупность отзвуков образует своего рода звуковой фон, на котором слушатель должен воспринимать все новые и новые элементы быстро изменяющейся временной структуры сигнала. Этот фон, являясь многократным повторением каждого отрезка сигнала, увеличивает время его слухового восприятия и характеризует собственно помещение, где происходит исполнение программы. Оба фактора—структура спектра собственных частот и быстрота затухания отзвука помещения — по-разному влияют на слуховое восприятие.

В тех случаях, когда объем помещения достаточно велик (

, а это условие обычно выполняется на практике) и можно не считаться с дискретностью спектра собственных частот, к анализу временной структуры звукового поля можно подойти с позиций геометрической акустики. Поле в каждой точке помещения можно рассматривать как результат интерференции прямой звуковой волны, поступающей от исполнителя по кратчайшему пути (прямой звук), и значительного числа отраженных звуковых волн (отзвуков), претерпевших разное число отражений от поверхностей помещения. Совокупность этих отраженных звуков образует реверберационный процесс студии, существенно изменяющий окраску звучания.