Акустика в дизайнерских решениях

Звук, возникший в помещении, частично поглощается, а частично отражается ограждающими конструкциями, оборудованием, зрителями. Уровнями процессов отражения и поглощения звука определяются акустические свойства помещения. Для хорошей акустики необходимо по возможности обеспечить равномерное распределение звука в объеме помещения, особенно в зоне зрителей. Процесс затухания отраженных звуков должен идти так, чтобы не искажался прямой звук от источника, а усиливался при восприятии слушающими.

Одним из важнейших показателей акустических свойств помещений является реверберация.

Реверберацией называют наличие остаточного звучания в помещении после прекращения основного звука вследствие многократных отражений звуковых волн от поверхностей стен, потолка и др.

Продолжительность реверберации, или время затухания отраженного звука до порога слышимости, зависит как от акустических свойств помещения, так и от мощности источника звука. Для акустического расчета и проектирования требуется характеристика, которая зависит только от акустических свойств помещения. Такой характеристикой является скорость затухания отраженного звука, или стандартная реверберация.

Под стандартной реверберацией Т_СТ понимают то время, за которое плотность звуковой энергии отраженного звука уменьшается в 1 млн раз или уровень звукового давления снижается на 60 дБ.

При продолжительной реверберации помещение становится гулким, при весьма короткой — глухим. Время реверберации зависит от объема и общего звукопоглощения помещения и объектов, находящихся в нем, а также от частоты звука. Опытным путем установлен оптимум стандартной реверберации Г_опт — такая длительность ее, при которой создаются наилучшие условия слышимости в данном помещении. Оптимум реверберации в зависимости от объема зала указан в табл. 3.3.

Оптимальное время реверберации Г_опт для частоты 500 Гц можно приближенно определить по формуле.

где V — объем помещения; К — коэффициент, принимаемый:

• • 0,41 — для оперных театров и концертных залов;
• • 0,36 — для драматических театров;
• • 0,29 — для кинотеатров и аудиторий.

В диапазоне низких частот оптимальную реверберацию можно увеличить на 20—30%, а в диапазоне высоких частот — уменьшить на 10—15%.

Для обеспечения требуемой акустики в помещении используют материалы, хорошо поглощающие звук. Поглощение зву;

Таблица 3.3

Оптимальное время стандартной реверберации Т_от

Примечание. Промежуточные значения времени Т_опт определяют по интерполяции.

ка характеризуется коэффициентом звукопоглощения а, выражающим отношение звуковой энергии, поглощенной поверхностью ограждения, к звуковой энергии, падающей на него. За единицу поглощения звука принят Сэбин, характеризующий полное поглощение звука поверхностью, отнесенное к единице площади (поглощение 1 м² открытого окна).

Коэффициент звукопоглощения материала изменяется в зависимости от частоты звуков и направления звуковой волны относительно поверхности. В большинстве случаев звуки низкой частоты поглощаются материалом хуже, чем высоких частот.

Реверберация увеличивается с увеличением объема помещения и уменьшением величины общего поглощения помещения. Время реверберации Т_сг должно быть равно оптимальному Т_опт. Поскольку коэффициенты звукопоглощения обычных строительных материалов (штукатурка, кирпич, бетон, дерево) сравнительно невелики, то время стандартной реверберации зрительных залов, как правило, превышает время оптимальной реверберации. В связи с этим для уменьшения гулкости часть ограждений зала облицовывают звукопоглощающими материалами и устанавливают резонаторы.

При акустическом проектировании зрительных залов реверберацию определяют для частот в 125, 500 и 2000 Гц. Расчет акустики зала рекомендуется вести с учетом заполнения его зрителями на 70%.

Для хорошего восприятия звука в помещении требуется равномерное распределение звуковой энергии путем регулирования отражения звука.

Акустические качества помещений характеризуются степенью разборчивости речи во всех его точках. Критерием служит слоговая артикуляция, показывающая процент правильно воспринятых слушателем слогов. Разборчивость считается отличной при 96% правильно воспринимаемых слогов, хорошей — при 96—85%, удовлетворительной — при 85—75%, трудноразборчивой — при 76—65%, недопустимой — при 65% и ниже.

Артикуляция речи определяется по формуле.

где Ki — коэффициент, учитывающий уровень громкости звука; К₂ — коэффициент, учитывающий время реверберации;

К₃ — коэффициент, учитывающий шумовой фон в помещении; К₄ — коэффициент, учитывающий форму помещения (в прямоугольных и секториальных помещениях — 1,0; в малых помещениях с большим звукоотражением — 1,06).

Для расчетов можно пользоваться табл. 3.4.

Таблица 3.4

Значения коэффициентов КК₂лК_гл процентная слоговая артикуляция.

При расчетах времени реверберации следует учитывать, что фактическое звукопоглощение всегда превышает расчетное за счет не учитываемых расчетом локальных (обычно сосредоточенных) звукопоглощений.

Учитывать добавочное звукопоглощение можно путем введения среднего коэффициента добавочного звукопоглощения, который рекомендуется принимать для частот 500—2000 Гц равным, а = 0,04.

Пример выполнения практического задания № 3.1. Расчет акустических свойств помещения

Для конференц-зала с площадью 12X24 м² и высотой 6 м рассчитать и оценить артикуляцию.

Решение

1. Определяем время реверберации. Оптимальное время реверберации зависит от длины пробегов отраженных звуков, а следовательно, от объема помещения и назначения:

Следовательно,.

2. Определяем артикуляцию по формуле (3.18):

При Т = 1,33 с коэффициенты К_г = 0,95; К₂ = 0,95; К₃ = 0,83; К₄ = 1,0,.

Следовательно, артикуляцию можно считать удовлетворительной.

Практическое задание № 3.1. Расчет и оценка артикуляции помещения

Для помещения, характеристики которого заданы в табл. 3.5, рассчитать и оценить артикуляцию.

Таблица 3.5

Исходные данные для выполнения задания № 3.1.

Окончание табл. 3.5