Допущена Отделом кадров и учебных заведений Комитета по кинематографии при Совете Министров СССР в качестве учебного пособия для киновузов
ПРЕДИСЛОВИЕ
В книге рассматриваются явления, происходящие в закрытых помещениях при распространении в них звука, физические закономерности, лежащие в основе этих явлений, и методы их анализа. Помимо этого излагаются вопросы, связанные с влиянием указанных явлений на качество передачи звука в помещениях, с определением критериев для оценки особенностей акустики помещений и мер, необходимых для создания в этих помещениях хороших акустических условий. Эти вопросы освещаются, исходя из существующих теорий и данных экспериментальных исследований, особенно расширившихся в последние десять-двенадцать лет.
Книга является учебным пособием по курсу «Акустика киностудий и кинотеатров» для студентов Ленинградского института киноинженеров по специальности «Звукотехника». В соответствии с программой курса в ней нашли отражение материалы, связанные с практикой создания оптимальных, акустических условий в таких помещениях, как ателье для записи и перезаписи звука, радио- и телевизионные студии и залы для звуковоспроизведения.
В настоящее время начинают создавать залы многоцелевого назначения, в которых необходимо иметь хорошие акустические условия как для звуковоспроизведения и передач через звукоусилительный тракт, так и для непосредственного слушания драматических и музыкальных передач, А потому в книге приводятся сведения, относящиеся к акустике таких универсальных помещений, и необходимые данные о звукоусилении.
В книге приводятся также некоторые данные об акустических условиях в помещениях, предназначенных для стереофонических передач, и для помещений полузакрытого типа.
Анализ только физической сущности звуковых процессов, протекающих в помещениях, не может явиться единственной основой для качественной оценки акустических данных помещений, так как эта оценка связана также с субъективным суждением людей, опирающимся на психофизиологические особенности слуха. Однако в области психофизиологии слуха, несмотря на большое количество работ, проводимых в этом направлении в настоящее время, имеется еще ряд вопросов, не нашедших однозначного решения.
Вот почему автор вынужден в некоторых случаях (например, при рассмотрении теории связанных помещений) освещать вопросы, основываясь на физических предпосылках и их математическом анализе без исчерпываю" щего анализа психологической стороны вопроса, а в некоторых (например, при рассмотрении теории оптимальной реверберации) ограничиваться только изложением достаточно разноречивых результатов опытов.
При таком подходе к вопросу читатель может получить необходимую ориентацию в сущности явлений и критически подойти к оценке качественных характеристик рассматриваемых процессов.
Анализ ряда основных вопросов осуществляется в книге с помощью математического аппарата, известного студенту из курса высшей математики, причем имеется в виду, что студенты до прохождения данного курса изучали основы физической и физиологической акустики, а также знакомы с электроакустической аппаратурой. В тех случаях, когда выводятся формулы, используемые для практических расчетов и акустического проектирования, излагается порядок проектирования и даются расчетные примеры.
Учитывая, что книга является учебным пособием, в ней дается последовательное изложение вопросов, относящихся к теме, с соответствующим математическим анализом, несмотря на наличие такого анализа в других подобных книгах. Из тех же соображений в ряде параграфов приводятся краткие итоговые выводы, позволяющие студенту повторить основные положения, вытекающие из рассмотрения данного вопроса.
Так как результаты теоретических расчетов должны согласовываться с акустическими характеристиками реальных помещений, в конце книги приводятся методы основных акустических измерений, осуществляемых в помещениях.
Книга может быть полезной для лиц, занимающихся акустическим проектированием помещений, для звукооператоров, звукорежиссеров и специалистов, обслуживающих процесс звукопередачи в кинематографе, радиовещании.
Автор выражает глубокую благодарность В. А. Бургову, Я. Ш. Вахитову, А. Н. Качеровичу и А. Д. Хохлову за ряд ценных советов, данных ими при ознакомлении с рукописью, а также сотрудникам кафедр звукотехники и акустики Ленинградского института киноинженеров, активно участвовавшим в обсуждении рукописи.
ГЛАВА ПЕРВАЯ
АКУСТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОМЕЩЕНИЯХ
§ 1.1. ЗВУКОВОЕ ПОЛЕ В ЗАКРЫТОМ ПОМЕЩЕНИИ
Колебания источника звука, находящегося в неограниченном пространстве, возмущают окружающую среду и эти возмущения, проявляющиеся в виде изменения давления, распространяются от источника звука во все стороны. Вокруг источника звука создается звуковое поле, которое характеризуется определенными закономерностями, связывающими звуковое давление с координатами точки пространства и временем.
Наличие ряда преград, создающих вокруг источника звука полузамкнутое или замкнутое пространство, изменяет характер звукового поля. Замкнутый воздушный объем превращается в систему, способную не только возбуждаться при воздействии источника звука, но и совершать собственные колебания после прекращения его действия.
Характер звукового поля, возникающего в полузакрытом или закрытом пространстве, тесно связан с линейными размерами последнего. При малых по сравнению с длиной волны линейных размерах ограниченного пространства, например, таких, как резонатор Гемгольца или труба, внутри пространства возникают собственные колебания только на некоторых частотах. Количество собственных частот для таких систем невелико.
Помещения и особенно те из них, которые используются в качестве массовых аудиторий, имеют линейные размеры значительно большие, чем длина волны даже для низких частот звукового диапазона. Такие помещения, точнее объемы воздуха, заключенные в них, представляют собой колебательные системы с широким спектром собственных частот. Каждое собственное колебание этих систем постепенно затухает.
При воздействии такого сложного и нерегулярного сигнала, каким является речь или музыка, в воздушном объеме помещения возбуждаются собственные колебания с частотами, отвечающими частотным составляющим этого сложного сигнала. Так как спект-
ральный состав сигнала все время изменяется, то такое изменение будет сопровождаться появлением новых собственных колебаний, накладывающихся на ранее возбужденные и еще не затухшие колебания.
Таким образом, каждый из ряда импульсов, составляющих речевую или музыкальную фразу, сопровождается постепенно затухающим отзвуком, который заметно влияет на основной сигнал, воспроизводимый в помещении, внося изменение в его временную структуру.
Процесс затухания отзвука будет более или менее длительным, в зависимости от скорости рассеяния звуковой энергии, что прежде всего связано с потерями ее на границах помещения. Кроме того, отдельные собственные колебания, составляющие отзвук, могут затухать с различной скоростью. Неодинаковая скорость затухания ряда собственных колебаний является следствием того, что звукопоглощающие свойства различных участков поверхностей, ограничивающих помещения, могут значительно отличаться друг от друга. В результате этого звуковое поле становится неравномерным.
Таким образом, различие в скорости затухания возбуждаемых в помещении собственных колебаний может привести к простран-ственному изменению звукового поля, т. е. к изменению уровней сигналов при переходе из одной точки помещения в другую.
Спектр собственных частот воздушного объема, как и любой другой колебательной системы, зависит от размеров системы или, в данном случае, от размеров помещения. Этот спектр может заметно отличаться от частотного спектра основного сигнала. В этом случае одни составляющие сигнала, совпадающие с собственными частотами помещения, вследствие резонанса будут выделяться по сравнению с другими, не имеющими себе равных в спектре собственных частот помещения. Большее или меньшее выделение частотных составляющих основного сигнала обусловливает также различие в скорости затухания различных собст-венных частот. Все это может вызвать изменение тембральной окраски основного сигнала, т. е. привести к изменению его частотного состава.
Рассмотрение физической стороны звуковых процессов, происходящих в закрытых пространствах, не достаточно для того, чтобы судить об акустических особенностях помещений. Полное суждение может быть составлено только в результате субъективной оценки этих процессов, осуществляемой с помощью слухового аппарата.
С точки зрения слухового восприятия тех явлений, которые характерны для закрытых помещений, наиболее интересны такие особенности слуха, как его способность слитно воспринимать звуковые импульсы и суммировать их энергию при определенной разности во времени поступления указанных импульсов. Эта разность во времени называется предельным временем запаздывания.
Исследования Хааса [88] показали, что предельное время запаздывания для речи зависит от темпа речи, интенсивности повторного сигнала, тональной его окраски и общего времени отзвука, характерного для данного помещения. В частности, установлено, что при изменении скорости речи с 7,4 до 3,5 слога в секунду предельное запаздывание возрастает с 40 до 92 мсек, так же как и увеличение разницы в уровнях сигналов с 0 до 6 дб приводит к увеличению предельного запаздывания с 68 до 172 мсек. Подавление низких или высоких частот вызывает изменение предельного запаздывания с 68 до 80 и 105 мсек соответственно.
Предельное время запаздывания для музыкальных звучаний значительно больше, чем для речевых, и достигает, в зависимости от характера музыкального произведения, 150—250 мсек.
Таким образом, если временная структура основного сигнала и сопровождающих его собственных колебаний воздушного объема помещения такова, что интервалы между ними не превышают предельного времени запаздывания, то они будут восприниматься слухом слитно, в виде отзвука. При интервалах, превышающих предельное запаздывание, между сигналами возникает пауза, и слух фиксирует повторный сигнал, как эхо, которое особенно заметно, если уровень повторного сигнала сравнительно мало отличается от уровня основного.
Если собственные колебания, возбуждаемые основным сигналом, имеют относительно высокий уровень и следуют за ним с запаздыванием, не большим предельного, то они, сливаясь с этим сигналом, усиливают его. Следовательно, из-за собственных колебаний звуковые сигналы в помещении подвергаются некоторому усилению, величина которого зависит от поглощения энергии на границах помещения.
Практически это обнаруживается в том, что при изменении расстояния между источником и приемником звука уровень сигнала в помещении изменяется значительно меньше, чем на открытом воздухе. О величине приращения уровня громкости при сложении речевого сигнала с его равногромким запаздывающим повторением можно судить по рис. 1.1, где приведены кривые зависимости этого приращения AL от времени запаздывания т.
При различии условий на границах помещения уровень запаздывающих повторений меняется, вместе с ним изменяется и приращение громкости, обусловленное собственными колебаниями воздушного объема помещения, что делает звуковое поле в нем неравномерным.
Таким образом, воздушный объем помещения оказывает значительное влияние на воспроизводимый в нем сигнал:
а) сопровождая его специфическим отзвуком, иногда переходящим в эхо, т. е. внося в его структуру временные изменения:
б) изменяя его тональную окраску, т. е. внося изменения в его частотный спектр;
в) повышая его уровень за счет энергии собственных колебаний;
г) создавая неодинаковые условия восприятия в различных точках помещения, т. е. внося пространственное изменение сигнала.
Из сказанного следует, что помещение является сложным элементом, участвующим в процессе излучения и приема звука, заметно влияющим на количество последнего. Если иметь в виду передачу звука через тракт записи и воспроизведения или низкочастотный тракт радиовещания, то помещение можно рассматривать как одно из звеньев этого тракта наряду с такими звеньями, как микрофоны, усилители, громкоговорители. В связи с этим тракт записи — воспроизведения звука, используемый в условиях кинематографа, может быть схематически представлен так, как показано на рис. 1.2. Первичное и вторичное помещения, показанные на рисунке, представляют собой помещения для записи и воспроизведения звука.
§ 1.2. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЗВУКОВОГО ПОЛЯ В ПОМЕЩЕНИИ
Изменения, которые претерпевает звуковое поле, если излучатель помещается не в свободном пространстве, а в закрытом помещении, с точки зрения слухового ощущения могут быть полезными и вредными.
Отзвук, сопровождающий каждый импульс нерегулярного сигнала (речи, музыки), при определенной его длительности может оказаться полезным, так как речь при таких условиях может звучать более живо, а музыкальные передачи стать более полнозвучными, создавая необходимую связанность между следующими друг за другом музыкальными тонами. Значительная длительность отзвука делает речь малоразборчивой, а музыкальные тона сливающимися, особенно при быстрых музыкальных пассажах. В этом случае, не говоря уже о возможном появлении паузы, превышающей предельное время запаздывания, качество звучания ухудшается.
Преимущественное выделение тех или иных собственных частот помещения, приводящее к изменению тембра основного сигнала, как не отвечающее привычным впечатлениям о естественных источниках звука, также не может благоприятно сказываться на восприятии речи и музыки.
То, что громкость звука при определенных условиях увеличивается за счет собственных колебаний воздушного объема помещения, следует рассматривать как положительное явление, так как в этом случае, по сравнению с открытым пространством обеспечивается повышенная громкость, особенно для слушателей, значительно удаленных от источника звука. Вместе с тем возможная неравномерность прироста громкости в различных точках внутри помещения, обусловленная различием в затухании энергии на границах, не желательна, так как нарушается единообразие условий восприятия для слушателей, занимающих различные места в помещении.
Для решения вопроса о том, при каких условиях те или иные изменения сигнала, воспроизводимого в помещении, являются полезными или вредными, для определения факторов, влияющих на качество речевых и музыкальных звучаний, необходим тщательный анализ звукового поля, создаваемого в помещении определенными источниками звука. Такой анализ может быть проведен на основе любой из теорий акустики помещения.
Одна теория — волновая — основывается на том, что воздушный объем помещения при воздействии на него звукового сигнала ведет себя, как колебательная система. В отличие от струны или мембраны эта система трехмерная и имеет сложный спектр собственных частот.
Строгий анализ волновых процессов, протекающих в помещении, позволяет выявить физическую природу этих процессов и понять, как они влияют на акустические свойства помещения.
Волновая теория акустики помещения, развитая Морзом и Болтом [51] на основе одномерной задачи, связанной с анализом собственных колебаний в трубе и рассмотренной Рэлеем [66] в 1878 г., опирается на строгие математические решения. Однако математический аппарат, используемый этой теорией, сложен и громоздок.
Другая теория, развивающаяся почти параллельно с первой, допускает некоторую идеализацию физических процессов в по-
мещении и полностью отходит от рассмотрения волновой природы звука. В соответствии с этой теорией звуковое поле в помещении представляется, как поле, через каждую точку которого одновременно проходит большое количество волн, отраженных от ограничивающих помещение поверхностей.
Так как энергия от источника распространяется во всех направлениях, то и отраженные волны, сходясь в любой точке пространства внутри помещения, также будут иметь всевозможные направления. Фазы же волн, проходящих через каждую такую точку, можно считать распределенными случайно, имея в виду, что натуральные звучания (речь, музыка), воспроизводимые в помещении, могут быть отнесены к числу случайных, нерегулярных сигналов. Это позволяет определять энергию в каждой точке помещения без учета фазовых сдвигов между волнами, как сумму средних значений энергий отражений, пришедших в данную точку.
Изучением таких совокупностей случайных явлений, имеющих общие свойства, какими являются совокупности отражений, приходящих в каждую точку пространства внутри помещения, занимается математическая статистика, основывающаяся на теории вероятности. Статистический метод не может вскрыть подробную физическую картину явления. Однако его преимущество заключается в том, что он с помощью простого математического аппарата на основании данных о результате процесса позволяет сделать объективное заключение о количественных особенностях этого процесса и его возможных недостатках.
Последние замечания делают понятным, почему статистический метод может быть использован для изучения акустических процессов в помещении, а рассмотренный выше подход к анализу звукового поля в помещении мог явиться достаточной основой для существующей в настоящее время статистической теории акустики помещения.
Метод математической статистики, применяемый к случайным явлениям, может дать далеко не объективную характеристику процесса, если они по тем или иным причинам перестали быть случайными. Так, например, если в силу фокусирующих свойств некоторых поверхностей помещения будет потерян случайный характер в направлении прихода отраженных волн, то результат статистического анализа задачи такого типа не будет точным. В этом случае прибегают к другому методу, при котором звуковое поле представляется в виде совокупности лучей, построенных по законам геометрической оптики. Таким образом, звуковая волна заменяется лучом, вдоль которого осуществляется перенос звуковой энергии.
Геометрическое построение лучей позволяет определить точки падения их на ограничивающие помещение поверхности и учесть фактические потери энергии, связанные со звукопоглощающей способностью реальных материалов, находящихся на этих по-
верхностях. Это особенно важно, когда на стенах помещения размещены материалы, значительно различающиеся по своим свойствам. При таких условиях звуковое поле в помещении можно охарактеризовать величиной звуковой энергии, определяемой для любой точки в результате расчета ее потерь при отражении всех лучей, проходящих через эту точку.
Рассмотренный подход к анализу звукового поля положен в основу третьей — геометрической — теории акустики помещения.
§ 1.3. АКУСТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОМЕЩЕНИЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
Степень полезности или вредности тех изменений сигналов f которые обусловлены влиянием помещения и определяют акустические условия в нем, зависит не только от психофизиологических особенностей слуха, но и от характера естественных звучаний (речи, музыки) и особенностей вторичных источников и приемников звука (громкоговорителей, микрофонов), используемых для звуковых передач в помещениях.
Учитывая это, помещения можно разделить на три следующие основные группы: для непосредственного или прямого слушания (аудитории, театральные и концертные залы), для звукопередач, осуществляемых через электроакустический тракт или по радиоканалу (киноателье, залы кинотеатров, студии), для передач с использованием звукоусилительной установки (зимние стадионы, лекционные залы и др.)
В помещениях прямого слушания используются натуральные сигналы и восприятие их осуществляется органом слуха непосредственно. Процессы излучения и восприятия протекают в одном и том же помещении, т. е. совмещены в пространстве и во времени.
Характерным для помещений непосредственного слушания является то, что мощность источников звука, используемых в них, сравнительно невелика и ограничена возможностями человеческого голоса или музыкальных инструментов. Усиливающее действие собственных колебаний для этих помещений имеет большое значение, особенно когда они велики по объему. Наряду с этим важно, чтобы отзвук, обусловленный собственными колебаниями, не был слишком продолжительным и не нарушал четкости и ясности звучаний.
В звукопередачах, осуществляемых с помощью электроакустического тракта, используются два помещения: первичное,
в котором размещаются натуральные источники звука и микрофон, участвующие в процессе записи звука, и вторичное, в котором находятся громкоговоритель и слушатели, принимающие участие в процессе звуковоспроизведения. В этом случае первичный источник звука и слушатель разобщены и связь между ними осуществляется через электроакустический тракт или радиоканал.
Процессы излучения и восприятия звука разделены во времени и пространстве (запись и воспроизведение звука в условиях кинематографа) или только в пространстве (радиопередача). Это приводит к тому, что звуковые сигналы, передаваемые громкоговорителем во вторичном помещении, содержат в себе отзвук, характерный для первичного помещения. Помимо этого, переданные сигналы подвергаются изменению еще и за счет воздействия на них вторичного помещения.
Если помнить, что звуковые сигналы в помещениях для воспроизведения звука (в залах кинотеатров) по сравнению с натуральными сигналами передаются с повышенными на 10—15 дб уровнями, то становится ясным, что такое усиление сигналов связано также с усилением отзвука. Общая гулкость в условиях звуковоспроизведения будет больше, чем в условиях непосредственного слушания.
Особую группу помещений представляют залы с установками для звукоусиления. Им свойственны особенности помещений прямого слушания, так как слушатель непосредственно связан с первичным источником звука в такой же мере, как и особенности помещений для звукопередач, в силу параллельного действия установки со вторичными приемником и излучателем (микрофоном и громкоговорителями).
Наличие двух способов переноса информации от источников звука к слушателю приводит к тому, что отзвуки, полученные за счет свободных колебаний, возбужденных первичным и вторичным источниками, будут определенным образом складываться. В результате этого влияние акустики помещения на качество звуко-передачи более заметно, чем в помещении для непосредственного слушания.
Обнаруживаемое иногда в залах для звукоусиления значительное различие в расстояниях между первичным источником звука и слушателем, с одной стороны, и между вторичным источником и слушателем — с другой, может нарушить временные связи как между основными сигналами, приходящими к слушателю двумя путями, так и между их отзвуками.
Так как акустические условия в помещениях заметным образом связаны с характером передаваемого сигнала и даже с видом излучателя или приемника звука, то первая и вторая группы помещений могут быть дополнительно разделены на подгруппы. Первую группу помещений можно разделить на помещения, предназначенные для речевых и музыкальных исполнений; вторую группу — на первичные помещения (для записи звука) и вторичные (для звуковоспроизведения).
Практика показывает, что при классификации помещений следует исходить не только из характера источников и приемников звука, участвующих в процессе передачи звука. Помещения могут быть классифицированы по их назначению, исходя из ряда технологических особенностей процесса звукопередачи. Так, например, помещения, которые используются для звукопередачи в условиях кинематографа, в соответствии с требованиями, предъявляемыми к ним с точки зрения акустических условий, можно разделить на следующие группы:
а) павильоны для синхронной записи звука,
б) ателье для записи музыки (ателье озвучания),
в) ателье для перезаписи музыки,
г) ателье для записи речи и дублирования кинофильмов,
д) помещения для создания акустических эффектов,
е) контрольно-просмотровые залы,
ж) зрительные залы кинотеатров.
Разнообразие помещений, предназначенйых для различных видов исполнения и звуковых передач, убеждает в том, что к ним в отношении акустических условий должны быть предъявлены особые требования. Эти требования могут быть сформулированы только в результате детального изучения звуковых процессов в помещении, факторов, влияющих на их ход, а также условий, при которых обеспечивается наилучшее восприятие звука.
ГЛАВА ВТОРАЯ
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ АКУСТИКИ ПОМЕЩЕНИЙ
§ II. 1. АКУСТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПОМЕЩЕНИИ В ПРЕДСТАВЛЕНИИ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ
Изучение звукового поля в помещении лучше всего начинать с точки зрения статистической теории, так как она наиболее проста как в исходных представлениях об акустических процессах в закрытых помещениях, так и в отношении математического аппарата, используемого ею.
Основной предпосылкой этой теории является представление о звуковом поле, как о поле, состоящем из большого количества отраженных от ограничивающих помещение поверхностей волн, распространяющихся в различных направлениях, вдоль которых переносится звуковая энергия. Основываясь на этом, звуковые процессы в помещении можно представить следующим образом.
Если в закрытом помещении включить источник звука, то распространяющиеся от него звуковые волны, доходя до преград, будут отражаться и, потеряв часть энергии, распространяться в другом направлении до новой встречи с преградой. Эта встреча повлечет за собой повторное отражение с новой потерей части энергии и т. д.
Потери энергии обусловлены тем, что звуковая волна, проходя через границу между двумя средами, уносит с собой часть энергии, которая поглощается новой средой. Поглощающая способность той или иной среды характеризуется коэффициентом звукопоглощения, представляющимся в виде
В первое мгновение после включения источника звука слушатель, находящийся в помещении, будет воспринимать энергию прямой звуковой волны, идущей от источника. Чуть позже к ней добавится энергия той отраженной волны, для которой путь от источника до слушателя будет самым коротким. Потом к слушателю придут волны вторых, третьих и т. д. отражений, причем порядок их прихода и интервалы времени между ними могут быть различными.
Можно представить, например, такой случай, когда волна, дважды отраженная от поверхностей, близких к источнику и слушателю, придет к последнему из них раньше, чем волна, претерпевшая однократное отражение от очень удаленной поверхности помещения. В связи с этим добавка энергии от каждой последующей волны будет не всегда меньшей, чем от предыдущей, тем более, что это определяется также звукопоглощающей способностью материала, от поверхности которого отражалась та или иная волна.
Такая же неравномерность может обнаружиться и вследствие того, что звуковые волны, приходящие к слушателю после первого, второго и т. д. отражений, могут иметь различные фазовые сдвиги. Следовательно, при общей тенденции к постепенному нарастанию энергии отдельные отражения из-за нарушения в порядке их прихода, различия в коэффициентах звукопоглощения внутренних поверхностей помещения, а также различия в фазах могут внести заметную неравномерность в процессе нарастания энергии в помещении.
В результате постепенного, хотя и неравномерного уменьшения энергии все более запаздывающих отражений через определенное время прирост энергии прекратится и общая энергия достигнет некоторого постоянного уровня. Это случится в тот момент, когда прибыль энергии от источника звука станет равной убыли, обусловленной поглощением на границах помещения.
Если после установления стационарного уровня энергии действие источника звука будет прекращено, то звук, воспринимаемый слушателем, исчезнет не сразу. Через короткий промежуток времени после выключения прекратится воздействие прямой звуковой волны и слушатель будет воспринимать энергию волн первых отражений, совершающих более длинный путь. Вслед за ними к слушателю будут поступать волны вторых, третьих и т. д. отражений, путь которых до слушателя все более длинен, а энергия все менее заметна. Через некоторый промежуток времени энергия приходящих волн настолько уменьшится, что орган слуха не сможет ее воспринимать и звук исчезнет.
Таким образом, после выключения источника звука от общей энергии в помещении будут постепенно отпадать составляющие ее части, связанные с различными отражениями, причем это будет происходить в той последовательности, в какой осущест-
влялось их накопление. Энергия в помещении будет затухать, и если интервалы времени между следующими друг за другом отражениями будут меньше предельного времени запаздывания, создается отзвук, сопровождающий всякий обрывающийся сигнал.
Звуковые процессы в помещении в том виде, в каком они представлены выше, еще нельзя подвергнуть изучению методом математической статистики потому, что совокупности (множества) отраженных волн, участвующих в этих процессах, не отличаются необходимой общностью признаков. Такая общность может быть внесена только при определенном упрощении представлений о некоторых свойствах звукового поля в помещении.
Первое упрощенное представление о свойствах звукового поля следует отнести к характеру перемещения отраженных звуковых волн.
Уже упоминалось, что эти волны перемещаются в разнообразных направлениях и если потери энергии при каждом отражении невелики, то через каждую точку пространства внутри помещения одновременно будет проходить большое количество таких волн. Для того чтобы отмеченное свойство отраженных волн превратилось в общий признак всего процесса, необходимо, чтобы приход отраженных волн в каждую точку пространства с различных направлений был бы равновероятен.
Второе упрощение связано с предположением о том, что звуковая энергия в любой точке помещения складывается из средних значений энергий всех отражений, прошедших через данную точку. При таком предположении общим признаком становится равная вероятность всевозможных фазовых сдвигов для тех многочисленных отраженных сигналов, которые подвергаются сложению.
Можно показать, что сделанное предположение оправдывается в отношении ряда сигналов при некоторых определенных значениях времени их запаздывания т.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
