Вогнутые или сводчатые стены и потолок зала

Сводчатая поверхность способствуют концентрации звуковой энергии, т.е. фокусируют звук, образуя фокус F. Устранение этого грубого акустического недостатка при проектировании залов обеспечивается выбором надлежащего радиуса кривизны r, при котором фокус не образуется в зоне расположения мест зрителей. Место положения фокуса определяется построением отраженных звуковых лучей (рис.5).

Рисунок 5 Определение места нахождения фокусов при отражениях с разными радиусами кривизны

при расположении источника звука: а - вблизи отражающей поверхности; б - на расстоянии, меньшем половины радиуса (левая часть рисунка) и равном половине радиуса (правая часть); в – вблизи центра кривизны

Если источник звука находится по оси вогнутой поверхности, расстояние фокуса (Х) от вогнутой поверхности можно определить по формуле

Х = d · r / (2 d – r ), м, где

d - расстояние от источника звука до вогнутой поверхности;

r - радиус кривизны поверхности.

При d = r/2 X = d · r / 0 → ∞? т.е. фокус отсутствует.

При Х < 0 фокус находится по другую сторону выпуклости (наблюдается на сцене).

Рисунок 6 Примеры концентрации звука в залах различной кривизны

На рисунке 6 представлены схемы залов при различном отношении радиусов кривизны цилиндрического потолка и высоты зала.

Как видим при одинаковой площади отражения So наибольшая концентрация звука имеет место, когда h=r и она близко расположена к поверхности пола (рис.6.б). Поэтому радиус кривизны должен быть значительно больше (рис.6.а) или меньше (рис.6.в) высоты помещения.

Рисунок 7 Пример концентрации звука на станциях метро

В практике встречаются случаи двойного фокусирования. Например (см. рис.7) , человек говорящий тихим голосом в т.А, расположенной недалеко от стены, не слышен в т.В, но хорошо воспринимается слушателем в т.Б. такой эффект можно наблюдать в метро.

Круглые помещения

В таких помещениях (рис.8.а) наряду с образованием фокусов ( F ) возникают «ползающие звуки». При гладкой облицовке стен эти звуки могут передаваться по всему периметру, сохраняя большую интенсивность. Один из способов их устранения – устройство вогнутых ниш по периметру зала (рис.8. б). Ниши могут также служить средством рассеяния звуковых лучей. Этот вид отделки широко используется при создании диффузного звукового поля. Целесообразно использовать крупные выпуклые членения с нерегулярным шагом (рис.8.в).

Рисунок 8 Поведение отраженных звуковых лучей в помещениях круглой формы

а – образование фокусов и «ползущих» звуков по периметру гладких стен; б – один из радикальных способов устранения при помощи членения; в – нерегулярное членение: 1 – «ползущие» звуки

Образование эха

При превышении критического интервала времени, отраженный звук воспринимается ухом как эхо, в этом случае между ощущением прямого и отраженного звука образуется пауза.

Рисунок 9 Графический способ определения и устранения возможности образования эха

При разнице во времени прихода прямого и отраженного звука более 0,05 секунд человек уже различает эти звуки.

За 0,05 с звук проходит расстояние ≈ 17м = 340 · 0,05 (340 м/с – скорость распространения звука при t =18^оС). Знание этого дает возможность определять возможность образования эха в зале путем геометрических построений (рис.9).

На плане и разрезе наносятся пути прямого ИА и отраженного звуков ИО + ОА.

Для устранения возможности образования эха необходимо соблюдать неравенство:

[ ИО + ОА ] – ИА ≤ Д или Д + ИА ≥ ИО + ОА, где

Д – путь проходимый звуком за критический интервал времени (≈ 17м).

При определении значений ИА, ИО и ОА надо брать истинные длины указанных отрезков, а не их проекции. При таком построении принимается : высота источника звука над полом сцены ≈ 1,5 м, а высота точки приема звука над полом партера (амфитеатра, балкона) ≈ 1,2 м – средняя высота сидящего зрителя.

Чем ближе зритель находиться к источнику звука, тем больше вероятность образования эха.