Понятие реверберации

В архитектурной акустике большее внимание уделяется переходному нестационарному процессу после прекращения после прекращения действия источника звука. Этот процесс состоит в постепенном ослаблении звука вследствие потерь звуковой энергии. У. Сэбин назвал его реверберацией (reverberation), что в переводе означает "отражение", "отзвук", "отголосок", "отклик". При каждом отражении часть падающей энергии поглощается преградами и превращается в тепло.

Процесс отзвука происходит в той же последовательности, как и при начале звучания:

- сначала в точку приёма (Пр) приходят сравнительно редкие начальные отражения,

- затем плотность запаздывающих импульсов увеличивается, а их энергия постепенно уменьшается (рис. 17).

Метод, предложенный У. Сэбином для изучения затухания звука, основан на статистической модели идеального помещения с изотропным (диффузным) звуковым полем. Прямой звук и начальные сравнительно редкие отражения не рассматриваются, а изучается только отзвук.

В статистической теории отзвук рассматривается как затухание (т. е. постепенное уменьшение энергии) последовательного ряда звуковых импульсов, которые многократно отражаются преградами помещения после прекращения действия источника звукаа. Подразумевается, что форма импульсов, следовательно, и их спектр, заданные источником звука, при отражениях остаются неизменными.

Идеализируя, считают этот процесс в первом приближении непрерывным. Тогда его можно изобразить в линейном масштабе экспонентой (рис. 18), а в полулогарифмическом масштабе – прямой (рис. 19). Предпосылкой к такому рассмотрению является выполнение условия диффузности (изотропности) звукового поля.:

Реверберация существенно влияет на качество речевого звучания:

- чрезмерная длительность реверберации (T велико) приводит к тому, что новые слоги речи звучат на фоне предыдущих затухающих слогов, и речь становится неразборчивой;

- при коротком отзвуке (T мало) разборчивость речи вполне удовлетворительна, но отрывистой; своеобразная "безжизненность", "стерильность" такого звучания воспринимается так же, как недостаток, особенно при художественном чтении.

Еще большее значение имеет процесс отзвука при слушании музыки, поскольку каждая музыкальная фраза представляет собой последовательность звуковых импульсов:

- затянутый отзвук (T велико) нарушает эстетичность восприятия музыки тем сильнее, чем быстрее темп исполнения, т. к. звуки "набегают" друг на друга;

- при очень коротком отзвуке (T мало) или его отсутствии (при исполнении на открытом воздухе) музыка звучит "сухо", т. е. утрачивается слитность звучания.

Лишь при некотором, вполне определенном для каждого стиля исполнения времени отзвука образуется необходимая связность звучания, создающая наилучший эстетический результат.

Критерии определения времени реверберации

Длительность процесса реверберации называют временем реверберации (T). В течение этого энергия звука энергии уменьшается в 10⁶ раз

,

звуковое давление уменьшается в 10³

,

а уровень звукового давления уменьшается на 60 дБ (см. форм. (57), (58))

Пример:

Фортиссимо оркестра соответствует уровень звукового давления (см. форм. (58) или (60))

,

а пианиссимо –

.

Среднее значение уровня звукового давления между этими крайними значениями равно

Из кривых чувствительности видно, что значения, близкие к 60 дБ, соответствует уменьшению уровня звукового давления до уровня порога слышимости (см. рис. 14):

Следовательно, время реверберации приблизительно соответствует длительности уменьшения звукового давления от среднего значения уровня звукового давления до уровня порога слышимости

.

Если в помещении есть шумы, то слышимый отзвук будет длиться меньше времени реверберации:

.

Обычно шум уровень шума относительно порогового составляет 40 дБ. Это приводит к тому, что время отзвука уменьшается более чем в 2 раза:

.

Далее рассмотрим формулы для вычисления времени реверберации без учёта шумов.