Москва 2012

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра телевидения и радиовещания

Курсовой проект по курсу “Акустика”

Расчет студии звукового вещания.

Выполнил:

Студент группы АТ0901

Яновский Алексей Сергеевич

Москва 2012

В данном курсовом проекте производится расчёт комнаты прослушивания на основе реального жилого помещения в многоквартирном доме.

Тип студии: Комната прослушивания

Геометрические размеры имеющегося помещения:

l = 5.8 [м]

b = 3.4 [м]

S = 18.4 [м²]

Известно, что помещение будет использоваться в качестве гостинной с кухонной зоной. Соответственно зона в углублении размером 0.5х2.8=1.4 м² будет занята мебелью, а значит её можно вычесть из имеющейся площади.

S = 17 [м²]

h = 2.7 [м]

V = 45.9 [м³]

Требуемые параметры:

Примечание: , если исходить из справочника с морально устаревшей информацией. Такое значение в справочнике приведено постольку, поскольку достигнуть меньшего времени реверберации в 1989 году с материалами тех лет представлялось мало возможным, ибо даже значение для заглушённой студии в справочнике . Если использовать современные звукопоглощающие материалы, можно достигнуть более низких значений, что уменьшит влияние помещения на звучание. Более того, дано для комнаты с большей площадью.

Форма частотной характеристики времени реверберации:

Горизонтальная со спадом на частоте 125 Гц на 25%; допускается спад в сторону высоких частот не более 30%; подъём в сторону низких частот не допускается

Схема помещения:

Для равномерного распределения собственных частот помещения (что особенно критично в нижнем диапазоне), необходимо чтобы помещение попадало под правило “золотого сечения”, для чего надо оценить его геометрические размеры.

Для этого соотношение размеров помещения должно быть определено как

Геометрические размеры помещения (с учётом пространства, занятого шкафом в кухонной зоне)

l = 5.4 [м]; b = 3.4 [м]; h = 2.7 [м]

Исходя из того, что имеющиеся размеры нельзя изменить в большую (поскольку сносить имеющиеся и ставить новые стены неоправдано трудозатратно) сторону, а лишь в меньшую, несложно посчитать, что для соблюдения правила “золотого сечения” нужны следующие размеры:

l = 4.8 [м]; b = 3.4 [м]; h = 2.4 [м]

Видно, что необходимо уменьшить длину помещения и высоту.

Если посмотреть на схему, то видно, что на расстоянии 4.8м комната сужается за счёт коридора. В оставшуюся часть, поскольку она будет использоваться в качестве кухонной зоны, имеет смысл поставить барную стойку, высота которой со стороны гостиной части может варьироваться от 90 до 135 см в соответствии со стандартами.

Размеры, в том числе и высота 2.7 дана для необработанного помещения. Используя подвесной потолок, можно без труда добиться нужной высоты помещения, однако высота 2.4 м не является оптимальной для комфортного прослушивания, и столь большое уменьшение высоты помещения является в данном случае малооправданным.

Примечание: требует уточнение факт, что низкая высота непосредственно влияет на свойства звука. Имеется мнение, что низкий потолок влияет негативно на моральное состояние, а оно в свою очередь влияет на субъективное восприятие музыкальных произведений.

В итоге, решено выбрать следующие размеры:

l = 4.8 [м]; b = 3.4 [м]; h = 2.6 [м]; V=42.43 [м³]

Данное соотношение размеров удовлетворяет не только правилу золотого сечения с погрешностью, укладывающейся в 10%, но и р екомендациям Ричарда Болта (R.H. Bolt) ( 3/2(W-1) < L-1 < 3(W-1); 2 < W+L<4), р екомендациям EBU / ITU ( 1.1W/H <= L/H <= (4,5W/H) - 4; W < 3H, L < 3H,), а также р екомендациям IEC ( W/H <= L/H <= (4,5W/H-4); W/H < 3, L/H < 3).

Выполним расчет времени реверберации и фонда поглощения для нашего помещения в соответствии с рекомендациями выше:

f, Гц
Т, с	0,15	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2

Общая площадь внутренних поверхностей комнаты (для упрощения расчётов не будем учитывать пространства за барной стойкой и будем принимать его в качестве стены):

Используя величины оптимального времени реверберации и общей площади внутренних поверхностей комнаты, с помощью формулы Эйринга, вычислим средний коэффициент поглощения α для 500 Гц:

Используя таблицу (3, стр. 5), находим, что

Рассчитаем общий фонд поглощения:

Произведём расчёты для остальных частот, учитывая при этом поглощение звука в воздухе для 2000, 4000 и 6000 Гц. Влажность воздуха примем равной 50%.

125 Гц:

2000 Гц:

4000 Гц:

6000 Гц:

Результаты расчётов занесём в таблицу:

Частота, Гц
Т, с	0,15	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
	0,605	0,4537	0,4537	0,4537	0,4458	0,4357	0,4199
	0,46	0,365	0,365	0,365	0,3598	0,3526	0,3429
А,	34,63	27,45	27,45	27,45	27,086	26,544	25,812

В процессе расчётов подтвердилось высказанное ранее предположение о том, что время реверберации для комнаты прослушивания дано завышенное, ибо достигнуть меньшего с материалами того времени не представлялось возможным. Для наглядности приведём полученную таблицу:

Наименование	Площадь или число	Звукопоглощение на частоте, Гц
α	A	α	A	α	A	α	A	α	A	α	A
Основной фонд
Слушатели, шт	2,00	0,33	0,66	0,41	0,82	0,44	0,88	0,46	0,92	0,46	0,92	0,46	0,92
Стул полумягкий, шт	3,00	0,05	0,15	0,08	0,24	0,18	0,54	0,15	0,45	0,17	0,51	0,15	0,45
Пол (деревянные плиты)	16,32	0,12	1,96	0,11	1,80	0,10	1,63	0,03	0,49	0,03	0,49	0,11	1,80
Свободные стены и потолок (Штукатурка)	0,00	0,01	0,00	0,01	0,00	0,02	0,00	0,02	0,00	0,03	0,00	0,03	0,00
Окно	2,70	0,35	0,95	0,25	0,68	0,18	0,49	0,12	0,32	0,07	0,19	0,04	0,11
Дверь лакированная	1,60	0,03	0,05	0,02	0,03	0,05	0,08	0,04	0,06	0,04	0,06	0,04	0,06
Кресло, обитое кожей и паролоном	3,00	0,05	0,15	0,09	0,27	0,12	0,36	0,13	0,39	0,15	0,45	0,16	0,48
Итого, Ао		3,91	3,83	3,98	2,64	2,62	3,82
Требуемое общее поглащение Атр		34,63	27,45	27,45	27,45	27,09	26,54
Требуемый доп. фонд Ад=Атр-Ао		30,72	23,62	23,47	24,81	24,46	22,73
Расчетный дополнительный фонд
Панель деревянная	16,47	0,12	1,98	0,11	1,81	0,1	1,65	0,03	0,49	0,08	1,32	0,11	1,81
Полицилиндры	0,00	0,41	0,00	0,30	0,00	0,35	0,00	0,16	0,00	0,10	0,00	0,14	0,00
Акустические ПА/Д, b=100мм	0,00	0,34	0,00	0,62	0,00	0,52	0,00	0,52	0,00	0,26	0,00	0,15	0,00
Фанера 5мм, d=100мм, b=100мм	28,00	0,80	####	0,52	####	0,27	7,56	0,14	3,92	0,12	3,36	0,10	2,80
Минераловатные ПП-80	6,00	0,08	0,48	0,3	1,80	0,64	3,84	0,89	5,34	0,95	5,70	0,81	4,86
Мат из стеклохолста "Атимс"	8,00	0,08	0,64	0,26	2,08	0,64	5,12	0,89	7,12	0,75	6,00	0,78	6,24
Акустические ПА/О	3,00	0,01	0,03	0,17	0,51	0,68	2,04	0,98	2,94	0,86	2,58	0,45	1,35
Сухая гипсовая штукатурка, d=100мм	8,00	0,65	5,20	0,34	2,72	0,23	1,84	0,17	1,36	0,17	1,36	0,11	0,88
Ковёр	7,60	0,00	0,00	0,04	0,30	0,21	1,60	0,45	3,42	0,55	4,18	0,62	4,71
Итого	97,69	30,73	23,79	23,64	24,59	24,50	22,65
Ао+Ад	75,28	34,64	27,62	27,62	27,23	27,12	26,47
Средний коэффициент поглощения αср		0,460	0,367	0,367	0,362	0,360	0,352
α`		0,616	0,457	0,457	0,449	0,447	0,433
-S*ln (1 - αср)		46,403	34,409	34,414	33,801	33,627	32,619
Поглощение звука в воздухе (4μV)		-	-	-	-	0,594	1,358
Расчетное время реверберации Трасч		0,147	0,199	0,199	0,202	0,200	0,201
Требуемое время реверберации Ттреб		0,15	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Отклонение Трасч от Ттреб, ΔT		0,003	0,001	0,001	-0,002	0,000	-0,001
Отклонение Трасч от Ттреб, ΔT, %		1,857	0,734	0,748	-1,050	0,189	-0,529

Как видно, даже при довольно грубом подсчёте, удалось добиться характеристик, очень близких к требуемым. Однако материалы должны занимать 97,69 , в то время как площадь поверхностей имеющегося у нас помещения 75,28 . Кроме того, по скромному мнению автора данного проекта, в XXI веке, когда корабли бороздят просторы вселенной, использование для акустического оформления таких материалов, как ковёр, является варварством. Не говоря уже о том, что это тормозит развитие компаний, специализирующихся на изготовлении звукопоглощающих материалов, поскольку в условиях капитализма, их развитие напрямую зависит от спроса на их продукцию.

В качестве звукопоглощающих материалов было решено выбрать итальянские панели AKUSTIK-stop (с пирамидальной поверхностью) и AKUSTIK-foam (с волнистой поверхностью) из вспененного полиуретана с открытыми ячейками. Звукопоглощающие характеристики:

AKUSTIK-stop

AKUSTIK-foam

Наименование	Площадь или число	Звукопоглощение на частоте, Гц
α	A	α	A	α	A	α	A	α	A	α	A
Основной фонд
Слушатели, шт	2,00	0,33	0,66	0,41	0,82	0,44	0,88	0,46	0,92	0,46	0,92	0,46	0,92
Стул полумягкий, шт	3,00	0,05	0,15	0,08	0,24	0,18	0,54	0,15	0,45	0,17	0,51	0,15	0,45
Пол (деревянные плиты)	16,32	0,12	1,96	0,11	1,80	0,10	1,63	0,03	0,49	0,03	0,49	0,11	1,80
Свободные стены и потолок (Штукатурка)	1,36	0,01	0,01	0,01	0,01	0,02	0,03	0,02	0,03	0,03	0,04	0,03	0,04
Окно	2,70	0,35	0,95	0,25	0,68	0,18	0,49	0,12	0,32	0,07	0,19	0,04	0,11
Дверь лакированная	1,60	0,03	0,05	0,02	0,03	0,05	0,08	0,04	0,06	0,04	0,06	0,04	0,06
Кресло, обитое кожей и поролоном	3,00	0,05	0,15	0,09	0,27	0,12	0,36	0,13	0,39	0,15	0,45	0,16	0,48
Итого, Ао	21,98	3,93	3,85	4,01	2,66	2,66	3,86
Требуемое общее поглощение Атр		34,63	27,45	27,45	27,45	27,09	26,54
Требуемый дополнительный фонд Ад=Атр-Ао		30,71	23,60	23,44	24,79	24,42	22,69
Расчетный дополнительный фонд
Фанера перфорированная 5мм, d=100мм, b=100мм	32,80	0,80	26,24	0,52	17,06	0,27	8,86	0,14	4,59	0,12	3,94	0,10	3,28
AKUSTIK-stop "пирамидки" 70 мм	2,50	0,11	0,28	0,27	0,68	0,59	1,48	1,08	2,70	1,07	2,68	1,01	2,53
AKUSTIK-stop "пирамидки" 100 мм (excited by a shot fired)	6,00	0,22	1,32	0,55	3,30	0,96	5,76	1,13	6,78	1,15	6,90	1,43	8,58
AKUSTIK-foam 50 мм	12,00	0,25	3,00	0,20	2,40	0,61	7,32	0,89	10,68	0,92	11,04	0,69	8,28
Итого	53,30	30,84	23,43	23,41	24,75	24,55	22,67
Ао+Ад	75,28	34,76	27,28	27,42	27,42	27,21	26,52
αср		0,462	0,362	0,364	0,364	0,362	0,352
α`		0,619	0,450	0,453	0,453	0,449	0,434
-S*ln (1 - αср)		46,630	33,872	34,091	34,092	33,774	32,699
Поглощение звука в воздухе (4μV)		-	-	-	-	0,594	1,358
Расчетное время реверберации Трасч		0,146	0,202	0,200	0,200	0,199	0,201
Требуемое время реверберации Ттреб		0,15	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Отклонение Трасч от Ттреб, ΔT		0,004	-0,002	0,000	0,000	0,001	-0,001
Отклонение Трасч от Ттреб, ΔT (ΔT/Ттреб)*100, %		2,334	-0,839	-0,191	-0,189	0,617	-0,292

Размещение звукопоглотителей

Список использованной литературы:

1) Справочник “Акустика”. А. П. Ефимов, А.В. Никонов, М.А. Сапожков, В.И. Шоров; Под редакцией М.А. Сапожкова. 2-е издание, переработанное и дополненное. Издательство “Радио и связь”. 1989 год.

2) Методические указания для студентов технических ВУЗов: “Расчет студии звукового вещания”

3) Петров П.Н. “Акустика. Акустика студий и помещений: Методические указания к выполнению курсовых работ”

4) Сайт http://www.acoustic.ua

5) Note on the normal frequency statistics in rectangular rooms. J.Acoust.Soc.Am. 18(1) 130-133, 1946

6) European Broadcasting Union, TR R22, 1998 International Telecommunication Union ITU-R BS.1116-1, 1998

7) IEC TR 60268-13 Sound System Equipment- Part 13 Listening tests on loudspeakers, 1998

8) Сайт http://acousticalmaterials.ru/products/materials/absorb/pyramids

---

Дата добавления: 2015-09-05