Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны


НазваниеТеоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны
страница5/25
Дата публикации15.03.2013
Размер1.96 Mb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Физика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25


Измерение этих уровней при градуировке искусственного рта необходимо проводить в отсутствие испытуемого микрофона. Допуска­ется измерение и при наличии испытуемого микрофона, если этот микрофон небольших размеров и не искажает звукового поля вблизи искусственного рта. Уровень звукового дав­ления измеряют любым измерителем, обеспе­чивающим точность измерений не менее 0,5 дБ. Обычно применяют или специальный изме­ритель уровня звукового давления, или шумомер с включением шкалы С (а если в нем есть дополнительная шкала с равномерной частотной характеристикой, то пользуются ею). Расположение искусственного рта в поме­щении должно быть таким, чтобы отражения от стен и других предметов не влияли на зву­ковое поле у микрофона. Спектральный со­став и уровень акустических шумов в поме­щениях, в которых находятся микрофон и слушатель, должны быть заданы технически­ми условиями на испытания. Если особо не оговорено, то шум должен быть диффузным, а спектр шума — речевой, с уровнем 65 дБ. Микрофон располагается так, как около искус­ственного рта человека. Если расстояние от рта человека не задано, то располагают мик­рофон на расстоянии 2 см от центра рта по его оси.. Магазин затуханий включают между генерато­ром звуковой частоты и искусственным ртом, а располагают его. около слушателя, чтобы слушатель мог сам регулировать затухание. После подготовки аппаратуры к испытаниям устанавливают напряжение на зажимах ис­кусственного рта, соответствующее требуемому уровню Звукового давления на первой час­тоте измерения (265 Гц).

На приемном конце слушатель плавно вво­дит затухание до исчезновения слышимости тона (чтобы тон был лучше слышен, его дела­ют прерывистым), затем затухание убавляет до момента появления слышимости звуке. Среднее значение вводимого затухания этих двух измерений и является уровнем ощуще­ния данной частотной составляющей. Затем из­мерения проводят для следующей частоты и т. д. При определении уровня ощущения тона в случае слушания на телефон микротеле­фонной трубки последний должен быть плотно прижат к уху слушателя, а при ослушании на телефоны с оголовьем степень прижатия должна соответствовать условиям эксплуата­ции.

Измеренные уровни ощущения получаются для пикового уровня речи в соответствующей полосе равной разборчивости. Вычитая из них значение пик-фактора речи (12 дБ), получают средние значения уровней ощущения формант Ek. Пользуясь кривой l, по уровням находят коэффициенты раз­борчивости wk для каждой полосы равной раз­борчивости. Суммируя эти значения и деля на 20 (число полос), получают формантную разборчивость, а по ней можно найти слоговую разборчивость .

Измерение разборчивости речи объектив­ным методом применяют, чтобы исключить влияние фактора субъективности слушателя. Порог слышимости в шумах с уровнем выше 40 дБ равен уровню шума в критической полоске слуха. Это обстоятельство используют для измерения уровня ощущения речи. В этом слу­чае вместо слушателя применяют искусст­венное ухо, на котором распо­лагают телефон (для громкоговорящего приема его помещают в том месте, где размещается ухо слушателя). В искусственном ухе есть микрофон, напряжение от которого подается на измеритель уровня звукового давления. Между микрофоном и измерителем поочередно включают полосные фильтры с шириной поло­сы, равной ширине критических полосок слу­ха. Измеряя уровень звукового давления, создаваемый шумами (в отсутствие сигнала), получают уровень порога слышимости, соответствующий действию этих шумов на слух человека. Затем генератор шума выключают и через испытуемый тракт подают тональный сигнал, как и в случае тонального метода, с уровнем, соответствующим данной полосе равной разборчивости. Вводят затухание меж­ду генератором и искусственным ртом до тех пор, пока на измерителе уровня (искусственного уха) не будет тот же уровень, что и для шумов в полосе равной разборчивости. Вве­денное затухание получается равным уровню ощущения речи.

Этот метод более стабилен, чем тональный, однако ему присущ такой недостаток: в шу­мах со спектром, сильно отличающимся от равномерного, он дает ошибку, обусловленную взаимной маскировкой составляющих шума. Оба метода дают ошибку измерений в им­пульсных шумах.
Контрольные вопросы

1. Объясните смысл понятий: речевое сообщение и речевой сигнал?

2. Что называют основным тоном речи?
3. Что такое артикуляция?

4. В чём различие понятий: форманта и фонема?

5. Чем объяснить невозможность неискажённой передачи по каналу связи некоторых звуков речи?

6. Каковы требования к ширине полосы частот и динамическому диапазону электрического канала передачи для неис­кажённого воспроизведения речи?

7.Какова роль эмоциональной составляющей в восприятии содержания речи?

8.Какими физическими характеристиками сигнала переда­ётся эмоциональная составляющая речи?

9. В каком опыте и с помощью каких устройств можно раз­ делить смысловую (семантическую) и эмоциональную (эстетическую) составляющую речи?

10. Возможно ли создать автомат, идентифицирующий личность человека по его голосу? Каковы принципы и структура этого автомата? Каковы области его применения?

11. Какова идея действия устройства, определяющего эмоциональное состояние человека по изменению параметров речи?

12. При воздействии на массы людей какие элементы более важны; логические или эмоциональные?

13. Что такое понятность и разборчивость речи?

14. Какие виды разборчивости речи Вы знаете?

15. Как можно измерить разборчивость речи?
^ ГЛАВА 4. АКУСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОМЕЩЕНИЙ
4.1. Основные характеристики помещений и студий. Время реверберации
Студия — это помещение, специально предназначенное для исполнения речевых и музыкальных программ. Радиовещательной или телевизионной называется студия, кото­рая используется для создания программ радио или телевидения. На киностудиях эти помещения называются тонателье, в кинокомп­лексах телецентров — студиями озвучивания фильмов.

В случае использования статистической теории реверберации пользуются следующими понятиями и величинами: диффузное поле, средняя длина свободного пробега L, среднее время свободного пробега tср, средний коэффи­циент поглощения аср, время реверберации Т, время запаздывания первых (ранних) отраже­ний t3, четкость и прозрачность, акустиче­ское отношение R, радиус гулкости rгул.

Диффузное поле — это поле, в котором энергия отраженных звуковых волн преобла­дает над энергией прямого звука. Отраженные звуковые волны движутся в помещении в раз­личных направлениях. Если отзвук затухает не слишком быстро, то в любой точке помеще­ния число налагающихся друг на друга волн с различными направлениями волнового век­тора может быть достаточно большим для того, чтобы средние значения потока звуковой энер­гии по различным направлениям мало отлича­лись друг от друга. Это свойство поля — ра­венство средних потоков энергии по различным направлениям — называется изотропией. Изотропия поля способствует равномер­ному распределению звуковой энергии по объ­ему помещения, т. е. равенству средних зна­чений плотности энергии в различных точках помещения. Это свойство носит название одно­родности поля. Таким образом, диффузное поле — это однородное и изотропное поле волн, движущихся в результате многократных отражений по всем направлениям.

^ Средняя длина свободного пробега lcp опре­деляется как среднеарифметическое значе­ние длин отрезков между отражающими по­верхностями, которые проходят звуковые вол­ны:

(4.1)



Экспериментально установили, что для по­мещений прямоугольной формы средняя дли­на свободного пробега может быть определена исходя из его геометрических размеров сле­дующим образом:

(4.2)

Среднее время свободного пробега определя­ется как отношение средней длины свободного пробега к скорости звука:

(4.3)

^ Средний коэффициент поглощения. При каждом отражении сигнала от поверхности происходит поглощение некоторой части энер­гии сигнала Е. В зависимости от свойств от­дельных участков отражающих поверхно­стей относительная убыль энергии ∆Е/Е при каждом отдельном отражении будет различной. При достаточно большом числе отражений можно говорить о среднем значении коэффици­ента поглощения


(4.4)



Если помещение состоит из i участков пло­щадью Si с различными коэффициентами поглощения ai, то средний коэффициент по­глощения

(4.5)
Для получения требуемых акустических характеристик помещений проводят их спе­циальную акустическую обработку.

Реверберация. Представление о диффуз­ном звуковом поле в помещениях и связанное с ним представление о возможности использо­вания статистических величин tср и аср дают возможность построить простую теорию неста­ционарных акустических процессов в помеще­ниях—быстрого нарастания звуковой энер­гии Е после включения источника звука и постепенного ее снижения после выключе­ния источника. Последний процесс (умень­шение энергии за счет ее поглощения) и пред­ставляет собой явление реверберации.

Реверберация. Представление о диффуз­ном звуковом поле в помещениях и связанное с ним представление о возможности использо­вания статистических величин tср и аср дают возможность построить простую теорию неста­ционарных акустических процессов в помеще­ниях—быстрого нарастания звуковой энер­гии Е после включения источника звука и постепенного ее снижения после выключе­ния источника. Последний процесс (умень­шение энергии за счет ее поглощения) и пред­ставляет собой явление реверберации.

Временем реверберации это такой интервал времени , в течение которого уровень звукового давления уменьшается на 60 дБ.

В волновой теории, разработанной Морзом. Болтом, Дрейзеном и другими, помещение рассматривается как объемный резонатор с множеством собственных (резонансных) частот. Акустические процессы в нем рассматриваются как возбуждение собственных колебаний, их установление и постепенный спад после выключения источника возбуждения. Для прямоугольного параллелепипеда с линейными размерами l, b, h собственные частоты определяются выражением
, (4.6)
где CO – скорость звука в воздухе, k, m, n – любые целые числа.

С позиций волновой теории объясняют различные акустические недостатки помещений: заметное изменение тембра звука в небольших помещениях, неприятное подчеркивание некоторых частотных составляющих, явление "порхающего эха", неудовлетворительное звучание в помещениях, пропорции которого сильно отличаются от "золотого сечения" – кубической формы или сильно вытянутого в одном направлении, с вогнутыми поверхностями и т.д.

По-видимому, на основе волновой теории можно определить время реверберации на каждой из резонансных частот помещения, если известны добротность помещения-резонатора или коэффициенты поглощения материалов на этих частотах, хотя в существующей литературе таких расчетных формул не имеется.

Старейшей теорией, объясняющей акустические процессы в помещениях, является лучевой. Движение звуковых волн в помещении рассматривается на положении геометрической оптики: угол отражения равен углу падения (рис. 4.1). Положения лучевой теории применимы, если линейные размеры помещения много больше длины волны. Для оценки применимости пользуются соотношением .


Рис. 4.1. Движение звуковых волн в помещении
В этом случае можно не считаться с дискретностью спектра собственных частот, и анализ временной структуры поля вести, пользуясь достижениями лучевой теории. С помощью графических построения, натурного моделирования или моделирования с помощью ЭВМ определяют наивыгоднейшие форму и размеры помещения. При этом профилю помещения и его плану придает такую форму, чтобы направить звуковые волны от источника звука на слушательские места, а временные задержи, обусловленные начальными отражениями первыми, вторыми, третьими и т.д. оптимизировать, чтобы получать наилучшее восприятие. Рекомендуемые значения этих задержек для речи и музыки приведены ниже. (таблица 4.1)
Таблица 4.1. Рекомендуемые значения задержек для речи и музыки
^

Вид звучания


,мс

,мс

,мс

Речь

10-15

15-25

25-45

Музыка

20-30

35-50

50-70
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   25

Похожие:

Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconВлияние звука на сознание и здоровье человека
Звуковые колебания и частоты проницают нас постоянно. Не многие люди знают о том, что звуковые волны, в частности ультразвуки и инфразвуки,...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconФизика веры
Когда над свечой читают молитвы, звуковые вибрации вызывают колебания плазмы, и она переводит их в торсионные волны, которые восходят...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconГидроакустика раздел акустики, в к-ром изучаются характеристики звуковых...
Большое значение Г. связано с тем, что звуковые волны в океанах и морях являются единств видом излучения, способным распространяться...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconТема: Механические колебания и волны
Дано уравнение колебательного движения х=0,45 sin 5П в см. Определить амплитуду, период колебаний и смещение при t=0,1 с
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconВ. В. Богачев теоретические основы
...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconТеория и методика физической культуры общие основы теории
Мзз теория и методика физической культуры (общие основы теории и методики физического воспитания; теоретико-методические аспекты...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconУчебное пособие для учащихся
Н. Л. Моргунова (глава I), С. А. Попов (глава II), Ю. С. Зобов (главы Ш, V § 1, 2, 3, 5), П. Е. Матвиевский (глава IV), Ю. П. Злобин...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconТеоретические вопросы по курсу "Информатика"
Аппаратное обеспечение пк. Представление данных в пк. Внутренние устройства системного блока и их характеристики (материнская плата,...
Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconСвободные гармоничесие колебания. Колебания с одной степенью свободы....

Теоретические основы физической акустики глава звуковые колебания и волны iconУказания к выполнению практического задания по дисциплине: «Правовые...
Модуль Тема №5 Социально-правовое положение специалистов сферы физической культуры и спорта. Контрактирование в сфере физической...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница