Электроакустика и звуковое вещание

Министерство  РФ по связи и информатизации

Сибирский Государственный Университет

Телекоммуникаций  и Информатики 
 
 

Кафедра электроакустики 

и радиовещания 
 
 

Курсовой  проект

по курсу  «Электроакустика и звуковое вещание» 
 
 
 
 
 
 

                                                   Студент: Лупашко  Е.М.

                                                              группа Р-73

                                                   Руководитель: Ищук А.А. 
 

Новосибирск 2010

Содержание

1 Введение…………………………………………………………………….…..3

2 Выбор варианта реконструкции и планировки помещения…………............4

      2.1 Планировка помещения и определение числа зрителей…………....4

      2.2 Построение лучеграмм………………………………………………..9

2.3 Расчет общей площади всех поглощающих и отражающих поверхностей……..………………………………………………………12

3 Определение оптимального времени реверберации………………………..16

4 Расчет необходимого звукопоглощения…………………………………….18

      4.1 Расчет требуемого фонда поглощения……………………………..18

      4.2 Выбор звукопоглощающего материала…………………………….21

5 Составление эскиза размещения звукопоглощающих материалов…….…28

6 Расчет системы звукоусиления………………………………….…….…….30

6.1 Расчет требуемой  акустической мощности громкоговорителя  и уровней прямого звука……………………………………………..…...30

      6.2 Выбор системы озвучения и  типов громкоговорителей………….32

      6.3 Расчет звукового поля в рабочих точках ……………..…………...32

      6.4 Выбор звукоусилительной аппаратуры …………………………...37

7 Заключение…………………………………………………………………...38

Приложение А – Библиография…………………………………………….…39 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 Введение

     Работа  аудио-инженера заключается не только в отладке оборудования, но и понимании  того, как она работает. Распространение  звуковых волн в помещении один из важных аспектов изучения инженера. Акустический расчет параметров помещения – задача, которую должен решать при необходимости  каждый инженер, работающий со звуком.

В данном курсовом проекте, решается задача акустического  расчета кинотеатра. Расчет включает в себя: расчет формы и размеров помещения, расчет его акустических характеристик (время реверберации, фонд поглощения) а также система  озвучения.

В своих  расчетах я планирую использовать программу  MathCAD.

 

2 Выбор варианта реконструкции и планировки помещения

2.1 Планировка помещения  и определение  числа зрителей

     Размеры и форма помещения заметно  влияют на его акустические свойства. Поэтому очень важно выбрать  правильное соотношение размеров помещения.

     Для зала без балкона при его длине  l = 30 м рекомендуются следующие соотношения длины, ширины и высоты: 

     При этом необходимо, чтобы данные соотношения  выполнялись с точностью ±10%

     Размеры помещения для моего варианта составляют 30:14/19:6.5

     Для ширины найдем среднее значение: 

(2.1.1) 

     Найдем  погрешность: 
 

     Как видно из расчетов, все соотношения  выполняются с заданной точностью, поэтому перепланировка помещения  не требуется.

     Для кинотеатра выбираем размер экрана. Для современных широкоформатных фильмов формат кадра 16:9. Исходя из формата кадра и размеров передней стены, выбираем размер 9 м ×5 м. Материал экрана – стандартный.

     Далее выбираем размеры авансцены. Длина  l = 1 м, ширина b = 14 м (во всю ширину зала), высота h = 0.5 м.

     Затем выбираем расстояние между рядами кресел l_Р = 1 м и ширину кресла h_КР = 0.5 м, а также высоту поднятия одного ряда относительно другого h_Р = 0.12 м

     Поднятие  пола начинаем с первого ряда.

     Выбор размеров проходов. Расстояние между  авансценой и первым рядом зрителей – 3 м, ширина основного поперечного  прохода (между 12 и 13 рядами) – 2 м, ширина основного продольного прохода  – 2 м, ширина продольных боковых проходов – 1.5 м.

     Затем размещаем двери. На стене 2-3 размещаем 3 двери – по одной напротив каждого  прохода. Размеры дверей – 2×1.5 (напротив боковых проходов), 2×2 (напротив главного прохода). По одной двери размещаем на боковых стенах напротив друг друга в центре поперечного прохода между авансценой и первым рядом зрителей. Размеры дверей – 2×1.5. Эти двери используются в качестве пожарных выходов.

     Определяем  возможное число зрителей, обусловленное  свободной площадью пола: 

(2.1.2)

     Определяем  возможное число зрителей, обусловленное  свободным объемом (для кинотеатра требуемый объем на одного зрителя составляет 4.5 м³), для этого сначала находим общий объем помещения: 
 

(2.1.3)

     Найдем  объем авансцены: 

(2.1.4) 

     Далее находим объем поднятия пола. Так  этот объем имеет сложную форму, разобьем его на 3 малых объема – V₁ (объем под рядами 1-12), V₂ (под центральным поперечным проходом), V₃ (под рядами 13-24) и найдем их по отдельности.

     Сначала найдем площадь S₁. Величины h₁ и l₁ равны: 

(2.1.5) 

(2.1.6)

     Площадь S₁: 

(2.1.7)

     Затем найдем площадь S₂: 

(2.1.8)

     Далее найдем площадь S₃. Величины h₁ и l₂ равны: 

(2.1.9) 

     Площадь S₃ 

(2.1.10)

     Теперь  найдем среднюю ширину каждого из объемов. Для этого необходимо найти  tg угла α: 

(2.1.11)

     Средняя ширина каждого из объемов находится  по формуле: 

(2.1.12) 
 
 

     Найдем  объемы V₁, V₂, V₃: 
 
 
 

     Общий объем поднятия пола: 

(2.1.14)

     Число зрителей, обусловленное свободным  объемом: 

(2.1.15)

     N_S и N_V должны совпадать с точностью до 10% 

(2.1.16)

План и вертикальный разрез помещения со всеми обозначениями  – на рисунке 2.1.1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.2 Построение лучеграмм

      На  данном этапе определяем условия  прослушивания для зрителей, сидящих  в зале. Лучеграмма позволяет определить время запаздывания между прямым и отраженным сигналом. Допустимое время запаздывания определяется характером звукового сигнала. Для кинотеатра время запаздывания выбирается как среднее между речью и музыкой (ближе к речи). Таким образом, выберем допустимое время запаздывания: 

     Строим  вертикальный разрез помещения в масштабе и размещаем источник звука на высоте 1.6 м над авансценой. Считаем, что все пришедшие и отраженные лучи падают на плоскость, проходящую на высоте 1.2 м от пола (уши слушателей).

     Затем строим луч, вышедший из точки А (источник звука), отразившийся от потолка и  пришедший в первый ряд (точка  В₁), а также прямой луч, соединяющий источник А и первый ряд В₁. Измеряем при помощи линейки длину прямого (АВ₁) и отраженного (АОВ₁) лучей и находим время запаздывания как отношение разности хода лучей к скорости звука: 

(2.2.1)

     Далее строим прямой (АВ₂) и отраженный (АО₂В₂) лучи к последнему ряду и определяем время запаздывания: 

(2.2.2)

     Наиболее  опасен с точки зрения возникновения эха дважды отраженный луч (от потолка и задней стены). Построим луч, вышедший из источника А, отразившийся от потолка в точке 0₁, от задней стены в точке С₁ и пришедший в первый ряд (точка В₁). Определим время запаздывания: 

(2.2.3)

     Так как время запаздывания значительно  превышает заданную величину, строим критический дважды отраженный луч, для которого время запаздывания будет на уровне допустимого. На рисунке в приложении Б критический луч обозначен АО₃С₃В₃. Находим время запаздывания: 

(2.2.4)

     Данное  значение примерно соответствует предельному времени запаздывания, выбранному нами. Отсюда можно сделать вывод, что все лучи, отразившиеся от потолка на участке от точки О₃ до задней стены, доходя до слушателей, будут иметь время запаздывания больше допустимого. Поэтому необходимо покрыть заднюю стену, а также часть потолка помещения звукопоглощающим материалом.

      Строим  горизонтальный разрез помещения в  масштабе и размещаем источник звука  посередине авансцены. Выбираем точку  В₁ в первом ряду как можно ближе к центру зала и строим два луча – прямой (АВ₁) и отраженный от боковой стены АО₁В₁. Определяем время запаздывания: 

(2.2.5)

     Строим  прямой и отраженный лучи до точки  в последнем ряду В₂ и определяем время запаздывания: 

(2.2.6)

     Значения  времени запаздывания для данных лучей не превышают допустимого  значения.

     Дважды  отраженный луч на горизонтальном разрезе  не строится, поскольку луч, проходящий в горизонтальной плоскости, испытывает сильное поглощение со стороны кресел и зрителей. После отражения от задней стены его уровень будет  незначительным и он не окажет заметного  влияния на слух. План и вертикальный разрез помещения с лучеграммой – на рисунке 2.2.1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.3 Расчет общей площади всех поглощающих и отражающих поверхностей

     На  данном этапе необходимо рассчитать суммарную площадь всех поглощающих  и отражающих поверхностей, с учетом материалов, из которых они выполнены.

     Площадь экрана: 

(2.3.1)

     Площадь дверей: 
 

(2.3.2)

     Далее находим площадь материала стен, которая складывается из площади  материала боковых, задней и передней стены.

     Площадь материала передней стены находим  как разность общей площади стены и площади экрана (при этом считаем, что фронтальная часть авансцены выполнена из того же материала, что и стена): 

(2.3.3)

     Площадь материала задней стены находим, отнимая от общей площади стены  площадь поднятия пола и площадь  трех дверей, расположенных на ней: 
 

(2.3.4)

     Площадь материала боковой стены находим, отнимая от общей площади стены  площадь авансцены, площадь поднятия пола и площадь двери. Сначала  необходимо найти истинную длину  боковой стены (по теореме Пифагора): 
 

(2.3.5)

     Затем необходимо найти площадь, закрываемую  поднятым полом. Так как она имеет  сложную форму, разобьем ее на три  площади более простой формы  – площадь, закрываемая поднятием  рядов 1-12(прямоугольный треугольник); площадь, закрываемая центральным поперечным проходом (прямоугольник); площадь, закрываемая поднятием рядов 13-24 (трапеция).