Частотный спектр звука. Тон. Тембр. Типы спектров

Характеристика звука является – частототный спектр

Спектр- этораспределение энергии звуковых волн (по амплитуде и интенсивности) по частотам.

Различные источники звука имеют разные спектры. Простейший спектр отвечает чистому тону.В нем 1 частота. Спектр музыкального звука состоит из основной частоты и нескольких «примесных» частот, называемых обертонами. Частоты обертона кратны частоте основного тона.

Обертоны определяют тембр звука, т.е. его окраску.

Типы спектров.

1)Линейчатый (дискретный) - периодические колебания сложной формы при разложении в ряд Фурье, представленный как сумма гармоник, с различной амплитудой А.

Тонкие гармоники образуют линейчатый или дискретный спектр.

2)Сплошной спектр или спектр сплошного шума

Непреодические колебания сложной формы, могут быть представлены с помощью интеграла Фурье, ввиде суммы бесконечно большого числа синусоидальных составляющих, образующих сплошной спектр.

Пример: шумы различных машин.

3)Смешанный спектр (дискретный+спектр сплошного шума)

Обычные шумовые процессы представляют собой смешанный спектр, изображаемый в виде сплошного и дискретного спектров, наложенных друг на друга.

Шум – всякий нежелательный звук/санитарная вредность/

Шум – это беспорядочные сочетания звуков различной частоты и интенсивности.

Шумы по положению максимумов спектра делятся на:

- низкочастотные(мах до 300Гц),

- среднечастотные(мах от 300-800Гц),

- высокочастотные(мах выше 800Гц).

3. Распространение звука в помещениях (коэффициенты α, β, τ)

В помещении различают:

-прямой звук полученный от источника

-отраженный звук от поверхности источника звука

θ = θ₁ (по закону Снелюаса)

1.Падающий звук, 2.Отраженный звук. 3. Поглощенный конструкцией звук 4. Прошедший через преграду звук

Е_пад – энергия падающих звуковых волн

Е_отр – энергия отраженных звуковых волн

Е_погл– энергия поглощённая материалом конструкции

Е_пр– энергия прошедшая через преграду

Количеств-ая,поглощ-ая,отраж-ая,прошед-ая через преграду части зв-ой Е опред-ся коэф-ми α, β, τ

- α - коэффициент звукопоглащения:

α=( Епад-Еотр)/Епад=(Епогл+Епр)/Епад

- β -коэф. отражения

β=Еотр/Епад

- τ - коэф. прохождения звука или звукопроницаемости

τ=Епр/Епад

α+β=1, α=1-β

Собственная звукоизоляция

R=10·lg(1/τ) (в дБ)

τ от 0,001 до 0,00001

Все строит материалы поглащают звук. При падении звуковых волн на поверхность материала, воздух в его порах начинает колебаться и приходит в колебательное положение. Из-за большого внутреннего трения, вызванного вязкостью воздуха в порах и малым сечением пор, просходит потеря звуковой (механической) энергии, которая превращается в тепловую. А значит звукопоглощение зависит от материала конструкции, частоты звуковых волн и от угла падения их на конструкцию.

Обычные строит. материалы имеют не высокие значения α:

f=500Гц

- бетон α=0,01 (т.е. 1% звук. энергии поглощается, а остальные 99% отражаются в помещение)

- кирпичная стена α=0,02

- линолеум α=0,03

- паркетный пол α=0,07

Специальные звукопоглощающие материалы имеют αв 10-15 и более раз выше:

f=500Гц

- плиты минераловатные акустические без воздушного промежутка α=0,65

- маты из супертонкого стекловолокна покрытые стеклотканью α=0,98

- акустические стеновые панели «ECOPHON» α=1,0

Принято считать что звукопоглощающие материалы имеют α > 0,2

Велисина А= α·S – назыв. эквивалентной площадью звукопоглощения (ЭПЗ) поверхности предмета в м²

S-площадь поверхности в м²

Суммарная (общая) ЭПЗ помещения или зала равна:

А_сум=∑α_i·S_i+∑А+α_доб·S_общ

Где ∑α_i·S_i– ЭПЗ поверхностей помещения, т. е. сумма произведений коэффициента

звукопоглощений α_iотдельных поверхностей на их площади S_iна данной

частоте в м².

∑А - сумма ЭПЗ зрителей в кресле и свободных кресел (для залов театров,

клубов, концертных залов и др.)

∑А=0,7 N_вм· А_зр +0,3 N_вм· А_кр

А_зр– ЭПЗ одного зрителя в кресле

А_кр– ЭПЗ свободного кресла

α_доб – добавочный или неучтенный коэффициент звукопоглощения

S_общ– общая площадь помещения зала

В добавочное звукопоглощение входят ниши, щели, отверстия, гибкая арматура, светильники, вентрешетки, звукоусилительная аппаратура.

Если α_добвыражено слабо, то его уменьшают на 30%, если сильно – увеличивают на 30%.