Реверберація кімнати та джерела зображень: Чому одна й та сама людина звучить по-різному в кожній кімнаті

Реверберація – тисячі мікроскопічних відлунь

Коли звук випромінюється у кімнаті, лише невелика частка акустичної енергії досягає слухача безпосередньо. Решта відбивається від стін, стелі та підлоги, прибуває з багатьох напрямків і в різний час, кожна відлуння слабша за попередню, оскільки кожен відображаючий матеріал поглинає певну частку енергії, яка на нього потрапляє. Слухач сприймає цю щільну, розвіювальну хвилю прибульців як реверберацію, і це є найважливішим фактором, що відрізняє кімнату «живу» з ехо та кімнату «мертву», акустично оброблену.

Метод джерел зображень: розкриття відбитків у примарних кімнатах

Для кімнати з плоскими, жорсткими стінами існує елегантний трюк для обчислення точних ранніх відбитих звуків: відбиття від стіни зорово ідентичне до прибуття звуку по прямій лінії від дзеркального джерела, відображеного через площину стіни. Віддзеркальте оригінальне джерело через кожну стіну, щоб отримати первинні джерела зображень, а потім віддзеркалюйте кожен з цих джерел через кожну стіну ще раз для отримання другорядних зображень і так далі. Кожне джерело зображення, простежене назад через правильну послідовність стін, дає точну довжину шляху, час прибуття та кумулятивну поглинання одного конкретного відбитого звуку.

Порядок 0: прямий звук, пряма лінія, джерело до слухача Порядок 1: одне відбиття від стіни, 6 джерел зображень для прямокутних кімнат Порядок 2: два відбиття від стін, до 30 джерел зображень Порядок N: кількість відбиттів приблизно росте як 6*(5^(N-1)) Кожне джерело зображення сприяє: затримка = довжина шляху / швидкість звуку рівень = 1/довжина шляху * (поглинання стіни) ^ відбиття Метод джерел зображень є точним для прямокутних кімнат з жорсткими стінами та стає ефективною апроксимацією для неправильних, і це саме те, що виробляє чіткий ранній відбитий шаблон, який слухач використовує для оцінки розміру кімнати до того, як утворюється хвіст реверберації.

order 0:  direct sound, straight line, source to listener
order 1:  one wall bounce, 6 image sources for a rectangular room
order 2:  two wall bounces, up to 30 image sources
order N:  reflection count grows roughly as 6*(5^(N-1))

each image source contributes: delay = path_length / speed_of_sound
                                level = 1/path_length * (wall absorption)^bounces

RT60: одна цифра для всього затухання

Відстеження кожного окремого відбиття є точним, але непрактичним для опису кімнати одним параметром. RT60 — час реверберації — конденсує весь хід затухання звуку у час, необхідний звуковому тиску з резонантного середовища для зменшення на 60 дБ після припинення джерела, що приблизно відповідає різниці між гучним криком і нечутністю. Воллейс Клемент Сайнберґ сформулював першу практичну формулу цього у 1898 році під час консультацій щодо катастрофічно резонантного лекційного залу в музеї Фогга Гарвардського університету, фактично заснувавши архітектурну акустику як кількісну дисципліну.

Sabine:  RT60 = 0.161 * V / A                (metric, RT60 in seconds)

V  = room volume (cubic metres)
A  = total absorption = sum over every surface of (area * absorption coefficient)

Савін проти Ерлінга: де проста формула руйнується

Формула Савіна є статистичним наближенням, яке припускає розсіяне енергію звуку та відносно низьке поглинання, і вона вражаюче добре працює для типових кімнат. Але у неї є дивна вада: вона передбачає ненульове значення RT60, навіть коли кожен матеріал має коефіцієнт поглинання 1, тобто кімната, яка повинна поглинати весь звук на першому відбитті. Коригування Карла Ерлінга 1930 року замінює лінійний термін поглинання на логарифмічний, що правильно змушує RT60 дорівнювати нулю в цьому межі та точніше відстежує виміряне ревербераційне час у важкопотих кімнатах, таких як студії запису та кімнати, прилеглі до анехоїчних камер:

Ерлінґ: RT60 = 0.161 * V / (-S * ln(1 - avg_alpha)) S = загальна площа поверхні avg_alpha = середньозважена коефіцієнт поглинання У практиці акустики Савін використовується для швидких оцінок у помірно живих кімнатах і перемикається на Ерлінга, коли середній коефіцієнт поглинання значно перевищує 0,2 - 0,3, де дві формули починають помітно відрізнятися.

Eyring:  RT60 = 0.161 * V / (-S * ln(1 - avg_alpha))

S          = total surface area
avg_alpha  = area-weighted average absorption coefficient

Часті запитання

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Room Acoustics and RT60 Reverberation Time і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.