Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Зрительные залы театров и концертных залов должны соответствовать определенным требованиям как со стороны архитектурно-строительных норм, так и со стороны акустических условий, которых необходимо достичь для оптимального восприятия звуковых программ: желаемого времени реверберации, пространственного впечатления, прозрачности музыки, разборчивости речевых программ и других акустических параметров. Таким образом, задачей инженера-акустика, проектирующего акустическое оформление помещения и систему звукоусиления, является выбор оптимального архитектурно-акустического решения акустики зала, который должен опираться на ГОСТы и СНиПы по строительству, и в рамках, обозначенных ими, создавать оптимальные акустические условия в зависимости от типа мероприятий, на проведение которых рассчитан данный зал. И достижение компромисса между строительными нормами и акустическими условиями будет являться основной целью данного проекта.

1. Анализ акустических условий зрительного зала

1.1 Анализ требуемых акустических условий зала

Определения требуемых значений акустических параметров зала

Чтобы достичь хорошего звучания необходимо обеспечить определенные акустические параметры зала: достаточный уровень звукового давления (SPL), степень диффузности и неравномерность звукового поля, разборчивости, прозрачности и другие.

В зале универсального назначения (клубах, домах культуры, актовых залах и др.) должна быть обеспечена хорошая слышимость музыки в натуральном звучании и со звукоусилением при хорошей разборчивости. Многие из этих требований взаимоисключающие (классическая музыка требует большого времени реверберации, что приводит к снижению разборчивости речи), поэтому приходится идти на разумный компромисс и (или) использование электроакустических средств оперативного изменения акустической обстановки (применять амбиофонические системы, системы искусственной реверберации и др.), уменьшая собственное время реверберации до необходимого для речи.

Термин «Диффузность звукового поля» связан с допущением равновероятности прихода отраженных от поверхностей помещения волн в любую точку пространства. Предполагают, что за счет идеального рассеивания звука по случайным направлениям плотность звуковой энергии в зале равномерна, отраженные волны приходят со всех сторон, а фазы волн различны, т.е. отзвуки некогерентны.

Исследования, проводимые рядом акустических лабораторий, подтвердили явную зависимость качества исполняемых оркестровых произведений от степени диффузности звукового поля: чем лучше рассеивание, тем более сочное, насыщенное звучание в зале.

Степень диффузности звукового поля должна иметь средние значения, т.к. при слишком больших показателях наблюдается значительное ухудшение разборчивости, а при недостаточной диффузности - ухудшение прозрачности звучания и качественных характеристик звучания музыкальных программ.

Оптимальное время реверберации (Т_опт) определяется среднестатистическим временем реверберации для однотипных по назначению и объему зрительных залов, в которых получены акустические условия, обеспечивающие зрителю (слушателю) наиболее качественное звучание речевой или музыкальной программы.

Ориентировочное значение оптимального времени реверберации вычисляется по формуле:

Т_опт = 0,3 lg V_св - 0,05 (универсальные залы)

Т_опт = 1.2 с

Данный зал из типового проекта городского дома культуры рассчитан на 1200 человек. После построения модели зала в программе EASE 4.1 был получен свободный объем помещения. V_св =15406,49 м.

Номинальный уровень звукового давления L_ном на зрительских местах. Для универсального зала = max 117 дБ.

Неравномерность звукового поля (разница между максимальным звуковым давлением и минимальным) должна составлять не более 6 дБ, но неравномерность напрямую зависит от времени реверберации, которое, в свою очередь, непосредственно влияет на диффузность. При том, увеличение среднего времени реверберации способствует снижению неравномерности поля и повышению степени диффузности.

Оригинал проекта. Анализ формы и архитектурно-акустических свойств помещения

Форма помещения показана на Рис. 1.1.2.1. и 1.1.2.2.

Рис. 1.1.2.1. Вид зала сбоку

Основная часть зрительской зоны находится под небольшим наклоном к сцене, имеется балкон. По плану предусмотрен отражающий козырек и навесной потолок, предназначенный для уменьшения времени прихода отражения от него (во избежание появления эха).

Рис. 1.1.2.2. Вид зала сверху

По проекту данный зал имеет прямоугольную форму и является симметричным. С двух сторон от зеркала сцены находятся колонны, направляющие первые интенсивные отражения в зрительскую зону.

Проектом уже предусмотрена оркестровая яма, в которой размещается симфонический оркестр.

Средняя высота потолка 16,36 м.

Длина зрительного зала 45,46 м.

Ширина зрительного зала 22,04 м.

Основные пропорции зрительного зала должны удовлетворять существующим нормам (в том числе противопожарной безопасности и др.) Исходя из требований к акустике, могут быть рекомендованы следующие правила:

- соотношение основных геометрических размеров зала должно определяться правилом золотого сечения (высота Н = 0,618 * В, ширина В = кубический корень из Vсв, длина L = В/0,618);

- при невозможности выполнения предыдущего требования, следует принимать отношение высоты к ширине и ширины к длине 0,5-1, то есть:

, .

- если эти отношения или одно из них меньше 0,5, то значительно уменьшается диффузность звукового поля. Если отношение больше 1 (например, широкий зал малой длины), то получается нежелательное запаздывание отражений от боковых стен и, вследствие направленности источников звука, ухудшается слышимость на боковых местах:

Расчет:

H/B = 16,36 / 22,04 = 0,74, B/L = 22,04 / 25,46 = 0,88

Из расчетов видно, что зал соответствует правилу «золотого сечения», следовательно, архитектурная реконструкция не требуется.

Последовательность действий и определение результата работы

Чтобы оценить исходные акустические характеристики зала необходимо построить его трехмерную модель в программе ЕASE 4.1.

Затем, проанализировав полученные параметры и сделав определенные выводы произвести реконструкцию. Подобрать необходимые материалы, которые будут соответствовать заданным акустическим требованиям. Прежде всего, необходимо достичь оптимального времени реверберации в заполненном зрителями зале (на 75% занятых мест). После чего в программе произвести расчет акустических параметров реконструированного помещения, рассчитать мощность выходного канала звуковоспроизведения и подобрать громкоговорители.

В результате работы нужно получить зал, пригодный для прослушивания любых видов звуковых программ.

1.2 Методика построения зала в программе EASE 4.1

Последовательность выполнения действий и особенности работы с программой EASE 4.1.

Изометрическая проекция зала представлена в приложении 2.

На рисунке 1.2.1.1. приведен результат построения зала в программе.



Рис. 1.2.1.1.

Программа EASE 4.1. (Electro Acoustic Simulator for Engineers - Электроакустический симулятор для инженеров), используется для проектирования, реконструкции и расчета акустических параметров залов различного назначения.

Это программное обеспечение - важнейший инструмент верификации при проектировании архитектурно-акустических условий и установок звукофикации. Оно позволяет моделировать акустические процессы в помещениях, которых еще не существуют или в которых намечается перестройка, а также проверить решения по акустическому проектированию, в частности тогда, когда и используется множество громкоговорителей или колонок, а также линейные массивы.

Для этого необходимо создать в компьютере 3-ехмерные акустические модели помещений, в которых рассчитываются самые различные параметры, например, время реверберации или импульсные характеристики, осуществляется оценка распределения звукового давления установок звукофикации, разборчивости речи и много другого. Очень легко можно изменить компоновку и материалы стен, а также громкоговорители, чтобы оптимизировать результаты.

1.3 Выбор материалов

акустический программа зал трансляция

Подбор материалов очень важен для создания необходимой акустики помещения.

Акустические материалы, применяемые для обработки отражающих поверхностей зала, позволяют выбрать оптимальное решение интерьера и обеспечить заданное время реверберации.

Для оценки поглощающих свойств материалов в строительной практике применяют коэффициент звукопоглощения б, значение которого расположено в пределах от 0 до 1. Материал, имеющий б = 0, является полностью отражающим, а б = 1 - полностью поглощающим.

Звукопоглощающие материалы и отделочные панели по характеру звукопоглощения и конструктивным особенностям условно делятся на следующие основные группы: пористые (минераловатные маты и плиты, тяжелые ворсистые занавеси, ковры и ковровые дорожки); резонансные конструкции со сплошным гибким покровным листом (панели из листов фанеры и дюралюминия, древесно-стружечные или асбесто-цементные плиты); резонансные конструкции с перфорированным покровным листом, конструкции с переменным профилем поверхности.

По избирательным свойствам поглощения различают высокочастотные, среднечастотные и низкочастотные покровные материалы и конструкции. К высокочастотным относят, в основном, пористые плиты из стеклянной, капроновой или минеральной ваты, различного вида драпировки, ворсистые ковры. К среднечастотным и низкочастотным - материалы и конструкции, в которых применяются преимущественно колеблющиеся поверхностные пластины - экраны и внутренние воздушные объемы (резонаторы).

Способы размещения звукопоглощающих материалов на поверхностях стен и потолка разнообразны. Они зависят от назначения помещений, заданных акустических условий, интерьера зрительного зала, экономических соображений и др.

Многолетняя практика эксплуатации зрелищных сооружений показала, что сосредоточение всех поглощающих материалов и конструкций только на потолке или на стенах (а подобные случаи не так уж редки) приводит к значительному ухудшению временной структуры звука и, как правило, к «переглушиванию» зала, потере четкости и красоты звучания. Выбирая звукопоглощающие материалы и конструкции, следует иметь в виду, что поглотители, размещенные на вогнутых поверхностях, менее эффективны, чем размещенные на плоскости (из-за различия углов падения звуковых волн на их поверхность).

Для концертных залов, предусмотренных для выступления вокалистов, хоровых коллективов и симфонических оркестров, деревянные покрытия служат основным материалом для обработки поверхностей стен и подвесного потолка, что способствует приходу к слушателям большого количества интенсивных отзвуков и формированию приятного для слуха тембра.

Согласно теории, задняя стена зала должна быть поглощающей, дабы избежать нежелательных отражений на последние ряды зрителей. Пол - поглощающий. Все выпуклые поверхности должны иметь отражающие рассеивающие характеристики (козырек, портальные колоны). Оркестровая яма должна быть приглушенна, рекомендуется на пол положить паркет, а стены обтянуть тканью.

В таблице 1.3.1. приведены выбранные материалы для данного проекта.

Таблица 1.3.1. Использованные материалы

Место расположения	Название в Ease	Перевод названия	Краткая характеристика
Пол, зрительская зона (в т.ч. балкон) и планшет сцены	PARKETT	Паркет	Отражающая панель
двери	DOOR HOLLW	дверь	Отражающая дверь
Задняя стенка зала над балконом	PERFPANEL 2	Перфорированная панель	Большое поглощение на частотах 100 - 1000 Гц
Задняя стенка зала под балконом	MW-KASCH-V	Минеральная вата	Поглощение на 1250 Гц
Потолок (нижняя часть балкона над зрителями)	MW-KASCH-V	Минеральная вата	Поглощение на 1250 Гц
Потолок (общий)	CONCRETE S	Перфорированная панель	Отражающий бетон
Подвесной потолок	GYM 12.5MMB	Гипсокартон	Отражающий гипсокартон
Козырек	CONCRETE S	Бетон	Отражающий бетон
Боковые стены	CONCRETE S	Бетон	Отражающий бетон
Стенки и потолок проходов в задней части зала	CONCRETE R	Бетон	Отражающий бетон
Оркестровая яма (кроме потолка)	VELOUR HVY	Плотный велюр	Сильное поглощение на частотах 1000 Гц-1 кГц
Потолок оркестровой ямы	VELOUR LT	Велюр	Небольшое поглощение на частотах 1000 Гц - 1 кГц
Бортики оркестровой ямы (внешняя сторона)	CONCRETE R	Бетон	Отражающий бетон
Бортики балкона	CONCRETE R	Бетон	Отражающий бетон

Материалы несколько отличаются от рекомендованных, в виду того, что требовалось достичь необходимого времени реверберации. Поэтому в зале преимущественно наложены отражающие и рассеивающие материалы.

1.4 Расчет времени реверберации

На рисунке 1.4.1. Представлено полученное время реверберации после наложения поверхностей по теоретическим данным.



Рис. 1.4.1.

На графике показано рекомендованное время реверберации - 1.2 с (красная прямая линия в центре). Черные изогнутые линии - это пределы, в которых должно находиться время реверберации. Синяя линия - это полученное время реверберации после наложения материалов. На низких частотах виден сильный подъем, что является недопустимым и требует исправления. Справа в таблице приведено значения времени реверберации для определенных частот. Среднее Tр = 1,5 с. На графике заметен сильный спад начиная с 3 кГц, это можно объяснить тем, что большинство материалов имеют больший б на высоких частотах, а также затухают быстрее. Этот недостаток придется в дальнейшем исправлять электроакустическим способом, применив настройки частотной коррекции в системе звукоусиления.

1.5 Расчет акустических параметров зала

Для проверочного акустического расчета зала и выявления его акустических дефектов необходимо установить звукоизлучатели сферического фронта волны в тех местах, где ориентировочно будут установлены портальные громкоговорители. После этого рассчитать все акустические параметры для пустого зала, и, проанализировав соответствие полученных значений требуемым, принять решение о проведении архитектурной акустической реконструкции и корректировки расположения отражающих и поглощающих поверхностей.

В случае если в зале планируется звучание речи или вокала без звукоусиления, например драмтеатр, необходимо произвести симуляцию реверберационного процесса, установив на сцене звукоизлучатель модели «human», имеющий частотную характеристику звукового давления аналогичную человеческому голосу, на высоте 1,5 м от пола сцены. Затем следует произвести расчет всех параметров акустики для этого звукоизлучателя.

Анализ суммарного звукового давления Total SPL.

Анализ приведен в приложении 24.

Суммарное звуковое давление показывает общую сумму прямого и отраженного звукового давления.

Для всех громкоговорителей максимальное суммарное звуковое давление = 116,37 dB, минимальное = 112,89 dB. Полученные значения не превышают требуемый уровень в зале.

Анализ приведен в приложении 25

Для человека максимальное суммарное звуковое давление = 60,46 dB, минимальное = 52,93 dB.

Анализ приведен в приложении 26.

Небольшая разница между максимальным минимальным значениями говорит о хорошей равномерности звукового поля.

Измерение прозрачности звука (С Calculation)

С7 (локализация) - показывает отношение уровней прямого звука и отражений (D/R) со временем разделения 7 мс.

Значения выше -15 дБ означают хорошую локализацию (хорошее отношение D/R). Чем значение ближе к 0дБ, тем лучше локализация.

С7 для звукоизлучателей: max = -1,44 dB, min = -14,2 dB

Анализ приведен в приложении 3

С7 для человека: max = 7,22 dB, min = -9,64 dB, что полностью удовлетворяет требованиям.

Анализ приведен в приложении 4

С50 - параметр для измерения разборчивости. Показывает отношение прямого и отраженного звука после 50 мс. Любое значение выше 0db с нормальным временем реверберации (от 0,8 до 2с) означает хорошую разборчивость.

С50 для звукоизлучателей: max = 2,35 dB, min = -3,23

Анализ приведен в приложении 5

С50 для человека: max = 9,81 dB, min = -0,61

Анализ приведен в приложении 6

Поскольку минимальное значение данного параметра не входит в допустимые пределы в подбалконной зоне и на задних рядах балкона, необходимо компенсировать данный недостаток с помощью внедрения дополнительного плана.

С80 - коэффициент прозрачности. Показывает отношение прямого и отраженного звука после 80 мс. Для хороших акустических условий помещения, значение не должно превышать 8 дБ в любой области. Результат расчета представлен в приложении 7.

С80 для звукоизлучателей: max = 4,65dB, а min = 0,51dB

Анализ приведен в приложении 7

С80 для человека: max = 11,5 dB, min = 2,28

Анализ приведен в приложении 8

На задних рядах наблюдается превышение максимального параметра для человека, что так же, как и для параметра C50 будет исправлено с помощью внедрения дополнительного звукового плана.

D/R Ratio (измерение коэффициента D/R)

Этот коэффициент показывает отношение уровня прямого звука к отраженному (dB). Нулевая отметка означает, что в данной области уровни одинаковые. Меньше 0 dB, означает, что преобладает отраженный звук. Больше 0 dB - прямой. Результат расчета показан в приложении 7.

Для звукоизлучателей: max = -0,52dB, а min = -11,95 dB.

Анализ приведен в приложении 9

Для человека: max = 9,03 dB, -8,91 dB

Анализ приведен в приложении 10

В зале преобладает отраженный звук.

Critical distance (критическое расстояние)

Этот параметр показывает коэффициент прямого и отраженного звука на расстоянии от громкоговорителей. Это расстояние от данного громкоговорителя в данном помещении, на котором энергия прямого звука равна энергии отраженного. На графике это области с коэффициентом 1. Значения больше 1 означает, что уровень отраженного звука на этом расстоянии от громкоговорителей превышает уровень прямого звука. Меньше 1 - преобладает прямой звук. Результат представлен в приложении 11.

При измерении данного параметра для звукоизлучателя со сферическим фронтом волны, как в данном случае, он становится объективной характеристикой акустики помещения, называемой «радиусом реверберации» - это расстояние от источника, на котором энергия прямого звука равна энергии отраженного. В данном помещении радиус реверберации составляет 4 м.

Для звукоизлучателей: min = 1,6, max = 3,96

Анализ приведен в приложении 12

Для человека: min = 0,35, max = 2,79

Анализ приведен в приложении 13

First Arrival Time (время прибытия прямого звука).

«Arrival Time (First)» - это разница во времени между началом излучения источника и прибытием звуковой волны в заданную точку помещения и измеряется в миллисекундах. Этот параметр используется для задания задержек громкоговорителям. На рисунке в приложении 9.

Для звукоизлучателей: max = 81,14 мс, а min = 17,74 мс.

Анализ приведен в приложении 14

Для человека: max = 86,51 мс, min = 13,23 мс.

Анализ приведен в приложении 15

На основании данного анализа необходимо задать задержку для громкоговорителей дополнительного плана, которые находятся на следующих расстояниях от основного плана и будут требовать задания следующих значений задержки:

Для боковых подбалконных громкоговорителей (S7, S9) на расстоянии 22 м, задержка будет равна 51 мс, а для центрального - 55 мс.

Для потолочных громкоговорителей (S5, S6) на расстоянии 17 м, задержка будет равна 56 мс.

Lspk Overlap (перекрытие громкоговорителей).

«Lspk Overlap» показывает, какое количество громкоговорителей воздействует на данную область, в данный момент. Значение 1 показывает, что перекрытий нет. Значение больше 1 показывает кол-во перекрытий. Обычно значения больше 1,5 означают, что в данной области может присутствовать гребенчатая частотная характеристика в связи с нежелательной интерференцией.

Результат расчета представлен в приложении 16.

max = 2, min = 1,12.

Articulation Loss (потеря артикуляции)

Этот параметр необходимо рассчитывать в том случае, если в зале планируется воспроизведение речевых программ (лекторий, драматический театр).

Для звукоизлучателей: max = 10,02, min = 6,34

Анализ приведен в приложении 17

Для человека: max = 21,55, min = 5,34

Анализ приведен в приложении 18

Несмотря на то, что в данном зале должно быть предусмотрено воспроизведение речевых программ без звукоусиления, полученные параметры показывают, что это невозможно. Это объясняется очень большим объемом помещения. Этот недостаток будет компенсироваться звукоусилением речевых программ через дополнительные звуковые планы.

RaSTI (коэффициент быстрой передачи речи)

Еще один из способов измерения разборчивости. Шкала изменяется в пределах от 0 до 1.

Для громкоговорителей: max = 0,61, min = 0,52

Анализ приведен в приложении 19

Для человека: max = 0,64, min = 0,38

Анализ приведен в приложении 20.

1.6 Размещение зрительских мест и план эвакуации

По проекту зал рассчитан на 1200 мест.

Рассчитаем кол-во зрителей по формуле:

N = V_общ/V_уд,

где V_общ - объем зала без сценического пространства, а V_уд = 4,6 мі/чел.

Количество зрителей = 7090,45_(мі)/ 4,6 _{(мі/чел)} = 1541 чел.

Рассчитываем количество рядов, исходя из того, что шаг (D) стульев от спинки до спинки составляет от 0,8 до 1,2 м. Для этого необходимо разделить длину (L) зала от края оркестровой ямы до задней стенки на величину шага, при этом надо вычесть из длины зала расстояние прохода перед сценой 1,5. Поскольку рассчитанное из удельного объема количество зрителей значительно превышает заданное по проекту, за величину шага примем минимальное значение = 0,8 м.

n = (L - 1,5)/D = 17,92/0,8 = 22 ряда.

Количество мест в ряду рассчитываем, исходя из того, что на 1 человека приходится от 0,5 до 1 м. Ширину зала (b) делим на эту величину. При этом из ширины надо вычесть расстояние 2-х проходов по 1 м.

n = b-2/0,5= (22,04-2)/0,5 = 40 мест.

Получилось 22 ряда по 40 мест = 880 зрителей.

Далее, считаем количество зрителей на балконе. Получилось 320 зрителей.

Суммарное количество зрителей в зале равно 1200.

В зале должны быть предусмотрены выходы для эвакуации зрителей при пожаре с учетом того, что на каждые 50 человек приходится 0,5 м. Ширина проходов не должна быть меньше, чем ширина дверных проемов. На каждые 10 см ширины проходы должно быть не больше 10 зрителей. Ширина прохода должна быть не меньше 1 м.

Таким образом, суммарная ширина дверей и проходов должна быть не менее 12 м, следовательно, ширина каждой двери должна составлять 2 м.

План эвакуации представлен в приложении 21 и 22.

1.7 Акустическая реконструкция

Данный зал не нуждается в архитектурной реконструкции в связи с тем, что расчеты акустических параметров сферических источников показали допустимые результаты. По типовому проекту был предусмотрен отражающий козырек. Расчет козырька приведен в приложении 23.

После посадки в зал зрителей на деревянных креслах время реверберации сильно упало. Поэтому путем замены материалов необходимо вернуть время реверберации в допустимые пределы.

В таблице 1.7.1. представлены новые материалы.

Таблица 1.7.1.

Место расположения	Название в Ease	Перевод названия	Краткая характеристика
Потолок (общий)	PERFPNEL5	Перфорированная панель	Поглощение на 250 Гц
Подвесной потолок	GYM 12.5MM	Панель со штукатуркой	Поглощение на частотах 100-500 Гц

Новое время реверберации представлено на рисунке 1.7.2.

Рис. 1.7.1.

По графику видно, что удалось достичь необходимого результата. Время реверберации входит в допустимые пределы с изменениями по частотной характеристике, объяснимыми физическими свойствами звука.

1.8 Анализ акустических параметров зала после реконструкции

Для получения акустических параметров и дальнейшего их анализа необходимо разместить все источники звука.

Поскольку в данном зале необходимо достичь достаточного звукового давления и качественных параметров акустики на больших расстояниях от сцены, требуется применение узконаправленных акустических систем (например, звуковых колонн). А наличие балкона подразумевает большой угол раскрытия акустических систем по вертикали. Единственно правильным решением данной проблемы является применение линейного массива, способного «покрывать» большие расстояния без значительных изменений в звуковом давлении, а также (в зависимости от количества кластеров и угла между ними) давать большой суммарный угол раскрытия по вертикали, что позволит частично озвучить балконную зону.

Массивы расположены на высоте 8,32 м и центральный кластер (необходимый для озвучивания центральной зоны или использования при проведении эстрадных концертов) на той же высоте, дополнительный план - потолочные громкоговорители (2 шт. на высоте 11,8 м и 3 шт. на высоте 5,34 м). В центре сцены ближе к авансцене размещается источник - человек на высоте среднего роста человека 150 см.

На рисунках 1.8.1. и 1.8.2 показано расположение источников.



Рис. 1.8.1

Рис. 1.8.2.

Далее в Room Acoustics производится расчет всех необходимых параметров. Для данного расчета выбран вид 2D mapping (двухмерное отображение, которое позволяет более наглядно увидеть только интересующие зоны прослушивания). Результаты расчетов и пояснения к ним приведены ниже.

Анализ суммарного звукового давления Total SPL.

Анализ приведен в приложении 24.

Суммарное звуковое давление показывает общую сумму прямого и отраженного звукового давления.

Для всех громкоговорителей максимальное суммарное звуковое давление = 116,37 dB, минимальное = 112,89 dB. Полученные значения не превышают требуемый уровень в зале.

Анализ приведен в приложении 25

Для человека максимальное суммарное звуковое давление = 60,46 dB, минимальное = 52,93 dB.

Анализ приведен в приложении 26.

Небольшая разница между максимальным минимальным значениями говорит о хорошей равномерности звукового поля.

Измерение прозрачности звука С Calculation

С7

Значения выше -15 дБ означают хорошую локализацию (хорошее отношение D/R). Чем значение ближе к 0дБ, тем лучше локализация.

Для громкоговорителей: max = 0,08 dB, min = -6,33 dB.

Анализ приведен в приложении 27.

С50

Любое значение выше 0db с нормальным временем реверберации (от 0,8 до 2с) означает хорошую разборчивость.

Для громкоговорителей: max = 2,31 dB, min = -1,61 dB

Анализ приведен в приложении 28

С80

Результат расчета представлен в приложении 29.

Для громкоговорителей: max = 4,61 dB, а min = 1,56 dB

D/R Ratio (измерение коэффициента D/R)

Нулевая отметка означает, что в данной области уровни одинаковые. Меньше 0, означает, что преобладает отраженный звук. Больше 0 - значит, преобладает прямой звук.

Результат расчета показан в приложении 30.

Для громкоговорителей: max = 0,23 dB, а min = -4,77 dB

Critical distance (критическое расстояние)

Значения больше 1 означает, что уровень отраженного звука на этом расстоянии от громкоговорителей превышает уровень прямого звука. Меньше 1 - преобладает прямой звук.

Результат представлен в приложении 31.

Для громкоговорителей: max = 1,73, min = 0,97

Lspk Overlap (перекрытие громкоговорителей).

«Lspk Overlap» показывает, какое количество громкоговорителей воздействует на данную область, в данный момент. Значение 1 показывает, что перекрытий нет. Значение больше 1 показывает кол-во перекрытий. Обычно значения больше 1,5 означают, что в данной области может присутствовать гребенчатая характеристика, а так же можно ожидать различное поведение интерференции звука.

Max=13,83, min=0,54

Результат расчета представлен в приложении 32.

Articulation Loss (потеря артикуляции)

Этот параметр необходимо рассчитывать в том случае, если в зале планируется воспроизведение речевых программ (лекторий, драматический театр).

Для звукоизлучателей: max = 10,02, min = 6,34

Анализ приведен в приложении 17

Для человека: max = 21,55, min = 5,34

Анализ приведен в приложении 18

Несмотря на то, что в данном зале должно быть предусмотрено воспроизведение речевых программ без звукоусиления, полученные параметры показывают, что это невозможно. Это объясняется очень большим объемом помещения. Этот недостаток будет компенсироваться звукоусилением речевых программ через дополнительные звуковые планы.

RaSTI (коэффициент быстрой передачи речи)

Еще один из способов измерения разборчивости. Шкала изменяется в пределах от 0 до 1.

Для громкоговорителей: max = 0,61, min = 0,52

Анализ приведен в приложении 19

Для человека: max = 0,64, min = 0,38

Анализ приведен в приложении 20.

Вывод

В результате проектирования и корректировки акустических свойств помещения на основе анализа характеристик, полученных при первичном расчете, удалось добиться приемлемых значений для каждого акустического параметра. Рефлектограммы показали равномерную структуру реверберационного процесса и отсутствие в зале эха. В зале возможно качественное прослушивание всех видов фонограмм, но с использованием звукоусиления.

2. Звукофикация

2.1 Разработка структурной схемы комплекта оборудования

В универсальном зале должна быть предусмотрена возможность воспроизведения различных видов звуковых программ: драматических спектаклей, оперы, музыкальных спектаклей, эстрадных концертов, мюзиклов, конференций и др. Это обуславливает выбор оборудования под самые требовательные программы, например, спектакли и эстрадные концерты. Существует необходимость установки цифрового микшерного пульта, так как есть необходимость в регулярной смене настроек коммутации, обработки, звуковых сцен, что невозможно на аналоговых пультах. При наличии цифрового звукового тракта отпадает необходимость использования внешних приборов обработки (эквалайзеров, компрессоров и т.д.).

Микрофоны

Наибольшего количества и ассортимента микрофонов требует проведение эстрадного концерта и драматического спектакля. Исходя из этого, подбирается необходимый парк микрофонов:

- Петличные микрофоны (10 шт.)

- Гарнитуры (10 шт.)

- Ручные радиомикрофоны (10 шт.)

- Вокальные динамические микрофоны (5 шт.)

- Инструментальные динамические микрофоны (10 шт.)

- Набор микрофонов для барабанной установки (комплект).

- Пушки (8 шт.)

- Широкомембранные конденсаторные микрофоны с переключаемой диаграммой направленности (9 шт.)

- Микрофоны пограничного слоя (5 шт.)

- Стереофонический микрофон (1 шт.)

Необходимы так же проигрывающие устройства МD/CD (3 шт.)

Исходя из полученного количества микрофонов и устройств воспроизведения, рассчитывается требуемое количество входных каналов в микшерном пульте: приблизительно 40 каналов на мероприятие (например, эстрадный концерт или мюзикл).

Громкоговорители

Выбор громкоговорителей осуществляется на основе расчета электрической мощности выходного канала системы звуковоспроизведения, приведенной в п. 2.3. Громкоговорители стоит использовать пассивные, в случае выхода из строя во время мероприятия можно будет перейти на резервный усилитель. Для контроля - головные телефоны полуоткрытого типа. В аппаратной - контрольные мониторы среднего поля, поскольку размер аппаратной позволяет их установить.

Размеры и объем помещения, а также наличие балкона обусловили выбор линейных массивов как основного звукового плана. Также необходимо установить дополнительные звуковые планы (всего 5 громкоговорителей).

Бэк-лайн

Набор оборудования для бэк-лайна рассчитывается из потребностей эстрадного концерта. Список оборудования приведен в таблице ___

Микшерный пульт

На основании расчетов количества входных и выходных каналов можно остановить выбор на микшерном пульте модели Yamaha M7CL-48.

Данный пульт имеет следующую конфигурацию:

48 входных каналов (+ 4 стерео)

16 aux-посылов

8 matrix-выходов

Основные выходы (L/M/R)

Внутренние эффекты пульта:

Реверберация, задержка, многополосная компрессия, различные эффекты модуляции, 31-полосный графический эквалайзер.

Также будет использоваться stage box Yamaha SB168-ES (3 шт., каждый по 16 каналов), которые будут подключаться последовательно друг к другу. Чтобы подключить их к пульту, понадобится карта расширения Yamaha MY16-C.

Для многодорожечной записи с микшерного пульта без применения внешних звуковых карт непосредственно в компьютер будет использоваться интерфейсная карта Dante-MY16-AU.

Усилители

Выходная электрическая мощность усилителя для каждого кластера линейного массива должна составлять не более 950 Вт. По проекту таких кластеров 16 штук. Поэтому будет установлено 8 двухканальных усилителей Electro-Voice TG5. Также по проекту требуется 3 двухканальных усилителя Electro-Voice CP1200 для громкоговорителей дополнительного звукового плана.

2.2 Разработка системы служебной связи и трансляции

Городской дом культуры - достаточно сложная организация. Которая включает в себя множество подразделений, различные служебные помещения, административные, комнаты для репетиций, классы, где проводятся занятия различных секций. В данном проекте будет приведена разработка системы служебной связи и трансляции для служб, которые обеспечивают техническое функционирование данного зала, а также для артистов.

Служебная связь необходима для слаженной работы постановочной группы. Необходимо обеспечить связь режиссера или помощника режиссера со всеми службами: звукоцех, свет, монтажники, помощник режиссера и дирижер. Связь будет осуществляться с помощью системы intercom, прибор фирмы ASL модель PC6379 (6-ти канальная мастер станция)

Также должна обеспечиваться звуковая трансляция во все служебные помещения театра. Она будет производиться через систему параллельно включенных трансформаторных громкоговорителей Electro-voice Evid3.2. Структурная схема систем служебной связи и трансляции представлена в приложении 33.

2.3 Расчет мощности выходного канала системы звукоусиления

Расчет мощности производится по трем формулам и потом вычисляется среднее значение.

Для расчета мощности из EASE 4.1 были взяты следующие значения:

Volume (свободный объем) V _св = 15406,49 мі

Avg Abs Area (фонд поглощения, А) А = 1905,79 мІ

Avg Abs Coeff б_ср = 0,25

Тр (500Гц) = 1,16 с

Исходя из теории:

R (степень диффузности) = 4

КПД ГГ =0,01%

Lном = 117 дБ

1) Для больших залов.

2) Для средних залов.

3) Для малых залов (базовая формула)

Для дальнейших действий берется полученное значение мощности из первой формулы, поскольку она является наиболее подходящей для залов данного объема.

Полученный результат соответствует приблизительным результатам, которые получены после многолетней практики - это приблизительно по 10 Вт на каждого зрителя.

2.4 Выбор и размещение оборудования

В таблице 2.4.1. приведена спецификация оборудования

Табл. 2.4.1.

№ п/п	Наименование	Производитель, модель	Характеристики	Количество
1	Петличный микрофон	Sennheiser ew 512 G3 Series		10 шт.
2	Гарнитуры	Sennheiser ew 300 G3 Series	Частотный диапазон: от 50 до 18000 Гц чувствительность: 10 мВ\Па	10 шт.
3	Ручной радиомикрофон	Sennheiser ew 335 G3		10 шт.
4	Проводной динамический микрофон	Sennheiser E845	Диаграмма направленности: суперкардиоида частотный диапазон: от 45 до 16000 Гц чувствительность: 1,8 мВ\Па	5 шт.
5	Инструментальный динамический микрофон	Shure Beta57A		10 шт.
6	Набор микрофонов для барабанной установки	Shure DMK57-52	SM57 (3 шт.), Beta52A (1 шт.), A56D (3 шт.)	1 шт.
7	Пушки	Sennheiser MKH 50-P48	Диаграмма направленности: гиперкардиоида частотный диапазон: от 20 до 20000 Гц чувствительность: 11 мВ\Па	8 шт.
8	Широкомембранные конденсаторные микрофоны с переключаемой диаграммой направленности	AKG C 414 XLS	5 различных диаграмм направленности	9 шт.
9	Микрофон пограничного слоя	Shure MX692/C		5 шт.
10	Кластер линейного массива	Electro-Voice Xlci127DVX	Пассивный, Мощность - 950 Вт, Частотный диапазон: 41-17000, сопротивление: 8 Ом.	16 шт.
11	Громкоговоритель дополнительного звукового плана	Electro-Voice Xi-1082	Пассивные, Сопротивление: 8 Ом, Частотный диапазон: 41-17000, Мощность: 175 Вт	5 шт.
12	Микшерный пульт	Yamaha M7CL-48	48 каналов, +4 Стерео, 16 миксов, 3 основных выхода, 8 матриксов.	1 шт.
	Коммутационная коробка	Yamaha SB168-ES	16 мик вх/8 вых, EtherSound	3 шт.
	Карта расширения	Yamaha MY16-C		1 шт.
13	Карта расширения (для многодорожечной записи)	Yamaha DANTE-MY16-AUD	Запись до 64 каналов	1 шт.
14	Компьютер	iMac		1 шт.
15	Усилители для линейных массивов	Electro-Voice TG5	Мощность (1k Hz, THD 1%) 8?: 850 Watts Мощность (20-20k Hz, THD<0,2%) 8?: 600 Watts	8 шт.
16	Усилители для дополнительных звуковых планов, планов спецэффектов.	Electro-Voice CP1200	Мощность (1kHz, THD < 1%): 240W/8ohm  Мощность в мосту: 800W/8ohm	8 шт.
17	Проигрыватель MD/CD	Tascam MD-CD1 MK II	проигрыватель CD/MD, регулировка тона «Pitch», регулировка выходного уровня	3 шт.
18	Трансляционные громкоговорители	Electro-Voice EVID 3.2	Связываются по сигналу, частотный диапозон 85 Гц - 20 кГц, чувствительность (дБ/м) 87 дБ, потребляемая мощность 150 Вт	6 шт.
19	Трансляционный усилитель	Inter-M	100 Вт, 2 канала	1 шт.

Таблица 2.4.2

№ п/п	Наименование	Производитель, модель	Количество
1	Барабанная установка	DW - collector's exotic	1 шт.
2	Гитарный стэк	Marshall 4246/425	1 шт.
3	Гитарный стэк	Vox night train nt50h/v212nt	1 шт.
4	Басовый стэк	Ampeg svt-2pro/pn115hlf	1 шт.
5	Напольные мониторы	Electro-Voice Tx1152fm	8 шт.
6	DI-box	Behringer DI 800 ultra-DI pro	1 шт.
7	DI-box	Behringer 100 ultra-DI	3 шт.

2.5 Прокладка кабелей

Электромонтажные работы производят согласно схемам и чертежам проекта: они сводятся главным образом к прокладке проводов между стационарным оборудованием, а также разводке линейных микрофонных цепей по различным помещениям. Одним из наиболее распространенных методов монтажа коцертно-зрелищных предприятиях, является проводка линий в стальных трубах, выполняемая скрыто и открыто, негерметически и герметически. Трубы, прокладываемые скрыто соединяют нарезными муфтами и закрепляют контргайками. Диаметр отверстий стальных труб должны обеспечить затягивание и вытягивание проводов без повреждения изоляции. В местах изменения направления трассы обычно монтируют протяжные коробки, между которыми допускается угол изгиба до 90 градусов. При скрытой проводке стальной трубы крепят на несущих стенах с помощью выносных скоб.

Протягивание проводов и кабелей в специальную трубу осуществляется после окончания работы по монтажу закладных устройств, установки смотровых и соединительных коробок.

Монтаж линий в стенах аппаратных и звуковой ложи ведется, скрыто в стальных или полутвердых пластиковых трубах.

Открытая прокладка проводов и кабелей по стенам и потолкам здания выполняется так, чтобы она не выделялась на поверхности. Открыто проложенные провода, и кабели на высоте ниже 2,5 м от пола должны быть защищены от механических повреждений.

Особенности прокладки звуковых линий повышенного и пониженного уровня связаны с исключением взаимных наводок, поэтому обычно при выборе мест прокладки микрофонных линий, идущих на сцену, в фойе, стараются расположить основную трассу на большом удалении от трассы выходных линий усилителей мощности.

Микрофонные линии подключают к специальным разъемам переходных коробок, которые соединяются с трубами трассы: заземленный конец микрофонной линии соединяются с трубами трассы; заземленный конец микрофонной линии соединяют с общей шиной во входном устройстве пульта. Выходные линии, идущие от распределенного устройства установочного коммутатора, аппаратной и к громкоговорителям зала, сцене и фойе, обычно доводят до сценической коробки, где смонтирована переходная распаечная плата; от нее траса расходится по направлениям, определяемым числом звуковых планов. Прокладка микрофонных линий протяженностью до 50 метров при симметричном входе предварительного усилителя проводиться парными кабелями, имеющими общий изолированный экран.

Схема прокладки кабелей приведена приложении 34 и 35.

2.6 Рекомендации звукорежиссеру

В данном зале частотная характеристика времени реверберации имеет спад на высоких частотах от 2 кГц и подъем в области низких частот до 500 Гц, поэтому рекомендуется компенсировать с помощью графических эквалайзеров.

В результате проектирования удалось выполнить все требования к акустическим свойствам зала и к системе звукоусиления. Зал пригоден для проведения драматических и оперных спектаклей.

Вывод

В данном курсовом была произведена звукофикация зала городского дома культуры универсального назначения. Зал отвечает всем акустическим параметрам.

Список использованной литературы

1. Аджигитов М.Р. «Расчет акустических условий помещений в программе EASE 4.1» ТХК №60, Москва, 2011

2. Анерт В., Райхардт В. «Основы техники звукоусиления» М.: Радио и связь, 1984

3. Анерт В., Стеффен Ф. «Техника звукоусиления» М.: Леруша, 2003

4. Борзых Т.Н., Аджигитов М.Р. - Конспект лекций

5. Емельянов Е.Д. «Звукофикация театров и концертных залов». М.: Искусство, 1989

6. Иванов А.К. «Методические указания по выполнению курсового проекта по предмету «Звукофикация театров и концертных залов»». ТХК №60, Москва, 2004

Размещено на Allbest.ru