Опубликовано: 31.03.2019  
   

Звуковые поля. Виды звуковых полей.

Продолжая изучать звук, сегодня мы поговорим о звуковых полях и видах звуковых полей.

Звуковые поля

Область пространства, в которой распространяются звуковые волны (мы говорили о них в прошлой статье), называется звуковым полем.

Виды звуковых полей

Звуковые поля имеют несколько  видов. Конечно, они излучаются различными источниками (рояль, вокалист, оркестр, ансамбль и т. п.) и могут иметь очень сложную структуру. Но для упрощения анализа структуры звуковых полей применяют обычно следующую классификацию: звуковое поле сферической волны, плоской и цилиндрической.

Звуковое поле сферической волны

Перед тем как рассматривать этот вид, скажем ещё о двух важных понятиях (фронт звуковой волны и звуковой луч).

Фронт звуковой волны — это поверхность, соединяющая точки среды, находящиеся в одинаковой фазе колебаний (например, круги на воде)

Звуковой луч — это линия, перпендикулярная фронту волны и направленная в сторону распространения звуковых волн.

Итак, сферическая волна относится к области низких частот, где длина звуковой волны велика по отношению к размеру источника. Например, на частоте 40 Гц длина волны составляет 8,5 метров. Практически любой источник звука будет иметь размеры меньше, чем эта длина волны.

Можно считать, что источник сигнала является точечным, а звуковые трёхмерные волны, расходящиеся от него сферические. (См. фото выше)

Фронт такой волны представляет сферу, где в центре источник звука, а звуковые лучи совпадают с радиусами.

Мощность (энергия), излучаемая таким точечным источником, распространяется равномерно по всем направлениям и не меняется при удалении от источника (если только не брать потери на вязкость, теплопроводность и др.)

Звуковое давление в поле сферической волны убывает пропорционально квадрату расстояния от источника.

Это очень важный аспект при записи музыкальных инструментов. Если предположить, что интенсивность меняется одинаково во всех направлениях, то сигналы равноудалённых микрофонов от источника, при прочих равных условиях, одинаковы.

Кроме этого, на низких частотах вблизи источника сигнала звуковое поле сферическое, а давление в нём меняется с изменением расстояния. При близком расположении направленных микрофонов возникает известный эффект (proximity — эффект ближней зоны) — получается гипертрофированная передача низких частот, что в большинстве случаев нежелательно, если только так не задумано автором. Происходит это потому, что разность давлений, действующая на обе стороны диафрагмы, усиливается ещё и разницей в уровнях звукового давления на фронтальной и тыльной стороне микрофона, так как они находятся на разных фронтах сферической волны. Поэтому направленные микрофоны воспринимают низкие частоты по-разному, в зависимости от их расстояния до источника.

Звуковое поле плоской волны

Среднечастотные и тем более высокочастотные составляющие порождают плоские волны.

Когда длина волны становится намного меньше размера источника и когда расстояние до источника увеличивается, то сферическую волну приближенно можно заменить плоской.

Фронт звуковой волны в плоской волне — это звуковые лучи, которые идут параллельно и при этом интенсивность и звуковое давление не зависят от расстояния.

На практике это означает, что звуковое давление уменьшается с расстоянием за счет различных потерь (вязкость среды, теплопроводность и т. д.)

Звуковое поле от любого источника на больших расстояниях можно считать плоским.

Звуковое поле цилиндрической волны

Если источник сильно вытянут в одном направлении (например, звуковая колонка), то вокруг него образуется звуковое поле цилиндрической волны.

Фронт звуковой волны представляет цилиндрические увеличивающиеся поверхности, а звуковые лучи направлены по радиусу цилиндра.

Вывод

Условно можно запомнить следующие:

  • на низких частотах и на достаточно близких расстояниях вокруг источника звука образуется сферическая волна
  • на высоких частотах и на достаточно больших расстояниях эти же источники создают плоскую звуковую волну
  • звуковое давление изменяется от расстояния и зависит от структуры звукового поля (особенно это актуально с описанным выше proximity — эффектом ближней зоны).

Спасибо, что читаете New Style Sound. Подписывайтесь (RSS-лента) и делитесь с друзьями.

Похожие записи

Рассказать о New Style Sound друзьям:

Добавить комментарий

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.