В нашей предыдущей статье мы рассмотрели, как работает звук в звуковой системе. Слушаем ли мы музыку, смотрим фильм или посещаем живое выступление, мы все хотим получить от этих систем высококачественное звучание. Одним из важнейших факторов, влияющих на качество звука, является Равномерность уровня звукового давления (SPL).

Сегодня давайте подробнее рассмотрим этот важный аспект аудиосистем.

1. Что такое равномерность уровня звукового давления?

При распространении звуковых волн они вызывают изменения плотности воздуха, создавая изменения давления, известные как Звуковое давление. Измеряется в паскалях (Па) или ньютонах на квадратный метр (Н/м²), где 1 Па = 1 Н/м². Уровень звукового давления (SPL) Количественно измеряет эти изменения давления, обычно выражаемые в децибелах (дБ), и широко используется для сравнения интенсивности звука. Формула перевода звукового давления (P) в уровень звукового давления (Lp) выглядит следующим образом: Lp = 20 log (P / P₀), где P — измеренное звуковое давление, а P₀ — опорное давление.

Равномерность уровня звукового давления Уровень звукового давления (SPL) определяется степенью вариации уровня звукового давления в разных точках конкретного пространства. В идеале SPL должен быть максимально одинаковым по всей площади, обеспечивая равномерное звуковое покрытие и сбалансированное звучание для всех присутствующих в зале, независимо от их положения.

2. Стандарты однородности SPL

При калибровке аудиосистем применяются конкретные стандарты изменения уровня звукового давления в зависимости от типа помещения. Для большинства профессиональных помещений, таких как концертные залы и театры, идеальным стандартом является изменение в пределах ±3 дБ, то есть разница между максимальным и минимальным значениями звукового давления не должна превышать 3 дБ. В небольших или специализированных помещениях проектировщики могут допускать отклонения до 10 дБ Для большей гибкости. На больших площадках, таких как стадионы, или для мероприятий на открытом воздухе, где фоновый шум и факторы окружающей среды играют важную роль, различия между 10 дБ и 15 дБ может быть приемлемым.

3. Как измерить уровень звукового давления

Для измерения уровня звукового давления требуется специализированный инструмент – Измеритель уровня звука, который отображает показания уровня звукового давления в реальном времени. Для оценки равномерности:

1. Выберите несколько ключевых точек в пространстве (например, спереди, посередине, сзади, слева, справа).
2. Запишите значение SPL (L) в каждой точке с помощью шумомера.
3. Определите максимальные (Lmax) и минимальные (Lmin) зарегистрированные значения во всех точках.
4. Рассчитайте разницу: ΔL = Lмакс – Lмин.

Если ΔL ≤ 3 дБ, равномерность SPL считается хорошей. Если ΔL > 3 дБнеобходимы дальнейшие корректировки и оптимизация системы.

4. Факторы, влияющие на однородность SPL

Основными факторами, влияющими на равномерность звукового давления, являются размещение динамиков, акустика помещения и окружающий шум.

1. Количество и размещение динамиков:Количество и расположение динамиков напрямую влияют на равномерность звукового поля. Стратегическое расположение нескольких динамиков обеспечивает лучшее покрытие.
2. Направленность динамика:Направленность динамиков влияет на распределение звука. Правильное наведение обеспечивает равномерное рассеивание.
3. Акустика помещения (Материалы):Такие поверхности, как стены, полы и потолки, отражают или поглощают звук. Стратегическое использование поглощающих или отражающих материалов помогает сформировать звуковое поле.
4. Форма комнаты:Геометрия помещения может привести к тому, что звук будет фокусироваться в определенных областях или возникновению мертвых зон.
5. Окружающий шум:Фоновый шум в шумной обстановке может маскировать полезный звук, влияя на воспринимаемые уровни громкости, и это необходимо учитывать при проектировании системы.

Пример 1: Концертный зал

• Измерения:Фронт: 95 дБ, Средний: 92 дБ, Задний: 90 дБ, Левый: 91 дБ, Правый: 92 дБ.
• Расчет:Lmax = 95 дБ, Lmin = 90 дБ, ΔL = 95 – 90 = 5 дБ.
• Анализ:ΔL = 5 дБ превышает идеальный стандарт ±3 дБ, что указывает на возможность улучшения равномерности звукового давления.
• Стратегии улучшения:
  1. Добавить спикеров:Установите дополнительные динамики сзади, чтобы увеличить уровень звукового давления для слушателей на задних рядах.
  2. Оптимизация нацеливания динамиков:Отрегулируйте углы наклона динамиков, чтобы улучшить покрытие всего зала.

Пример 2: Музыкальный фестиваль под открытым небом

• Измерения:Фронт: 100 дБ, Средний: 95 дБ, Задний: 85 дБ, Левый: 90 дБ, Правый: 88 дБ.
• Расчет:Lmax = 100 дБ, Lmin = 85 дБ, ΔL = 100 – 85 = 15 дБ.
• Анализ:Значение ΔL = 15 дБ является весьма высоким и часто встречается на открытом воздухе из-за факторов окружающей среды (ветер, шум) и потенциально недостаточного покрытия громкоговорителями.
• Стратегии улучшения:
  1. Увеличить количество говорящих:Добавьте динамики в разных зонах, особенно сзади и по бокам, чтобы повысить уровень громкости.
  2. Используйте динамики с задержкой:Разместите динамики с задержкой дальше от основного массива, чтобы звук достигал всех зон синхронно.

Заключение

Равномерность уровня звукового давления — критически важный фактор при проектировании и калибровке аудиосистемы. Стратегическое размещение акустических систем, тщательный анализ акустики помещения и применение соответствующих методов измерения позволяют значительно повысить равномерность уровня звукового давления. Это обеспечивает превосходное и стабильное звучание для слушателей, будь то в концертном зале с контролируемыми условиями или на динамичном фестивале под открытым небом, что в конечном итоге приводит к повышению уровня удовлетворенности и удовольствия слушателей.