Акустический расчет театра музыкальной комедии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа по теме:

Акустический расчет театра музыкальной комедии

Содержание

Введение

1. Выбор размеров и формы помещения

1.1 Выбор размеров

1.2 Расчет числа зрителей и свободного объема помещения

1.3 Расчет площадей всех поглощающих поверхностей

1.4 Построение лучеграммы

2. Расчет реверберационных характеристик помещения

2.1 Определение оптимального времени реверберации

2.2 Расчет требуемого фонда поглощения

2.3 Расчет основного и требуемого дополнительного фонда поглощения

2.4 Выбор материала

2.5 Расчет фонда поглощения в помещении при его обработке выбранным материалом

3. Расчет системы озвучения и звукоусиления

3.1 Выбор и расчет требуемых параметров звукового поля

3.2 Выбор системы озвучения (звукоусиления) и типа громкоговорителей

3.3 Расчет звукового поля с учетом размещения излучателей

3.4 Выбор типа микрофонов и звукоусилительной аппаратуры

Заключение

Список литературы

Введение

Акустический расчет помещения является неотъемлемой частью проектирования различных помещений так или иначе связанных со звуком, будь то театр, кинотеатр или актовый зал. В данной работе будет производиться расчет драматического театра исходя из его размеров. Предстоит разместить в зале слушателей, обработать поверхности в нем различными звукопоглощающими материалами, разместить систему звукоусиления; и все это для того, чтобы зал был пригоден для театральных постановок. Так же следует отметить и тот факт, что во всем зале, как в его начале, так и в его конце должен быть равномерный (на сколько это возможно) уровень громкости, причем такой, чтоб было все слышно, и в то же время не было слишком громко. Все это необходимо воплотить в данном курсовом проекте.

1. Выбор размеров и формы помещения

1.1 Выбор размеров

Размеры и форма помещения в зависимости от его назначения должны удовлетворять определенному соотношению длины, ширины и высоты с точностью до 10%. По заданию данное помещение будет использоваться в качестве театра музыкальной комедии, следовательно, для него можно использовать соотношение «золотого» сечения l:b:h = 2,62:1,62:1.

Для заданных размеров помещения соотношение l:b:h=3,8:2,3:1.

Выберем размеры сцены.

Высота авансцены hсц=1 м.

Длина авансцены lсц=5 м.

1.2 Расчет числа зрителей и свободного объема помещения

Определим количество рядов

ряд

где l - общая длина помещения,

lсц - длина авансцены,

шпр1 - ширина всех поперечных проходов в помещении,

шнорм - расстояние между спинками кресел в соседних рядах.

С целью обеспечения большей равномерности звукового поля, места слушателей располагают на наклонной плоскости. Поднятие пола начинается с первого ряда. Каждый последующий ряд поднимается над предыдущим на 8 см.

см,

где Nряд - количество рядов

h1,2 - высота поднятия каждого последующего ряда над предыдущим.

Количество зрителей, исходя из площади свободного пола, составит:

зрителей,

где b - ширина помещения,

шпр2 - ширина всех поперечных проходов в помещении,

шкр - ширина кресла.

Количество зрителей, исходя из свободного объема помещения, составит:

,

где Vобщ - объем абсолютно пустого помещения,

Vсц - объем авансцены,

Vпола - объем поднятого пола,

Vнорма - оптимальный объем воздуха на одного зрителя.

Vобщ=8740 м3, Vсц=90 м3, Vпола= 826 м3, Vнорма=8 м3.

зрителей.

Т.е. получается, что следовательно балкон не нужен.

Чистый объем помещения

м3

1.3 Расчет площадей всех поглощающих поверхностей

м2,

м2,

м2,

м2,

м2.

Общая площадь всех поглощающих поверхностей составит:

м2.

1.4 Построение лучеграммы

Чтобы выявить акустические дефекты зала построим его лучеграмму. Она приведена на рисунке 1.1. Построим луч, отраженный от потолка над авансценой и попадающий в первый ряд слушателей. Его время запаздывания относительно прямого луча не должно превышать 40 мс.

АВ=7,8 (м),

ВС=8,2 (м), АВС=7,8+8,2=16 (м),

АС=2,9 (м),

мс.



Рисунок 1.1 - Построение лучеграммы для проверки эхообразования

Видно, что время запаздывания лежит в пределах нормы и никаких изменений не требуется.

Найдем критический луч

АD=22,2 м,

DЕ=14,8 м,

EF=3,4

АDEF=22,2+14,8+3,4=40,4м,

АF=29м.

мс.

2. Расчет реверберационных характеристик помещения

2.1 Определение оптимального времени реверберации

Чтобы определить необходимое оптимальное время реверберации воспользуемся рисунком 2.6 из [1,20]. Из рисунка видно, что для драмтеатра объемом м3 Топт500=1,4 с.

По выбранному значению времени реверберации определим вид частотной характеристики, пользуясь кривыми на рисунке 2.7 из[1,21].Все данные занесем в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 - Оптимальное время реверберации

Определ. величины	Значения определяемых величин на частотах, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Т/Т500	0,9	0,95	1	1	1	1	0,85	0,75
Топт, с	1,359	1,434	1,51	1,51	1,51	1,51	1,283	1,13

2.2 Расчет требуемого фонда поглощения

По оптимальному времени реверберации определим требуемый фонд поглощения. Средний коэффициент поглощения можно определить, воспользовавшись формулой Эйринга [1,29]:

,

где ,

откуда получаем ,

где Vчист - чистый объем помещения,

- общая площадь звукопоглощающих поверхностей,

- показатель поглощения звука в воздухе.

Далее определяем требуемый фонд поглощения:

(м2).

Результаты вычислений сведем в таблицу.

Таблица 2.2 - Расчет Атр

Определяемые величины	Значения определяемых величин на частотах, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Топт, с	1,359	1,434	1,51	1,51	1,51	1,51	1,283	0,13
	0,278	0,264	0,25	0,25	0,231	0,2218	0,2198	0,147
	0,244	0,23	0,221	0,221	0,205	0,197	0,197	0,14
,м-1	0	0	0	0	0,002	0,003	0,008	0,02
, м2	748,44	705,5	677,9	677,9	628,8	604,28	604,28	429,4

2.3 Расчет основного и требуемого дополнительного фонда поглощения

Результаты расчета сведены в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 - Расчет фонда поглощения

	Наимен. погл.	Тип поглотителя	Si,м2 Ni,шт.	Звукопоглощение в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
				63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
					S		S		S		S		S		S		S		S
1	Зрители	Слушатель на мягком кресле	619	0,25	154,75	0,25	154,75	0,3	185,7	0,4	247,6	0,45	278,6	0,45	278,6	0,4	247,6	0,4	247,6
2	Кресла	Стул мягкий	265	0,05	13,25	0,05	13,25	0,09	23,85	0,12	31,8	0,13	34,45	0,15	39,75	0,16	42,4	0,16	42,4
3	Стены	Штукатурка гипсовая гладкая по кирпичной стене, окрашенная	713,3	0,012	8,56	0,012	8,56	0,013	9,27	0,02	12,12	0,02	14,27	0,02	16,4	0,025	17,8	0,025	17,8
4	Пол	Бетон с железнением поверхности	366	0,01	3,66	0,01	3,66	0,01	3,66	0,01	3,66	0,02	7,32	0,02	7,3	0,02	7,32	0,02	7,32
5	Сцена	Сосновая панель толщиной 19 мм	90	0,2	18	0,2	18	0,3	27	0,3	27	0,3	27	0,3	27	0,3	27	0,3	27
6	Занавес	Ткань бархатная 650 г/м	162	0,05	8,1	0,05	8,1	0,12	19,44	0,35	56,7	0,45	72,9	0,38	61,6	0,36	58,32	0,36	58,32
7	Потолок	Штукатурка гибсовая по сухая с воздушной прослойкой	847	0,03	25,4	0,03	25,4	0,025	21,18	0,01	8,47	0,08	67,76	0,05	42,95	0,04	33,88	0,04	33,88
8	Двери	Древесина монолитная лакиров.	36	0,03	1,08	0,03	1,08	0,02	0,72	0,05	1,8	0,04	1,44	0,04	1,44	0,04	1,44	0,04	1,44
А0,м2	232,8	232,8	290,82	389,15	503,7	474,4	435,76	435,76
Атр,м2	748,44	705,5	677,9	677,9	628,8	604,28	604,28	429,4
Атр.доп,м2	515,6	472,7	387,08	288,75	125,11	129,9	168,5	6,36
А'тр.доп=Атр.доп/Атр.доп.макс	0,999999	0,9176	0,754	0,569	0,258	0,2696	0,345	0,0098

На основании данных таблицы 2.3 рассчитаем существующее время реверберации.

, (с)

где ,

здесь Vчист - чистый объем помещения,

- общая площадь звукопоглощающих поверхностей,

- показатель поглощения звука в воздухе,

- звукопоглощение в необработанном помещении,

- коэффициент звукопоглощение в необработанном помещении.

Результаты расчета сведем в таблицу 2.4.

Таблица 2.4 - Существующее время реверберации на основных октавных частотах

Определ. величины	Значения определяемых величин на частотах, Гц
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
	0,073	0,073	0,09	0,122	0,158	0,149	0,136	0,136
Тсущ, с	3,95	3,95	3,3	2,5	1,956	1,97	1,69	1,125

Построим график зависимости оптимального и существующего времени реверберации от частоты.

Рисунок 2.1 - Частотная характеристика существующего и оптимального времени реверберации

2.4 Выбор материала

Вид частотной характеристики требуемого дополнительного фонда поглощения представлен на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 - Зависимость требуемого дополнительного фонда поглощения от частоты

По определенному требуемому дополнительному фонду поглощения Атр.доп(f) из справочника [1,62] подбираются специальные звукопоглощающие материалы А1(f) с точностью от Атр, значения приведены в таблице 2.5, с учетом площади рассчитаем фонд поглощения материала и определим отклонения А1 от Атр.доп: . Это отклонение должно укладываться в пределы от Атр.

Так как звукопоглощение дополнительно обработанных поверхностей определяется коэффициентом поглощения и площадью материала, которым производится обработка, то следовательно из основного фонда поглощения необходимо вычесть ранее учтенное поглощение необработанной поверхности, впоследствии покрытой звукопоглощающим материалом.

Таблица 2.5 - Расчет фонда поглощения обработанных поверхностей подобранными материалами

Тип поглотителя, место размещения	Si,м2	Звукопоглощение в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
		125	250	500	1000	2000	4000
			S		S		S		S		S		S
Боковые стены, щиты «Бекеши», обтянутые исск. кожей, 150мм	251,8	0,76	191,4	0,67	169	0,5	125,9	0,24	60,4	0,13	33	0,15	33,8
Задняя стена, декоративный бумажно-слоистый пластик 2-3 мм	123	0,76	93,5	0,47	57,8	0,29	35,67	0,14	17,2	0,02	2,46	0,02	2,46
Потолок, штукатурка гибсовая	364	0,56	203,8	0,42	153	0,24	87,36	0,11	40,1	0,04	14,56	0,04	14,56
Проходы, безворсовая ковровая дорожка, 3-5мм	366	0,02	7,3	0,05	18,3	0,07	25,6	0,11	40,26	0,29	106,14	0,48	145,2
Адоп.расч. ,м2	496,1	397,7	274,53	132,92	137,8	176,02
А'0=А0-Аобр, м2	213,75	273,2	375,48	459,8	440,25	404,51
А'0+Адоп.расч ,м2	709,85	670,0	650,01	592,72	578,05	580,53
ср=(А'0+ Адоп.ращ )/S	0,228	0,215	0,208	0,19	0,185	0,213
S	804,03	747,9	719,78	654,4	635,75	654,4
' S + 4 мV	804,03	747,9	719,78	712,12	722,33	885,28
Трасч, с	1,46	1,55	1,6	1,61	1,57	1,3

Так как материалы полностью удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям, то им можно обрабатывать внутренние поверхности нашего помещения.

Размещение выбранного материала показано на рисунке 2.5.

Построим график зависимости расчетного и оптимального времени реверберации от частоты.

Рисунок 2.4 - Частотная характеристика расчетного времени реверберации

Как видно из графика выбранный материал обеспечивает в помещении оптимальное время реверберации с точностью 10%.

3. Расчет системы озвучения и звукоусиления

3.1 Выбор и расчет требуемых параметров звукового поля

Из практики видно, что если уровень шумов превосходит 60 дБ, то мощности человеческого голоса недостаточно для получения полной понятности речи. В этих случаях необходимо применять звукоусилительную аппаратуру, состоящую из микрофонов, усилителей и громкоговорителей. Так же звукоусилительную аппаратуру необходимо применять в кинотеатрах, для лучшей слышимости звуковых эффектов на всех рядах.

Исходя из типа и назначения помещения, выберем следующие величины, отражающие акустические требования к помещению. Так как акустическая система кинотеатра предназначена для усиления театральных эффектов, то по таблице 5.1 из [1,36] выбираем:

номинальный уровень звукового поля

дБ,

допустимая неравномерность поля уровней прямого звука

дБ,

допустимое изменение акустического соотношения

индекс тракта усиления

.

Произведем проверку выбора дБ и дБ.

выбрано верно, поэтому рассчитываем остальные параметры поля:

средний уровень прямого звука

,

минимальный допустимый уровень прямого звука

дБ,

максимальный допустимый уровень прямого звука

дБ,

уровень диффузного звука

дБ,

акустическая мощность излучателей, необходимая для создания диффузионного поля мВт

требуемая акустическая мощность излучателей

мВт.

3.2 Выбор системы озвучения (звукоусиления) и типа громкоговорителей

В зависимости от озвучиваемой площади и назначения установки выбирают тип системы: сосредоточенную, зональную, распределенную или смешанную.

При небольшой длине озвучиваемой площади (до 25-30 м) предпочтительнее применять сосредоточенную систему, обеспечивающую единство слухового и зрительного образов. Громкоговорители обычно размещают по бокам сцены. Размещение громкоговорителей и проверяемых точек показано на рисунке 3.1.

Высота подвеса излучателей выбирается такой, чтобы звук к слушателю в последнем ряду приходил бы под углом не менее 50 к плоскости, проходящей через уши сидящих слушателей. Акустические оси излучателей направлены в вертикальной плоскости в последний ряд слушателей. В горизонтальной плоскости акустическая ось должна направляться так, чтобы захватывались крайние места последнего ряда. Чтобы обеспечить необходимый уровень звука в центральной части передних рядов акустическая ось центрального громкоговорителя направлена в эту область.

По рисунку 3.1 определяем истинное максимальное расстояние до дальнего слушателя по акустической оси м. Зная , находим требуемое среднее номинальное давление (давление, развиваемое излучателем на акустической оси на расстоянии 1 м при подведении номинальной электрической мощности).

Па.

По этому значению из таблицы 8.3 в [1,87] выбираю звуковые колонки типа 50КЗ-2T с характеристиками:

Определим требуемый коэффициент осевой концентрации

Как видно , значит выбранные звуковые колонки обеспечат необходимую акустическую мощность.

3.3 Расчет звукового поля с учетом размещения излучателей

По рисунку 3.1 определим истинное расстояние до проверяемых точек. Данные расчета сведем в таблицу 3.1.

Рисунок 3.1 - Размещение громкоговорителей в зале и характеристические точки.

По тем же рисункам определяем углы между акустическими осями и направлением на i-тую точку в горизонтальной () и вертикальной () плоскостях из центра данного громкоговорителя.

Затем по формулам для звуковых колонок:

и

определяем диаграмму направленности колонки. Данные расчета сведем в таблицу 3.2. Вид диаграммы направленности приведен на рисунке 3.2.

Затем находится звуковое давление в каждой точке, развиваемое данным громкоговорителем и суммарное звуковое давление в каждой точке .

После этого суммарное звуковое давление пересчитывается в уровни и определяется неравномерность звукового поля в зале. Она не должна превышать принятое дБ.

Рисунок 3.2 - Диаграмма направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях

Таблица 3.1 - Расчет звукового поля излучателей

№ изл.	Опр. вел.	Значения определяемых величин в расчетных точках.
		1	2	3	4	5
I	r1,м	7,2	16,8	19,8	25	30,6
	Г, 0	51	19	13	10	8
	В, 0	48	0	2	8	18
	RГ	0,53	0,83	0,9	0,94	0,96
	RВ	0,3	1	0,98	0,86	0,6
	р1, Па	0,35	0,78	0,7	0,514	0,3
II	r2,м	7,2	16,8	19,8	25	30,6
	Г, 0	51	19	13	10	8
	В, 0	48	0	2	8	18
	RГ	0,53	0,83	0,9	0,94	0,96
	RВ	0,3	1	0,98	0,86	0,6
	p2, Па	0,55	0,78	0,7	0,514	0,3
III	r3,м			7	10	15,4
	Г, 0			51	25	14
	В, 0			51	14	0
	RГ			0,53	0,75	0,89
	RВ			0,29	0,7	1
	p3, Па			0,35	0,83	0,92
IV	r3,м			7	10	15,4
	Г, 0			51	25	14
	В, 0			51	14	0
	RГ			0,53	0,75	0,89
	RВ			0,29	0,7	1
	p3, Па			0,35	0,83	0,92
рПа	0,8	1,1	1,1	1,4	1,37
Li, дБ	92,06	94,8	94,8	96,8	96,63

3.4 Выбор типа микрофонов и звукоусилительной аппаратуры

Выбор типа микрофона производится исходя из уже выбранного ранее индекса тракта усиления . Определяем индекс выигрыша по диффузному звуку микрофона:

дБ.

Такому индексу соответствует микрофон с кардиоидной характеристикой. Из таблицы 8.1 в[1,78] выбираю микрофон МД-74, его диапазон частот 50 - 15000 Гц, неравномерность АЧХ 8 дБ внутреннее сопротивление 250 Ом.

Теперь подберем звукоусилительную аппаратуру. Так как в зале работают четыре звуковые колонки мощностью 50 Вт и 2 Вт. Следовательно, к излучателям следует подводить мощность не менее 104 Вт. В связи с этим можно использовать усилительную станцию ЗС-150х2, имеющую два канала. Каждый канал рассчитан на работу от двух микрофонов, звукоснимателя и от одного внешнего источника программы. Диапазон частот данного усилителя 40 - 12000 Гц.

Заключение

При работе над курсовым проектом «Акустический расчет драмтеатра» приобретаются необходимые навыки по расчету помещений и систем звукоусиления, которые, возможно, пригодятся в будущем. Из проведенных расчетов наглядно видно, что для того чтобы подготовить помещение для прослушивания в нем каких либо театральных постановок с достаточным качеством требуется большая работа по устранению акустических недостатков имеющихся в помещении. Результаты расчета показали, что акустические недостатки зала данного в задании, устранить удалось.

Список используемой литературы

реверберация звукоусилительный аппаратура помещение

1. Катунин Г.П., Лапаев О.А. Проектирование и расчет акустических параметров помещений. Учебное пособие. - Новосибирск.: СибГУТИ, 2000. - 100 с.

2. Звукопоглощающие материалы и конструкции. Справочник. - М.: Связь, 1970.- 123 с.

3. Папернов Л.З. и др. Расчет и проектирование систем озвучения и звукоусиления в закрытых помещениях. - М.: Связь, 1970.- 112 с.

Размещено на Allbest.ru