Свободное поле (акустика)

В акустике свободное поле — это ситуация или пространство, в котором не происходит отражения звука . ^[1]^[2]

Характеристики

Отсутствие отражений в свободном поле означает, что любой звук в поле полностью определяется слушателем или микрофоном, поскольку принимается через прямой звук источника звука. Это делает открытое поле прямым звуковым полем. ^[3] В свободном поле звук затухает с увеличением расстояния по закону обратных квадратов . ^[1]

Примеры и использование

В природе условия свободного поля возникают только тогда, когда можно игнорировать отражения звука от пола, например, в свежевыпавшем снегу в поле или приблизительно при хороших звукопоглощающих полах (лиственные породы, сухой песок и т. д.). Условия свободного поля можно создать искусственно. в безэховых камерах . В частности, условия свободного поля играют важную роль в акустических измерениях и экспериментах по восприятию звука, поскольку результаты изолированы от отражений в помещении.

При записи голоса и звука часто стремятся к состоянию, свободному от звуковых отражений, подобному свободному полю, даже если при постобработке будет добавлено специально желаемое пространственное впечатление, поскольку оно не искажается никакими звуковыми отражениями помещения для записи.

В простом примере, показанном на рисунке 1, отдельный источник звука излучает звук равномерно и сферически без каких-либо препятствий. ^[1]

Уравнения

Ниже рассчитывается интенсивность звука и уровень давления в любой точке свободного поля, где r (в метрах) — расстояние от источника и «где ρ и c — плотность воздуха и скорость звука соответственно. ^[1]

$p^{2}=\rho cI=\rho cW/4\pi r^{2}$ ^[1]

Для расчета давления воздуха уравнение можно записать иначе: ^[1]

$L_{p}=L_{w}+10\log _{10}(\rho c/400)-10\log _{10}(4\pi r^{2})$ ^[1]

Чтобы упростить это уравнение, мы можем удалить элементы: ^[1]

$L_{p}=L_{w}-10\log _{10}(4\pi r^{2})$ ^[1]

Измерение уровня звукового давления на эталонном расстоянии (Rm) от источника позволяет нам легче, чем другие методы, измерить другое расстояние (r): ^[1]

${\displaystyle L_{p}=L_{m}-20\log _{10}(r/r_{m})}$ ^[1]

Это означает, что при увеличении расстояния от источников в два раза уровень шума снижается на 6 дБ при каждом удвоении. Однако если звуковое поле на самом деле не лишено отражений, коэффициент направленности Q поможет «охарактеризовать свойства направленного звукового излучения источника». ^[1]

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л Хансен, Колин (январь 1951 г.). «ОСНОВЫ АКУСТИКИ» (PDF) . Американский журнал физики .
^ Рэй, Элден (16 июня 2010 г.). «СЕРИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ШУМА. Часть IV. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА» (PDF) .
^ «Звуковые поля — акустический словарь» . www.acoustic-glossary.co.uk . Проверено 16 мая 2021 г.

См. также

Линейный массив § Теория

[:0-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л Хансен, Колин (январь 1951 г.). «ОСНОВЫ АКУСТИКИ» (PDF) . Американский журнал физики .

[2] Рэй, Элден (16 июня 2010 г.). «СЕРИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ШУМА. Часть IV. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКА» (PDF) .

[3] «Звуковые поля — акустический словарь» . www.acoustic-glossary.co.uk . Проверено 16 мая 2021 г.

[1]

[2]

[3]