СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ОГРАЖДАЮЩИХ ОБЪЕМЫ ПРОСТРАНСТВА, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЭТОГО СПОСОБА Российский патент 2011 года по МПК E04B1/99 

Изобретение относится к области улучшения акустики объемов пространства, преимущественно концертных, театральных, храмовых и иных помещений.

Хорошо известно, что многие театральные, концертные, храмовые и иные помещения имеют некачественную акустику.

Известны способы улучшения акустических свойств помещений, раскрытые, например, в RU 2291257 С1, 10.01.2007, где предлагается использовать их облицовку специальными слоистыми изделиями с активными акустическими свойствами, или - в RU 60101 U1, 10.01.2007, где предлагается определенным образом устанавливать панели со сквозными отверстиями.

Известно также обеспечение хорошей акустики помещений, преимущественно театральных, основанное на опытных данных и квалификации отдельных специалистов.

Указанные способы трудоемки, недостаточно эффективны, и/или трудно воспроизводимы.

Кроме того, известно, что вид покрывающей поверхность стен помещения краски может изменять коэффициенты отражения и поглощения звука (Справочник по акустике, М., Связь, 1979 г., стр.203).

Технической задачей, на которую направлено заявленное изобретение, является эффективное улучшение акустических свойств ограничивающих пространство поверхностей путем применения сравнительно несложного способа их обработки.

Соответственно достигаемый при этом технический результат - улучшение акустических свойств огражденных обработанными поверхностями пространств.

Относительно способа указанный технический результат достигается тем, что:

способ обработки поверхностей, ограждающих объемы пространства, для улучшения их акустических свойств заключается в том, что поверхности, ограждающие пространство, покрывают жидкими затвердевающими материалами под воздействием звуковых волн, испускаемых излучателем звука.

Кроме того:

- нанесение затвердевающих покрытий осуществляют одновременно с волновым звуковым воздействием;

- воздействие звуковых волн продолжают до отверждения наносимого покрытия;

- излучатель звука устанавливают на расстоянии, равном половине длины звуковой волны, рассчитанной для частоты головы звукоряда (F), для обрабатываемой поверхности, ограждающей объем пространства;

- для звукового давления на обрабатываемую поверхность используют излучатель звука, обеспечивающий громкость 30-80 дБ, работающий в диапазоне от 2 до 30000 Гц; при этом мощность излучения (сила) звука может быть увеличена при применении необходимых средств техники безопасности;

- для покрытия поверхностей используют образующие в процессе высыхания поверхностную пленку водоэмульсионные, и/или алкидные, и/или масляные краски, и/или лаки и другие покрытия малярной консистенции, требования к показателям вязкости которых определяются отсутствием потеков в процессе покрытия и обработки.

Относительно устройства указанный технический результат достигается тем, что:

устройство для обработки поверхностей, ограждающих объемы пространства, для улучшения их акустических свойств, содержит, по меньшей мере, один излучатель звука для излучения звуковых волн в заданном диапазоне частот, усилитель с компьютером, генерирующим звуковые программы, кабели, соединяющие излучатель звука с усилителем, звуковой спектральный анализатор, а также средства для выполнения малярных работ.

Кроме того:

- устройство содержит перемещаемые раздвижные штанги и/или подвески для размещения излучателей звука в заданных местах.

Способ обработки поверхностей, ограждающих объемы пространства, заключается в нанесении на ограничивающие их поверхности, затвердевающих, преимущественно лакокрасочных, материалов под воздействием стоячих звуковых волн. При использовании гармоничного состава звуковых волн достигается результат, который воспринимается по экспертным оценкам как художественное, красивое звучание. О возможности улучшения акустики поверхностей и, соответственно, помещений указанным способом объективно свидетельствуют снятые до и после их обработки акустические спектрограммы.

Под воздействием стоячих звуковых волн в жидких лакокрасочных и иных затвердевающих материалах, которыми покрываются поверхности, возбуждаются колебательные процессы высокой частоты. Покрытие поверхностей начинается одновременно с включением или перед включением излучателя звуковых волн. После завершения покрытия звуковое воздействие продолжается до момента времени, соответствующего окончательному отверждению покрытия.

Обеспечение звукового облучения обрабатываемой поверхности осуществляется обычно силой звука в пределах 30-80 дБ и достигается следующим образом.

Акустическую обработку поверхности осуществляют с помощью расположенного на определенном расстоянии излучателя звуковых волн, например репродуктора, с которого подается на окрашиваемые поверхности звуковое поле из сферических звуковых стоячих волн с определенным спектральным составом и необходимой громкостью.

Лакокрасочные покрытия наносятся во время воздействия на них фронтами сферических стоячих звуковых волн. Фронт сферической звуковой волны представляет собой сферу и всякое сечение сферы окрашиваемой поверхности является кругом.

Радиус круга звукового облучения (обозначим его R) из практических данных принимается равным расстоянию от обрабатываемой поверхности до излучателя звука (репродуктора), при одновременном облучении соседних (окололежащих) частей поверхности, когда ее размеры превышают площадь круга радиусом R, устанавливается соответствующее число излучателей звука. В случае одновременного (несколькими излучателями звука) и в случае последовательного (одним излучателем звука) облучения соседних участков поверхности следует соблюдать условие, при котором площадь (круг) воздействия каждого из излучателей звука или перемещенного одного излучателя звука перекрывает соседнюю обработанную площадь на величину R. При этом частям поверхности, расположенным за (между) пределами площадей кругов звукового облучения заданной силы, воспринимающим более слабое звуковое воздействие, обеспечивается достаточная величина последнего за счет наложения такого воздействия на эти части от близ расположенных (соседних) излучателей звука.

Расчет площади (S) этого круга производится по уравнению S=πr², где π=3,142, а r - радиус круга.

Расстояние L, на котором источник звука (репродуктор) отстоит от центра окрашиваемой поверхности, определяется уравнением , где R - радиус сферы, а r - радиус круга окрашиваемой поверхности и R=2r.

Пример стандартного расчета площади покраски для отдельной поверхности. Радиус круга на окрашиваемой поверхности r=5 м. Тогда площадь окрашиваемой поверхности S=πr², S=3,142×5²=78,55 м². Расстояние L от источника звука до центра окрашиваемой поверхности определяется по уравнению , где R=2r=10 м. Тогда

Полученное расстояние L принимается за длину звуковой волны L=8,66 м, укладывающейся между источником звука и центром окрашиваемой поверхности. Частота F этой длины волны в Гц вычисляется по уравнению F=С/L, где С - скорость звука, равная 344 м/сек. Подставляя числовые значения в это уравнение, получаем F=344/8,66=39,72 Гц.

Полученная для частоты F ее величина в Гц, равная 39,72 Гц, используется для формирования спектрального состава звукового поля. Если необходимо гармонизировать состав звукового поля, то это делается посредством умножения найденной в Гц частоты F на целочисленные соотношения в гармонизированном ряду: F; 2F; 3F; 4F; 5F; 6F; 8F; 10F; 12F; 16F; 20F… …nF, который продолжается, пока несколько последних частот ряда и его заключительная частота nF не войдут в диапазон оптимального восприятия звука органами слуха у человека, т.е. в диапазон от 1000 Гц до 4500 Гц. Для найденной в Гц исходной величины F, указанный выше ряд гармоничных числовых соотношений получит вид: F=39,72 Гц; 2F=79,44 Гц; 3F=119,16 Гц; 4F=158,88 Гц; 5F=198,6 Гц; 6F=238,32 Гц; 8F=317,76 Гц; 10F=397,2 Гц; 12F=476,64 Гц; 16F=635,52 Гц; 20F=794,4 Гц; 24F=953,28 Гц; 32F=1271 Гц; 40F=1588,8 Гц; 48F=1906,56 Гц; 64F=2542 Гц; 80F=3177,6 Гц; 96F=3813,12 Гц; 128F=5084,16 Гц, заканчивающийся частотами в диапазоне от 1000 Гц до 4500 Гц, относящимися к зоне оптимальной чувствительности органов слуха у человека.

Для определения спектра и степени изменения звука, отражаемого от уже покрытых в звуковой покраске поверхностей, используется оценочная звуковая программа, которая описана далее при оценке результатов обработки акустики замкнутых помещений (в зале «Манеж»).

Оценочная программа используется дважды: до малярных работ и после них. В покрасочных акустических программах, в силу их гармонической структуры, содержится малый набор частот, в оценочной же программе, напротив, частот содержится больше, с обязательным включением частот, содержащихся в покрасочной программе. Поэтому, если в оценочной программе после покраски амплитуды (измеряемые в дБ) увеличиваются на тех частотах, которые были только в покрасочной программе, то это являлось объективным показателем наличия результата акустической покраски и произведенного ей изменения в спектре отражаемых волн от окрашенной поверхности.

В качестве конкретного примера приводится эксперимент по покрытию поверхности, площадью в 2,25 кв. метра, водоэмульсионной краской, сопровождающемуся звуковым воздействием. Расстояние между стеной и репродуктором равнялось 2,2 метра. Технической задачей эксперимента являлось получение ответа на вопрос о возможности целенаправленного управления изменениями в спектре отраженных от лакокрасочных покрытий звуковых волн посредством воздействия на них звуковым полем во время малярных работ. Для установления такой возможности и оценки результатов покраски использовалась регистрация отраженных волн, создаваемых воздействием на поверхность оценочным звуковым полем.

При регистрации оценочного звукового поля использовался акустический спектральный анализатор Ivie IE-33, разлагающий в ряд Фурье любые периодические колебания на составляющие синусоидальные сигналы.

При этом использовался набор частот, представляющий собой дискретный ряд, который начинается с частоты 21,5332203 Гц, принимаемой за 1f, и продолжается умножением исходной частоты 1f на кратные целые числа в виде 2f, 3f, 4f, … до 1023f. Указанный выше спектроанализатор может фиксировать значение любой из 1023f, если таковая находится в анализируемом звуке. Для оценочного звукового поля были выбраны 6 частот, находящихся между собой в соотношениях 1:2:3:4:5:6, т.е. в целочисленных гармонических соотношениях, из оптимально распознаваемого диапазона, присущего органам слуха человека. Это оценочное звуковое поле состояло из шести одновременно звучащих стоячих звуковых волн, находящихся по своим частотам (f) в целочисленных соотношениях: 29f=624 Гц, 58f=1248 Гц, 87f=1872 Гц, 116f=2496 Гц, 145f=3120 Гц, 174f=3744 Гц, где для упрощения рассмотрения графика (см. фиг.1) принято: 29f=1F. При этом оценочное звуковое поле использовалось дважды: до покраски и через два часа после покраски и отверждения краски, которой была покрыта стена.

В отличие от оценочного, для покраски использовалось другое, названное покрасочным, звуковое поле. Покрасочное звуковое поле состояло только из пяти, оставленных из прежних шести частот, используемых до и после покраски. При покраске не использовалась частота 58f=1248 Гц, а были оставлены только частоты 29f=624 Гц, 87f=1872 Гц, 116f=2496 Гц, 145f=3120 Гц и 174f=3744 Гц. Проведенный эксперимент установил возможность повышать измеряемую в дБ интенсивность (громкость) звуков, отраженных от покрашенной стены, только на тех частотах, которые целенаправленно использовались во время ее покраски. Результаты эксперимента представлены на фиг.1.

Из сравнения полученных значений громкости звука можно заключить, что ответы оценочной программы в дБ на пяти частотах, использованных во время покраски, (они изображены на фиг.1 пунктирной линией) выше ответов той же оценочной программы в дБ на этих же частотах до покраски (они изображены сплошной линией).

Так, на частоте 1F=624 Гц громкость отраженного звука повысилась на 2,6 дБ. На частоте 3F=1872 Гц - на 2,4 дБ. На частоте 4F=2496 Гц - на 5,6 дБ. На частоте 5F=3120 Гц - на 6 дБ. На частоте 6F=3744 Гц - на 2,1 дБ. В отличие от этого, на частоте 2F=1248 Гц, которая не использовалась во время покраски, громкость отраженного звука не увеличилась, а, напротив, снизилась на 2,2 дБ.

Как видно из графика фиг.1, превышение пунктирной линии над сплошной на всех частотах, которые использовались во время покраски, свидетельствует о том, что акустическим воздействием звукового поля на лакокрасочные покрытия можно заранее заданным образом изменять громкость звучания отраженных звуковых волн.

Предлагаемый процесс улучшения акустических свойств ограниченных объемов, как следует из изложенного выше, является самым простым и экономичным из известных способов, поскольку при реализации изобретения нет необходимости что-то переделывать, ломать или строить, использовать дорогостоящие специальные облицовочные покрытия, специальные отражательные щиты и звукопоглощающие материалы, и, тем более, изменять геометрию пространства помещений для улучшения акустики, что делается в современной архитектурной и физической акустике.

Для осуществления предлагаемого способа обработки поверхностей, ограждающих пространство, применяют устройство, содержащее перемещаемые раздвижные штанги и/или подвески, обеспечивающие расположение излучателей звуков (репродукторов) в заданном месте, кабели, соединяющие репродуктор с усилителем и усилитель с генерирующим звуковые программы компьютером, звуковой спектральный анализатор, а также любые средства, применяемые для выполнения малярных работ.

Заявленный способ улучшения акустики помещения реализуется следующим образом.

При покрытии поверхностей, ограждающих пространство, например помещений (стены, потолок, пол и т.д.), для внутренних работ применяются готовые к употреблению водоэмульсионные, алкидные, масляные краски, лаки и другие покрытия малярной консистенции. Необходимым требованием к их свойствам является образование поверхностной пленки при высыхании.

Продолжительность высыхания для всех масляных и алкидных красок, а также некоторых лаков, при 20+/-2 градуса по Цельсию занимает до степени (1) составляет около 10-12 часов, а для степени (3) равняется 24 часам (М.Л.Лившиц, Б.И.Пшиялковский «Лакокрасочные материалы». М.: Химия, 1982. - 358, с.312 и 330).

Для всех водоэмульсионных красок высыхание до степени (3) при 20 градусов по Цельсию происходит в течение 2 часов.

В случаях частичного ограждения пространства помещения используются современные лакокрасочные покрытия для наружных работ. В зависимости от использованных строителями материалов, малярные работы выполняются по бетону, штукатурке, асбестовому и гипсовому картону, гипсовой штукатурке, кирпичу, дереву и другим материалам.

Под воздействием звука в покрытиях создаются акустические резонаторы, которые сохраняются после их отверждения.

Процесс физической реализации заявленного способа сопровождается явлением интерференции, т.е. сложения распространяющихся в противоположных направлениях двух звуковых волн с одинаковыми амплитудами, образующих стоячую волну с пучностями и узлами (Справочник по акустике. М.: Связь, 1979. - 312, с.16).

Используется явление, при котором все точки стоячей волны, лежащие по разные стороны от узла, колеблются в противофазе по синусоидальному закону. Все точки стоячей волны, лежащие в пучности давления между узлами колеблются по фазе одинаково, но с разными амплитудами звукового давления (Т.И.Трофимова Курс физики. М.: Высшая школа, 2000. - 542 с., 291 с.). Максимальная амплитуда звукового давления, равная удвоенной амплитуде бегущей волны, находится в центре пучности и снижается по направлению к узлам. В узле амплитуда звукового давления равна нулю.

Изобретение основано на применении известного акустического закона, согласно которому звуковое давление - величина знакопеременная. В моменты сгущения (уплотнения) частиц воздуха под воздействием звука эта величина положительная, в моменты разрежения (расширения) воздуха - отрицательная. Эту величину оценивают по амплитуде звукового давления (Справочник по акустике. М.: Связь, 1979 г.).

При воздействии пучности знакопеременного давления продольных колебаний стоячих звуковых волн на жидкое покрытие в нем возникают колебательные процессы с частотой воздействующего звука в виде знакопеременных продольных колебаний путем перемещений под слоем поверхностного натяжения, из центра пучности к ее периферии и в обратном направлении.

В этих условиях перемещение материала покрытия под его поверхностным слоем из центра к периферии пучности начинается с больших (центральных) амплитуд звукового положительного давления к меньшим (периферическим) амплитудам звукового положительного давления.

Обратное же перемещение из периферии к центру пучности происходит уже с того места, куда она переместилась, т.е. под воздействием меньших (периферических) амплитуд звукового отрицательного давления. И хотя это перемещение происходит в сторону больших амплитуд звукового отрицательного давления, полного возвращения частиц покрытия на исходное место происходить уже не может из-за постепенно растущего торможения обратно-поступательного движения процессом загустевания покрытия.

В результате происходит постепенное перемещение материала покрытия из зон пучности к узлам и их скоплению в этих узлах. При этом поверхность краски приобретает микровыпуклости в зонах узлов и микровпадины в зонах пучностей. С момента времени отверждения краски этот микрорельеф сохраняется и образует резонаторы тех частот звуковых волн, которые использовались в процессе покрытия. Появление такого рода резонаторов обнаруживается измеренными в дБ усилениями отраженных звуковых волн на тех частотах, которые были использованы во время покрытия поверхностей, ограждающих пространство помещения.

Описанный процесс аналогичен образованию известных хладниевых фигур, обозначающих резонансные зоны в опытах с пробковым порошком на вибрирующей поверхности, когда под воздействием вибрации ровная поверхность порошка превращается во впадины, обозначающие резонаторы на пучностях, и в выпуклости, формирующие узлы. Смещение пробкового порошка из зоны пучностей в зону узлов происходит также из-за разностей его поступательных и возвратных перемещений и сцеплений частиц порошка, создаваемых неодинаковостью амплитуд вибрации, которые больше в центре пучности и уменьшаются по направлению к узлам. В результате пробковый порошок смещается из зоны вибрирующей пучности в зоны узлов. При этом ровный слой пробкового порошка преобразуется в пучностях во впадины, а в узлах - в выпуклости. Аналогичным процессом жидкое (вязкое) покрытие смещается постепенно из вибрирующей зоны поверхностного натяжения в зону узлов. Под вибрирующим затвердевающим слоем поверхностного натяжения различные материалы покрытия также образуют на своей поверхности микровпадины и микровыпуклости, соответственно, в зонах пучностей и узлов звукового давления стоячих акустических волн. Эти образования и сохраняются процессом постепенного отверждения лакокрасочных материалов.

Создавая воздействием звукового давления во время проведения работ по покрытию микроскопические изменения в слое, покрывающем ограничивающей объем поверхности материала, можно менять акустику пространства (помещения), и тем самым привносить гармонию в акустику помещения.

Таким образом, физическая сущность заявленного изобретения состоит в том, что в процессе осуществления описываемым способом нанесения покрытия в звуковом поле можно целенаправленно изменять коэффициенты звукопоглощения и отражения. Например, изменять коэффициенты отражения на заранее заданных звуковых частотах и таким образом, изменять акустику помещения.

Изменение акустики различных замкнутых помещений в целях ее улучшения проводится следующим образом. Измеряются длина, ширина и высота помещения. Полученные величины принимаются за длины звуковых волн, частоты которых в Гц рассчитываются по уравнению F=С:L. Из полученных значений частот рассчитываются наборы частот, образующие звукоряды соответственно для длины, ширины и высоты помещения. Принцип создания звукоряда частот из каждой полученной частоты F для длины, ширины и высоты аналогичен изложенному выше в описании акустической обработки поверхности и основан на классическом для музыкальной культуры Европы гармоническом звукоряде: 1F, 2F, 3F, 4F, 5F, 6F, 8F. Отсутствие в этом ряду седьмой гармоники традиционно объясняется тем, что она разрушает благозвучие. Затем этот ряд, по октавному принципу удвоения частот, продолжается далее частотами 10F, 12F, 16F, 20F, 24F, 32F, и так далее, до частот 1 кГц ÷ 4,5 кГц, относящихся к зоне частот, оптимальных для восприятия органами слуха человека.

Важно, что при таком продлении звукоряда путем увеличения частоты звуков в равное число раз, сохраняются гармоничные интервалы между звуками (А.В.Римский-Корсаков, Н.А.Дьяконов. Музыкальные инструменты. Росгизместпром. 1952).

Конкретным примером могут служить выполненные авторами работы в зале «Манеж» театра «Школа драматического искусства».

Сначала были измерены длина, ширина и высота зала, которые были приняты за укладывающиеся в них длины звуковых волн L. Частоты этих длин звуковых волн были рассчитаны по формуле F=C:L, где F - частота звуковой волны, С - скорость звука в воздухе при температуре 20 градусов по Цельсию и атмосферном давлении 760 мм рт.ст., равная 343 м/с, L - длина звуковой волны, равная длине зала - 31,5 м. Вычисленная для этой длины звуковой волны по формуле F=C:L, частота F=10,9 Гц. Тогда, исходный гармоничный набор частот, достигающий зоны оптимальной чувствительности органов слуха у человека, приобрел вид: 1F=10,9 Гц; 2F=21,8 Гц; 3F=32,7 Гц; 4F=43,6 Гц; 5F=54 Гц; 6F=65,4 Гц; 8F=87,2 Гц; 10F=109 Гц; 12F=130,8 Гц; 16F=174,4 Гц; 20F=218 Гц; 24F=261,6 Гц; 32F=348,8 Гц; 40F=436 Гц; 48F=523,2 Гц; 64F=697,6 Гц; 80F=872 Гц; 96F=1046,4 Гц; 128F=1395,2 Гц; 160F=1744 Гц; 192F=2092,8 Гц; 256F=2790,4 Гц; 320F=3488 Гц; 384F=4185,6 Гц.

Набор частот, превращение их в синусоидальные сигналы и сложение этих сигналов осуществлялись в компьютере с помощью звуковых редакторов (Adobe Audition и Vegas). Сложением одинаковых по своим амплитудам синусоидальных звуковых сигналов, частоты которых указаны выше, обеспечивалось получение одной покрасочной акустической программы.

Полученная программа с компьютера через усилитель подавалась на репродуктор в течение времени, необходимого для отверждения лакокрасочных покрытий. Репродукторы устанавливались в зале на расстоянии половины длины волны, т.е. - посередине, и направлялись на торцевые стены. В качестве излучателей звуков (репродукторов) использовались громкоговорители Bose 802. Громкость звука при покраске поверхностей устанавливалась в пределах, не превышающей «медицинский порог» величины - 80 дБ.

Аналогичным образом для выполнения малярных работ были составлены и использованы покрасочные акустические программы для боковых стен, расстояние между которыми в среднем составило 11,75 м (11,45 м - 12 м), потолка и пола, расстояние между которыми равнялось 9 метров в ближней к ложам части зала и 12 метров в дальней его части. Для нужного расположения репродукторов использовались раздвижные штативы и подвесы.

Расстояние 11,75 м соответствует 1F=29,1 Гц, а покрасочная акустическая программа для звуковой обработки малярных покрытий боковых стен была продолжена до 128 F=3724,8 Гц, т.е. приобрела вид 1F, 2F, 3F, 4F, 5F, 6F, 8F, 10F, 12F, 16F, 20F, 24F, 32F, 40F, 48F, 64F, 80F, 96F, 128F.

Среднее расстояние между полом и потолком (9 м + 12 м):2=10,5 м, что соответствует 1F=32,7 Гц, а звуковая программа для лакокрасочных покрытий пола и потолка была продолжена до 96 F=3129,2 Гц.

В результате сумма всех программ заняла диапазон частот от 10,9 Гц до 4185,6 Гц, внутри которого содержатся все выбранные для покраски частоты.

Эти покрасочные акустические программы, состоящие из сумм сигналов вышеперечисленных частот, подавались на репродукторы и использовались во время проведения лакокрасочных покрытий пола, стен и потолка зала «Манеж».

Чтобы достоверно оценить факт коррекции акустики зала «Манеж», воздействиями покрасочных акустических программ во время лакокрасочных покрытий поверхностей, ограждающих пространство помещения зала, до и после покраски использовалась другая, более насыщенная частотами и в более широком диапазоне, от 5 Гц до 30000 Гц, оценочная звуковая программа. При этом она содержала все частоты, которые есть в покрасочных акустических программах.

Оценочная звуковая программа была необходима для регистрации того факта, что действительно произошли, или напротив, не произошли изменения в акустике после покраски стен, потолка и пола зала в звуковом поле.

Если после покраски с использованием оценочной программы в диапазоне от 10,9 Гц до 4185,6 Гц, занимаемом покрасочными программами, звук характеризовался большей громкостью, что измерялось в дБ, то это принималось за доказательство влияния на акустику зала звуковых покрасочных программ, которые использовались только во время малярных работ.

Точно таким же способом и средствами оценивались изменения в отражении звуковых волн от окрашенных отдельных поверхностей и поверхностей в незамкнутых помещениях.

По окончании акустической покраски, в которой участвовали все покрасочные звуковые программы, достоверно выявить их участие в гармонизации акустики зала было возможно только с помощью более насыщенной частотами оценочной звуковой программы.

Использование такой оценочной программы до покраски и после покраски, позволило, зарегистрированное в дБ различие уровней звучания в диапазоне от 10,9 Гц до 4185,6 Гц, соотнести с долевым суммарным участием покрасочных звуковых программ.

Если после покраски, регистрируемые в дБ увеличения громкости звуков в оценочной программе происходили только в диапазоне частот, составляющих покрасочные акустические программы, то это служило показателем факта улучшения акустики зала.

В этих целях использовался установленный в зале «Манеж» репродуктор - Bose 802, измерительный микрофон из комплекта звукового спектрального анализатора Klark Teknics DN 6000.

Результаты акустической обработки зала «Манеж» определялись путем сравнения спектрограмм оценочных программ, полученных до покраски (фиг.2, сплошная линия) и после покраски (фиг.2, пунктирная линия). На фиг.2 по оси ординат показаны дБ, а по оси абсцисс - Гц в логарифмической шкале.

Для получения этих данных (фиг.2) использовался спектроанализатор Klark Teknics DN 6000. Производилась регистрация изменений в дБ интенсивности (громкости) звука в оценочных программах на всех одновременно звучащих частотах в диапазоне от 5 Гц до 30000 Гц, представленных по логарифмическому закону, до покраски ограждающих пространство зала поверхностей, сплошной линией и после покраски - пунктирной линией.

Сравнительное увеличение в дБ громкости оценочной программы, изображенной пунктирной линией после покраски, только в области тех ее частот, которые приходятся на диапазон частот от 10,9 Гц до 4185,6 Гц покрасочной программы, использованной во время покраски, должно было служить показателем внесения изменений в акустику зала «Манеж».

Из сравнения сплошной и пунктирной линий на фиг.2 видно, что после покраски пунктирная линия расположилась выше сплошной линии в диапазоне частот, использованных в гармонизирующих звуковых программах, т.е. от 10,9 Гц до 4185,6 Гц. Степень увеличения в диапазоне частот от 10,9 Гц до 4185,6 Гц громкости звуковых волн, отраженных от лакокрасочных покрытий стен, пола и потолка, принималась за оценку наличия и степени изменений в акустике зала.

Устройство, необходимое для выполнения описываемого способа коррекции акустики, состояло из:

1) излучателя звуковых колебаний в заданном диапазоне частот;

2) прибора, воспроизводящего рассчитанные наборы одновременно звучащих частот;

3) средств сигнальной связи между репродуктором и прибором.

Излучатель звука (репродуктор), один или несколько, в зависимости от соотношений размеров обрабатываемого объема, располагается напротив середины окрашиваемой поверхности на расстоянии, равном половине длины волны, рассчитанной для частоты головы звукоряда (F), соответственно для стен, пола и потолка, или иных поверхностей, ограждающих пространство помещения.

При этом для нужного расположения репродукторов используются различные механизмы, штативы или подвесы, позволяющие перемещать их при переходе от покраски продольных стен к боковым стенам помещения, к потолку и полу и другим поверхностям.

Для оценки степени гармонизации акустики помещения используется звуковой спектроанализатор, например, уже упомянутый Ivie IE-33, посредством которого производится регистрация в дБ отраженного звука на всех одновременно звучащих частотах в количестве 211 F до и после покрытия поверхностей, ограждающих пространство помещения.

Для покрытия поверхностей, ограничивающих помещение, используются гармоничные наборы частот стоячих звуковых волн. Частоты выбираются в диапазоне из числа 211 F. Показателем улучшения акустики помещения является появление после отверждения покрытий большей в дБ величины громкости на тех частотах, которые использовались только во время покраски.

Для выполнения малярных наружных работ в незамкнутом пространстве используются стоячие звуковые волны, которые всегда возникают между репродуктором и окрашиваемой поверхностью. Их величина в герцах рассчитывается исходя из расстояния между излучателем звука и окрашиваемой поверхностью до области частот, оптимальных для восприятия органами слуха человека в диапазоне 1000 Гц - 4500 Гц.

Более полно элементы устройства, необходимого для осуществления описываемого в изобретении способа, должны отвечать следующим характеристикам.

Акустический излучатель звуковых волн, работающий в указанном выше диапазоне частот, состоящий, как правило, из одного или нескольких электроакустических преобразователей активного или пассивного (с внешнем усилителем мощности) типа, способных создать требуемое звуковое давление. Минимальный диапазон частот, воспроизводимых акустическим излучателем с заданной неравномерностью (не более +/-1 dB), определяется размерами обрабатываемого помещения, этим же определяется количество и тип электроакустических преобразователей, способных создать звуковое поле требуемой интенсивности, как правило, не превышающей 80 dB в зоне воздействия. Конкретная реализация акустического излучателя (количество и тип электроакустических преобразователей) определяется экономической целесообразностью и возможностью размещения оборудования в требуемых точках. Так, для больших объемов требуемый диапазон частот должен быть расширен в низкочастотную область, что, как правило, приводит к уменьшению чувствительности электроакустических преобразователей и, как следствие, увеличению требуемой подводимой мощности. Кроме того, большие объемы требуют и увеличения количества преобразователей. Из этого следует, что для больших объемов целесообразно применять несколько пассивных электроакустических преобразователей повышенной мощности и расширенного частотного диапазона, возбуждаемых внешними усилителями мощности (при размещении усилителей непосредственно в обрабатываемом помещении дополнительное условие - низкие акустические шумы используемых моделей). Для небольших объемов более целесообразно применять активные акустические преобразователи, так как это позволяет уменьшить вес и размеры акустического излучателя (сужение частотного диапазона в низкочастотной области, уменьшение габаритов, увеличение чувствительности и уменьшение необходимой подводимой мощности для создания требуемого звукового давления и его размещения в ограниченном объеме).

Устройства воспроизведения для проигрывания с цифрового носителя файла с записанным «Гармонизирующим покрасочным звуковым полем», причем предпочтение отдается приборам, имеющим цифровые интерфейсы (при наличии таких интерфейсов на усилителях мощности). Вид и исполнение устройства определяются местом его использования и габаритными ограничениями, возникающими при этом. Так, это может быть компактное звуковоспроизводящее устройство, работающее с USB или флэш-накопителями, имеющее цифровой выход, либо звуковая рабочая станция, расположенная в соседнем или (при больших объемах) в обрабатываемом помещении. В любом случае перед сохранением файла требуется заранее уточнить, какое устройство будет использовано при воспроизведении, и какие типы файлов, с какими параметрами оно может воспроизводить. При записи отраженных звуков используются микрофоны с диапазоном частот от 20 до 40 тыс. Гц.

Кабели соединительные, а в случае использования акустического излучателя, составленного из нескольких электроакустических преобразователей и нескольких усилителей мощности - системы раздачи (дистрибьюторы) сигнала. Здесь также следует отдавать предпочтение цифровым интерфейсам, а для уменьшения паразитных наводок волоконно-оптическим кабелям. В любом случае при развертывании системы должны быть учтены все особенности размещения, электропитания и помехозащищенности системы в конкретном помещении, а отдельные элементы системы, как и система в сборе, должны соответствовать ГОСТ Р 52742-2007 «Каналы и тракты звукового вещания. Типовые структуры. Основные параметры качества. Методы измерений».

Акустический излучатель должен располагаться напротив середины окрашиваемой поверхности на расстоянии, равном половине длины волны, рассчитанной для частоты головы звукоряда (F), соответственно для стен, пола и потолка, или иных поверхностей, ограждающих пространство помещения.

При этом для нужного расположения излучателей используются различные механизмы, штативы или подвесы, позволяющие перемещать их при переходе от покраски продольных стен к боковым стенам помещения, к потолку и полу и другим поверхностям.

Для выполнения малярных наружных работ в незамкнутом пространстве используются гармонизированные стоячие звуковые волны, которые всегда возникают между излучателем и окрашиваемой поверхностью. Их величина в герцах рассчитывается исходя из расстояния между излучателем и окрашиваемой поверхностью до области частот, оптимальных для восприятия органами слуха человека в диапазоне 1000 Гц - 4500 Гц.

Изобретение относится к области улучшения акустики поверхностей, огораживающих объемы пространства. Способ обработки поверхностей, ограждающих объемы пространства, с помощью устройства заключается в том, что поверхности, ограждающие пространство, покрывают жидкими затвердевающими материалами при воздействии давления звуковых волн, испускаемых излучателем звука, например, в виде репродуктора, обеспечивающим громкость 30-80 дБ, работающим в диапазоне от 2 до 30000 Гц и установленным на расстоянии, равном половине длины звуковой волны, рассчитанной для частоты головы звукоряда (F), для обрабатываемой поверхности, ограждающей объем пространства. Также описано устройство для обработки поверхностей, ограждающих объемы пространства. Технический результат - улучшение акустических свойств помещений. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обработки поверхностей, ограждающих объемы пространства, с помощью устройства, заключающийся в том, что поверхности, ограждающие пространство, покрывают жидкими затвердевающими материалами при воздействии давления звуковых волн, испускаемых излучателем звука, например, в виде репродуктора, обеспечивающим громкость 30-80 дБ и работающим в диапазоне от 2 до 30000 Гц, и установленным на расстоянии, равном половине длины звуковой волны, рассчитанной для частоты головы звукоряда (F), для обрабатываемой поверхности, ограждающей объем пространства.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение затвердевающих покрытий осуществляют одновременно с волновым звуковым воздействием.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие звуковых волн продолжают до отверждения наносимого покрытия.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для покрытия поверхностей используют водоэмульсионные, и/или алкидные, и/или масляные краски и/или лаки, а также другие затвердевающие покрытия малярной консистенции.

5. Устройство для обработки поверхностей, ограждающих объемы пространства, для улучшения их акустических свойств способом по любому из пп.1-4, содержащее, по меньшей мере, один излучатель звука для излучения звуковых волн в заданном диапазоне частот, усилитель с компьютером, генерирующим звуковые программы, кабели, соединяющие излучатель звука с усилителем, звуковой спектральный анализатор.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что содержит перемещаемые раздвижные штанги и/или подвески для размещения излучателей звука в заданном месте.