Расчет студии звукового вещания

Московский технический  университет связи и информатики

 

 

Кафедра “телевидения и радиовещания”

 

 

 

 

 

Курсовой проект по курсу  “Акустика”

На тему: “Расчет студии звукового вещания”

 

 

 

 

  Выполнил:

Студент группы АТ0901

Кофман М.А

 

 

 

Москва, 2012

 

Содержание

 

1. Введение ………………………………………………………………………. 3

2. Исходные данные …………………………………………………………….. 4

3. Выбор объема и линейных  размеров студии ……………………………….. 5

4. Выбор оптимального  времени реверберации ………………………………. 8

5. Расчет общего фонда  поглощения …………………………………………... 9

6. Выбор звукопоглощающих  материалов …………………………………… 10

7. Звукоизоляция студии ………………………………………………………. 13

8. Освещение студии …………………………………………………………... 15

9. Мероприятия по охране  труда и технике безопасности ………………….. 16

10. Заключение по итогам  проектирования ………………………………….. 17

11. Список литературы ………………………………………………………… 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

 

В данном курсовом проекте  проводится расчет большой музыкальной  студии звукового вещания. В соответствии с индивидуальным заданием для проектирования, для расчетов студии используются заранее  заданные величины и параметры. Расчитываемая большая музыкальная студия используется для записи произведений больших симфонических оркестров, включающих в себя до двухсот пятидесяти исполнителей. Возможно присутствие слушателей до двухсот пятидесяти человек. Исходные параметры для расчета студии приведены на странице 4, в таблице (табл. 1). 

2. Исходные данные

 

 

 

 

 

Исходные параметры студии                                                                                                                                табл. 1

 

3. Выбор объема и линейных размеров студии

 

Помещение данной студии требует  одновременного присутствия в ней  большого числа человек. Следовательно, для комфортной работы в ней необходимо задать большой объем студии, равный 13000 м³.

Долгое время считалось  необходимым противоположные стены, пол и потолок студии делать непараллельными.  В помещениях с параллельными преградами, обладающими небольшим коэффициентом поглощения, возникают стоячие волны, что вызывает акустический дефект в виде так называемого порхающего эха. Рекомендовалось делать скос противоположных преград 4... 6°.  Однако опыт показал, что даже скос, превышающий 6°, не даёт существенного выигрыша в борьбе с порхающим эхом, но значительно затрудняет планировку примыкающих  к студии помещений и строительство.

Тем не менее, проект студии требует современных подходов к  проектированию помещения. Поэтому, для  обеспечения визуальной привлекательности, помещение студии выполняется в  форме шестиугольника. Затраты на работы по изменению формы помещения  окупаются лучшим интересом оркестров, вызываемым благодаря желанию работать в более качественных помещениях.

Следующим шагом проектирования студии является выбор ее линейных размеров. Чтобы помещение студии попадало под правило “золотого сечения” необходимо оценить ее геометрические размеры. Если это правило применимо для данной студии, то собственные частоты звукового сигнала будут располагаться равномерно по диапазону частот. Представленная студия имеет достаточно большой объем. Следовательно, спектр отзвука будет практически повторять спектр исходного сигнала по частотному составу, а не по амплитудам, которые будут существенно отличаться ввиду различия поглощения звука на разных частотах. Студийное помещение имеет сложную непрямоугольную форму, а, следовательно, говоря о “золотом сечении”, применимо рассматривать отношение геометрических размеров ее стен друг к другу как отношения последовательных чисел ряда Фибоначчи. 3:5 в данном случае.

 

Исходя из рассмотренного выше приводятся линейные размеры стен помещения студии, обозначенные , , , , и соответственно.

 

 

 

 

 

 

Рекомендуется брать следующее  соотношение линейных размеров студии: . Его рекомендуется соблюдать с отклонением, не превышающим 10%. Выбранная высота студии h cоответствует этому правилу и равняется 13 м.

Рекомендуемая площадь пола и потолка соответствует 1000 м², что  подходит для выбранных линейных размеров и объема студии.

Из-за большого объема студии не рекомендуется делать ее прямоугольной  формы. Поэтому данная студия звукового  вещания выполнена в форме  шестиугольника. Форма студии имеет  существенное значение для обеспечения  ранних (в первую очередь боковых  отражений) и однородности (диффузности) звукового поля, что очень важно  для качественной записи звука.

Вид спроектированного студийного помещения представлен в масштабе 1:385 на странице 7, на рисунке (рис. 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Спроектированная  большая музыкальная студия

 

Рис. 1

 

 

 

4. Выбор оптимального времени реверберации

 

Расчет времени реверберации и фонда поглощения для данного помещения выполняется на частоте 500 Гц.

Так как объем спроектированной студии существенно превышает 3000 м³, то о расчете оптимального времени реверберации говорить некорректно, поскольку к настоящему моменту рядом ученых установлено, что для студий больших объемов время реверберации совершенно не зависит от объема помещения, а зависит только от стиля исполняемых музыкальных произведений. А, так как, наше студийное помещение предназначено для исполнения различных музыкальных форм, то компромиссом выбирается допустимое время реверберации в 1.7 с.

В результате, приняв во внимание установленное время реверберации, а также воспользовавшись исходными данными, приведенными на второй странице данного курсового проекта, частотная характеристика оптимального времени реверберации для рассчитываемой студии звукового вещания принимает вид, указанный на рисунке (рис. 2).

 

Оптимальное время  реверберации

 

Рис. 2

5. Расчет общего фонда поглощения

 

На данном этапе проводится акустический расчет студии.

Объем студии был выбран в начале курсового проекта. Для завершения расчета необходимо посчитать общую площадь внутренних поверхностей студии, затем воспользоваться формулой Сэбина для вычисления среднего коэффициента поглощения и определить общий фонд поглощения.

Общая площадь внутренних поверхностей студии:

 

 

Используя величины оптимального времени реверберации и общей  площади внутренних поверхностей студии, с помощью формулы Сэбина, вычисляется средний коэффициент поглощения :

 

 

 

 

 

 

 , - средний коэффициент поглощения.

Используя рассчитанные параметры находится общий фонд поглощения:

 

Для дальнейших расчетов студии необходимо выбрать звукопоглощающие материалы. Данные по выбранным материалам приведены на странице 10, в таблице (табл. 2). 

6. Выбор звукопоглощающих материалов

 

Выбор звукопоглощающих материалов                                                                                                                            табл.2

Материал	Площадь материала, м²	Частота f, Гц
		125		250		500		1000		2000		4000		6000
		α	А	α	А	α	А	α	А	α	А	α	А	α	А
Основной фонд поглощения
Пол на деревянных балках	1000	0.15	150	0.11	110	0.10	100	0.07	70	0.06	60	0.07	70	0.06	60
Исполнители	250	0.33	82.5	0.41	102.5	0.44	110	0.46	115	0.46	115	0.46	115	0.47	117.5
Инструменты	250	0.23	57.5	0.26	65	0.26	65	0.29	72.5	0.32	80	0.36	90	0.35	87.5
Публика	250	0.28	70	0.40	100	0.45	112.5	0.49	122.5	0.47	117.5	0.45	112.5	0.44	110
Стул полумягкий	120	0.05	6	0.08	9.6	0.18	21.6	0.15	18	0.17	20.4	0.15	18	0.05	6
Стена с штукатуркой АЦП	457.5	0.27	123.5	0.31	141.8	0.31	141.8	0.31	141.8	0.33	151	0.40	183	0.13	59.5
Стена окрашенная краской клеевой	1542.5	0.02	30.85	0.02	30.85	0.02	30.85	0.03	46.28	0.04	61.7	0.04	61.7	0.04	61.7
Вентиляционные решетки	40	0.30	12	0.42	16.8	0.50	20	0.50	20	0.50	20	0.51	20.4	0.52	20.8
Звуконепроницаемое стекло	260	0.7	182	0.7	182	0.9	234	0.9	234	0.9	234	0.8	208	0.8	208
Занавеси (велюр)	390	0.05	19.5	0.12	46.8	0.35	136.5	0.45	175.5	0.38	148.2	0.36	140.4	0.36	140.4
Аосн	-	733.85		805.35		972.25		1015,58		1007,8		1019		871,4
Атреб	-	889.29		955.71		955.71		955.71		955.71		955.71		1527.66
Дополнительный  фонд поглощения
Щиты Бекеши	120	0.70	84	0.86	103.2	0.50	60	0.26	31.2	0.12	14.4	0.10	12	0.09	10.8
Адоп		84		103.2		60		31.2		14.4		12		10.8
Итого
Аосн+Атреб	-	817.85		908.55		1032.25		1046.78		1022.2		1031		882.2
α ср треб	-	0.241		0.259		0.259		0.259		0.259		0.259		0.414
α ср расчетное	-	0.23		0.26		0.27		0.28		0.27		0.27		0.275
-ln(1-α)	-	0.261		0.301		0.315		0.329		0.315		0.315		0.322
Тр расч	-	2.03		1.77		1.69		1.62		1.69		1.69		1.66
∆Т	-	-0.1		0.07		-0.01		-0.08		-0.01		-0.01		-0.04
(∆Т\ Ттреб)*100%	-	-4.7		4.1		-0.6		4.7		-0.6		-0.6		3.63

 

 

 

 

 

 

 

Кривая поглощения большой музыкальной студии

 

 

 

 

 

 

 

 

Зависимость времени  реверберации от частоты

 

 

 

 

 

 

 

7. Звукоизоляция студии

 

Чтобы студия соответствовала  необходимым параметрам, обеспечивала комфорт исполнителям при работе, а также качество записываемых произведений, на этапе проектирования были выбраны  специальные звукопоглощающие материалы, и был произведен расчет коэффициентов  и фонда поглощения для них.

Для улучшения звукопоглощения студии использована звукопоглощающая штукатурка АЦП. Завесой между студийным помещением и техническими аппаратными служат специальные тяжелые занавеси, звукопоглощающие характеристики которых указаны в расчетах. Звукоизоляция студии рассматривается на качественном уровне.

Студия звукоизолирована от прилегающих к ней помещений. От комнаты контроля (микшерной), где  установлены основные виды аппаратуры для записи и обработки звука (микшерные пульты, контрольные агрегаты, компьютерные рабочие станции и  др.), студию отделяет звуконепроницаемое стекло. От технических аппаратных – специальные тяжелые занавеси, которые также не пропускают звук, но позволяют исполнителю и техническому персоналу комфортный и быстрый  доступ в студийное помещение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема размещения звукопоглощающих материалов

 

8. Освещение студии

 

Недостаточная освещенность, перепады температуры, относительная влажность и чистота воздуха в студии являются одними из главных условий комфорта работы для исполнителей.

Освещение помещения большого объема недешево. Поэтому для создания комфортной освещенности помещения  в подвесной потолок встраиваются люминесцентные светильники. В остальных  помещениях студии такие лампы использовать нельзя, поэтому в них устанавливаются  лампы более теплых тонов.

Комфортным называется освещение, при котором исполнитель может уверенно и без напряжения зрения различать текст или ноты на рабочих поверхностях (пюпитры, бумага)

Для создания комфортного  освещения необходимо добиться освещенности горизонтальных поверхностей не менее 150 люкс. Для этого мощность светильников выбирается равной 18 Вт на один квадратный метр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Мероприятия по охране труда и технике безопасности

 

Названные мероприятия сводятся к созданию удобных условий труда  и к защите исполнителей и персонала  от поражения электрическим током от травм, вызванных падением плохо закрепленных звукопоглощающих конструкций, частей  технологического оборудования, от пожарной опасности и т.д.

Рассматривая мероприятия по охране труда и технике безопасности для спроектированной студии, стоит отметить, что освещенность студийного помещения достаточно комфортная для исполнителей. Температура и влажность воздуха создают благоприятные для исполнителей условия благодаря спроектированным и установленным вентиляционным камерам и системам кондиционирования воздуха.

Для записи звука используются 250 микрофонов, установленных на специальных  регулируемых стойках. По проводам данные передаются на режиссерский пульт в комнату контроля. Как следствие размещения электрических приборов и проводников тока, увеличивается риск возгорания помещения.

Для снижения уровня опасности  пребывания в помещении на потолке студии установлены датчики дыма и приборы экстренного тушения возгорания. В помещении студии, а также в ее коридорах установлены дополнительные пожарные сигнализации и обеспечен быстрый и удобный доступ к огнетушителям, располагающихся на стенах помещений.

В случае возникновения чрезвычайной ситуации, вывод большого количества людей из студийного помещения обеспечивается просторными коридорами и широкими дверьми. А также, указателями направления  выхода, располагающихся на стенах и схем по эвакуации из здания.

Весь служебный персонал студии должен проходить обязательный инструктаж по технике безопасности.

 

 

 

10. Заключение по итогам проектирования

 

Для проектирования большой  музыкальной студии в данном курсовом проекте проводились следующие этапы:

1. Выбран объем и линейные размеры студии.
2. В масштабе 1:385 составлена схема проектируемой студии.
3. Выбрано оптимальное время реверберации на частоте 500 Гц и составлена его характеристика.
4. Подобраны звукопоглощающие материалы и конструкции.
5. Рассчитан общий фонд поглощения, средний коэффициент поглощения и время реверберации на разных частотах.
6. Выполнена планировка освещения студии.
7. Выбраны типы электроакустического оборудования, размещаемого в студии.
8. Рассмотрены мероприятия по охране труда и техники безопасности.

Подводя итоги, следует отметить, что спроектированная студия соответствует  требуемым параметрам и условиям комфорта для исполнителей всех музыкальных  жанров. Также она является современной и конкурентно способной среди других представителей услуг звукозаписи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Список литературы