天气状况对声音的影响

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天⽓状况对声⾳的影响
最近,不少⾳响⼯程师奔波在各种演出、展会和节⽇庆典活动中。每天清洁放⼤器的过滤器,将返送⾳箱放⼊垃圾袋以保持⼲燥,⽤布帘覆盖调⾳台。
我们在户外演出中,⾯临的最⼤挑战是⼤⽓条件对系统性能的影响。温度、风⼒和湿度变化可能会严重破坏我们精⼼定向和调试的系统。场地越⼤,⼤⽓条件对声⾳传播的影响越⼤。这些影响⽆法预防,但⾄少是可以预测(或部分预测)的。
不管什么时候在户外进⾏⾳响⼯作,温度梯度都是⼀个问题。早晨,地⾯维持夜间温度的时间⽐周围空⽓长,导致近地⾯有⼀层冷空⽓,上⾯⼀层空⽓则⽐较暖和。
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随着温度升⾼,⾳速稍有增加。例如,在海拔⾼度为零英尺、温度为50华⽒度时,声⾳传播速度为110.7英尺/100毫秒。如果温度上升⾄90华⽒度,声⾳的传播速度将为115.14英尺/100毫秒。扬声器的声传播路径将稍微往下,朝着冷空⽓层弯曲。在更极端的情况下,声波可能在地⾯上弹跳,跃过部分观众,然后再次向下折射,在系统覆盖范围内造成听⾳死⾓。
殊胜诃子夜间情况则刚好相反。周围空⽓冷却下来,地⾯却依然温暖,近地⾯停留着⼀层热空⽓。因此,声传播路径将朝上,并可能在⼈正上⽅发⽣折射。(请注意,⼈产⽣的暖空⽓加剧了这种趋势。)
由于空⽓中的相对湿度hkcpw
随着距离增加⽽造成的能量损失
风也产⽣类似影响。在风中传播的声⾳速度等于⾳速与风速之和,因此当声⾳乘风⽽⾏时,必须要减去风速。由于风在地⾯等边界区域的速度为零或⼏乎为零,朝向风的波阵⾯将向上折射,因为波阵⾯的顶部受到顶头风的影响,速度将稍稍变慢。
如果风在后⾯推着声⾳前⾏,声波将向下弯曲。造成这些问题的并⾮风本⾝,⽽是随着海拔⾼度⽽变化的波速。侧风的影响可以通过简单的三⾓学进⾏分析。
我们来看⼀个例⼦。⼤家都知道,声⾳的标称速度是770英⾥每⼩时。假设侧风朝着⾳响系统声⾳传播⽅向的90度⾓吹,速度为40英⾥每⼩时。我们可以将这些速度看作直⾓三⾓形的两条边,得出折射的⾓度。此例中,折射⾓度⼤约为6度。
然⽽,这种⽅法很容易误导⼈。因为⾳箱组的覆盖⾓度通常为120度或更多,部分波阵⾯的移动⽅向与风垂直,但是其它部分的波阵⾯可能只有四分之⼀与风同⽅向,或根本远离风。所以,尽管风也在推着声⾳前进,但是它们的⾏为受到了影响。总之⾮常复杂!
js防水涂膜湿度是对⾳响系统的声⾳传播造成较⼤改变的另⼀个因素,不过它的影响主要体现在频域。虽然听起
来与我们的直觉并不相符,但是湿度越低,声⾳衰减越⼤;⽽湿度越⾼,声⾳衰减越⼩。
湿度对频率响应的影响从2 kHz开始,频率越⾼,影响变得更明显。如果距离为100英尺,湿度为20%,2 kHz将衰减1 dB,⽽10 kHz的衰减将⾼达8.5 dB。⽽且随着距离增加,这些能量衰减将累加。如果距离为200英尺,10 kHz的衰减将翻倍,变成17 dB!⽽且,这些能量衰减并不包含在反平⽅定律的衰减之内。它们不与频率呈线性关系,因此,覆盖区域的振幅响应可能会有⾮常⼤的变化。
10%-40%湿度造成的不连贯性最为明显。之后,随着湿度增⾼,能量衰减将变⼩,并在整个频率范围内变得更加线性。如果阵列由点声源组成,垂直⾯的总覆盖达到50-80度,那么上述因素可能会造成⽐较⼤的影响。但是,如果是线性阵列,由于相互作⽤使得垂直轴线上的波阵⾯变得⾮常狭窄,指向性上出错的⼏率也⽐较低。
在线阵列中,相⽐低频,⾼频能在更长的距离保持“距离加倍,能量衰减3dB”这⼀⼤肆吹嘘的定律。但是这⼀现象得到了补偿,因为⾼频更容易受到⽓候影响导致能量衰减。不过,由于湿度造成的能量衰减并不是线性的,⽤处可能没有想象中那么⼤。线阵列通常⽤于覆盖更⼤型的场地,我们在这⾥讨论的现象随着距离增加会变得更加明显。声波需要通过的空⽓越多,越有可能发⽣负⾯影响。距离为100英尺时,影响变得明显。如果距离到了500英尺,影响将变得⾮常显著。
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那我们该如何克服⽓候因素的不利影响呢?
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⽅法之⼀是使⽤延时⾳箱堆(delayed stacks)。但您可能会说,那都是20世纪的技术了,难道线阵列还不能淘汰它们吗?这可不见得。
在对抗温度和湿度的战争中,让⼈们更靠近⾳箱是关键的武器。这样不仅能获得所需的频率响应,并且能在⽐较⼤的区域保持均匀的⾳量分布。
确实,使⽤延时系统⾯临着⾮常⿇烦的机械调整。阻挡视线、⾳频馈送和电源问题、更多的搭建和拆卸时间增加了演出成本,让演出过程变得更加复杂。
但是,我们可以将这些不便降⾄最低。由于空⽓吸收对低频的影响没有⾼频那么显著,我们可以略过超低⾳⾳箱。有些情况下,甚⾄可以略过延时系统中的低频箱体。这极⼤减少了系统尺⼨并降低了电⼒需求。将延时源与混⾳位共置⼀处,可缓解⾳频和电⼒馈送问题。
⼀些新的⼩型线阵列系统⾮常适合⽤作延时系统。它们在⽐较紧凑的体积⾥提供⾜够输出,⼜不会阻挡视线。或者,也可以采⽤尺⼨较⼩的全频⾳箱。
延时⾳箱堆离主扩⾳箱组的距离多远最合适?
这有时取决于物理结构⽅⾯的考虑,有时取决于场地的声压级限制(将周边社区等影响因素考虑在内)。如果声压级在主扩调⾳位测得,主扩系统能以较低的电平运⾏,延时系统不必远离舞台。可使⽤建模程序或简单的数学运算和反平⽅定律(或者在线阵列的情况下,只使⽤反平⽅定律),决定信号需要再放⼤前可接受的电平衰减。
上⾯所描述的额外衰减不包括在理论衰减之内。如果演出在天⽓晴朗、湿度较⾼的地区举⾏,环境造成的能量衰减可能并不明显。但是如果演出在多风的沙漠举⾏,那就要⼩⼼了!
如何到最合适的信号延时呢?
测量事实上的时间差是最好的⽅法。使⽤Smaart或TEF产⽣脉冲响应或能量时间曲线(ETC)。这可以清晰显⽰主扩系统和延时⾳箱堆到达的时间,让您通过光标获得⼀个延时数字。
如果您没有这些⼯具,可以通过数学运算获取延时时间。在70华⽒度、海拔⾼度为零的情况下,⾳速为每秒1130英尺,或0.88毫秒每英尺。如果您知道距离,就能通过运算求出延时时间。
很多⾳响⼯程师喜欢利⽤哈斯(优先)效应。⼈⽿基于到达时间和频率内容定位声⾳。最先到达的声⾳和/或携带最⾼频率内容的声⾳将决定⼈⽿对于声⾳⽅向的认定。⼈⽿还能合成20毫秒内到达的声⾳,这个时间称为哈斯区域。也就是说,在这个时间框架内,⽿朵不会察觉到达时间不同的信号。
因此,可以让信号稍稍延迟于正确的声学设置,并稍微削减⾼频,从⽽让观众相信所有声⾳都来⾃舞台系统。这叫做声⾳定位。
别忘了,⾳速随着温度⽽改变。如果演出所在地区温差较⼤,请重新设置延时,让它尽可能靠近演出时间。

本文发布于:2023-05-30 03:00:16,感谢您对本站的认可!

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