Реверберация

Ревербера́ция (англ. Reverberation) — это процесс постепенного уменьшения интенсивности звука при его многократных отражениях. Иногда под реверберацией понимается имитация данного эффекта с помощью ревербераторов.

К реверберации примыкает явление акустического флаттера, или порхающего эха.

Первым исследователем архитектурной акустики был Уоллес Сэбин.

Обзор

Эхо представляет собой отражённую от препятствия звуковую волну. Явление реверберации состоит в суперпозиции различных эхосигналов от одного источника звука. Короткий импульс (щелчок), излучённый источником звука, многократно переотражается от стен и других поверхностей и порождает множество вторичных эхо-импульсов, которые и формируют реверберационную картину. Если длительность импульса бесконечно мала, то полученная картина представляет собой акустическую импульсную характеристику помещения. Она может быть записана с помощью измерительного микрофона и использована для моделирования (с помощью свёртки) звучания любой записи в данном помещении.

Физиологическое восприятие

Художественно-эстетическое впечатление, создаваемое реверберацией, зависит от контекста звукового произведения и определяется в высших отделах головного мозга. Обычно избыточная длительность реверберации приводит к неприятной гулкости, «пустоте» помещения, а недостаточная — к резкому отрывистому звучанию, лишённому музыкальной «сочности». Искусственно создаваемая реверберация в определённых пределах способствует улучшению качества звучания, создавая ощущение приятного «резонанса» помещения.

Запись музыки и речи

При записи речи, пения, музыки, а также создания различных шумовых эффектов использование искусственной реверберации является составной частью общей обработки аудиосигнала. Такой вид обработки определяется как техническими условиями проведения записи, так и художественно-эстетическими задачами. Реверберацию используют для улучшения и подчёркивания художественной выразительности речи, пения, звучания отдельных музыкальных инструментов. Так, например, при записи музыкальных программ в помещении с неудовлетворительной акустикой или малого для данного состава исполнителей объёма обычно не удаётся получить необходимое соотношение между гулкостью и чёткостью звучания. В этом случае применение искусственной реверберации позволяет добиться улучшения качества звучания музыкальной программы. Аналогично, реверберация помогает создать необходимую акустическую окраску голоса или инструмента при записи вокалиста или солирующего инструмента, когда он «тонет» в звучании сопровождающего ансамбля.

Расстояние до звука

С помощью реверберации можно создать эффект приближения и удаления источника звука. Для этого постепенно изменяют уровень реверберации, создавая иллюзию изменения акустического отношения, а значит, и впечатление изменения звукового плана. При озвучивании видеофильма или звуковом оформлении презентации нередко возникает потребность подчеркнуть акустическую обстановку того или иного места действия. Для этого также используют эффект реверберации.

Драматический эффект

Эффект реверберации может нести не только характер внешнего оформления, но и использоваться как средство усиления драматического действия. Известно, например, какое действие производит шёпот, записанный с большим временем реверберации. Необходимо также помнить, что на фоне музыки, записанной с реверберацией, наблюдается более чёткая разборчивость речи, чем при наложении на музыку, записанную без реверберации. Однако следует избегать чрезмерного увеличения реверберации, так как это может отразиться на чёткости звучания.

Ревербераторы

Основная статья: Ревербератор

Первыми устройствами, позволявшими получить управляемый искусственный эффект реверберации, были пружинные ревербераторы. Современные виды ревербераторов:

• эхо-камеры,
• пластинчатые,
• пружинные,
• цифровые,
• стробированные,
• свёрточные.

Вычисление времени реверберации

Условно принятое время реверберации — время, за которое уровень звука уменьшается на 60 дБ (в 1 млн. раз по мощности или в 1000 раз по звуковому давлению).

Для вычисления времени реверберации используют формулы:

1. [math]\displaystyle{ T_{60} = {0,16 V \over A} }[/math] (формула Сэбина);
2. [math]\displaystyle{ T_{60} = {0,16 V \over {- S \ln(1-\alpha)}} }[/math] (формула Эйринга);
3. [math]\displaystyle{ T_{60} = {0,16 V \over {- S \ln(1-\alpha)+kV}} }[/math] (обобщённая формула), где
   • [math]\displaystyle{ V }[/math], м³ — объём помещения,
   • [math]\displaystyle{ A }[/math] — общий фонд звукопоглощения, [math]\displaystyle{ A = \alpha_1 S_1+\alpha_2 S_2+\dots +\alpha_i S_i }[/math], где [math]\displaystyle{ \alpha_i }[/math]— коэффициент звукопоглощения (зависит от материала, его дисперсных или фрикционных характеристик), [math]\displaystyle{ S_i }[/math] — площадь каждой поверхности;
   • [math]\displaystyle{ S }[/math], м² — полная поверхность помещения,
   • [math]\displaystyle{ \alpha = {A \over S} }[/math] — средний коэффициент поглощения,
   • [math]\displaystyle{ k }[/math] — коэффициент поглощения в воздухе, зависящий, главным образом, от влажности.

Коэффициенты звукопоглощения

Объекты звукопоглощения	Коэффициент поглощения на 1 м2 поверхности объекта
Открытое окно	1,000
Вентилятор, отверстие для топки	0,500
Кирпичная стена	0,032
Кирпичная стена, выкрашенная	0,017
Стекло одинарное	0,027
Линолеум на твёрдой подложке	0,030
Бетон	0,015
Мрамор	0,010
Штукатурка по дранке	0,034
Деревянная обшивка, паркет	0,061
Войлок неокрашенный толщиной 25 мм	0,550
Акустолит	0,360
Ковры нехолщевые	0,200
Ковры грубые	0,200
Ковры тяжёлые	0,250
Ковры особо тяжёлые, восточные	0,290
Шторы	0,230
Шторы тяжёлые со складками	0,5—1,0
Кретон	0,150
Батист	0,019
Пробка толщиной 25 мм	0,160
Занавес	0,230
Отдельно стоящий человек	0,480
Слушатели (многочисленная аудитория)	0,960
Стул	0,017
Кресло с кожаной обивкой	0,280
Рояль	0,600

Коэффициент k

Относительная влажность, %	Частота, кГц
	2	3	4	6
20	0,00086	0,0016	0,0036	0,0064
30	0,00072	0,0015	0,0031	0,0056
40	0,00060	0,0014	0,0028	0,0048
50	0,00052	0,0013	0,0024	0,0042
60	0,00046	0,0012	0,0022	0,0036
70	0,00045	0,0011	0,0018	0,0031

Электромагнитные колебания

Процесс, аналогичный реверберации звуковых волн, происходит с электромагнитными волнами, излучёнными в помещении или иной среде, содержащей отражающие поверхности. Электромагнитный импульс может попасть из передатчика в приёмник как напрямую, так и отразившись от различных объектов, возможно неоднократно. В результате сигнал на входе приёмника представляет собой совокупность большого количества различным образом расположенных по оси времени коротких импульсов разной амплитуды (см. Модель Салеха-Валенсуэлы). Таким образом для данного конкретного помещения может быть определена радиоволновая импульсная характеристика, подобно тому как это делается для звука. Но если реверберация звука может быть полезным явлением и иметь некоторую эстетическую ценность, то реверберация (точнее, многолучевое распространение) радиоволн приводит к "размазыванию" сигнала во времени и ухудшению приёма.

Примечания

Литература

• Ревербератор — статья из Большой советской энциклопедии. 
• Г. Г. Гинкин. Справочник по радиотехнике. — 3-е, исправленное и дополненное. — Москва - Ленинград: Оборонгиз, 1939.