Пустая комната кажется гулкой, потому что звук многократно отражается от твёрдых стен, пола и потолка. После хлопка или произнесённого слова отражённые волны ещё некоторое время продолжают приходить к слушателю. Мебель, ковры, шторы и другие предметы поглощают и рассеивают часть звуковой энергии, поэтому отражения быстрее затухают, а речь звучит яснее.
Откуда появляется гул
Когда человек говорит или хлопает в ладоши, источник создаёт колебания давления в воздухе. Часть звука приходит к ушам напрямую, а часть достигает стен, пола, потолка и других поверхностей.
Твёрдые гладкие материалы отражают значительную долю звуковой энергии. Волна возвращается в комнату, снова встречает другую поверхность и отражается ещё раз. К слушателю быстро приходит множество немного запоздавших копий исходного звука.
Если отдельное отражение задерживается достаточно долго, его можно услышать как самостоятельное эхо. В обычной небольшой комнате задержки короче, поэтому отражения сливаются с первоначальным звуком. Возникает реверберация – постепенное затухание звука после того, как источник уже замолчал.
Именно реверберация создаёт знакомый гул при хлопке в пустой квартире.
Почему пустая комната отражает звук особенно хорошо
В комнате без обстановки почти вся большая площадь состоит из твёрдых поверхностей:
- окрашенных или оштукатуренных стен;
- стеклянных окон;
- бетонного или деревянного пола;
- жёсткого потолка;
- закрытых дверей.
Такие поверхности в основном отражают звук, а не поглощают его. Если противоположные стены параллельны, волна может многократно перемещаться между ними. Иногда при резком хлопке слышится быстрое дребезжащее послезвучие, которое называют порхающим эхом.
Пустое помещение также не содержит крупных предметов, способных разбить отражение на множество направлений. Поэтому некоторые волны сохраняют сравнительно упорядоченный путь между стенами.
Архитектурная акустика изучает, как размеры, форма и материалы помещения влияют на подобные процессы.
Как мебель уменьшает гул
Мягкая мебель, ковры и плотные шторы имеют волокнистую или пористую структуру. Когда звуковая волна входит в такой материал, воздух внутри мелких промежутков начинает колебаться. Из-за трения и деформации волокон часть энергии звуковых вибраций превращается в очень небольшое количество тепла.
Наружу возвращается уже меньше звуковой энергии. После каждого отражения звук становится слабее, поэтому реверберация заканчивается быстрее.
Разные предметы действуют по-разному:
- ковёр уменьшает отражение от пола;
- шторы ослабляют отражение от окон и стен;
- диван и кресла поглощают часть средних и высоких частот;
- кровать, одежда и книги добавляют поглощающие поверхности;
- столы, шкафы и полки меняют направление отражений.
Даже жёсткая мебель может быть полезна, если её форма нарушает большие ровные плоскости. Она не обязательно поглощает много энергии, но рассеивает звук в разных направлениях и уменьшает выраженные повторные отражения.
Почему голос становится разборчивее
Слишком долгая реверберация накладывает конец одного слога на начало следующего. Речь кажется громкой, но отдельные звуки различаются хуже. Особенно трудно понять быстрый разговор или тихий голос.
После появления мебели отражённые волны затухают быстрее. Прямой звук от говорящего сильнее выделяется на их фоне, поэтому слова становятся разборчивее.
Такое изменение хорошо заметно и при звукозаписи. Запись голоса в пустом помещении обычно содержит заметное послезвучие, которое трудно убрать полностью. В комнате с ковром, шторами и мягкой мебелью микрофон получает меньше отражений.
Все ли предметы одинаково полезны
Нет. Тонкая штора или небольшой коврик почти не влияют на низкий гул. Низкочастотные волны имеют большую длину и хуже поглощаются тонкими материалами. Для их ослабления нужны более толстые поглотители, большие мягкие предметы или специальные акустические конструкции.
Стеклянный шкаф, голый стол и пустая металлическая полка остаются отражающими поверхностями. Они могут рассеивать звук, но не заменяют мягкие материалы.
Не всякая реверберация вредна. В концертных залах умеренное послезвучие делает музыку объёмной и насыщенной. Для речи, домашней записи и обычного разговора обычно требуется более короткое затухание. Поэтому хорошая акустика означает не полное исчезновение отражений, а подходящее соотношение прямого и отражённого звука.
---
Мебель не перекрывает звук и не делает комнату беззвучной. Она добавляет поверхности, которые поглощают и рассеивают волны. В пустом помещении звук долго переотражается между стенами, а в обставленном быстрее теряет энергию, поэтому гул уменьшается и речь становится яснее.
