В автомобиле со звуковой волной могут происходить различные процессы. В этой статье рассмотрим каждый из них.
Распространение звуковой волны
Звуковая волна может распространяться внутри автомобиля (например, через салон к водителю и пассажирам) или снаружи (от автомобиля к окружающей среде и обратно).
На открытом пространстве звуковые волны рассеиваются, постепенно теряя свою энергию.
В зависимости от типа динамика звуковая волна при распространении имеет свои особенности. Сабвуферный динамик играет на низких частотах, звуковые волны имеют сферическую форму распространения. Звуковая волна среднечастотного динамика рассеивается менее сферично, а твитер имеет самое направленное распространение. Чем выше частота, тем уже спектр излучения, это связано с соотношением диаметра диффузора и длины волны. Именно этим качеством звуковой волны и определяется расположение динамиков в авто. Так, сабвуфер прекрасно слышно из багажника, а твитеры нужно устанавливать на уровне уха.
Скорость звука 340 м/с в воздухе при температуре 20 градусов, но она может меняться в зависимости от температуры окружающей среды и влажности воздуха. В открытом пространстве звуку ничего не мешает распространяться, но в автомобиле он сталкивается с препятствиями и происходит 4 процесса: отражение, поглощение, дифракция и рефракция.
Отражение и поглощение.
Звуковые волны могут отражаться от поверхностей внутри автомобиля, таких как сиденья, двери, потолок и пол. Это может влиять на качество звука и его распределение в салоне. При этом процессе угол направленности волны меняется на противоположный, но равный изначальному.
При отражении могут образоваться стоячие волны. Слышим мы это как гул на определённых частотах, этот процесс определяется соотношением длины волны и расстоянием между препятствиями, коих в автомобиле очень много. При отражении волна теряет свою энергию. Чем плотнее и больше поверхность, тем меньше энерго потери.
Поглощение. При попадании на поверхность, звуковая волна поглощается пористыми материалами в большей степени, в меньшей степени твёрдыми, но коэффициент поглощения присутствует всегда. У каждого материала он свой и составляет от 0 до 1, где 1 – это 100% поглощение. Высокие частоты поглощаются лучше, низкие хуже.
Дифракция и рефракция.
Дифракция звука в автомобиле — это явление, при котором звуковая волна огибает препятствия или проходит через отверстия, изменяя своё направление и характер распространения. Это происходит из-за волновой природы звука и влияет на его восприятие внутри салона автомобиля.
Как определить, сможет ли звуковая волна обогнуть препятствие? Для этого нужно ширину препятствия разделить на скорость звука. Полученное число будет минимальной частотой звуковой волны, которая обогнёт препятствие. Волны, частота которых будет выше полученного значения, не смогут обойти препятствие либо будут очень занижены.
Рефракция звуковой волны — это изменение направления распространения звуковой волны при переходе из одной среды в другую или при изменении температуры, плотности и давления среды. Это происходит из-за изменения скорости звука в разных средах или при неоднородном распределении этих параметров в одной среде.
В автомобиле все 4 эффекта происходят одновременно. Совокупность даёт итоговую картину звучания.