NO118384B

NO118384B -

Info

Publication number: NO118384B
Application number: NO154479A
Authority: NO
Inventors: P Parkin
Original assignee: Mini Of Technology
Priority date: 1964-01-24
Filing date: 1964-08-21
Publication date: 1969-12-22
Also published as: GB1076821A; DK126469B; NL144412B; DE1272993B; SE310000B; FR1405014A; NL6409660A; US3392240A

Description

Anordning til reguléring av etterklangstiden i et auditorium. Device for regulating the reverberation time in an auditorium.

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning til reguleringThe present invention relates to a device for regulation

av etterklangstiden i et auditorium uten bygningsmessige forandringer av rommet. of the reverberation time in an auditorium without structural changes to the room.

Under betegnelsen "auditorium" hører for denne saks vedkom-For this case, the term "auditorium" refers to

mende også rom som er åpne oventil, f.eks. anlegg formet som amfi-teateret. En av de viktigste parametre i et auditorium er etterklangstiden som funksjon av frekvensen. Særlig i konsertsaler blir de akustiske egenskaper påvirket av denne funksjon i betydelig utstrek-ning når det gjelder musikkens "varme", "klangtyngde", "tonefylde" also include rooms that are open above, e.g. facility shaped like the amphitheater. One of the most important parameters in an auditorium is the reverberation time as a function of frequency. Especially in concert halls, the acoustic properties are affected by this function to a considerable extent in terms of the music's "warmth", "tonality", "fullness of tone"

og "luftighet". Etterklangstiden som funksjon av frekvensen er iand "airiness". The reverberation time as a function of frequency is i

første rekke fastlagt av dimensjonene i auditoriet og dessuten av-hengig av overflateegenskapene for begrensningsveggene. Når det gjelder dimensjonene blir et auditorium av økonomiske grunner van-ligvis slik utført at man på minst mulig plass får et størst mulig antall tilhørere bare man sikrer den nødvendige lufttilførsel. Bygningsmessige forandringer av rommet for å få til et gunstigere forløp av etterklangstiden som funksjon av frekvensen er forbundet med meget store omkostninger som man bare kan tillate seg i meget sjeldne tilfeller. Ofte er det også nødvendig å tilpasse allerede eksisterende auditorier til et større tilhørerantall. I slike tilfelle vil det bli nødvendig, for å bibeholde eksisterende gunstige forløp av etterklangstiden å foreta så Ætore bygningsmessige endringer at omkostningene ville avvike lite fra det det koster å bygge nytt. Dessuten vil tilpasning av forløpet av etterklangstiden som funksjon first row determined by the dimensions of the auditorium and also dependent on the surface properties of the boundary walls. As far as the dimensions are concerned, an auditorium is usually designed for economic reasons in such a way that you get the largest possible number of listeners in the smallest possible space, as long as you ensure the necessary air supply. Structural changes to the room in order to achieve a more favorable course of the reverberation time as a function of the frequency are associated with very large costs that can only be afforded in very rare cases. Often it is also necessary to adapt already existing auditoriums to a larger number of listeners. In such a case, it will be necessary, in order to maintain the existing favorable course of the reverberation time, to make such major structural changes that the costs would differ little from what it costs to build new. Also, adaptation of the course of the reverberation time as a function

av frekvens til en ønsket verdi bare i de mest sjeldne tilfelle kunne foretas med tilstrekkelig nøyaktighet ved bygningsmessige forandringer av rommet og særlig gjelder dette når man tar hensyn til den kjensgjerning at den ønskede verdi av funksjonen oppviser meget forskjellige forløp ved overføring av tale eller forskjellige typer musikk (klassisk musikk, romantisk musikk, jazz) eller ved vekslende t ilhørerantall. of frequency to a desired value could only in the rarest of cases be carried out with sufficient accuracy in the case of architectural changes to the room, and this particularly applies when one takes into account the fact that the desired value of the function exhibits very different courses when transmitting speech or different types music (classical music, romantic music, jazz) or by changing the number of listeners.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til en regulerbar økning av etterklangstiden i et auditorium der det kreves meget små bygningsmessige forandringer for tilpasningen, og dessuten skal man med anordningen i henhold til oppfinnelsen kunne tilpasse forløpet av etterklangstiden som funksjon av frekvensen til forskjellige anerkjente toppverdier. The purpose of the present invention is to arrive at an adjustable increase in the reverberation time in an auditorium where very small structural changes are required for the adaptation, and furthermore, with the device according to the invention, one should be able to adapt the course of the reverberation time as a function of the frequency to different recognized peak values .

Dette blir i det vesentlige oppnådd ved hjelp av et antall lydforsterkningsanordninger som er avstemt på hver sin av rommets egenfrekvenser, der hver forsterkeranordning omfatter en mikrofon som er anbrakt omtrent ved en bølgebuk for en stående bølge med den egenfrekvens det gjelder, et filter som kan avstemmes på</egenfrekvensen, en forsterker med en regulerbar forsterkningsfaktor som ligger under forsterker.anordningens- selvsvingegrense og en høyttaler som like- This is essentially achieved by means of a number of sound amplification devices which are tuned to each of the natural frequencies of the room, where each amplifier device comprises a microphone which is placed approximately at a wave crest for a standing wave with the relevant natural frequency, a filter which can be tuned on</the natural frequency, an amplifier with an adjustable gain factor that lies below the self-oscillating limit of the amplifier device and a loudspeaker that

ledes er plasert ved en bølgebuk for den stående bølge.ledes is placed at a wave belly for the standing wave.

En slik anordning er det mulig ved valg av et passende stort antall lydforsterkere, å tilpasse verdien av etterklangstiden som funksjon av frekvensen meget nær opptil en eller flere på forhånd bestemte og ønskede verdier mens en omstilling fra en ønsket verdi til en annen ønsket verdi lett kan foretas og reproduseres. With such a device, it is possible, by choosing a suitably large number of sound amplifiers, to adapt the value of the reverberation time as a function of the frequency very close to one or more predetermined and desired values, while a change from one desired value to another desired value can easily are made and reproduced.

For at oppfinnelsen lettere skal kunne forstås vil den i det følgende bli nærmere forklart under henvisning til tegningene der: Fig. 1 viser den relative amplitude for lydbølge (i dB) som funksjon av frekvensen i området fra 400 til 500 Hz på et bestemt sted blant de plasser som tilhørerne benytter i Royal Festival Hall i London, In order for the invention to be easier to understand, it will be explained in more detail in the following with reference to the drawings there: Fig. 1 shows the relative amplitude of a sound wave (in dB) as a function of the frequency in the range from 400 to 500 Hz at a specific place among the seats used by the audience in the Royal Festival Hall in London,

fig. 2 viser et utførelseseksempel på et auditorium som er utstyrt med en anordning i henhold til oppfinnelsen, og auditoriet ses i lengdesnitt og helt skjematisk, fig. 2 shows an exemplary embodiment of an auditorium which is equipped with a device according to the invention, and the auditorium is seen in longitudinal section and completely schematically,

fig. 3 viser etterklangstiden som funksjon av relativ for-sterkning (i dB) for en ren sinusformet tone på 100 Hz, frembrakt med en høyttaler på podiet i Royal Festival Hall i London, fig. 3 shows the reverberation time as a function of relative gain (in dB) for a pure sinusoidal tone of 100 Hz, produced by a loudspeaker on the stage of the Royal Festival Hall in London,

fig. 4 viser etterklangstiden som funksjon av frekvensen ifig. 4 shows the reverberation time as a function of the frequency i

Royal Festival Hall i London ved et tilhørerbelegg på QOfo ved måling på tre forskjellige steder, idet konsertsalens egen funksjon er vist stiplet mens den funksjon man får ved hjelp av en anordning i henhold til oppfinnelsen er vist heltrukket, og Royal Festival Hall in London with an audience coverage of QOfo when measured at three different locations, with the concert hall's own function shown dotted while the function obtained by means of a device according to the invention is shown solid, and

fig. 5 viser det samme som fig. 4>men med tom sal.fig. 5 shows the same as fig. 4>but with an empty hall.

På fig. 1 ser man at den relative amplitude for lydbølger iIn fig. 1 shows that the relative amplitude of sound waves i

den sal som her er valgt som eksempel (Royal Festival Hall i London) er utsatt for store endringer som funksjon av frekvensen på grunn av egenfrekvensen, og dette innvirker på etterklangstiden som funksjon av frekvensen. Den sal som er vist på fig. 2 har et podium 1, en frontvegg 2, en vanlig tonereflektor 3 over podiet 1, et gulv 4 som er utstyrt med stoler i områdene 5 og 6, et galleri 7 med stoler, en bakvegg 8 og et tak. Her er valgt ut to egenfrekvenser for salen og disse egenfrekvenser danner stående sinusbølger 10,11, der bølgen 10 strekker seg omtrent perpendikulært på veggen 2 og 8 og bølgen 11 strekker seg perpendikulært på gulvet 4»Bølgen 10 hører til en lydforsterkeranordning 12 som er avstemt på bølgens frekvens,og forsterkeranordningen omfatter en mikrofon 13 som står i en bølgebuk for bølgen 10, et filter 16 som kan avstemmes på frekvensen for bølgen 10, en forsterker 14 med en stillbar forsterkningsfaktor som ligger under selvsvingegrensen for forsterkeranordningen 12 og en høyttaler 15 som også er anordnet i bølgebuken for den stående bølge det gjelder. Forsterkningsfaktoren for forsterkeren 14 kan reguleres ved hjelp av en stillbar faseskyver 17. En anordning 12a som er tilsluttet bølgen 11, tilsvarer anordningen 12 når det gjelder komponentene 13a, 14a» 15a, 16a og 17a, og er avstemt på frekvensen for bølgen 11. the hall chosen here as an example (Royal Festival Hall in London) is subject to large changes as a function of frequency due to the natural frequency, and this affects the reverberation time as a function of frequency. The hall shown in fig. 2 has a podium 1, a front wall 2, a regular tone reflector 3 above the podium 1, a floor 4 which is equipped with chairs in areas 5 and 6, a gallery 7 with chairs, a back wall 8 and a roof. Here, two eigenfrequencies have been selected for the hall and these eigenfrequencies form standing sine waves 10,11, where the wave 10 extends roughly perpendicular to the wall 2 and 8 and the wave 11 extends perpendicular to the floor 4"The wave 10 belongs to a sound amplifier device 12 which is tuned on the frequency of the wave, and the amplifier device comprises a microphone 13 which stands in a wave trough for the wave 10, a filter 16 which can be tuned to the frequency of the wave 10, an amplifier 14 with an adjustable amplification factor that lies below the self-oscillation limit of the amplifier device 12 and a speaker 15 which is also arranged in the wave belly for the standing wave in question. The amplification factor of the amplifier 14 can be regulated by means of an adjustable phase shifter 17. A device 12a which is connected to the wave 11 corresponds to the device 12 in terms of the components 13a, 14a» 15a, 16a and 17a, and is tuned to the frequency of the wave 11.

Det avstembare filter 16 resp. 16a kan bestå av et elektrisk filter, f.eks. en elektrisk krets, et elektromekanisk filter, f.eks. The tunable filter 16 resp. 16a can consist of an electrical filter, e.g. an electrical circuit, an electromechanical filter, e.g.

en stemmegaffel eller avstemte tunger, eller en Helmholtz-resonator som omgir mikrofonen 13 resp. 13a. Anordningen med Helmholtz-resonatoren byr her på en spesiell fordel når det gjelder avskjermingen mot forstyrrende frekvenser. a tuning fork or tuned reeds, or a Helmholtz resonator surrounding the microphone 13 or 13a. The device with the Helmholtz resonator offers a special advantage here when it comes to shielding against disturbing frequencies.

For å oppnå en best mulig tilpasning av etterklangstidens funksjonsverdi til den ønskede verdi er avstemningsfrekvensene for lydforsterkeranordningen 12 slik innstilt at de i det frekvensområde det gjelder bare ligger noen få Hertz fra hverandre. For på den annen side å unngå for omfattende foranstaltninger og for å holde antallet av lydforsterkeranordninger 12 så lite som mulig dekker man bare frekvensområder som er vesentlige for det totale lydbilde. Da etterklangstiden for lavere frekvenser er omtrent uavhengig av formen på auditoriet og praktisk talt utelukkende bestemmes av absorpsjonen i luft, er i henhold til et foretrukket utførelseseksempel på oppfinnelsen, avstemningsfrekvensene for lydforsterkeranordningene 12 holdt innenfor et frekvensområde «cl kHz. In order to achieve the best possible adaptation of the reverberation time function value to the desired value, the tuning frequencies for the sound amplifier device 12 are set so that in the frequency range in question they are only a few Hertz apart. On the other hand, in order to avoid too extensive measures and to keep the number of sound amplifier devices 12 as small as possible, only frequency ranges which are essential for the overall sound image are covered. Since the reverberation time for lower frequencies is approximately independent of the shape of the auditorium and is practically exclusively determined by the absorption in air, according to a preferred embodiment of the invention, the tuning frequencies for the sound amplifier devices 12 are kept within a frequency range of "cl kHz.

Høyttaleren 15 for en lydforsterkeranordning behøver ikke nød-vendigvis stå nøyaktig i bølgebuken for den stående bølge det gjelder, og man kan ved anbringelse av høyttaleren ta hensyn til hva som er hensiktsmessig (f.eks. anbringe høyttaleren ved en lyskrone som be-finner seg i salen). En utlikning av avvikelser høyttalerens plasering har fra bølgens buk kan innen visse grenser gjøres ved innstilling av faseskyveren 17. The loudspeaker 15 for a sound amplifier device does not necessarily have to be exactly in the wave belly of the standing wave in question, and one can take account of what is appropriate when placing the loudspeaker (e.g. placing the loudspeaker next to a chandelier that is in the hall). A compensation for deviations of the speaker's position from the wave's belly can be done within certain limits by setting the phase shifter 17.

Man kan ytterligere redusere de foranstaltninger som er nød-vendige ved foreliggende oppfinnelse ved at flere lydforsterkeranordninger 12 som er avstemt på forskjellige frekvenser har minst en felles høyttaler 15. Høyttaleren overfører i dette tilfelle en blandingsfrekvens fra de bølger som opptas av de forskjellige mikrofoner 13. The measures necessary for the present invention can be further reduced by several sound amplifier devices 12 which are tuned to different frequencies having at least one common speaker 15. In this case, the speaker transmits a mixed frequency from the waves picked up by the different microphones 13.

For å redusere omfanget av forsterkerne 14 som finnes i lydforsterkeranordningene 12 er den eller de høyttalere 15 som er tilsluttet lydforsterkeranordningene avstemt på en eller flere adskilte frekvenser (når en høyttaler er tilsluttet flere forsterkningsanord-ninger resp. mikrofoner 13). In order to reduce the scope of the amplifiers 14 found in the sound amplifier devices 12, the speaker(s) 15 which are connected to the sound amplifier devices are tuned to one or more separate frequencies (when a speaker is connected to several amplification devices or microphones 13).

Av fig. 4 og 5 ser roa11 at med©n°g samme innstilling av en anordning utført i henhold til oppfinnelsen og anbrakt i Royal Festival Hall i London, vil man både med.80$ tilhørerbelegg i salen og ved tom sal kunne få en betydelig økning av etterklangstiden. From fig. 4 and 5, roa11 sees that with the same setting of a device made in accordance with the invention and placed in the Royal Festival Hall in London, one would both with $80 audience occupancy in the hall and with an empty hall be able to obtain a significant increase of the reverberation time.

Claims

1. Device for regulating the reverberation time in an auditorium without structural changes to the room, characterized by a number of sound amplifier devices (12) which are tuned to each of the natural frequencies of the room, where each amplifier device comprises a microphone (13) which is placed approximately at a wave trough for a standing wave with the relevant natural frequency, a filter (16) which can be tuned to the natural frequency, an amplifier (14) with an adjustable amplification factor which lies below the self-oscillating limit of the amplifier device and a speaker (15) which is likewise placed at a wave trough for the standing wave.

2. Device as specified in claim 1, characterized in that the tuning frequency for the amplifier device (12) lies in a frequency range -=2 kHz, preferably -==■ 1 kHz.

3. Device as stated in claim 1 or 2, characterized in that the tuning frequencies for the sound amplifier devices (12) within the relevant frequency range are only a few Hz apart.

4. Device as specified in claims 1-3 > characterized in that the tunable filter (16) can consist of an electrical filter (an electrical circuit), an electromechanical filter (e.g. tuning fork, tuned tongue) or a Helmholtz resonator which surrounds the microphone (13)»

5. Device as stated in one of the claims 1-4> characterized in that the amplification factor for the amplifier (14) is adjustable by means of a phase shifter (17).

6. Device as stated in one of the claims 1-5" characterized in that several amplifier devices (12) which are tuned to different frequencies, have at least one common speaker (15).

7. Device as specified in claim 6, characterized in that one or more loudspeakers (15) which are connected to amplifier devices (12) or microphones (13) are tuned to one or more separate frequencies.