Informatii generale despre acustica arhitecturala

Agenția Federală pentru Educație

Statul Sankt Petersburg

Universitatea de Arhitectură și Inginerie Civilă

Departamentul de Fizică Generală și a Construcțiilor

Instrucțiuni

Date inițiale: scopul sălii și capacitatea acesteia.

Proiectarea formei sălii, evaluarea distribuției primelor reflexii

și pregătirea datelor inițiale pentru calculul computerizat al timpului de reverberație a halei

1. Determinați volumul sălii în funcție de capacitatea dată.

2. Determinați dimensiunile caracteristice ale halei.

3. Ținând cont de scopul și capacitatea sălii, selectați dimensiunea scenei (scenei), a gropii orchestrei și a balcoanelor (dacă există).

4. Selectați contururile aproximative ale suprafețelor interioare ale holului (profile ale tavanului, pereților, podelei, balconului), desenați un plan și secțiunea holului la scara 1:100 sau 1:200.

5. Așezați locuri pentru spectatori.

6. Construind schițe cu raze, clarificați contururile suprafețelor interioare.

7. Selectați 5 puncte de calcul pentru a determina timpul de întârziere și atenuarea primelor reflexii în raport cu sunetul direct. Punctele sunt selectate pe axa sălii. Primul punct este selectat la o distanță de 8 m de sursa de sunet, ultimul - pe ultimul rând de tarabe sau balcon.

8. Pe secțiune și plan pentru fiecare punct calculat, folosind metoda sursei imaginare, construiți reflexii geometrice, măsurați distanțele parcurse de sunetul direct și reflectat și completați tabelul. 6. Pe baza acestor date, calculul timpului de întârziere și atenuarea reflexiilor geometrice pentru punctele selectate se realizează pe un computer utilizând programul ACUST.

9. Clarificați volumul sălii și suprafața suprafețelor interioare, calculați valorile enumerate mai jos și notați datele inițiale obținute pentru calculul computerizat al timpului de reverberație al sălii în următoarea formă:

capacitatea camerei, oameni

suprafata tavanului, m2

suprafata, m2

suprafata totala de patru pereti, m2

suprafața totală a suprafețelor interioare, m2

volum interior total, m3

suprafata neocupata de spectatori, m2

zona de deschidere a scenei (pentru săli cu boxă de scenă), m2

suprafața cortinei, m2 (dacă există)

suprafața gropii orchestrei, m2 (dacă există)

suprafata de geam, m2 (daca este cazul)

Calcul timpului de reverberație

Calculul se efectuează pe un computer utilizând programul ACUST. Timpul de reverberație este calculat pentru o sală goală și pentru o sală plină la 70%. Timpul de reverberație al sălii este calculat pentru șase frecvențe: 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 Hz. Valori optime (recomandate) ale timpului de reverberație pentru săli pentru diverse scopuriși volumul sunt incluse în program și sunt utilizate pentru comparare cu valorile calculate.

Materialele pentru finisarea suprafețelor interioare ale holului, tipul de scaune, draperii etc. sunt selectate direct la calculul pe calculator. Coeficienții de absorbție a sunetului ai diferitelor materiale sunt încorporați în program și atunci când introduceți materialele selectate, acestea apar pe ecranul computerului.

Din suprafața totală a tavanului..gif" width="85" height="25"> – zona materialelor fonoabsorbante de pe tavan.

Tipul de materiale fonoabsorbante de pe pereți și tavan și suprafața acestora sunt determinate prin selecție atunci când se calculează pe computer. Pentru calculul inițial, luați = 0 și = 0.

Ca urmare a calculului, valorile suprafeței echivalente de absorbție a sunetului necesare și timpul de reverberație recomandat pentru tipul de sală luat în considerare (70% umplut) pentru frecvențele indicate mai sus, precum și valorile calculate ale aria echivalentă de absorbție a sunetului și timpul de reverberație corespunzător materialelor de finisare selectate, sunt afișate pe ecranul computerului.

Diferența dintre timpul de reverberație calculat al sălii și cel recomandat la toate frecvențele nu trebuie să depășească 10%. Dacă cerință specificată nu este îndeplinită, este necesar să se repete calculul, schimbând materialele de finisare sau raportul suprafețelor prelucrate de acestea. Trebuie luate în considerare următoarele considerații:

pentru a crește timpul de reverberație cu o anumită frecvență este necesar să se reducă absorbția fonică, adică să se înlocuiască unul sau mai multe materiale de finisare cu altele care au valori mai mici ale coeficientului de absorbție a sunetului la frecvența în cauză;

Pentru a reduce timpul de reverberație, este necesar să selectați materiale cu valori mai mari ale coeficientului de absorbție a sunetului sau să introduceți suplimentar unul sau mai multe materiale speciale de absorbție a sunetului.

Calculul se repetă până când se atinge abaterea admisibilă a timpului de reverberație estimat al unei hale umplute la 70% față de cel recomandat. Este de dorit ca diferența dintre timpii de reverberație a unei săli goale și a unei săli pline de ascultători să fie nesemnificativă.

1. Arhitectural Fizica/Ed. . – M.: Stroyizdat, 1997. – 448 p.

2. Acustica arhitecturala si constructii. – M.: Mai sus. şcoală, 1980. – 184 p.

3. Alekseev S.P. Acustica de spectaculos si săli de concerte. – M.: Cunoașterea, 1969. – 48 p.

4. Knudsen V. O. Acustica arhitecturala / Ed. , ; Pe. din engleza – M.: KomKniga, 2007. – 520 p.

5. Beneficiu privind proiectarea acustică a halelor polivalente de capacitate medie. – M.: Stroyizdat, 1972. – 46 p.

Introducere………………………………………………………………………………………

Volumul aerului și proporțiile sălii…………………………………………………….

Forma optimă a sălii din punct de vedere al ………………………………………………………………….

Profil pardoseală…………………………………………………………………………………………………

Distribuția corectă a sunetului reflectat………………………………………

Contur optim al suprafețelor de închidere………………………….

Prevenirea concentrarii sunetului reflectat………………………………

Formarea unui câmp sonor difuz…………………………………..

Calculul timpului de reverberație al sălii…………………………………….

Finisarea fonoabsorbantă a halei………………………………………………………………….

Caracteristici ale proiectării sălilor pentru diverse scopuri…………………..

Comandă de lucru………………………………………………………..

PROIECTAREA ACUSTICĂ A SALEI

Compilat de:

Editor

Corector

Dispunerea computerului

Semnat pentru publicare la 26 ianuarie 2007. Format 60´84 1/16. Bum. decalaj.

Condiţional cuptor l. . Ed. academic. l. . Tiraj 1000. Comanda. "CU" .

Universitatea de Stat de Arhitectură și Inginerie Civilă din Sankt Petersburg.

190005, Sankt Petersburg, str. Krasnoarmeyskaya nr. 4.

Imprimat pe risograf. 190005, Sankt Petersburg, str. Krasnoarmeyskaya 2, 5.

Acustica arhitecturala

Acustica este știința sunetului, care studiază natura fizică a sunetului și problemele asociate cu apariția, propagarea, percepția și impactul acestuia. Sunetul este unde elastice care se propagă în orice mediu elastic și creează vibrații mecanice în el.

Caracteristicile fizice ale frecvenței sonore intensitatea presiunii sonore sau puterea puterii sunetului

Procese fizice într-o cameră în care sunetul se propagă Când sună o sursă de sunet, sunetul direct ajunge mai întâi la ascultător, urmat de sunetele reflectate de pe suprafețele cele mai apropiate de sursă. Si cu latență mai mare sosesc sunete care au suferit o dublă reflexie. În sălile mari cu tavane înalte, această problemă apare adesea: în primele rânduri de scaune, sunetul reflectat din tavan ajunge foarte târziu.

Caracteristicile unei săli de concerte bune Forma elipsei în care este realizat auditoriul;

Placile de sunet acustice sunt structuri care reflectă sunetul. Având o formă concavă, punțile direcționează cu acuratețe sunetul de la scenă în zona solului.

Caracteristici ale arhitecturii sălilor de orgă și bisericilor cu dom, a căror rază este egală cu jumătate din înălțimea sălii. Reflecțiile trec prin punctul focal și sunt apoi distribuite pe zona templului; coloane care difuzează și mai mult sunetul. Domul sălii cu orgă

O caracteristică pe care compozitorii au luat-o în considerare atunci când scriau muzică pentru biserici Când compozitorii au scris muzică pentru orgă pentru biserici, au ținut cont de procesul de reverberație. Acesta este procesul de scădere treptată a intensității sunetului, deoarece acesta este reflectat de mai multe ori. Această muzică este întotdeauna măsurată și pe îndelete. De exemplu:

Reflexia sunetului Într-un spațiu restrâns, undele sonore, reflectate în mod repetat de obiecte și suprafețele înconjurătoare, măresc volumul sunetelor din cameră și creează ecouri și zone de concentrare a energiei sonore în ele. Cu propagarea directă, sunetul slăbește odată cu creșterea distanței, în timp ce sunetul reflectat este aproximativ același în toate părțile camerei.

Absorbția sunetului Pentru ca atât artiștii pop, cât și cei rock să cânte în sala de transformare, sala trebuie să fie înecată cât mai mult posibil, adică orice reflectare a sunetului trebuie eliminată. Ajută la rezolvarea acestei probleme panouri acusticeîntr-o gaură mică, toată camera este acoperită cu ele. Sunetul pătrunde în găurile a miile și este complet atenuat în interiorul panoului. Scaunele din piele moale absorb sunetul perfect.

Săli transformabile O astfel de sală poate lua mai multe forme. Scena se transformă și într-un timp se poate transforma dintr-o sală de soiuri într-o sală pentru o licitație de mașini.

Cum am examinat acustica sălii noastre

Amenajarea sălii a fost realizată folosind serviciul on-line http://kitchenplanner.ikea.com/RU/UI/Pages/VPUI.htm Amenajarea sălii

Concluzie diagramă: undele sunt amortizate ca urmare a interferenței

Undele sonore din sală, reflectate de pereți, amplifică sunetul în zonele sale exterioare. Undele sonore de reflexie și sunetul direct se adună (apar interferențe). Interferență unde sonore apare atunci când două sau mai multe unde se propagă simultan în direcții diferite.

Acustica arhitecturală este una dintre cele mai vechi domenii ale cunoașterii umane, bazată cu succes pe o fundație intuitivă și empirică timp de multe secole, dar abia la sfârșitul secolului al XIX-lea a început să dobândească trăsăturile unei științe datorită începutului măsurătorilor relației. între proprietățile câmpurilor acustice cu forma camerelor și influența proprietăților psiho-fiziologice ale auzului spațial în percepția sunetului în diverse încăperi, precum și determinarea criteriilor statistico-psihologice, estetice și semantice de preferință arhitecturală. și soluții de construcție pentru diverse programe muzicaleși tipurile de personalitate ale ascultătorului. O singură enumerare incompletă a obiectivelor cu care se confruntă oamenii de știință și astăzi explică dificultățile enorme în crearea unor metode de calcul ingineresc care să permită anticiparea rezultatelor construcției chiar și în faza de proiectare, precum și dezvoltarea mijloacelor fizice și tehnice - anumite structuri. care oferă rezultate interpretate în mod obiectiv și subiectiv fără ambiguitate ale obiectivelor stabilite și metode aplicate pentru a le atinge.

Dezvoltarea artelor a necesitat clădiri adecvate pentru spectacolele de masă. Termenul „teatru” desemnează un loc de văzut. Ulterior, a fost nevoie de un loc unde să se audă. Inițial, acustica arhitecturală s-a concentrat pe structuri deschise mari și pur și simplu uriașe, iar mai târziu - pe spații interioare. În orice moment, judecățile subiective despre calitatea sunetului vorbirii și muzicii într-o anumită structură au fost singurul criteriu al calității sale acustice. Sunt dotate săli moderne de concert, teatru și cinema sisteme complexe formarea electroacustică a câmpurilor sonore cu capacitatea de a controla proprietățile acustice ale camerei, hardware și arhitectural adaptate optim pentru tipuri variate programe muzicale.

Toate realizările științifice din domeniul acusticii arhitecturale sunt folosite în primul rând în proiectarea clădirilor publice, adică a celor destul de mari și scumpe. Metodologiile de studiu și recomandările pentru crearea unor astfel de spații unice pot fi folosite parțial pentru a construi o cameră de ascultare de înaltă calitate - cea mai scumpă componentă a unui sistem audio. Aceleași procese acustice din camere sunt descrise în trei limbi - trei teorii: val, statistic și geometric. Toate cele trei metode au o relație semnificativă, completându-se reciproc, cu excepția cazului în care o metodă poate rezolva sarcina specifica. Să începem considerația noastră cu cea mai tânără teorie - cea val, trecând la altele după cum este necesar.

Teoria geometrică (razelor). Dispoziții de bază. Teoria geometrică (razelor) a proceselor acustice din încăperi se bazează pe legile opticii geometrice. Mișcarea undelor sonore este considerată similară mișcării razelor de lumină. În conformitate cu legile opticii geometrice, atunci când este reflectat de suprafețele oglinzii, unghiul de reflexie b este egal cu unghiul de incidență a, iar razele incidente și reflectate se află în același plan. Acest lucru este adevărat dacă dimensiunile suprafețelor reflectorizante sunt mult mai mari decât lungimea de undă, iar dimensiunile neregularităților suprafeței sunt mult mai mici decât lungimea de undă. Natura reflexiei depinde de forma suprafeței reflectorizante. Când este reflectată de pe o suprafață plană (Fig. 1, a), apare o sursă imaginară I, a cărei locație este simțită de ureche, așa cum ochiul vede o sursă de lumină imaginară într-o oglindă. 1, b) conduce la focalizarea razelor în punctul I." Suprafețele convexe (coloane, pilaștri, muluri mari, candelabre) dispersează sunetul (Fig. 1, c).

Rolul reflecțiilor inițiale. Întârzierea undelor sonore reflectate este importantă pentru percepția auditivă. Sunetul emis de sursă ajunge la un obstacol (de exemplu, un perete) și este reflectat de acesta. Procesul se repetă de multe ori cu o pierdere de energie la fiecare reflecție. Primele impulsuri întârziate, de regulă, ajung la locurile ascultătorilor (sau la locația microfonului) după reflectarea de pe tavanul și pereții sălii (studio).

Datorită inerției auzului, o persoană are capacitatea de a păstra (integra) senzațiile auditive, de a le combina în impresie generala, dacă nu durează mai mult de 50 ms (mai precis 48 ms). Prin urmare, sunetul util care întărește sunetul original include toate undele care ajung la ureche în 50 ms după sunetul original. O întârziere de 50 ms corespunde unei diferențe de drum de 17 m Sunetele concentrate care sosesc mai târziu sunt percepute ca un ecou. Reflecțiile obstacolelor care se încadrează într-o anumită perioadă de timp sunt utile și de dorit, deoarece măresc senzația de volum cu valori care ajung la 5 - 6 dB, îmbunătățesc calitatea sunetului, dând sunetului „viozitate”, „plasticitate” și „ volum." Acestea sunt aprecierile estetice ale muzicienilor.

Studiile reflexiilor inițiale folosind metoda modelării acustice au fost efectuate la Institutul de Cercetare Științifică a Filmului și Fotografiei (NIKFI) sub conducerea lui A. I. Kacherovich. A fost studiată influența formei, volumului, dimensiunilor liniare și a plasării materialelor care absorb sunetul asupra calității sunetului vorbirii și muzicii. S-au obţinut rezultate interesante.

Direcția de sosire a reflexiilor inițiale joacă un rol semnificativ. Dacă semnale întârziate, de ex. Deoarece toate reflexiile timpurii vin la ascultător din aceeași direcție ca și semnalul direct, urechea nu poate discerne cu greu nicio diferență de calitate a sunetului în comparație cu sunetul sunetului direct. Se naște impresia unui sunet „plat”, lipsit de volum. Între timp, chiar și sosirea a doar trei semnale întârziate în direcții diferite, în ciuda absenței unui proces de reverberație, creează un efect de sunet spațial. Calitatea sunetului depinde de direcțiile din care și în ce secvență provin sunetele întârziate. Dacă prima reflexie vine din față, sunetul se deteriorează, iar dacă vine din spate, se deteriorează brusc.

Timpul de întârziere al reflexiilor inițiale în raport cu momentul sosirii sunetului direct și unul față de celălalt este foarte semnificativ. Duratele de întârziere ar trebui să fie diferite pentru a suna cât mai bine vorbirea și muzica. O bună inteligibilitate a vorbirii se realizează dacă primul semnal întârziat sosește nu mai târziu de 10 - 15 ms după cel direct, iar toate trei trebuie să ocupe un interval de timp de 25 - 35 ms. La redarea muzicii, cel mai bun sentiment de spațialitate și „transparență” este obținut dacă prima reflexie ajunge la ascultător nu mai devreme de 20 ms și nu mai târziu de 30 ms după semnalul direct. Toate cele trei semnale de întârziere ar trebui să fie localizate în intervalul de timp de 45 - 70 ms. Cel mai bun efect spațial este obținut dacă nivelurile semnalelor inițiale întârziate diferă ușor între ele și de nivelul semnalului direct.

Când se conectează restul ecoului la structura reflexiilor inițiale (prima, a doua, a treia), cel mai favorabil sunet se obține atunci când a doua parte a procesului începe după toate reflexiile discrete. Conectarea procesului de reverberație (ecou) imediat după semnalul direct deteriorează calitatea sunetului.

Asigurând structura optimă a reflexiilor inițiale (timpurii), sunetul muzicii rămâne bun chiar și cu o abatere semnificativă (10 - 15%) a timpului de reverberație față de cel recomandat. Obținerea întârzierii optime a semnalelor reflectate în raport cu sunetul direct impune o cerință pentru un volum minim al încăperii, care nu este recomandat să fie încălcat. Între timp, la proiectarea unei încăperi, dimensiunile acesteia sunt alese în funcție de capacitatea dată, adică. Ei rezolvă problema pur economic, ceea ce este greșit. Chiar și într-o sală de concerte mică, structura optimă a reflexiilor timpurii poate fi obținută doar la o înălțime și lățime dată a sălii din fața scenei, mai puțin decât este imposibil să cobori. Se știe, de exemplu, că sunetul unei orchestre simfonice într-o sală cu tavan scăzut este semnificativ mai rău decât într-o sală cu tavan înalt.

Rezultatele obținute au făcut posibilă elaborarea recomandărilor privind timpul de întârziere și dimensiunea sălii. S-a luat în considerare faptul că primul semnal întârziat, de regulă, vine din tavan, al doilea - de pe pereții laterali, iar al treilea - de pe peretele din spate al sălii. Cerințe diferiteîntârzierile în timp ale reflexiilor iniţiale se explică prin caracteristicile vorbirii şi sunete muzicale iar diferența dintre problemele acustice fiind rezolvată.

Tip de sunet	Dt1, ms	Dt2, ms	Dt3, ms
Vorbire	10-15	15-22	25-45
Muzică	20-30	35-50	50-70

Este posibilă creșterea înălțimii și lățimii sălii într-o oarecare măsură numai la o distanță de portalul scenei (scenă) care depășește aproximativ 1/4 - 1/3 din lungimea totală a sălii: înălțime până la 10,5 m, lățime până la 30 m Lungimea sălii este aleasă ținând cont de nevoia de a primi suficientă energie sonoră directă la cele mai îndepărtate poziții de ascultare. Pe baza acestei circumstanțe, se recomandă să alegeți o lungime a sălii de cel mult 40 m de-a lungul parterului și 46 m de-a lungul balconului. Pentru a obține o bună inteligibilitate a vorbirii, întârzierile ar trebui să fie relativ mici. La redarea muzicii, este necesar să se sublinieze începutul melodic pentru a asigura unitatea sunetelor, este necesar o perioada mai lunga de timpîntârzieri ale reflexiilor iniţiale. Acest lucru duce la dimensiunile recomandate ale sălilor de concert: înălțimea și lățimea de cel puțin 9, respectiv 18,5 m, și nu mai mult (la portal) 9 și 25 m.

Tabelul oferă informații despre geometria unor hale, ale căror calități acustice sunt considerate bune (n - capacitatea halei, lп - cea mai mare îndepărtare ascultător de pe scenă în tarabe, lb - la fel pe balcon, Dt1 - timpul de întârziere al primei reflecții).

Astfel, dimensiunile minime ale unei încăperi pentru redarea muzicii (înălțime și lățime) nu sunt legate de capacitatea acesteia, ci sunt determinate de structura necesară a reflexiilor inițiale. Chiar dacă camera este destinată interpretării muzicii în absența ascultătorilor (studio de înregistrare, difuzare sonoră, studio de înregistrare muzicală, cameră de ascultare a studioului de film), dimensiunea sa ar trebui determinată numai de calitatea sunetului muzicii. „Salvarea” la aceste dimensiuni înseamnă înrăutățirea semnificativă a calității sunetului.

Exemple istorice. Din clădirile religioase și spectaculoase care au supraviețuit până în zilele noastre, este clar că principalele prevederi ale teoriei razelor erau cunoscute de constructorii antici și că aceste prevederi au fost respectate cu strictețe. Dimensiunile teatrelor grecești și romane în aer liber au fost alese pentru a profita la maximum de energia undelor reflectate.

teatre ( Fig. 2) conținea trei părți principale:

scena (shena) 3,5 - 4 m adâncime în Grecia și 6 - 8 m la Roma, pe care s-a jucat acțiune teatrală;

zona din fața scenei - orchestra (orhestra literalmente „locul de dans”), pe care se afla corul și dansatorii interpretau;

scaunele publicului se ridică în trepte în jurul orchestrei, formând așa-numitul amfiteatru (din cuvinte grecești amphi - „pe ambele părți”, „în jurul” și theatron - „locul spectacolelor”).

Sunetele interpreților au ajuns la publicul situat în amfiteatru prin calea directă 1, precum și după reflexii de la suprafața orchestrei (fascicul 2) și peretele 3 situat în spatele scenei (Fig. 3, a). Planul orchestrei a fost acoperit cu material foarte reflectorizant. După cum a subliniat Vitruvius, ar fi trebuit aleasă înălțimea peretelui 3 înălțime egală parapetul 4, care înconjoară rândul de sus al amfiteatrului, „pentru a îmbunătăți acustica”. Aparent, scopul era de a preveni disiparea excesivă a energiei sonore în spațiu. Adâncimea scenei în teatrele grecești a fost redusă astfel încât razele 5 reflectate de peretele din spate să nu întârzie prea mult în raport cu raza directă 1 și să nu afecteze inteligibilitatea vorbirii actorilor.

O parte din energia sonoră, reflectată de pereții 3 și 4, a urcat în sus. În sălile moderne de teatru interioare, această energie se reflectă în tavan și crește intensitatea sunetului în scaunele publicului. Orchestra a găzduit dansuri și un cor care a repetat replicile actorilor, adică. îndeplinind sarcina de amplificare a sunetului. Când corul este situat în punctul 1, razele sonore, reflectate de peretele 3 (Fig. 3, b), vin la privitor cu o întârziere mare, provocând un ecou. Pentru a reduce acest neajuns în teatrele romane, corul a început să fie amplasat mai aproape de scenă, la punctul 2. Apoi, reflexiile de pe scenă au început să fie folosite pentru a dirija energia către public (înălțimea sa în teatrele romane ajungea la 3,5 m), iar dansatorii au ocupat partea liberă a orchestrei. În teatrele moderne sunt muzicieni în fața scenei, iar numele scenei pe care o ocupă le este transferat.

Un rol deosebit în îmbunătățirea și îmbogățirea sunetului l-au jucat așa-numitele „armonici” - sisteme de rezonatoare sub formă de vase cilindrice de bronz și ulcioare amfore de lut. Erau amplasate în nișe de perete în spatele scaunelor spectatorilor și sub bănci. Grecii credeau că pentru eufonia vorbirii și muzicii, rezonatorii ar trebui selectați sau acordați în funcție de tonurile scalelor muzicale: enarmonice, cromatice și diatonice.

Primul sistem, conform creatorilor lor, a conferit sunetelor solemnitate și severitate;
A doua, grație notelor „înghesuite”, este rafinamentul și tandrețea sunetului;
În al treilea rând, datorită consonanței intervalelor, naturalețea interpretării muzicale.

Este evident că arhitecții antici, atunci când construiau teatre, au căutat și au găsit modalități tehnice de a transmite spectatorilor și ascultătorilor informații nu numai semantice, ci și artistice (estetice) și au căutat să îmbogățească sunetul muzical.

Sălile de teatru și concert din secolele al XVIII-lea și al XIX-lea s-au remarcat prin forma lor rațională și dimensiunile alese cu înțelepciune. Au fost construite un număr de săli de teatru și concerte bune din punct de vedere acustic tari diferiteîn secolul al XX-lea.

Decizii proaste. S-ar părea că experiența acumulată de-a lungul a mii de ani ar trebui să fie folosită de arhitecții și constructorii moderni. Între timp, exemplele de soluții acustice nesatisfăcătoare se înmulțesc, de exemplu, construcția de săli de formă rotundă sau eliptică (cinema Colosseum din Sankt Petersburg, sala de concert Ceaikovski din Moscova etc.). În ele, se formează zone de focalizare a razelor reflectate și zone în care razele reflectate fie nu cad, fie cad cu o întârziere mare. Într-o sală cu plan circular (Fig. 4), raza 1, tangentă la perete, rămâne în zona apropiată de perete în timpul reflexiilor ulterioare. Razele 2, care se propagă aproximativ în direcția diametrală, formează, după reflexie, o imagine virtuală a sursei I", în care intensitatea sunetului, ca și în zona inelară de lângă perete, este crescută. Săli cu tavan plat și un mic. portalul scenic sunt nesatisfăcătoare (Fig. 5, a) Zona ABC se dovedește a fi un fel de capcană pentru o parte semnificativă a energiei emise de sursa sonoră Doar zona DE dă reflexii utile, dar ele cad doar în telecomandă parte a halei EC Este de preferat un design cu tavan disipator (Fig. 5b), înveliș acustic și baldachin. Fig. 5, c).

Celebra Albert Hall din Londra, de 56 m lățime și 39 m înălțime, a fost nesatisfăcătoare din punct de vedere acustic Din cauza înălțimii neobișnuit de mare a sălii, diferența de drum între sunetul direct și sunetele reflectate din tavan a ajuns la 60 m, ceea ce a dus la o întârziere. de aproape 200 ms. Centrul de curbură al tavanului concav se afla în zona ocupată de ascultători, ceea ce a generat un ecou puternic.

Un exemplu de soluție acustică nereușită este Sala Mare a Teatrului Central al Armatei Ruse (CTRA). Principalele dezavantaje ale sălii: latime mare, egal cu 42 m în mijlocul sălii, și un tavan excesiv de înalt - la portal la 18 m deasupra tablei de scenă (Fig. 6). Reflecțiile de pe pereții laterali nu ajung în partea centrală a sălii, iar primele reflexii din tavan ajung în mijlocul tarabelor cu o întârziere de peste 35 ms. Drept urmare, inteligibilitatea vorbirii în standuri este scăzută, în ciuda apropierii actorilor de public. Forma peretelui din spate al holului și a parapetului balconului face parte dintr-un cerc, al cărui centru se află pe prosceniu în punctul O. Sunetele reflectate de peretele din spate și parapetul balconului revin în același punct și se aud. ca un ecou puternic, deoarece întârzierea depășește 50 ms. Când actorul se deplasează în punctul I, conjugatul concentrează I" și I" se deplasează la sol. Drept urmare, în rândurile din față ale tarabelor apare un ecou.

Pe vremuri, sala de întruniri MTUSI avea o acustică bună, unde chiar se țineau și se difuzau la radio concerte simfonice. Condițiile acustice s-au deteriorat semnificativ după ce sala a fost redecorată. A fost schimbat designul gardului balconului, în adâncimea căruia a fost plasat un scut reflectorizant. Reflecțiile puternice din parapet și scut au înrăutățit sunetul din tarabe. Din cauza întârzierilor mari, inteligibilitatea vorbirii a scăzut.

Un exemplu de soluție acustică nereușită este Sala Centrală de Concerte a Hotelului Rossiya din Moscova. Forma pătrată a sălii a dus la o epuizare a spectrului de frecvențe naturale, tavanul scăzut creează o mică întârziere în primele reflexii, iar lățimea mare a sălii face ca reflexiile de pe pereți să nu cadă în prima jumătate a tarabele. De trei ori au încercat să îmbunătățească sunetul prin înlocuirea materialelor fonoabsorbante și așezându-le în sală. Cu toate acestea, nu a fost posibil să se compenseze forma originală evident nereușită a sălii.

Chiar și în încăperi cu forme și dimensiuni liniare alese corect, ale căror proporții sunt apropiate de „rația de aur”, se descoperă defecte de sunet, a căror eliminare necesită mult timp, efort și bani. Studiourile de sunet și televiziune au nevoie de o pregătire atentă pentru funcționarea normală. Un exemplu este complexul de lucrări de pregătire a studioului N5 al Casei de Stat a Radiodifuziunii și Înregistrării Sunetului (GDRZ). Studioul este destinat interpretării de lucrări de forme mari, cu participarea unei orchestre simfonice și a unui cor în prezența ascultătorilor. Dimensiunile sale liniare (29,8 x 20,5 x 14 m) corespund aproape „secțiunii de aur” timpul estimat de reverberație la frecvențe medii este de 2,3 s. Datorită înălțimii și lățimii mari, timpul de sosire a reflexiilor inițiale nu este optim. Pentru a reduce lungimea traseelor razelor reflectate, au fost instalate panouri reflectorizante deasupra locației orchestrei și pe pereții laterali. A fost nevoie de mai multe ori pentru a schimba poziția panourilor și a reduce zona structurilor de absorbție a sunetului înainte ca muzicienii și inginerii de sunet să recunoască calitatea sunetului ca fiind bună. Din acest exemplu este clar cât de subtil și meticulos este reglaj acustic sediul.

Există săli proiectate pentru non- un numar mare de ascultători, respectiv, zonă mică și scăzută. Autorii lor se pare că credeau că, având în vedere dimensiunea mică a sălii, „totul va fi clar audibil”. De fapt, în astfel de săli, la locurile de ascultare se formează o structură densă de reflexii inițiale. Din această cauză, cu un timp scurt de reverberație, sunetul se dovedește a fi „plat”, similar cu sunetul în aer liber, iar cu un timp lung de reverberație, „transparența” sunetului se pierde, iar sunetele muzicale ulterioare încep să fie mascate de cele precedente.

De asemenea, în cea mai mare parte, așa-numitele săli de asamblare sunt nesatisfăcătoare. Sunt destinate întâlnirilor, adică pentru sunetul vorbirii. Tavanele joase, pereții paraleli netezi, lipsiți de finisaje acustice dau naștere la reflexii inițiale suboptime. Încercările de a ține concerte acolo nu aduc succes. Muzica nu sună bine la ei. Cel mai rău lucru este că concertele în astfel de săli răsfață publicul. Acustica așa-ziselor săli „de concert și sport” este sub orice critică.

În țara noastră, marele prejudiciu adus calității teatrului și sălilor de concert a fost cauzat de „lupta împotriva exceselor arhitecturale”. Toate structurile care difuzează și absorb sunetul și chiar și tapițeria moale a scaunelor, concepute pentru a servi drept echivalentul spectatorilor absenți, au fost declarate „excese”. Ca urmare, scaunele de ascultare au o structură slabă a reflexiilor inițiale, difuzie scăzută și, dacă sunt parțial umplute, „boomness” excesiv.

Cele mai bune săli. Sala Coloanelor Casei Sindicatelor, Sălile Mari și Mici ale Conservatorului din Moscova, Sala Mare a Filarmonicii din Sankt Petersburg și alte câteva săli ale vechii clădiri rămân de neegalat în calitatea sunetului. Realizările acusticii arhitecturale domestice includ sălile de teatru ale Teatrului Muzical pentru Copii, Teatrul care poartă numele. Evg. Vakhtangov, Teatrul Dramatic din Moscova numit după. LA FEL DE. Pușkin, Palatul Culturii ZIL, studioul Casei de Stat a Înregistrării Sunetului, studioul de înregistrare a sunetului și sala de ascultare Mosfilm. La proiectarea și construcția acestora s-au avut în vedere prevederile și recomandările acusticienilor autohtoni și străini.

În aceste hale sunt îndeplinite cerințele acusticii geometrice: forma și dimensiunile sunt alese rațional, ceea ce asigură un grad ridicat de difuzie a câmpului și optimizarea timpilor de întârziere ai reflexiilor inițiale. În fiecare caz specific, sunt selectate propriile soluții arhitecturale și de planificare. Sălile de lățime relativ mică au forma unui paralelipiped dreptunghiular. Acestea sunt Sălile Mari și Mici ale Conservatorului din Moscova, Sala Mare a Casei Oamenilor de Știință din Moscova. Cu o lățime mică, numărul de reflexii care ajung în pozițiile de ascultare crește rapid în timp și în partea finală a procesului de reverberație este atât de mare încât asigură o bună difuzie a câmpului. În sălile mari (Sala Coloanelor Casei Unirilor, Sala Mare a Filarmonicii din Sankt Petersburg) au fost introduse structuri de difuzie a sunetului sub forma unei serii de coloane. În halele moderne de mare capacitate, o bună dispersie a sunetului se realizează prin împărțirea pereților și tavanului și prin instalarea unor suprafețe mari disipative pe pereți. Important are materialul folosit pentru decorarea pereților și a tavanului. Cel mai bun este lemnul. Sunetul muzicii în sălile decorate cu lemn are un timbru frumos. Dimpotrivă, sunt complet contraindicate structurile din beton armat, în special cele subțiri, și tencuiala pe o plasă de zale. Sunetele reflectate de aceste suprafețe au o nuanță „metalic” neplăcută.

Concluzie Cele trei teorii discutate cu laturi diferite explica procesele acustice care au loc în încăperi. Dintre acestea, doar una - statistică - face posibilă determinarea unei cantități importante din punct de vedere numeric care caracterizează proprietățile acustice ale unei încăperi - timpul de reverberație. Trebuie doar să fii conștient și critic față de estimarea numerică rezultată și să înțelegi că, în majoritatea cazurilor, mai ales atunci când se iau în considerare spații mari, este de natură orientativă.

Conform viziunilor moderne, este obișnuit să se împartă procesul de ecou, reverberație în două părți: impulsuri întârziate inițiale, relativ rare și o secvență de impulsuri care devine mai densă în timp. Prima parte a ecoului este evaluată din punctul de vedere al teoriei geometrice (razelor), a doua - din punctul de vedere al teoriei statistice.

Teoria geometrică este mai aplicabilă analizei proceselor acustice din încăperi dimensiuni mari- săli de concert și teatru, studiouri mari. Dimensiuni optime sala (garsoniera) se determină pe baza analizei reflecţiilor iniţiale. La proiectarea camerelor mari, calcularea timpului de reverberație poate da un rezultat care diferă semnificativ de cel real și, cel mai important, această valoare nu ne permite să evaluăm pe deplin calitatea acustică a încăperii. Într-o astfel de evaluare rol principal reflexiile iniţiale joacă. Relația corectă în timp a reflexiilor inițiale asigură calitate superioară sunet chiar și atunci când timpul de reverberație este diferit de cel optim.

Statistică şi teoria valurilor aplicabil în special sălilor relativ mici, de exemplu, studiourilor de difuzare audio și sălilor pentru diverse scopuri. Rezultatele acestor teorii par să se completeze reciproc. Primul face posibilă estimarea timpului de reverberație, al doilea - pentru a calcula spectrul frecvențelor naturale (rezonante), ajustați dimensiunile încăperii astfel încât spectrul frecvențelor naturale în frecvențele inferioare să fie mai uniform.

Ar fi foarte interesant și important să se combină prevederile teoriilor acustice, să se creeze o teorie unificată care să explice dintr-o perspectivă generală procesele acustice complexe care au loc în încăperi. pentru diverse scopuri, forme diferiteȘi marimi diferite. Dar până când acest lucru este realizat, rămâne să folosiți în mod conștient teoriile existente și să obțineți cele mai bune soluții cu ajutorul lor.

Peste tot în lume, vechi săli de concerte cu acustică naturală sunt în continuă reconstrucție și se construiesc altele noi. Totodată, numărul de săli recunoscute cu sunet bun creste foarte putin. Și asta, în ciuda faptului că datorită dezvoltării tehnologia calculatoarelor, inginerii au acum un număr mare de echipamente și programe de măsurare la prețuri accesibile modelare pe calculator acustica camerei.

Cert este că proiectarea acusticii halelor nu este doar o muncă de inginerie în domeniul construcțiilor. De asemenea, combină o componentă creativă, asemănătoare muncii unui arhitect, care permite uneori, chiar și la nivel intuitiv, să îmbine ceea ce este frumos pentru ochi și util pentru urechi. Proiectarea camerelor cu acustică naturală este o artă, cel mai inalt nivel activitatea unui inginer acustic. Spre deosebire de tot felul de săli cu sunet amplificat electric, unde puterea sonoră a sursei are nr de mare importanta, în săli cu sunet natural - aceasta este valoarea principală. Iar sarcina unui inginer acustic este să poată folosi soluții de planificare a spațiului pentru cameră și în mod corect detaliile interioare plasate „transmit” aceste vibrații fără distorsiuni și atenuări semnificative fiecărui privitor oriunde în sală. În același timp, ascultătorul însuși, în ultimii 50 de ani, a fost deja destul de răsfățat de sunetul puternic și bogat obținut cu ajutorul echipamentelor de amplificare a sunetului. Prin urmare, el cu meticulozitate, s-ar putea spune chiar capricios, acceptă sunetul live chiar dacă există cel mai mic defect în el. Ca și în situația cinematografelor comerciale, din ce în ce mai multe săli de concert noi pentru sunet natural sunt „înfundate”. Ei folosesc mai mult decât partea lor echitabilă de materiale speciale de absorbție a sunetului. Astfel, sunetul devine slab și plictisitor, chiar dacă forma și proporțiile sălii în sine sunt destul de reușite.

Prin urmare, în timpul construcției și reconstrucției halelor cu acustică naturală, un adevărat inginer acustic devine un Cerber fără compromisuri. Și spre nemulțumirea producătorilor de materiale de absorbție a sunetului specializate, el apără cu zel interesele unui sunet bun.

La proiectarea spațiilor unor astfel de spații, trebuie respectate următoarele principii:

Forma și proporțiile sălii ar trebui alese pe baza cerințelor pentru cea mai bună difuzie (distribuție uniformă) a sunetului în cameră. Pentru holurile cu acustică naturală, raportul ideal dintre lungimea, lățimea și înălțimea camerei este egal cu proporția „raportului de aur”: 1: 0,62: 0,38.
Timpul de reverberație în sală, în funcție de volumul acesteia, ar trebui să fie în intervalul recomandat pentru sălile cu acustică naturală.
Suprafețele din zona în care se află sursa de sunet - portaluri în jurul scenei și un baldachin deasupra acesteia - pot acționa ca reflectoare de sunet, direcționând energia sonoră către zone îndepărtate ale sălii. Interiorul sălii ar trebui să conțină o alternanță uniformă și, cel mai important, echilibrată a suprafețelor fonoabsorbante și disipante.
Defectele acustice precum „fâlfâitul” și ecourile „teatrale” trebuie excluse în sală. Aceste defecte apar în prezența suprafețelor paralele care reflectă sunetul, precum și în prezența suprafețelor reflectorizante cu suprafețe mari amplasate pe distante lungi de la sursa de sunet și direcționând sunetul înapoi către interpret, dar cu o întârziere mare.
Materiale rezistente la foc, ecologice și potrivite pentru utilizare pe termen lung, cu caracteristici acustice cunoscute și stabile, ar trebui folosite la finisarea interiorului sălii.

Un loc special atunci când proiectați săli cu acustica naturala este dat calculatorului și modelare fizică. Construcția preliminară a acestor modele ne permite să identificăm defectele acustice semnificative și zonele cu probleme ale halei în faza de proiectare, să luăm în considerare opțiunile de rezolvare a acestora și să selectăm cea mai bună soluție sarcini.