Предотвращение концентрации отраженного звука
В залах не должно быть вогнутых поверхностей, обладающих свойством концентрировать отражаемый ими звук. Концентрация звука при малом запаздывании приводит к ухудшению разборчивости речи, а при большом запаздывании – к появлению сильного эха.
Для предотвращения концентрации звука радиус кривизны отражающей поверхности (стены или потолка) должен по крайней мере в два раза превышать расстояние от отражающей поверхности до источника.
По той же причине залы, имеющие в плане круглую, овальную, подковообразную или другую форму с вогнутыми стенами допустимы лишь при специальном расчленении вогнутых поверхностей, предотвращающем концентрацию отраженного звука (рис. 12).
Выпуклые поверхности (рис. 13), наоборот, создают рассеянное отражение звука и повышают диффузность звукового поля.
Рис. 9. Рациональные типы примыкания потолка к задней стенке:
а – наклон задней стены; б – наклонный участок потолка; в – наклон участка потолка и задней стены; г – острый угол между потолком и задней стеной
Рис. 10. Расчленение потолка секциями:
а – неудовлетворительные очертания секций;
б, в – удовлетворительные очертания
Рис. 11. Звукоотражатели в передней части боковых стен
Рис. 12. Зал с круглой формой плана:
а – распределение звуковых отражений:
1, 2 – концентрация соответственно первых и вторых отражений;
б – эффективное членение стен
Рис. 13. Формы членения стены секциями
Формирование диффузного звукового поля
При акустическом проектировании следует сочетать противоречащие друг другу требования: направленность первых звуковых отражений и достаточную диффузность звукового поля.
Для обеспечения достаточной диффузности звукового поля необходимо, чтобы значительная часть внутренних поверхностей зала создавала рассеянное ненаправленное отражение звука. Это достигается расчленением поверхностей балконами, пилястрами, нишами, секциями и другого типа членениями.
Гладкие большие поверхности не способствуют хорошей диффузности. Особенно нежелательны гладкие параллельные друг другу плоскости (например боковые стены), так как в результате многократного отражения звука между ними может возникнуть «порхающее эхо». Расчленение таких поверхностей ослабляет этот эффект. Повышает диффузность и небольшое отклонение стен от параллельности (на 2,5–6 о).
На поверхностях, создающих направленные малозапаздывающие по отношению к прямому звуку отражения, членение обычно отсутствует. Если же оно имеется, то не должно создавать сильного рассеивания звука. Таковы секции потолка, показанные на рис. 10, б и в. Эти секции дают направленные отражения и несколько рассеивают отраженный звук.
На поверхностях, дающих малозапаздывающие отражения, недопустимо устройство поперечных прямоугольных пилястр или ребер (рис. 14).Такие элементы вызывают обратные отражения звука к источнику, при этом возникают зоны, лишенные геометрических отражений.
Рис. 14. Отражения от поперечных пилястр или ребер
Сильно рассеивающие детали целесообразно размещать на поверхностях, не дающих малозапаздывающих отражений, направленных к слушателям. Хорошо рассеиваются звуковые волны, длина которых близка к размерам детали. Наиболее эффективны элементы, имеющие криволинейное выпуклое (рис. 15) или треугольное сечение, так как они рассеивают также и более короткие волны.
При периодически расположенных пилястрах рассеивание звука зависит не только от формы и размеров их сечений, но и от их шага. Заштрихованная область на рис. 16 показывает примерные пределы, в которых лежат размеры пилястр и их шаг, дающие существенное рассеивание отраженного звука в соответствующих областях частот.
Рис. 15. Образование диффузных отражений от поверхности
с рельефом полукруглого сечения
Рис. 16. Профили элементов членения диффузно отражающей поверхности:
а – ширина и глубина элементов; б – шаг членения; в – частотные границы,
в пределах которых отраженный звук будет рассеянным
Пилястры выпуклого и треугольного сечения, как уже было сказано, рассеивают также и более высокие частоты по сравнению с указанными на рисунке. Мелкие элементы размером 10–20 см рассеивают частоты выше 1000 Гц. Эффективное рассеивание в области частот 200–600 Гц дают пилястры размерами 1–2 м по ширине и 0,5–1 м по глубине при шаге членения 2–4 м. Если поверхности таких пилястр подвергнуть дальнейшему членению мелкими деталями выпуклой формы, то будет достигнуто рассеивание в широком диапазоне звуковых частот. Рассеивающий эффект членений улучшается, если их шаг нерегулярен. Членение с мелким регулярным шагом 5–20 см (например, отделка поверхностей рейками или волнистой асбофанерой) вызывает периодические отражения коротких звуковых импульсов (хлопков, ударов), в результате чего возникает искажение звука.
Балконы, ложи и непараллельные стены повышают диффузность звукового поля зала на таких низких частотах, на которых пилястры не дают достаточного рассеивания.
В залах вместимостью более 600 слушателей целесообразно устройство одного или нескольких балконов, что снижает объем зала, уменьшает его длину и увеличивает диффузность поля.
Отношение выноса балкона a1 к средней высоте подбалконного пространства h1 должно быть не более 1,5 (рис. 17). Такое же отношение должно соблюдаться и в ложах. Если над балконом нет выше расположенного балкона, то отношение a2/h2 может быть увеличено до 2 (см. рис. 17). При соблюдении указанного условия достигаются хорошая слышимость и разборчивость в глубине пазух над балконом и под ним. Наклон потолка пазух также улучшает слышимость.
Итак, основными условиями, обеспечивающими диффузность звукового поля, являются:
отсутствие резких различий в основных размерах зала;
непараллельность стен;
членение значительной части внутренних поверхностей.
Рис. 17. Целесообразные пропорции балконного пространства