Звукопоглощающая отделка зала
Если воздушный объем зала выбран правильно, то для достижения нужного времени реверберации обычно не требуется специальных звукопоглощающих материалов и конструкций. В случаях, когда расчет времени реверберации показывает необходимость увеличения эквивалентной площади звукопоглощения зала, этого проще всего достигнуть применением тонких деревянных панелей, увеличивающих звукопоглощение преимущественно на низких частотах, тканевых портьер и дорожек, поглощающих, в основном, средние и высокие частоты.
Звукопоглощающие материалы и конструкции не следует располагать на участках стен и потолка, используемых для формирования первых малозапаздывающих отражений звука к слушателям. На остальной поверхности потолка и стен могут размещаться указанные звукопоглотители. Целесообразно, если это согласуется с интерьером зала, размещать звукопоглотитель раздельными участками площадью 1–5 м2, что несколько увеличивает его фактическое поглощение и дает некоторое рассеивание отраженного звука.
Поверхности над и под балконами не следует отделывать звукопоглощающими материалами.
Особенности проектирования залов различного назначения
Лекционные залы
Основным критерием оценки акустических свойств служит разборчивость речи, которая непосредственно связана с малым временем запаздывания первых отражений (не более 0,02 с). Время реверберации существенно меньше, чем для залов другого назначения.
Объем зала принимается возможно меньшим, слушатели располагаются вблизи лекционного стола, места соответственно приподнимаются. В больших аудиториях или конференц-залах места для слушателей целесообразно располагать в виде амфитеатра, что улучшает как видимость, так и разборчивость речи. Целесообразно устройство отражателей над эстрадой и на участках боковых стен, примыкающих к эстраде.
Вместимость лекционного зала обычно не превышает 400 мест, а длина – 20 м. Если же помещение должно вмещать 500 человек и более необходимо ввести балкон, чтобы слушателей приблизить к лектору.
Рекомендуемые формы лекционного зала показаны на рис. 19 и 20.
Рис. 19. Рекомендуемая форма лекционного зала
Рис. 20. Целесообразная форма потолка
при значительной длине лекционного зала
Залы драматических театров
Как и в лекционных залах, прежде всего должна быть обеспечена четкость и разборчивость речи. Но в отличие от лекционных залов источники звука (актеры) располагаются в пространстве сцены, оборудованной мягкими декорациями и связанной с залом сравнительно небольшим сценическим проемом, поэтому большая доля звуковой энергии теряется в сценической коробке. При этом из-за направленности человеческого голоса доля энергии, излучаемой в зал, становится еще меньше, когда актер отворачивается от зала. В то же время актеры обладают по сравнению с лекторами более сильными и хорошо поставленными голосами, а уровень шума в зале театра обычно ниже, чем в лекционном помещении. Последние два фактора позволяют делать залы театров значительно больших размеров, чем лекционные.
Основные рекомендуемые размеры зала: длина 26–30 м (с балконом), наибольшее расстояние от последнего ряда до плоскости портала – 27 м, ширина вблизи сцены – не более 20 м, высота – до 10 м. Максимальная вместимость зала составляет 1200 слушателей. В качестве максимального объема зала, соответствующего максимальной вместимости, рекомендуется 6000 м3.
Поверхность потолка над порталом и припортальные поверхности боковых стен следует делать выпуклыми с тем, чтобы слушательские места обеспечивались первыми отражениями при расположении источника как на авансцене, так и в глубине сцены (см. рис. 7 и 11). Более удаленные от портала участки боковых стен целесообразно скашивать (секторная форма в плане) с углом раскрытия до 10о.
В залах овальной формы при наличии ярусов акустические условия благоприятны из-за хорошего рассеивания звука.
Существенное значение имеет оборудование сцены. Увеличение количества мягких кулис и декораций может несколько уменьшить время реверберации зала. Использование же фанерных декораций увеличивает время реверберации зала. Кроме того, фанерные декорации могут направить в зал полезные звуковые отражения.
Залы театров оперы и балета
В зале оперного театра необходимо обеспечить как хорошее звучание музыки, так и хорошую разборчивость пения и речитатива.
Время реверберации должно быть на 20–25 % больше, чем в драматических театрах. Рекомендуется, чтобы время реверберации на частоте 125 Гц увеличивалось на 20 % по сравнению со временем реверберации на частоте 500 Гц. Большее значение приобретает необходимость получения высокой степени диффузности звукового поля.
Характерная форма многих залов – овальная с использованием многоярусной системы для обеспечения минимального удаления последнего ряда от сцены и создания диффузного поля.
Требования к структуре звуковых отражений не столь однозначны, как в залах для речевых программ. Увеличение интенсивности прямого звука и малозапаздывающих отражений, приводящее к большой ясности звучания, является положительным фактором для разборчивости речи. В случае слишком большой ясности звучания снижается пространственное впечатление при восприятии музыки. В свою очередь рост пространственного впечатления, связанный с несколько большим временем запаздывания отражений и с большим временем реверберации, может вызвать некоторую потерю ясности звучания.
Повышения ясности звучания при одновременном увеличении пространственного впечатления можно добиться путем увеличения энергии отражений от боковых стен (рис. 21). Запаздывание этих отражений должно находиться в диапазоне 0,025–0,08 с.
Рис. 21. Благоприятные очертания боковых стен оперного театра
Примыкающие к порталу части потолка и стен часто делают в виде выпуклых звукоотражателей. При этом необходимо обеспечить правильный баланс между звучанием голоса певца со сцены и звучанием оркестра, расположенного в оркестровой яме. Оркестр, акустическая мощность которого существенно превосходит мощность человеческого голоса, не должен «подавлять» певца. Необходимо создать условия взаимной слышимости музыкантов, а также музыкантов и певцов. Успешное решение этих задач связано с правильным выбором форм припортальной зоны зала. На рис. 22 показан удачный вариант козырька над порталом.
По аналогичным соображениям боковые припортальные стенки не должны сильно раскрываться в сторону зала. Желательно, чтобы их направление в плане было близким к продольной оси зала (см. рис. 21). Такая ориентация боковых стенок позволяет также увеличить долю поступающих к слушателям боковых отражений.
Рис. 22. Благоприятная форма звукоотражающего козырька над порталом
Созданию оптимального баланса между певцами и оркестром способствует также частичное перекрытие оркестровой ямы навесом со стороны сцены (см. рис. 3). Навес позволяет «приглушить» расположенные под ним громкие инструменты оркестра и способствует взаимной слышимости музыкантов.
Некоторые рекомендуемые характеристики зала: наибольшее расстояние от последнего ряда до плоскости портала – 35 м, высота – в пределах 10 м. Максимальная вместимость зала составляет 1500–1700 слушателей. Максимальный объем зала, соответствующего максимальной вместимости, составляет 10000 –12000 м3.
Концертные залы
Концертные залы отличаются от залов оперных театров наличием эстрады вместо сцены, что позволяет расположить отражающие звук поверхности в эстрадной части зала.
Оптимальное время реверберации зала помимо объема зависит от вида исполняемой музыки. Самое большое время реверберации требуется для органной музыки, несколько меньшее – для симфонической, сравнительно небольшое – для камерной. Как и для оперного театра, рекомендуется, чтобы время реверберации на частоте 125 Гц увеличивалось на 20 % по сравнению со временем реверберации на частоте 500 Гц. Одним из основных условий получения хороших акустических условий является обеспечение высокой степени диффузности звукового поля.
В качестве верхних пределов вместимости и объема залов камерной музыки рекомендуются соответственно 400 мест и 3000 м3. Максимальная длина зала камерной музыки – 20 м.
Минимальные размеры зала, при которых симфонический оркестр звучит достаточно хорошо, следующие: высота 9 м, длина 30 м, ширина 16 м при глубине эстрады 10 м, ширине 16 м. Минимальный объем концертного зала симфонической музыки составляет 5000 м3. В таком зале может быть размещено 400–600 мест в партере, а при наличии балкона – 600–750 мест.
Максимальные размеры концертного зала могут быть значительно большими, чем оперного театра. Наибольшая удаленность зрителя от эстрады не должна превышать 45–50 м, а в партере – 40 м, максимальная длина зала симфонической музыки не должна превышать 45 м, ширина – 30–40 м, высота в среднем – до 15 м. Максимальная вместимость зала составляет 1500–2000 слушателей. Максимальный объем зала, соответствующего максимальной вместимости, составляет 12000 –20000 м3. Для регулирования времени реверберации в залы вносят дополнительное звукопоглощение. Часто используются очень мягкие кресла и сплошное ковровое покрытие.
Ширина эстрады для оркестра не должна превышать 18 м, а ее глубина и высота потолка над ней – 12 м. Минимальная удаленность слушателей от оркестра, расположенного на эстраде, составляет 6,5 м.
Характерная форма современного концертного зала показана на рис. 23.
Значительная ширина зала приводит к слишком большому запаздыванию боковых отражений и к их ослаблению. Если при этом зал имеет сильно расходящиеся стены, то боковые отражения поступают к слушателям по направлениям, близким к направлению прихода прямого звука. В результате ослабевает пространственный эффект, очень важный для восприятия музыки. Для увеличения доли боковой энергии, поступающей к слушателям, можно получить дополнительные боковые отражения, разместив слушателей отдельными зонами на разных уровнях с таким расчетом, чтобы между этими зонами образовывались вертикальные звукоотражающие стенки (рис. 24). В зале, имеющем трапециевидную форму плана, увеличения боковой энергии можно добиться путем разбивки боковых стен на секции, размеры которых позволяют получить направленные (геометрические) отражения (рис. 25).
Важной частью зала является зона расположения оркестра, включающая эстраду и окружающие ее поверхности стен и потолка. Отражения от этих поверхностей должны поступать не только к слушателям, но и к музыкантам, улучшая условия взаимной слышимости.
Рис. 23. Типичная форма современного концертного зала
Рис. 24. Пример размещения зрительских мест
отдельными зонами на разных уровнях
Рис. 25. Распределение первых отражений
от боковых стен зала трапециевидной формы:
а – гладкие боковые стены; б – боковые стены, расчлененные на секции
Залы многоцелевого назначения
В залах клубов, актовых залах учебных заведений и т. п. акустические условия должны быть достаточно хорошими при самых разнообразных программах, хотя эти условия часто противоречивы.
Чаще всего принимается компромиссное решение. В зале обеспечивается сравнительно небольшое время реверберации, а его внутренние поверхности формируются таким образом, чтобы часть из них направляла к слушателям интенсивные малозапаздывающие отражения, увеличивая ясность звучания, в то время как другая часть создавала рассеянное отражение звука, повышающее диффузность звукового поля. Это достигается при помощи различной степени расчленения отдельных поверхностей зала (рис. 26).
Как и в музыкальных залах, ранние отражения желательно получить преимущественно от боковых стен. Это позволит усилить пространственное впечатление наряду с увеличением ясности звучания.
Наиболее оправдано компромиссное решение для многоцелевых залов средней вместимости (300–1200 мест). В таких залах нет особой необходимости в большом времени реверберации, так как симфонические концерты здесь – редкое явление. Длина зала от занавеса сцены до задней стенки не должна превышать 26 м. Максимальный объем зала составляет 1500–6000 м3.
В крупных многоцелевых залах акустическое решение связано с использованием средств электроакустики. В зале обеспечивается необходимое для речевых программ время реверберации. Увеличенное время реверберации при исполнении концертных программ осуществляется с помощью систем искусственной реверберации. Второй подход к акустическому решению крупных залов основан на использовании переменного звукопоглощения, а также трансформации звукоотражающих поверхностей и объема зала.
Рекомендуемые размеры сценического (эстрадного) пространства приведены в табл. 5.
Рис. 26. Пример расположения внутренних поверхностей зала,
обеспечивающих направленное и рассеянное отражение звука