Общие постулаты акустического проектирования залов

Часть 1. Улучшение акустических характеристик помещений

Общие постулаты акустического проектирования залов

Для формирования у читателя общего представления о современных залах разного целевого назначения прежде необходимо их классифицировать на предмет их оборудования акустическими системами и использования архитектурного пространства зала для создания и улучшения акустических характеристик восприятия звука в помещениях.

С этих позиций зрительные залы можно разделить на три группы:

Первая — залы с естественной акустикой, т.е. помещения, в которых зрители слушают звучание голоса или инструмента непосредственно и где качество звучания зависит от акустических свойств помещения, создаваемых архитектурно-строительными средствами;

К ним относятся театральные помещения – как драматические, так и музыкальные.

Концертные помещения: залы, создаваемые специально для концертных выступлений по широкой программе — от симфонического оркестра до камерных ансамблей и солистов.

И речевые помещения – такие как учебные аудитории, лекционные залы, конференц-залы, залы для собраний и т.п.

Залы первой группы возникли очень давно, и до нашего времени представляют собой наиболее распространенный тип зрительного зала.

Вторая – залы, в которых зрители слушают звучание только при помощи звуковоспроизводящей аппаратуры;

Вторая группа помещений включает в себя в основном зрительные залы кинотеатров. Эта группа имеет свою классификацию: обычные кинотеатры, широкоформатные, круговые панорамы. Передача звука в зрительных залах кинотеатров осуществляется при помощи одноканальной и многоканальной стереофонических систем.

Третья — залы, в которых зрители слушают звучание и непосредственно, и при помощи систем звукоусиления.

К третьей группе помещений относятся залы, строительство которых началось сравнительно недавно. Это так называемые залы многоцелевого назначения, снабжаемые электроакустическими системами не только для демонстрации кинофильмов, но и для усиления звука. Появление таких залов вызвано необходимостью собирать большие ауди-тории для проведения концертов, конгрессов, съездов, устройства спектаклей и демонстрации кинофильмов.

Каждая из этих групп предъявляет свои специфические требования к организации архитектурного пространства зала, и в дальнейших статьях мы остановимся на каждой подробно. Здесь же попробуем пробежаться по верхами, так сказать, и рассмотреть общие постулаты, необходимые для получения комфортных акустических характеристик концертных или других действий происходящих в залах.

Объединяет все три группы залов неизменно одно, это общие требования к залам с естественной акустикой. Хорошим акустическим качеством характеризуются помещения, где выполнены следующие основные требования:

  • обеспечение всех зрителей достаточной звуковой энергией;
  • создание диффузного звукового поля;
  • исключение эха и фокусировки звука;
  • обеспечение оптимального времени реверберации;
  • минимизация посторонних шумов.

Улучшение акустических характеристик помещений достигается рациональным выбором размеров и формы зала в комплексе с отделкой интерьера, учитывая конечно, шумоизоляцию ограждающих конструкций.

Общие постулаты акустического проектирования залов

Можно сразу выделить некоторые общие правила, которые необходимо соблюдать при проектировании залов любой из трех категорий.

Необходимо учесть, что большие гладкие поверхности не способствуют достижению диффузности звукового поля. Особенно непривлекательны с этой точки зрения параллельные стены, приводящие к образованию так называемого «порхающего» эха.

Отклонение от параллельных стен на 2÷3° или одной стены на 5÷6° ослабляет образование «порхающего» эха. Для повышения диффузности желательно, чтобы большая часть поверхностей создавала рассеянное (ненаправленное) отражение. До-стигается это членением поверхностей балконами, пилястрами и нишами.

В случаях, когда невозможно изменить конструктивные особенности помещения зала, устранить повторяющееся эхо или флаттер, как его еще называют, возможно, размещением полуцилиндрических дефлекторов. Выполнить дефлекторы можно из фанеры или гипса, если же процесс изготовления кажется вам трудоемким, то хорошим решением будут готовые дефлекторы » Пенолит» из пенополиуретана.

Для подбора диаметра полуцилиндров следует руководствоваться простым правилом. На поверхностях, создающих малозапаздывающие отражения, членения должны быть слабыми и соответственно диаметр дефлекторов небольшим. Сильно расчленять рекомендуется поверхности, не дающие направленных ранних отражений.

Следующим правилом, которым при проектировании залов желательно не пренебрегать это отношение его длины к средней ширине — более 1, но менее 2. При отношении меньше 1 (широкий зал) наблюдается запаздывание отражений от боковых стен, и, как правило, ухудшается слышимость на боковых местах. В тех же пределах же-лательно иметь отношение средней ширины к средней высоте. Длина зала (от задней стены до занавеса) не должна превышать 30 м. При большой высоте потолка первые отражения не поступают в партер, а в первых рядах запаздывают.

Объём зала на одного зрителя принимается, как правило, в пределах 4÷8 м3 в зависимости от назначения. Залы с удельным объёмом более 8 м3 являются концертными с повышенным временем реверберации и запаздыванием первых отражений.

Отдельно необходимо сказать о балконах. В залах вместимостью более 600 человек целесообразно их устройство. Этим достигается уменьшение удельного объёма и расчленение стен. Отношение выноса балкона к средней высоте подбалконного пространства рекомендуется принимать не более 1,5, иначе разборчивость речи и качество звучания музыки в подбалконном пространстве ухудшается. Потолок балкона необходимо предусматривать наклонным с подъёмом в сторону сцены. Наклон должен быть таким, чтобы отражения поступали в заднюю часть зала. При большом угле наклона имеют место отражения в среднюю часть зала, что может привести к образованию эха при значительных его размерах.

Теперь остановимся на улучшении акустических характеристик помещений для каждой из групп более подробно.

Первая группа – это залы с естественной акустикой.

Лекционные залы

Общие постулаты акустического проектирования залов

Основным критерием оценки акустического качества лекционных и других подобных помещений служит разборчивость речи, которая непосредственно связана со временем запаздывания первых отражений. Для хорошей разборчивости речи необходимо обеспечить приход этих отражений, запаздывающих по сравнению с прямым звуком не более чем на 0,03 с.

Время реверберации должно быть сравнительно невелико — существенно меньше, чем для залов другого назначения.

При проектировании и улучшение акустических характеристик таких помещений необходимо иметь в виду, что источником звука здесь является человеческий голос, мощность которого принципиально ограничена и, кроме того, звуковая энергия в этом слу-чае распространяется в виде волны, близкой к сферической, т.е. по всем направлениям примерно одинаково. Это значит, что с увеличением расстояния от оратора количество звуковой энергии резко падает (пропорционально квадрату расстояния). Таким образом, размеры аудиторий для непосредственной передачи речи ограничены.

Рассмотрим аудиторию простейшей формы в виде параллелепипеда и попытаемся установить её максимальные размеры, при которых может быть обеспечена высокая степень разборчивости речи. Очевидно, что в малой аудитории, во-первых, количество прямой звуковой энергии достаточно велико на любом зрительском месте, во-вторых, отражённая энергия (энергия первых отражений) подходит вслед за прямой через отрезки времени гарантированно меньшие 0,03 с. Кроме того, в таких аудиториях при наполнении их людьми время реверберации ввиду малого объёма всегда невелико. Это обстоятельство иногда вводит архитекторов в заблуждение. Достижение высокой разборчивости в небольших помещениях, не обработанных акустически, даёт им основание для проектирования подобных же помещений, но значительно больших размеров и сложной конфигурации без анализа акустики в предположении, что и в них слышимость будет хорошей. Неудачные результаты вместо критического отношения к собственному творчеству приводят зачастую к убеждению о несовершенстве методов архитектурной акустики. Между тем есть постулат, что при увеличении объёма помещения время реверберации растёт, увеличивается степень запаздывания первых отражений. Всё это приводит к неудовлетворительным результатам.

Общие постулаты акустического проектирования залов

Если же облицевать поверхности стен материалами или конструкциями с большими значениями коэффициентов звукопоглощения, расположив их случайным образом, что, как правило, и делают, то время реверберации можно резко снизить, но потерять при этом энергию первых отражений. В этом случае разборчивость речи зависит уже только от энергии прямого звука, которая, как известно, интенсивно уменьшается по мере увеличе-ния расстояния от источника звука к слушателю.

Опыт показывает, что максимальное удаление слушателя от оратора не должно превышать 20 м.

В больших аудиториях места для зрителей целесообразно располагать в виде амфитеатра. Это не только повышает разборчивость речи, но и сокращает расстояние от сцены (эстрады) до наиболее удаленного места, что улучшает видимость.

При неудачной форме зала (например, высоких потолках) улучшение акустических характеристик помещений может быть достигнуто устройством специальных отражателей звука, располагаемых над сценой или на участках боковых стен, примыкающих к эстраде. Такие отражатели равномерно распределяют звуковую энергию по залу. Отражатели рекомендуется выполнять из материалов с низким коэффициентом звукопоглощения, например, фанеры значительной толщины.

Определив форму отражателя и высоту его расположения, проверяют разность ходов прямого и отражённого звука для различных точек зала и особенно для мест, расположенных на расстоянии менее 10 м от источника. При большем расстоянии запаздывание уменьшается. При определении размеров отражателя необходимо помнить, что он хорошо отражает звук с длиной волны меньше минимального размера отражателя примерно в 1,5 раза.

Продолжение следует…

Часть 2. Проектирование залов драматических театров и помещений для воспроизведения музыки

Общие постулаты акустического проектирования залов

Залы драматических театров

Зрительные залы драматических театров, как и лекционные залы, служат, в основном, для передачи речи. Вместе с тем они обладают и некоторыми акустическими преимуществами перед лекционными помещениями и конференц-залами.

Во-первых, источником звука в них служит профессионально поставленный голос актёра, который при равной мощности воспринимается более отчётливо, чем голос оратора.

Во-вторых, практически всегда, когда на сцене происходит действие, напряжение зрителя повышается, что вызывает снижение общего шума аудитории. Эти особенности позволяют располагать зрительские места на большем расстоянии от сцены, чем в обычной речевой аудитории.

Но, при проектировании залов драматических театров существуют обстоятельства, затрудняющие решение акустических вопросов:

– действие спектакля происходит на сцене в декорациях и кулисах, чаще всего изготавливаемых из материалов, хорошо поглощающих звук;

– сама сцена обладает большим объёмом (колосниковая зона), часть которого скрыта пор-талом, являющимся хорошим экраном для звуковых волн практически любой длины;

– в верхней части портала, как правило, располагаются колосниковые системы, к которым подвешиваются декорации, обладающие, как правило, большими значениями коэффициентов звукопоглощения;

– наконец, в зрительном зале драматического театра может звучать не только речь, но и музыка, сопровождающая спектакль. С ней обычно связывают использование электроакустической аппаратуры.

Время реверберации звука в залах драматических театров с учётом перечисленных особенностей принимается несколько большим по сравнению с лекционными залами.

При проектировании размеров зала драматического театра (в частности, его длины) определяющим становится взаимоотношение актера и зрителя во время спектакля. Первому нужен психофизический контакт с аудиторией, вторым — не только хорошая слышимость, но и видимость. С этих позиций максимальное удаление зрительского места от сцены не должно быть более 25 м в партере и 27.. .28 м — на балконе. Примерно такие же максимальные расстояния целесообразны и по соображениям акустики.

Очень большое влияние на акустические качества залов оказывает выбор высоты потолка. Традиционно в драматических театрах предпочитают ярусное расположение зрителей, что приводит к большой высоте зала. Следствием этого является наличие в первых рядах запаздывающих ранних отражений. Кроме того, глубокие сцены и портал часто приводят к тому, что при нахождении актёра далеко от авансцены ранние отражения в первые ряды вовсе не поступают. По современным представлениям высота потолка зрительных залов в драматических театрах должна составлять 10÷12 м, что обеспечивает приход отражённых звуковых волн по всей площади зала за время, не превышающее 0,05 с. Такое запаздывание еще вполне допустимо.

В последнее время, при проектировании драматических театров, над порталом часто делают наклонные козырьки, что позволяет устранить отрицательные свойства высоких потолков.

Общие постулаты акустического проектирования залов

При конструировании козырьков необходимо помнить о выборе их минимальных размеров. В противном случае отражение низких частот будет менее интенсивным, и это отразится на тембре звучания речи. Материалом отражающей поверхности лучше всего выбирать дерево.

Ширину зала рекомендуется принимать не более 20 м (вблизи сцены). Ширина портала сцены, чаще всего, меньше передней стены. Размеры простенков не должны быть большими, иначе при передвижении актера вглубь сцены на боковые места передней части зала не будут поступать первые отражения. При наличии же сравнительно больших простенков целесообразно устраивать у самого портала жёсткие звукоотражающие кулисы или ограждающие портал боковые стенки.

Отметим некоторые особенности, имеющие место применительно к форме залов. При проектировании драматического театра, с криволинейными очертаниями, необходимо учесть, что звуковая энергия, отражённая от боковых поверхностей, может распространяться вдоль стен по периметру зала. Отражения от задней стены концен-трируются в зависимости от её кривизны в той или иной части зала, что, как правило, приводит к ухудшению слышимости в остальных частях партера. В залах овальной формы при наличии ярусов акустические условия в целом благоприятны. Примером таких благоприятных условий может служить зрительный зал Александринского театра в Санкт-Петербурге. Современные овальные залы почти всегда не являются ярусными, а потому малопригодны для проектирования в них драматических театров.

В залах с секторной формой плана распределение первых отражений зависит от угла раскрытия боковых стен. Чем больше этот угол, тем меньше отражений направляется в среднюю часть зала. При угле раскрытия, равном горизонтальному углу видимости (22°30/) первые отражения вообще не поступают в среднюю по длине треть зала. При угле 10° каждая боковая стена обеспечивает первыми отражениями половину зала, разделенного диагональю. Лишь на небольшой площади передней его части они отсутствуют.

Равномерное распределение звуковой энергии боковыми стенами может происходить в залах с параллельными стенами. Однако при ширине зала более 20 м первые отражения в переднюю половину зала приходят с большим временем запаздывания — более 0,05 с, что резко снижает разборчивость речи. Кроме того, в таких залах возможно образование «порхающего» эха.

В заключении некоторые замечания о планировке балконов с целью обеспечения хорошей слышимости. При решении этого вопроса не следует руководствоваться только задачами обеспечения хорошей видимости и экономичности. Подобный подход часто приводит к расположению глубоких балконов низко друг над другом. В таком случае подбалконное пространство обеспечивается только энергией прямого звука. Отражённая звуковая энергия либо вовсе не попадает в это пространство, либо она настолько недостаточна, что не способствует повышению разборчивости речи и не обогащает тембра звучания голоса.

Одним из важнейших условий планировки балконов является такое их расположение над партером и друг над другом, чтобы в каждом подбалконном пространстве помещалось не более 4÷5 рядов зрительских мест. При этом важно, чтобы высота подбалконного пространства была не менее 4 м, а над последним рядом — 3÷3,5 м. Когда количество рядов под балконом увеличивается, необходимо увеличить и высоту над рядами, чтобы отражённая звуковая энергия могла туда свободно проникнуть.

Помещения для воспроизведения музыки

Зрительные залы для передачи музыки могут быть двух типов: театральные и концертные.

Общие постулаты акустического проектирования залов

С точки зрения проектирования в них акустики эти залы относятся к самым сложным. Чисто технически сложность заключается в том, чтобы не исказить звучание, имеющее место в очень широком диапазоне частот. Вторая трудность формируется уже не смыс-ловыми, каковыми, например, в речевых залах являются требования к разборчивости голоса, а эстетическими качествами. Очевидно, что установление связи между эстетическим восприятием звучания с его физическими характеристиками, а, следовательно, и с архитектурно-акустическим решением — задача исключительно тон-кая. Каждый случай создания таких помещений требует специальных знаний, опыта и необходимой доли чутья у проектанта. Не случайно в мировой практике наряду с прекрасными залами появляются и неудачные, несмотря на то, что и те, и другие построены под руководством опытных акустиков.

Общие принципы проектирования залов театров оперы и балета остаются в основном теми же, что и залов драматических театров. Более того, зрительный зал оперного театра принадлежит к наиболее старым сооружениям, его архитектурный тип вошел в практику проектирования и строительства как классический. В оперных театрах большее значение, по сравнению с драматическими, приобретает необходимость получения диффузного звукового поля. Время реверберации в таких залах должно быть на 20÷25 % больше по сравнению с залами драматических театров.

Характерной формой многих классических залов театров оперы и балета является овальная (подковообразная). Для обеспечения минимального удаления последнего ряда от сцены потребовалась многоярусная система. Например, Большой театр в Москве при количестве мест 2100 имеет шесть балконов, театр оперы в Одессе имеет пять балконов и вмещает 1700 зрителей, Мариинский театр в Санкт-Петербурге имеет также пять балконов. Все балконы отличаются небольшой глубиной, что облегчает распространение прямых и отражённых звуковых волн. Балконы со зрителями обладают большим звукопоглощением, поэтому интенсивность отражённых звуковых волн относительно неве-лика и фокусирование овальной задней стеной неопасно, тем более, что центр кривизны, как правило, располагается за сценой. В то же время балконы, расчленяя общую поверхность стен, способствуют созданию диффузного звукового поля.

Приведем некоторые рекомендации для проектирования залов оперных театров:

– время реверберации (в зависимости от объёма) — в пределах от 1,2 с до 2,1 с;

– высота — от 10 м и более;

– длина — до 30 м;

– удельный объём — 6÷8 м3/чел.;

– время запаздывания первых отражений может достигать 0,05 с.

Концертные залы наиболее сложны в части проектирования акустики. Прежде всего, необходимо оценить размеры этих залов. Подходить к этому вопросу необходимо с двух сторон:

– каковы должны быть максимальные размеры зала для создания на любом зрительском месте достаточного количества звуковой энергии;

– каковы допустимые минимальные размеры для обеспечения пространственного эффекта звучания исполнителей в широком диапазоне.

Опыт показывает, что минимальной высотой, при которой может быть достигнуто хорошее звучание симфонического оркестра, следует считать 9 м. Если при этом минимальные размеры эстрады для размещения симфонического оркестра составляют: глубина — 10 м, ширина — 16 м, а из рекомендуемых соотношений длины к высоте зала принято от 3 : 1 до 2,5 : 1, то при высоте 9 м получаем длину зала от 27 до 23 м. Таким образом, минимальными размерами зала вместе с эстрадой следует считать от 37x18x9 до 33x16x9 м. При этом минимальный объём зала составит 6000÷4700 м3. В зале такого объёма можно расположить от 400÷500 (при отсутствии балкона) до 600÷750 человек (при наличии балкона).

Заметим, что указанные размеры минимальны, даже если зал рассчитан на меньшую вместимость. Причем и в том случае, когда зал проектируется в качестве студии звукозаписи симфонического оркестра, т.е. на присутствие зрителей не рассчитывается, его объём нельзя уменьшить, так как минимальные размеры здесь выбираются прежде всего для оптимального звучания оркестра независимо от того, сколько человек его слушают.

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на качество звучания музыки в концертных залах, выступает начальный участок реверберационного процесса или, точнее, структура ранних отражений. Оптимальное звучание музыки и максимальный пространственный эффект её восприятия получается, если вслед за прямым звуком приходит первое интенсивное отражение через 0,02÷0,03 с, а следующее за ним — через 0,015÷0,02 с. При этом приход первого отражения предпочтителен с фронтальной стороны, второго — от боковых стен. Опыт показывает, что в лучших концертных залах так оно и есть: в Большом зале Московской консерватории запаздывание первого отражения составляет 0,21÷0,26 с, в концертном зале Зальцбурга — 0,023 с, в Большом зале в Штутгарте — 0,029 с, в Каракасе (университетская аудитория) — 0,03 с и т.п.

В концертных залах вместо сцены с декорациями устраивается эстрада. Кроме того, современные концертные залы даже при очень большой вместимости редко строятся по ярусной системе. Такое построение залов создало возможность устройства жёстких, хорошо отражающих звук ограждений вокруг площадки на эстраде, подкрепляя прямую звуковую энергию интенсивными ранними отражениями. Эти ограждения получили название акустической раковины, которая устанавливается как в закрытых, так и на открытых концертных площадках.

Форма концертного зала может быть разнообразной. Например, Большой зал Московской консерватории, акустика которого совершенна, представляет собой параллелепипед. Небольшая ширина зала и отделка поверхностей создают практически диффузное звуковое поле. Здесь не было необходимости членения поверхностей. В Колонном зале Дома Союзов и в Большом зале Петербургской филармонии, ширина которых относительно велика, хорошее рассеяние звуковой энергии достигается при отражении от двух рядов колонн, ограждающих основную часть зрительских мест.

Необходимая диффузность звукового поля в современных больших концертных залах достигается самыми разнообразными способами.

Общие постулаты акустического проектирования залов

Можно привести много примеров, где стены и потолок расчленены отдельными поверхностями, расположенными в разных плоскостях и под разными углами. Размеры неоднородностей необходимо выбирать так, чтобы не искажалась частотная характеристика звуковой энергии. На низких частотах из-за явлений дифракции количество отражений энергии становится меньше, чем на средних и высоких частотах, и нарушается частотный баланс при звучании различных инструментов.

При проектировании театров и концертных залов необходимо уделять большое внимание выбору материала строительных конструкций, предназначенных для отражения звуковой энергии. Например, введение дерева как основного материала таких конструкций, создаёт в концертных залах особенно приятные акустические условия. Правда, против дерева имеются и серьезные возражения, так как широкое развитие новых материалов позволяет найти более экономичные, а главное — более безопасные с пожарной точки зрения решения.

При выполнении проекта концертного зала большое значение помимо количества имеет и расположение необходимых звукопоглощающих материалов и конструкций для обеспечения требуемого времени реверберации.

Окончание следует…

Часть 3. Проектирование кинотеатральных залов и залов многоцелевого назначения

Кинотеатры

В кинотеатрах в качестве источника звука используются громкоговорители, мощность которых намного больше мощности голоса человека. Поэтому уровень прямого звука в них достаточно высок даже на больших расстояниях от экрана. При этом роль отра-жённого звука уменьшается и, следовательно, к форме отражающих поверхностей в плане и разрезе могут быть предъявлены менее жёсткие требования, чем в театральных залах.

Тем не менее, при проектирование кинотеатральных залов, необходимо, чтобы геометрическая форма зала и очертание его внутренних поверхностей, обеспечивали правильное распределение отражённого звука и достаточную диффузность звукового поля. Запаздывание первого интенсивного отражения не должно превышать 0,03 с.

Кинотеатры с обычным экраном рассчитываются на вместимость до 300 зрителей; при вместимости от 300 до 600 мест проектируют широкоэкранные кинотеатры, а при 800÷4000 мест — широкоформатные.

Залы вместимостью до 800 мест предусматриваются, как правило, без балконов. В залах вместимостью более 1200 мест балкон становится уже необходимым, так как размеры экрана не могут быть сколь угодно велики. По условиям яркости широкоформатный экран не может превосходить 26÷30 м по хорде. Такому размеру соответствует проекционное расстояние 42÷48 м, что позволяет разместить в амфитеатре 1400÷1600 мест.

Общие постулаты акустического проектирования залов

Из условия синхронного восприятия изображения на экране и звука максимально допустимая длина зала не должна превышать 50÷60 м.

Введение балконов не только улучшает технико-экономические показатели залов, но и позволяет выбирать их пропорции более благоприятными с акустической точки зрения. Однако при проектировании балконов часто допускаются ошибки, приводящие к неудовлетворительной слышимости в подбалконном пространстве, когда места, находящиеся там, лишаются основной части отражённой звуковой энергии. Длина подбалконного пространства не должна превышать 4÷5 рядов мест. Высота у последнего ряда должна быть не менее 3 м. Если же необходим длинный балкон, то его следует располагать за пределами задней стены. Отражающие поверхности под балконом нельзя обрабатывать звукопоглощающими материалами и конструкциями.

Очень полезным, с позиций акустики кинозала, является решение расположения мест в виде круглого амфитеатра. Во многих залах, где превышение последнего ряда над первым составляет 3,5÷4 м, распределение звуковой энергии по залу и качество звучания на большинстве мест оказываются практически одинаковыми.

Для простых форм зала можно указать основные пределы отношения длины к ширине и высоте: от 2,5 : 1,5 : 1 до 4,5 : 2,5 : 1. Форма же в плане может быть прямоугольной, трапецеидальной, овальной и многоугольной. Удельный объём зала принимается примерно таким же, как и в драматических театрах, то есть около 4,5 м3 на одного зрителя.

При проектирование кинотеатральных залов в передней части кинозала обычно предусматривается эстрада, отделяющая экран и места первого ряда. Звуковая энергия от громкоговорителей распространяется не только прямо к зрителям, но и отражается от потолка в передней части над эстрадой. Если высота потолка большая, то может оказаться, что запаздывание первых отражений от него и верхних частей боковых стен будет недопустимо большим (0,05 с). Поэтому части потолка и боковых стен вокруг предэкранной части зала необходимо обрабатывать звукопоглотителями. Боковые стены обычно также обрабатываются звукопоглотителями от уровня установки гром-коговорителей до потолка.

На отечественный кинорынок вышла последняя разработка компании Dolby laboratories – платформа Dolby Atmos. Современные мощные акустические системы увеличились в своём количестве в кинозале вдвое, это потребует использование более эффективных поглотителей звука.

Нижняя часть боковых стен эффективно и равномерно отражает звук в зал, поэтому эта часть стен должна иметь невысокий коэффициент звукопоглощения. Для этих целей применяются листы хорошо отражающих звук материалов – ГКЛ, ГВЛ, фанеры или им подобных.

Высота в передней части зала обычно получается значительной из-за большой высоты экрана. Если для уменьшения объёма зала наклонить потолок к задней стене, то увеличится разность пути прямой и отраженной от потолка энергии. При большой высоте это может привести к ухудшению разборчивости речи. Для устранения этого дефекта необходимо потолок обработать эффективными звукопоглощающими и звукорассеивающими материалами и конструкциями.

Фонограмма кинофильма принципиально содержит отрезки как речи, так и музыки. А, как известно, требования к акустическим условиям для оптимального звучания в обоих случаях резко отличаются.

Общие постулаты акустического проектирования залов

При рассмотрении реверберационного процесса в зале существуют два независимых критерия оценки акустических условий: структура ранних отражений и время реверберации. При этом оптимизация качества звучания речи и музыки в помещении достигается как при различной структуре ранних отражений, так и при разной длительности реверберационного процесса (времени реверберации).

Роль структуры ранних отражений практически сведена к усилению сигнала прямой энергии, а время запаздывания первых отражений лишь определяет степень «пространственного впечатления» от помещения и создание эффекта объёмности звучания. Последний фактор в основном играет наиболее существенную роль при звучании музыки. В этом случае важным является запаздывание первого отражения вслед за прямым звуком на 20÷30 мс. Вместе с тем при большом запаздывании ранних отраже-ний снижается разборчивость речи. Оптимизация же структуры ранних отражений для озвучения речи приводит к «сухому, безжизненному» звучанию музыки.

Точно также для достижения высокой разборчивости речи требуется минимальное время реверберации, так энергия реверберационного процесса способна маскировать прямой звук. Для оптимального же звучания музыки время реверберации предпочтительно удлинять, чтобы достичь тембральной окраски и объёмности звучания. При проектирование кинотеатральных залов этому параметру следует уделять серьёзное внимание.

Как показали исследования, оптимальное восприятие разных звуковых сигналов достигается при плавном затухании звуковой энергии на завершающем участке реверберационного процесса. Последний фактор определяется третьим существенным критерием акустических условий — степенью диффузности звукового поля.

В помещениях, оборудованных системой звуковоспроизведения, количество излучаемой прямой звуковой энергии для обеспечения необходимой площади зрительских мест практически неограниченно. Следовательно, роль ранних отражений в качестве фактора повышения разборчивости речи теряет смысл. Следует отметить, что в помещении с фиксированным месторасположением источников звука и площади, занятой зрителями, достаточно точно известны части поверхностей, от которых отражения звука приходят к зрителям в начальном интервале реверберационного процесса. Допустим, что эти части поверхностей облицованы эффективным поглотителем звука с высоким коэффициентом поглощения, в этом случае начало реверберационного процесса наступает не сразу после прихода прямого звука, а через интервал времени, занимаемый начальным участком процесса. При этом уровень звуковой энергии в начале реверберационного процесса окажется на величину AN ниже уровня прямой энергии. Этот скачок может быть увеличен, если в зрительной части зала оборудовать поверхности звукорассеивающими элементами для повышения диффузности. Очевидно, в этом случае время реверберации может быть увеличено без опасения маскировки прямого звука. Увеличение времени реверберации в известной мере компенсирует для звучания музыки отсутствие ранних отражений, «оживляет» акустическую обстановку и создает эффект объёмности звучания.

Такой метод оборудования зала позволяет сохранить высокую степень разборчивости и значительно улучшить условия для звучания музыки. Кроме того, метод даёт практические возможности архитектурного проектирования зала, не связывая авторов проекта необходимостью размещать в зрительной его части большое количество специальных поглотителей звуковой энергии.

Таким образом, задача акустического проектирования залов кинотеатра сводится, во-первых, к определению мест расположения эффективных звукопоглотителей на частях поверхностей и звукоотражателей отражения от которых приходят на зрительские места в начальном интервале времени реверберационного процесса, во-вторых, к выбору такой формы зала и оформлению его поверхностей, чтобы в зрительской части была достигнута достаточно высокая степень рассеяния звука.

При таком решении зрительного зала может быть допущено значительное увеличение времени реверберации, что приводит к повышению качества звучания музыки при сохранении высокой разборчивости речи.

Залы многоцелевого назначения средней вместимости

Общие постулаты акустического проектирования залов

Вместимость таких залов составляет от 400 до 1200 человек, а объем 1500÷6000 м3. Их строят, как правило, для клубов, в качестве киноконцертных залов, актовых залов учебных заведений, конференц-залов.

В залах многоцелевого назначения акустические условия должны быть достаточно хорошими при самых различных мероприятиях (лекции, спектакли, музыка, показ кинофильмов). Естественно, что такое разнообразие программ использования зала приводит к необходимости удовлетворять довольно противоречивым требованиям к акустике. Возникающие противоречия могут быть уменьшены разумным компромиссом между акустическими требованиями, предъявляемыми различными функциями использования залов.

Приведём некоторые данные по залам многоцелевого назначения, которые как раз и свидетельствуют о возможности достижения необходимой степени компромисса.

Удельный объём залов должен составлять 4÷6 м3/чел. При наличии сценической коробки объём зала определяется без учёта объёма сцены. Отношение длины зала к его ширине должно быть более 1 и не более 2. Длина зала от занавеса до задней стены не должна превышать 25 м. В таких же пределах желательно иметь и отношение ширины зала к его средней высоте (т.е. 1:1). В залах вместимостью более 600 человек целесообразно иметь один или несколько балконов. Время запаздывания первых отражений — 0,02÷0,03 с. При большем времени запаздывания первых отражений ухудшается разборчивость речи.

При выборе формы зала необходимо, чтобы большая часть энергии направлялась в заднюю его часть. Здесь возможно (но не обязательно) увеличение времени реверберации на частоте 125 Гц до 40 %.

Рекомендуется оборудование таких залов мягкими или полумягкими креслами, что делает время реверберации менее зависящим от степени заполнения зала зрителями.

Основные особенности залов, оборудованных электроакустическими системами.

Залы, оборудованные электроакустическими системами (системами озвучивания), делят на две группы:

1. Залы, в которых зрители воспринимают звук как непосредственно со сцены, так и при помощи звукоусиления (лекционные, концертные залы, залы многоцелевого назначения);

2. Залы, в которых зрители воспринимают звук только с помощью звуковоспроизводящей системы.

Целесообразность использования систем звукоусиления в залах первой группы определяется их большими размерами. В залах многоцелевого назначения большого объёма помимо усиления звука специальные электроакустические системы могут выполнять еще и функции регулирования времени реверберации. В таком случае они называются амбиофоническими.

Системы звукоусиления в лекционных и театральных залах предназначаются только для усиления речи. При исполнении концертных программ звукоусиление может потребоваться солистам, которых сопровождает оркестр. В обоих случаях микрофон, принимающий сигнал для его последующего усиления, находится в звуковом поле громкоговорителей, излучающих уже усиленный сигнал в зал. Поэтому система зву-коусиления является системой с акустической обратной связью.

Выбор электроакустической аппаратуры, мест размещения микрофонов и громкоговорителей, коррекция частотной характеристики усиления должны осуществляться совместно с архитектурно-планировочным решением зала.

Общие постулаты акустического проектирования залов

Для усиления концертных программ и солистов в больших залах используется многоканальная стереофоническая система, позволяющая получать не только высококачественное усиление, но и сохранять акустическую пространственную картину. Обычно применяют многоканальную систему звукоусиления. Каждый из каналов имеет на входной стороне группу микрофонов. От микрофонов сигналы после усиления поступают к громкоговорителям и затем в зал. Сигнал, принятый микрофоном, ближайшим к источнику, имеет более высокий уровень по сравнению с сигналами, принимаемыми другими микрофонами. Кроме того, первый сигнал опережает другие по времени. Данное соотношение уровней и временных сдвигов сохраняется и в сигналах, излучаемых громкоговорителями, что создает необходимый стереофонический эффект. Громкого-ворители центрального канала располагаются, как правило, над средней частью портала сцены, а громкоговорители боковых каналов — по краям портала и ниже громкоговорителей центральной группы. Вся система может управляться с центрального поста.

В залах многоцелевого назначения необходимо управление временем и частотной характеристикой реверберации. Эта задача решается с помощью специальных систем искусственной реверберации.

В залах, оборудованных электроакустическими системами, существенно большее значение имеет прямая звуковая волна. Поэтому при проектирование таких залов их поверхности в большей степени, чем в залах с естественной акустикой, подвергаются отделке звукопоглощающими материалами. Отсюда — архитектор здесь более свободен в выборе формы поверхностей этих помещений, архитектурных членений и относительных размеров самих помещений. Тем не менее, основные акустические требования, опреде-ляющие выбор объёмно-планировочных решений залов, оборудованных электроакустическими системами, остаются в основном теми же, что и для залов с естественной акустикой.

Залы многоцелевого назначения, предназначенные для трансляции звуковых программ различного типа, проектируются при помощи архитектурно-планировочных средств, которые обеспечивают изменение акустических свойств помещения в зависимости от вида программ.

Для регулировки характеристик звукового поля применяются: подвижные отражатели, поднимающиеся шторы-драпировки, раздвижные перегородки, вращающиеся экраны, имеющие различное звукопоглощение на внешней и тыльной сторонах, методы и устройства, предназначенные для изменения объёма помещения.

Изменение объёма зала возможно путём специального конструирования оркестровой раковины и передвижных перегородок.

При присоединении объёма оркестровой раковины к объёму зала время ревербе-рации может быть увеличено на 0,2 с на средних частотах. Отделение раковины от зала достигается опусканием экрана и изменением отражателей на стенах и потолке. Оркестровая раковина (акустическая раковина) позволяет не только регулировать объём зала. Ограждающие поверхности раковины обеспечивают требуемую структуру ранних отражений. Устройство разборной раковины позволяет использовать зал для концертных программ, спектаклей и кинопоказа.

При использовании залов для демонстрации фильмов необходимо изменять ширину сцены в зависимости от размера экрана, что может быть достигнуто с помощью подвижных отражателей типа ширм. Одним из возможных приёмов оборудования сцены является использование подвижного портала или портальных кулис, с которыми можно совместить отражатели и громкоговорители.

Методы акустического проектирования помещений, залов различного назначения мы подробно рассмотрим в следующих статьях.

По материалам http://www.aspd.ru/