Vilhelm Lassen Jordan, M. Sc., Ph. D.
Acoustical Design of Concert Halls and Theatres
A Personal Account
Applied Science Publishers Ltd., London
В.Л. Йордан
Акустическое проектирование концертных залов и театров
Перевод с английского С.А. Хомутова
Под редакцией канд. техн, наук Л.И.Манриненко
Мпскня
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие	........................	3
Введение	..................... „	......	4
Глава 1. Ранние исследования ....................................6
Глава 2. Краткий исторический обзор ........ 21
Глава 3. Многоцелевые залы (ранний период)......................32
Глава 4. Разработка критериев и исследования на моделях (I) .	,	46
Глава 5. Театр штата Ньто-Порк и Метрополитен Опера. Национальные театры Латинской Америки.........................61
Глава 6. Сиднейский оперный театр........................	.	72
Глава 7. Проект концертного зала в Осло ........ 94
Глава 8. Многоцелевые и трансформируемые залы..................107
Глава 9. Разработка критериев и исследования на моделях (II) .	, 120
Глава 10. Новые проекты ........................................125	,
Глава II. Разработка критериев и исследования на моделях (III) ,	, 142
Глава 12. Естественная и искусственная акустика ...... 150
Приложение /	   157
Приложение 11	.	............<..........................157
Приложение III	..........	.... 160
Приложение IV	   154
Приложение V	...........	.... 165	|
Послесловие научного редактора.................................156
Список литературы ............................................ 159
i.
Вильгельм Лассен Йордан
АКУСТИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНЦЕРТНЫХ ЗАЛОВ И ТЕАТРОВ
Редакция переводных изданий
Зав. редакцией Р. Л. Рощина
Редактор Л. С. Тупичко
Мл. редактор Е. Г. Ежова
Технические редакторы Н. Н. Аксенова, И. В. Берина
Корректор В. И. Галюзова
ИБ № 3253
Подписано в печать 14.11.86	Формат 60x90*/ie
Бумага офсетная К» 1 Печать высокая Усл. печ. л. 10,75 Усл. кр.-отт. 11,0
Уч.-изд- л. 11,75 Тираж 4900 экз. Изд. № А1Х—904 Цена 1 р. 50 к. Зак. 612
Стройиздат, 101442, Москва, Каляевская, 23а
Типография АгроНИИТЭИПП
113035, Москва, ул. Осипенко, 14
УДК 725.81/.82.001.24 : 534.34
Йордан В. Л. Акустическое проектирование концертных залов и театров /Пер. с англ. С. А. Хомутова; Под ред. Л. И.Ма-криненко. — М.: Стройиздат, 1986. — 170 с., ил. — Перевод изд.: Acoustical Design of Concert Halls and' Theatres /V. L. Jordan.— Applied Science Publishers Ltd', London, 1980.
В книге специалиста из Дании рассмотрены примеры проектирования и оценки акустических свойств крупных концертных залов и театров, построенных в различное время, исследованы современные проекты. Дан анализ конкретного проекта, в котором отражены решения, имеющие важное значение для прикладных аспектов проектирования. Освещены современные достижений в области архитектурной акустики.
Для архитекторов, проектировщиков, специалистов по акустике.
Табл. 11, ил. 140, список лит.: 80 назв.
Рецензент; Д-р техн, наук, проф. Г. Л. Осипов.
п 3202000000—47Ь
" м w _ «Л1 - ю
© Applied Sc.ense Publishers Ltd, 1980
© Перевод на русский язык.
Послесловие. Стройиздат, 1986.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Когда впервые издатели обратились ко мие по поводу” публикации настоящей книги, я не сразу согласился принять нх предложение, поскольку не считал себя достаточно квалифицированным специалистом, чтобы писать учебник по акустике. Написанный мной ранее для журнала «Прикладная акустика» обзор был расширен и доведен до современного уровня. Но издатели продолжали настаивать на публикации книги, хотя я предупредил их, что работа может оказаться чем-то весьма отличным от учебника. Тем не менее я благодарен издателям за данную мне возможность изложить личные наблюдения. Я также благодарен профессиональному консультанту по акустике моему другу профессору Питеру Лорду, который, как я полагаю, с самого начала был инициатором этого предприятия. Знакомство наше давнее. За это время я имел честь читать лекции на его факультете в Салфордеком университете, которые можно рассматривать как первые шаги на пути к этой работе.
Оглядываясь назад, я должен упомянуть имена двух ныне покойных специалистое, которые ввели меня в предмет акустики: П. О. Педерсона, профессора телекоммуникаций, много лет бывшего директором Королевского технического университета в Копенгагене, и Эрвина Мейера, профессора акустики и начальника отдела одного из первых институтов, который выделил техническую акустику в отдельную дисциплину, ставшую предметом исследований института Генриха Герца в Берлине. После войны Эрвин Мейер был организатором и руководителем 3-го Института физики в Геттингенском университете. Много лет назад П. О. Педерсон предложил изучать акустические проблемы на моделях (основа моей докторской диссертации), а Эрвин Мейер ознакомил меня с фундаментальными проблемами акустики помещений и методам!! акустических измерений. Профессор Педерсон помог мне стать сотрудником технического отдела Датской радиовещательной корпорации во время разработки и строительства Дома радиовещания, где я занимался акустическими измерениями.
Невозможно назвать имена всех колпег по профессии, с которыми я имел полезные дискуссии по вопросам, относящимся к теме этой книги, но ’ необходимо отметить здесь еще двух известных специалистов — В. Рейхар-дта из Дрездена и М. Р. Шредера из Геттингена. Оба они разделяют с автором интерес к акустическим проблемам концертных залов.
Сотрудничество с архитекторами, инженерами-консультантами и другими экспертами было весьма плодотворным. Столь же плодотворными были совместные попытки достичь наилучших результатов в создании хорошей акустики при разработке многих проектов, в которых я участвовал. Имена некоторых архитекторов и других консультантов упомянуты в книге, но остались неназванными имена строителей, подрядчиков и рабочих.
Мой постоянный сотрудник и товарищ по работе Нильс В. Йордан провел многие описанные измерения и подготовил все перечни данных, иллюстрации и рисунки. Я благодарен моей жене Эббе Йордан за перепечатку рукописи и многие предложения по улучшению стиля и подачи материала.
Вильгельм Лассен Иордан
3
ВВЕДЕНИЕ
Акустические проблемы, связанные со строительством больших залов, не представляют собой новый объект интереса. На протяжении XIX века внимание к этим проблемам росло по мере увеличения размеров вновь возводимых концертных залов. В XX веке размеры залов продолжали расти, в архитектуре возникли новые формы, были созданы новые материалы, а техника связи создала мощные инструменты (физические, физиологические и психологические) для исследования акустики, появились возможности для создания искусственной акустической среды. Тенденции XX века в области акустики сводятся, с одной стороны, к применению научного подхода, а с другой — к использованию новых архитектурных разработок.
Читателю книги не следует ждать системного освещения предмета, скорее это такой подход к нему, который тесно связан с личным опытом автора как акустика-консультанта, отдавшего этому делу более 30 лет, опытом ряда проектов и завершенных строительством залов, опытом, основанным на его собственном изучении акустических критериев.
Особенно действенным инструментом, помогавшим в этих исследованиях, была работа с масштабными акустическими моделями. Исследования ограничивались главным образом объективными измерениями физических параметров. Это объясняется тем, что сложность расширения частотного диапазона для охвата всего слышимого диапазона лишала бы исследования практического смысла, поскольку методы субъективной оценки акустического качества (музыкальных отрывков) пригодны для фундаментальных исследований, а не для оценки конкретных проектов.
Может показаться странным, что в эту книгу включены такие ранние проекты, как Студия радиовещания (1945) и многоцелевые залы пятидесятых годов. Тем не менее, на наш взгляд, даже сегодня можно почерпнуть положительный опыт, исследуя объекты далекого времени. Стало даже необходимым включить краткий исторический обзор о развитии проектирования театральных и концертных залов.
Идея рассмотрения конкретных примеров, в конечном итоге ставшая для автора единственно возможной формой доведения до читателей результатов его работы, дополнена главами, в которых рассматриваются акустические критерии и модельные испытания. В этих главах также сделана попытка учесть работы других авторов (конечно, весьма неполно); эти работы можно рассматривать как современный вариант (1975— 1978) ранних публикаций автора по данному предмету в журнале «Прикладная акустика».
Основная тема книги — естественная акустика помещений и лишь небольшие замечания касаются искусственной акустики. Различные системы громкоговорителей конкретных залов кратко упоминаются в связи с их описанием. Теоретические соображения и некоторые формулы приводятся в приложениях. Ссылки на работы и публикации приводятся .в конце каждой главы без конкретной привязки к тексту.*
* В русском издании список литературы помещен в конце книги. (При-меч. ред.)
СОКРАЩЕНИЯ И СИМВОЛЫ
ГМ — время реверберации, в течение которого уровень звукового давления в процессе реверберации уменьшается до 60 дБ.
ГА [см]— время нарастания, за которое нарастающая звуковая энергия достигает половинного значения общей энергии импульсного отклика, в дБ это соответствует уровню до 3 дБ ниже уровня общей энергии отклика.
II — индекс инверсии — отношение RT (в зале) и RT (на сцене). II может также использоваться в связи со значениями крутизны или EDT.
ED7 [с] — время раннего спада, время реверберации, определяемое по участку реверберационного спада от 0 до —10 дБ с экстраполяцией до —60 дБ. Измерения возможны с помощью метода интегрированного импульсного отклика.
аг?пм/с] — крутизна в точке кривой нарастания звуковой энергии, расположенной на 5 дБ ниже уровня общей энергии импульсного отклика.
прасч — крутизна, рассчитанная на основе значения Г, дБ/мс.
С[мс] — скорость звука в воздухе, м/с.
а —- коэффициент звукопоглощения.
^[м] — средняя длина, м, свободного пробега между последовательными отражениями звука в помещении.
”[дБ] — обозначение кривой оценки шума по стандарту ISO, дБ.
^[дБ] — индекс ясности —10 1g отношения энергии в первые 80 мс к остальной энергии импульсного отклика.
^^[дБ] — пространственная характеристика —10 1g отношения суммы боковой энергии* в интервале 25 — 80 мс и обшей энергии интервале 80—160 мс к общей энергии импульсного отклика в интервале 0 — 80 мс.
LE — боковая эффективность — отношение боковой энергии* в интервале 25 —- 80 мс к общей энергии импульсного отклика в интервале О — 80 мс. Боковая энергия измеряется с помощью микрофона, имеющего диаграмму направленности в форме восьмерки. Ось максимальной чувствительности микрофона располагается перпендикулярно к продольной оси зала. C,RR,LE — ожидаемые значения, рассчитанные на основе Т (или EDT).
* Боковая энергия — энергия ную точку помещения по боковым
звуковых отражений, приходящих в дан-направлениям. (Примеч. науч, ред.)
5
Глава 1. РАННИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Радиохусет, Копенгаген. Дом радиовещания Копенгагена (Радиохусет) построен в период войны и фашистской оккупации. Это была попытка дать государственной системе радиовещания современное здание, а также студии с хорошей акустикой для трансляции речи и музыки.
Требования к звукоизоляции нового Дома радиовещания были четко определены и хорошо продуманы, тогда как достаточный опыт акустического проектирования помещений применительно к студиям отсутствовал. Определенные нормы времени реверберации (7) для речевых и музыкальных студий в то время уже существовали, но проблема частотной зависимости Т, а также необходимой степени диффузности звукового поля еще не была решена. Поэтому весь процесс проектирования в определенной степени шел одновременно со строительством, особенно при установке панелей интерьера. И это было на руку автору, который, не имея достаточного опыта, работал в основном самостоятельно, измеряя каждую студию (7 в зависимости от частоты) на различной стадии готовности.
Замысел архитектора Вильгельма Лауритцена в отношении интерьера студий ограничивался внешним видом и .надежностью отделки, поэтому он рекомендовал использовать в качестве стандартного покрытия потолков и стен довольно толстые деревянные панели (16—22 мм). Возникла проблема звукопоглощения в диапазоне частот 200—2000 Гц, но к тому времени были известны данные о резонансном поглощении перфорированных облицовок.
Резонансное поглощение является известным способом выравнивания частотной характеристики звукопоглощения. (Некоторые студии были оборудованы 6—10-ю различно настроенными системами панелей, которые имели круглые отверстия или узкие щели.) В одной из студий среднего размера (студия № 3), предназначенной для прослушивания музыкальных ансамблей и хора, была сделана попытка создать условия с изменяемым временем реверберации. Поворотом перфорированных панелей, подвешенных вертикально, менялось не столько Т, сколько его частотная зависимость. Панели поворачивались внутри деревянной рамы, таким образом менялся объем пространства за ними и, следовательно, их резонансная частота (частота максимального поглощения) в соответствующих пределах (300—1700 Гц).
Путем объединения панелей стен в группы, которые могут быть повернуты на различный угол, легко можно достичь большого диапазона значений частотных характеристик Т, особенно при условии, что поворот групп панелей контролировался пневматической системой, расположенной в помещении звукоаппа
ратной. .Перфорированное панели были осйаЩены жалюзями, которые обеспечивали в закрытом состоянии низкочастотное поглощение, а в открытом — высокочастотное.
Эта конструкция очень удобна для определения субъективных оценок различных частотных характеристик 7 музыкальной студии. Микрофоны студии подключали к громкоговорителю в соседнем помещении, которое визуально не было связано со студией. Группу дирижеров и музыкально подготовленных людей попросили оценить музыкальное (акустическое) качество определенной и .повторяемой музыкальной программы. Создавая одинаковые условия 7 произвольным образом, можно было также оценить способности экспертов.
По результатам индивидуально и независимо вынесенных заключений из всех характеристик 7 единогласно была признана лучшей одна (рис. 1.1). Интересно сравнить этот результат с исследованиями Бекеши (рис. 1.2), проведенными за несколько лет до этого в будапештских радиовещательных студиях. Студия Бекеши объемом 400 м3 имеет предпочтительную частотную зависимость 7, очень близкую к частотной зависимости Т студии Радиохусета, объемом 1400 м3, хотя и отличающуюся по абсолютным значениям.
Рис. 1.1. Оптимальная частотная характеристика Г, определенная при музыкальных испытаниях в студии 3, Радиохусет, Копенгаген, объем 1400 м3
Рис. 1.2. Оптимальная частотная характеристика Т, определенная в результате испытаний Бекеши в радиовещательной студии в Будапеште, объем 400 м3
Интересно также отметить, что другие студии Радиохусета (объемом 450 и 2400 м3) во время установки панелей несколько раз перестраивались и были опробованы с точки зрения звучания музыки. В итоге были получены частотные характеристики 7, очень близкие к характеристикам студии № 3, хотя они также отличались по абсолютным значениям (рис. 1.3 и 1.4).
Этот опыт в дальнейшем послужил руководством при практических определениях частотных характеристик 7 не только в студиях, но и в концертных залах. Суммируя результаты этих опытов, можно отметить, что особенно важным является уменьшение времени реверберации на частотах 300—800 Гц, а также его повышение на высоких частотах. Последнее, возможно, имеет большее значение, чем повышение Т на низких частотах.
6
7
ото противоречит многим часто повторяемым высказываниям с
важности повышения Т лишь на низких частотах.
Объективное объяснение этих выводов требует учета энергетического спектра музыкальных инструментов и, что особенно важно для больших залов, энергетического спектра всего оркестра. Хорошо известно, что максимум спектра медных и ударных инструментов находится в диапазоне 100—300 Гц и
Рис. 1.3. Оптимальная частотная характеристика Т, полученная во время строительства студии 4, Копенгаген, Радиохусет, объем 450 м3
Рис. 1.4. Оптимальная частотная характеристика Т, полученная во время строительства студии 2, Радиохусет, Копенгаген, объем 2400 м3
что наиболее часто отмечающиеся недостатки в музыке связаны с преобладанием энергии этих над энергией более тонких инструментов (деревянных духовых, струнных), особенно при совместном звучании. Это преобладание становится особенно заметным, когда большие оркестры играют в небольших залах или студиях.
Разумно предположить, что частотная характеристика должна быть обратной по отношению к энергетической зависимости, поскольку стационарная энергия в помещении возрастает по мере увеличения Т.
Пока мы рассматривали только стационарную энергию и статистический процесс реверберации. Ниже (гл. 11) мы продолжим эту тему в связи с влиянием ранней энергии, переходных процессов и отдельных отражений на частотный спектр.
Основной студией Радиохусета является концертная студия (студия № 1). Она имеет около 1000 мест и используется как концертный зал. Конфигурация помещения (рис. 1.5, 1.6) была предложена архитектором, но на нее повлияли акустические концепции того периода. Они восходят к древнегреческому в римскому театрам, но включают в себя некоторые более поздние черты, возможно впервые выраженные в проекте концертного зала Плейель в Париже (построенного в 1927 г.). Каждый исполнитель представлял собой как бы точечный источник, расположенный на сцене, а звук — лучи, исходящие от исполнителя и отражаемые внутренними поверхностями помещения, особенно потолком и боковыми стенами. Если лучи распространялись бы в виде параллельных пучков после отражения от потолка, то потолок должен был иметь параболическую форму
(одного или нескольких участков) с фокусом в месте расположения исполнителя. Боковые стены должны находиться под углом к продольной оси зала с тем, чтобы направить боковые от-
Рис. 1.5. План концертной студии 1
ражения звука к зрителям. Это стремление использовать и дополнять концепцию античного театра довольно долго преобладало при проектировании концертных залов, особенно симфонических, и еще не исчезло окончательно.
Форма потолка концертной студии имеет некоторое сходство с формой потолка зала Плейель, но она принята не по акустическим, а по конструктивным причинам.
8
Форма была определена статическими требованиями са-
„ Радиохусет оркестровой
инструментов монеСущей (тонкой) железобетонной оболочки. Следовало бы п' " предвидеть, что эта несколько сводчатая форма создаст проблемы фокусировки и стоячих волн между потолком и полом на низких частотах. Внешняя форма железобетонной оболочки не у определяла внутреннюю конфигурацию потолка, поскольку не-1 обходимо было создать подвесной потолок для звукоизоляции и распределения отраженного звука. Форма этого внутреннего потолка стала частью акустической разработки всего зала.
Рис. 1.6. Продольный разрез концертной студии
Студия в плане представляет собой очень широкий веер, где места зрителей равномерно распределены на трех уровнях. Очевидной задачей проекта было обеспечение зрительских мест прямым звуком и первыми отражениями.
Большой орган расположен ближе к задней стене сцены,
что требовало подгонки ширины сцены к широкому фасаду ор-
гана. Это также означало, что над сценой потолок должен располагаться на большой высоте (которая определялась верхней границей органных труб). Особенности периода, в который строили зал, сделали невозможным быстрое завершение строительства. Поэтому имелось достаточно времени для экспериментального определения акустических характеристик зала.
Одной из основных проблем было неожиданное возникновение выраженных мод* на некоторых низких частотах между потолком и полом. Их можно было продемонстрировать и измерить с помощью простого устройства, состоящего из громкоговорителя, размещенного на горизонтальном отражателе на уровне пола, микрофона с диаграммой направленности в форме восьмерки, подвешенного и передвигающегося по вертикали между полом и потолком, и генератора чистого тона, питающего громкоговоритель. Плавно меняя частоту (в диапазоне 30— 200 Гц) можно записать четкие максимумы на регистраторе уровня звукового давления. Настраиваясь на один из максимумов и прерывая тон, можно также записать процесс спада. Эта процедура повторялась для различных мод (некоторые из них имели чрезвычайно длительный процесс затухания, особенно моды с частотой ниже 100 Г,ц, одна имела затухание, соответствующее Т —15 с).
Было мнение, что наиболее эффективным способом рассеяния этих мод и сокращения процесса их затухания может стать придание потолку волнообразной формы. Этот способ применялся в некоторых студиях средних размеров для избежания образования стоячих волн между полом и потолком и испытывался такими же методами. Установлено, что для эффективного рассеивания шаг «волн» зигзагообразных панелей должен быть таким же, как длина волн выраженных мод.
Эксперименты с большими формами в натурных условиях в концертной студии были невозможны. Поэтому провели эксперимент с использованием модели в масштабе 1/50 (из гипса). Это была одна из первых попыток применения техники моделирования для изучения акустических проблем залов. Работать приходилось с частотами в 50 раз более высокими, чем частоты мод концертной студии, т. е. с частотами в диапазоне 5— 10 кГц. В то время появилась возможность обеспечить эксперимент соответствующими миниатюрными громкоговорителями и микрофонами, а также разработать устройство, подобное тому, которое использовалось в самой концертной студии.
Были смоделированы потолочные «волны» разных размеров и очертаний (из пластилина) и установлены на потолке модели. Эксперименты показали, что минимальная ширина потолоч
* Мода — термин, используемый в волновой акустике. Применительно к помещениям мода — это форма собственных колебаний воздушного объема помещения, характеризующаяся пространственным распределением звукового давления и собственной частотой. (Примеч. науч, ред.)
ных «волн» должна соответствовать частоте конкретной моды. Это означало, что потолочные «волны» в натуре должны быть шириной по крайней мере 4 м и иметь более мелкие членения, что придавало окончательным формам более изысканные очертания (см. рис. 1.6). Модельные исследования убедительно показали, что конфигурация потолка обеспечит значительное рассеяние выраженных мод. Но все же сочли разумным создать дополнительную возможность «гашения» стоячих волн между потолком и полом концертной студии.
По подвесному потолку были распределены многочисленные отверстия размером 6,5 см для создания резонаторов Гельмгольца. Полости за отверстиями выполнены в виде бетонных ящиков требуемых размеров. Эти резонаторы можно было настраивать таким образом, чтобы их максимальное поглощение находилось на частотах недостаточно ослабленных мод. В пустой студии повторили испытания, результаты которых показали, что две ощутимые моды были подавлены после установки резонаторов Гельмгольца.
Форма студии создавала еще одну акустическую проблему: фокусирующий эффект задних стен, центр кривизны которых находился внутри студии, а именно в передней части сцены. Предварительные импульсные исследования (осциллограммы импульсных откликов) пустой студии с необработанными стенами показали ярко выраженный эффект эха, причем остаточное (слабое) эхо сохранялось, когда задние стены были покрыты толстым слоем минеральной ваты. Отделка стен представляла собой тонкую (3 мм) фанеру с максимально возможной перфорацией (25%).'Располагая минеральную вату за панелями в виде узких полос, можно было увеличить коэффициент звукопоглощения на высоких частотах до 95%, что улучшало акустические условия и снижало эхо. После такой отделки стен остаточное эхо можно было приписать не отражениям от стен, а отражениям от барьера балкона (расположенного сразу же над стенами). Даже если барьер балкона был выпуклый (вертикальное рассеивание), его вогнутость в горизонтальной плоскости была достаточной для создания слабого эха.
Устранение этих дефектов во время завершения строительства зала позволило предположить, что на более поздней стадии вряд ли могут возникнуть какие-либо серьезные проблемы с акустикой. И действительно, сезон открытия (1945 — 1946) таких проблем не выявил. Акустика концертной студии по общему признанию была чрезвычайно высокого качества не только для радиовещания, но и для непосредственного прослушивания в зале. Значение Т (1,5 с) было сравнительно небольшим, но жалоб на недостаточную реверберацию не было. Частотная характеристика Т была практически ровной от 100 до 2000 Гц (рис. 1.7).
II
10
После нескольких сезонов некоторые выдающиеся музыкальные авторитеты высказывали озабоченность по поводу акустики студии. Можно назвать хотя бы одного из них, человека
Рис. 1.7. Частотная характеристика Т концертной студии
весьма заслуженного, покойного дирижера Эрика Туксена, которого особенно беспокоили два факта: на первом (нижнем) балконе у него создавалось ощущение «тяжести» оркестрового звучания, особенно при игре всех инструментов оркестра. Кроме того, при дирижировании он недостаточно хорошо слышал некоторые более слабые инструменты, такие, как скрипки и флейты. Некоторые оркестранты также начали высказывать критические замечания. По своей сути их замечания соответствовали второму наблюдению Туксена: затрудненная взаимная слышимость некоторых групп слабых инструментов (скрипок, флейт и гобоев).
В период 1951—1955 гг. провели несколько экспериментов с целью изыскания средств исправления этих недостатков. (Следует отметить, что эти проблемы не повлияли на прочно сложившуюся репутацию студии как прекрасной радиовещательной студии.)
Эти два явления — «тяжелый» звук в первых рядах балкона и недостаточная взаимная слышимость на сцене — были очевидно связаны’с общей причиной: боковые расходящиеся стены направляли к зрителям Слишком много ранних отражений; эти явления возможно были также вызваны наклоном и значительной высотой потолка над сценой. Путем применения слегка вогнутых отражателей, расположенных ступенями вдоль боковых стен и ориентированных параллельно один другому (и параллельно оси зала), была сделана попытка направить большее количество отраженного звука к музыкантам, но эта попытка (судя по мнению оркестрантов) в целом успеха не принесла.
Затем использовали совершенно иной подход: над зоной размещения оркестра подвесили ряд горизонтально ориентированных отражателей. Реакция музыкантов была моментальна и единогласна. Очевидно этот метод решил проблемы взаимной слышимости. Каким образом можно объяснить эффект отражателей с помощью объективных измерений? Об этом говорится в других разделах книги, но основные моменты отмечены здесь.
Серия шумовых импульсов, излучаемых ненаправленным источником звука на сцене, принималась микрофоном, размещавшимся в различных точках на сцене и в зрительном зале. Длительность шумовых импульсов варьировалась от нескольких миллисекунд до 0,5 с.
Быстродействующий измеритель уровня показал, что уровень звука (дБ) был ниже стационарного уровня (уровня, соответствующего самому длительному импульсу). График с соответствующими значениями длительности импульсов (ось X) и уровня (ось У) иллюстрирует кривую нарастания звуковой энергии для различных положений источника шума и микрофона (рис. 1.8 и 1.9). На рисунках показана также кривая нарастания (сплошная линия), которую можно ожидать, если бы процесс нарастания точно дополнял процесс спада для Т, измеренного в концертной студии. Как видно из приводимых данных, для некоторых положений источника звука и микрофона
Рис. 1.8. Процесс нарастания звуковой энергии в концертной студии. Размещение микрофона М и громкоговорителя £. Сплошная кривая показывает процесс нарастания при условии, что он дополняет процесс спада по известной формуле. Квадраты соответствуют измерениям в точках, отмеченных Жа, £□ и т. д.
Рис. 1.9. Процесс нарастания звуковой энергии в концертной студии. Условия те же, что и на рис. 1.8, но над сценой подвешена стеклянная пластина
12
612—1
13
на сцене фактическое нарастание несколько отстает от расчетной кривой.
Наличие отражателей над сценой заметно меняет эту ситуацию. Если время нарастания (RT) определить как длительность (в миллисекундах) импульса, достаточную для достижения уровня — 3 дБ, тогда в некоторых точках на сцене время нарастания больше, чем в зрительном зале (а также больше, чем соответствующие расчетные значения). Если принять, что процесс нарастания звуковой энергии в помещении дополняет процесс спада и следует той же (обратной) экспоненциальной кривой (в соответствии с простой теорией Сэбина), то значения времени нарастания можно легко подсчитать. Легко показать также, что (см. прил. I) теоретическое значение времени нарастания близко к 5°/о времени реверберации. Расчетные значения времени нарастания могут служить руководством при сравнении со значениями, измеренными в концертном зале. На сцене они должны быть ниже, чем в зрительном зале. Все измеренные значения должны быть ниже теоретических или равны им.
Этот тип измерений и соответствующая оценка измеренных значений рассматриваются в качестве нового фактора в экспериментальной акустике помещений. Музыкальный критерий (время нарастания RT) измеряется на сцене и в зале, а средние значения, полученные в зонах, затем можно сравнить, подсчитав индекс инверсии:
RT (зрительный зал) ~ RT (сцена)
Этот индекс должен быть равен 1 или больше. Для этой рабочей гипотезы не предлагается каких-либо сложных теоретических выкладок, а только конкретные рассуждения. Смешение звука от индивидуальных инструментов происходит непосредственно в зоне оркестрового подиума. Если это смешение не происходит, то звуковое поле, воздействующее на слушателей, едва ли будет оптимальным.
Эта рабочая гипотеза была предложена автором около 20 лет назад (на III Международном акустическом конгрессе в Штутгарте), но пока не имеет успеха в профессиональных кругах. Однако необходимо подчеркнуть, что практическое применение этих рассуждений на протяжении многих лет (с начала 50-х годов) помогло автору в решении многих проблем, возникавших при проектировании концертных залов и театров.
После экспериментов, проведенных в концертной студии, в ней были установлены постоянные горизонтальные отражатели на высоте 7—8 м над полом оркестрового подиума, площадь которых составляла 40—50% закрываемой ими поверхности потолка. Этот прием удовлетворил всех оркестрантов и не ухудшил достоинств помещения как радиовещательной студии.
14
Вторая проблема — «тяжесть» звучания, ощущаемая на первом балконе, — стала менее заметна после установки отражателей.
Следует признать, что невозможно полностью решить все проблемы, связанные с конфигурацией этого зала, только путем установки отражателей над сценой. Однако, когда несколько лет спустя отражатели сняли, оркестранты потребовали их восстановить.
В первом варианте отражатели были выполнены из особого стекла, которое должно было рассыпаться в пыль в случае любого повреждения (в целях безопасности). Однажды ночью один из отражателей упал на пол, разбившись на крупные куски, способные убить или серьезно ранить сидящих внизу людей. На следующее утро все рефлекторы были сняты и отправлены на склад. Пришлось искать новое решение проблемы. Стекло было заменено оргстеклом, запрещенным в первом про-гкте органами пожарного надзора. Второй вариант отражателей (шестиугольных) до сих пор эксплуатируется в студии.
Концертный зал «Тиволи», Копенгаген. К концу оккупации Дании в ответ на действия Движения Сопротивления в стране было разрушено несколько уникальных зданий. Жертвой бомбардировок стал старый концертный зал «Тиволи», и в течение многих лет популярный симфонический оркестр «Тиволи» вынужден был давать концерты в зале с плохой акустикой.
В начале 50-х годов началось проектирование нового концертного зала, в котором решающую роль играли акустические характеристики. С точки зрения внешней и внутренней отделки стиль здания должен был близко соответствовать классическому стилю «Тиволи». Для архитекторов Ханса Хансена и Фрица Шлегеля имела большое значение визуальная связь интерьера зала с окружающими его садами; ее необходимо было создать, несмотря на трудности с точки зрения звукоизоляции.
Применение застекленных фасадов по периметру (с трех сторон) означало необходимость создания промежуточных пространств (входных вестибюлей), остекленных со стороны зала. В верхней части боковых стен зала располагались окна, связывающие зал с внешним пространством. Даже если бы окна были двойными с большим расстоянием между рамами, их звукоизоляция была бы не более 40—45 дБ. Пришлось бы тогда мириться с внешним шумом и даже допустить его как элемент типичной «атмосферы «Тиволи». Зал «Тиволи» был рассчитав на использование как концертного зала симфонической музыки и зала для постановки балета, драмы и эстрадных представлений. Поэтому в проект должны были быть включены нормальная колосниковая сцена и оркестровая яма. Проектная вместимость зала 1600—1700 мест. Объемно-планировочное решение предусматривало не очень широкую веерообразную форму плана и в основном одинаковой высоты потолок,
15
продолжением которого было сценическое пространство. Зрители размещались в двух уровнях (партер, боковые и задний балконы). Такое решение создавало следующие акустические проблемы: Как разместить оркестр? Как избежать неприятностей, связанных с веерообразной формой плана? Как обеспечить достаточную реверберацию при ограниченной высоте зала (вызванной соображениями внешнего вида и экономии)? Какую форму придать потолку?
Опыт концертной студии показал, насколько важно иметь много отражающих поверхностей непосредственно в зоне расположения оркестра, что в значительной степени повлияло на проект (рис. 1.10).
Оркестровая яма с гидравлическим подъемом должна была стать передней частью оркестрового подиума. Подиум должен был переходить в сцену и быть окружен с обеих сторон вертикальными (ступенчатыми) панелями, убираемыми в сценическую коробку перед представлениями. Над подиумом слегка наклонные панели создавали отражающий потолок (панели автоматически поворачивались в вертикальное положение во время театральных спектаклей).
а
Рис. 1.10. 'Концертный зал «Тиволи» а — план; б — поперечный разрез
На уровне задней части подиума отражающий потолок был срезан, чтобы связать эту часть подиума со сценической коробкой. Стена за подиумом должна была представлять собой занавес из бархата. По общепринятому мнению медные и ударные инструменты не нуждаются в большом количестве отраженного звука, а поглощающие поверхности улучшают общий баланс оркестра. Расположенный над подиумом отражающий потолок из бетона (имеющий значительную протяженность) выходит в зрительный зал в качестве стационарного отражателя. Полный «акустический профиль» сцены и зала показан на рис. 1.11.
Рис. 1.11. «Акустический профиль» зала «Тиволи»
Форму потолка зрительного зала сейчас можно считать несколько устаревшей. В ней применена концепция отражения
16
17
«звуковых лучей» от потолка для получения равномерно рас пределенного отраженного звука в зоне зрительских мест. От сюда — ступенчатая форма потолка с различной ориентаций ступеней.
Более современная концепция «акустической» формы потол ка в концертных залах основана на том, что все отражени сверху должны быть как можно больше рассеяны. В диапазс не средних и низких частот потолок, имеющий описанную выщ конфигурацию, будет хорошо рассеивать отраженный звук.
Нежелательные акустические явления, связанные с веерооб разной формой плана, могут быть компенсированы путем уст ройства ступенчатых панелей вдоль боковых стен. Отдельны, ступени (шириной 60 см) ориентированы параллельно продоль ной осязала. Отражения от этих панелей на низких частотах -рассеянные, на высоких — зеркальные. Переход от рассеян ных отражений к зеркальным происходит на частотах 500 -1000 Гц, так что важные высокие частоты спектра оркестрово* музыки отражаются от практически параллельных боковы стен. Эта конструкция может быть приведена в качестве однс го из ранних примеров поисков «боковых отражений», которы в настоящее время считаются важным фактором.
Ограниченный объем зала (примерно 7,5 м3 на одно место, свидетельствовал о том, что Т заполненного зала будет довол! но низким. Поэтому было рекомендовано выбрать для зала по лумягкие кресла, а также обеспечить определенную разницу ’ в зависимости от числа зрителей. Измеренные частотные харак теристики Т показаны на рис. 1.12. Были приняты специальны меры предосторожности против отрицательного влияния глубс кого балкона на акустические условия в задних его ряда;
Рис. 1.12. Концертный зал «Тиволи». Частотные характеристики 1 в пустом зале (а), заполненном на 70% (б) и в заполненном полностью ,в)
Проемы позволяют отражениям от потолка попадать на ег заднюю часть. Хотя зал не обладает оптимальным соотногш нием между высотой и шириной, расположение оркестра и ков структивные особенности пространства, прилегающего к сцеи сыграли свою положительную роль в создании хорошей акус тики.
Акустическое качество зала было единогласно оценено после первых же концертов. На положительную оценку не повлияли довольно низкие значения Т. Оркестранты также не высказывали претензий по поводу плохой взаимной слышимости различных групп инструментов. Важно было повторить такие же измерения времени нарастания, которые были проведены в концертной студии. Результаты показали, что значения времени нарастания на сцене были значительно ниже соответствующие теоретических значений, тогда как значения, измеренные в зрительном зале, были близки к теоретическим, хотя и несколько ниже их (рис. 1.13, 1.14).
Рис. 1.13. Концертный зал «Тиволи». Общий вид со стороны сцены
В отличие от концертной студии в концертном зале «Тиволи» впоследствии не были обнаружены какие-либо серьезные недостатки. Проблемы возникали лишь тогда, когда зал использовали современные музыкальные группы (рок, бит и т.п.). Это общие проблемы, характерные для всех современных концертных залов. Их можно объяснить различием акустических условий, необходимых для чрезмерно громкого звука, производимого музыкальной группой, а также значительным присутствием ритмических элементов, которые не требуют реверберации.
Опыт проектирования и строительства этих двух залов послужил автору руководством в его общем подходе к проектированию концертных залов и театров. Он также возбудил в нем интерес к более точному пониманию развития этих двух концепций проектирования залов. Исследования привели ав
18
19
тора к пониманию того, что в наш .век архитекторы путают совершенно разные концепции проектирования и эта путаница уже привела ко многим серьезным ошибкам. Поэтому автор считает необходимым провести небольшой исторический экскурс.
Рис. 1.14 Кривые нарастания для концертного зала «Тиволи» О. А' и □—измеренные значения; а — теоретичекая кривая
Данные по Концертной студии
Радиохусет, Копенгаген
Год завершения строительства: 1945. Объем 11700 м3, общая площадь 930 м2, число мест: партер — 380, 1-й балкон — 375, 2-й балкон — 338 всего — 1093.
Т, измеренное в пустом зале (шум, 1/3 октавный фильтр):
Гц,	80	125	250	500	1000	2000	4000	6400
с,	1,6	1,6	1,7	2	2	1,9	1,2	1
Т, измеренное в заполненном зале, оркестр (84), хор (94) (аккорды, 1/3 октавный фильтр):
Гц,	80	125	250	500	1000	2000	4000	6400
с,	1,6	1,6	1,6	1,5	1,5	1,5	1,2	—
Общее описание. Боковые стены-, деревянные панели (толщиной 16 мм), каждая вторая полоса имеет сзади воздушное пространство; задние стены: партер—минеральная вата с покрытием из перфорированных фанерных панелей; балкон — деревянные панели без перфорации; потолок: профилированные деревянные панели по штукатурке на бетоне; полы — паркетные; обивка кресел — кожа. Площадь подиума — 220 м2.
Данные по концертному залу «Тиволи», Копенгаген
Год завершения строительства: 1956. Объем 12700 м3, общая площадь 1160 м2, число мест: партер — 1308, балкон — 468, всего — 1776.
20
Т, измеренное в пустом зале (шум, 1/3 октавный фильтр):
Гц,	67	125	250	500	1600	2000	4000	6000
с,	1,6	2,1	2,1	2,2	2,3	2,4	2,1	1,8
Т, измененное в заполненном зале (аккорды, 1/3 октавный фильтр):
Гц,	67	125	250	500	1000	2000	4000	6000
с, —	1,5	1,35	1,3	1,3	1,35	1,3	1,1
Общее описание. Боковые стены: деревянные панели (толщиной 16 мм) с воздушным промежутком за ними, панели параллельны продольной оси зала; задние стены: партер—наклонное стекло, балкон—деревянные панели по бетону; потолок: гипс (поверхность из твердых древесноволокнистых плит); полы резиновые плитки по бетону и по дереву на ступенях; стены сцены: деревянные панели (толщиной 16 мм); потолок сцены: деревянные панели, горизонтальные для концертов, вертикальные для балета или оперетты; кресла: сиденье и спинка с обивкой, нижняя поверхность сиденья перфорирована. Площадь оркестровой ямы — 40 м2, подиума—130 м2.
Глава 2. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР
Классическая концепция театра — античный греческий амфитеатр, где актеры расположены в центре, а зрители сидят на склоне, причем все места (ступени) ориентированы на зону выступления актеров, образуя в плане полукруг или полуэллипс. При этом решается задача размещения максимального числа зрителей как можно ближе к сцене, обеспечения оптимального распределения звука и максимальной разборчивости речи. Греческий театр характеризуется весьма небольшим количеством отраженного звука, главным образом от каменного мощения «орхестры» и от здания, расположенного за ней.
Римский амфитеатр имел более крутой подъем зрительских мест и более крупное сооружение за актерской площадкой с большей площадью отражающих поверхностей, некоторые из них давали также боковые отражения звука. Все отражения имели небольшое время запаздывания и поэтому в значительной степени служили усилению прямого звука; боковые отражения могли также создавать некоторый «пространственный эффект».
Другой пример римского амфитеатра — это театр больших размеров в Оранже во Франции (рис. 2.1, 2.2).
Прошло целое тысячелетие прежде чем такая концепция театра получила свое дальнейшее развитие во времена итальянского Ренессанса. Ранним примером театральных зданий периода возрождения может служить театр «Олимппк», Виченца (рис. 2.3 и 2.4). Здесь произошел полный переход от театра на открытом воздухе к закрытому театру, но расположение сцены и мест для зрителей очень близко к плану римского театра.
Впервые в истории театра здесь создан закрытый объем, а это означает, что в дополнение к прямому звуку и ранним отражениям возникает процесс реверберации. Без зрителей этот
21
театр должен обладать значительной реверберацией, даже есл принять во внимание многочисленные проемы в стене сцень При наличии зрителей возможно, что время реверберации ст
Рис. 2.1. Римский амфитеатр, Оранж. План
Рис. 2.2. Римский амфитеатр, Оранж. Общий вид
жается до значения, которое сильно не влияет на разборчв вость речи, особенно, если учесть множество ранних отраже ний. Однако время реверберации на низких частотах должн
22
Рис. 2.3. Театр Олимпии. Виченца. План
Рис. 2.4, Театр Олимпии, Виченца, Общий вид
23
Доминировать из-за наличия обычных каменных, а также мраморных поверхностей.
Еще один важный шаг в развитии театра прослеживается на примере театра Фарнезе в Парме (рис. 2.5 и 2.6), построенного несколькими годами позднее театра «Олимпик». Для теаг-
ра Фарнезе характерна продолговатая форма. Площадь зрительских мест состояла из полукруглой секции в задней части зала и двух прямых секций по бокам. В середине оставалась открытой большая площадка, которая соединялась со сценой.
Рис. 2.5. Театр Фарнезе, Парма. План
Рис. 2.6. Театр Фарнезе, Парма. Общий вид
В то же время сиена разделялась на две части: авансцена перед порталом и основная сцена за порталом. С точки зрения акустики это означало начало театра с просцениумом, где пространство сцены является обособленным (акустически) объемом, соединенным со зрительным залом посредством сценического проема.
Другой важной чертой является постепенное разъединение актеров (певцов) на сцене (авансцене пли основной сцене) и музыкантов, размещавшихся перед сценой. В греческом амфитеатре несколько актеров, хор и несколько музыкантов находились в более или менее одинаковых акустических условиях, актеры использовали маски для усиления голосов. В средневековых театрах периода Возрождения не существовало четкого различия между местом исполнения (пение, танцы) для актеров и музыкального сопровождения. Создание искусства оперы, однако, способствовало увеличению размеров музыкального ансамбля, постепенно выросшего в полный оркестр, который располагался на отдельной площади перед сценой. Затем место оркестра стало размещаться ниже и превратилось в оркест-
24
25
ровую яму. Это разделение стало окончательным с возникновением веком позже лирического театра, такого, как театр Сан Карло в Неаполе (рис. 2.7).
Вспомните об акустическом контрасте между помещением колосниковой сцены, в котором певцов окружают декорации, ковры и различное оборудование, и узкой оркестровой ямой со
Рис. 2.7, Театр Сан Карло, Неаполь. План
шукоотражающими полом и стенами, открытой в направлении ригелей и являющейся помещением для оркестра. Неудиви-ельно, что проблема акустического баланса между певцами и ркесгром стала основной проблемой многих оперных театров I Ира.
Глядя на план театра Сан Карло, мы видим площадь меж-,у собственно сценой и оркестровой ямой. Эта площадь фак-ически является своего рода авансценой, акустически предста-|Дяющей собой переходное пространство между сценой и зри-ельным залом. Вполне возможно, что значительная часть ак-ерской игры (и пения) происходит здесь, где певцы пользуют-•я возможностями боковых отражений.
Оперный театр Милана, старый театр Ла Скала, имел те хе черты, что и театр Сан Карло: глубокий просцениум, кото-ый является обрамлением передней части сцены и оркестро-ой ямы. (После войны театр Ла Скала был перестроен, сцена тодвинута'назад, и оркестровая яма теперь начинается у края (росцениума).
Не все старые оперные театры похожи на описанные выше. Тримером может служить театр ААетрополитен Опера в Нью-1орке, который имел весьма неглубокий просцениум. Театр (олумба в Буэнос-Айресе (открытый в 1908 г.), с другой сто-оны, сохранил итальянскую традицию. Его проект был почти очно скопирован с проекта театра Сан Карло в Неаполе. Здесь ол оркестровой ямы поднят до уровня сцены, а сзади оркест-а расположена отражающая сценическая раковина.
Несколько лет тому назад немецкий акустик Фриц Винклер обрал мнение группы знаменитых дирижеров о больших кон-ертных залах. Случилось так, что оперный театр Колумба за-ял в списке первое место как лучший концертный зал. Это са-о по себе ничего не доказывает, но если учесть более важ-ую роль боковых отражений (по сравнению с потолочными), о можно легко заметить, какое множество боковых отражений олжно иметь место в театре Колумба и насколько незначи-ельны должны быть потолочные отражения в этом зале.
Большинство старых оперных залов имеет большое число ерсвянных панелей в больших пространствах лож и галерей, 'то означает, что в залах хорошо позаботились о низкочастот-ом поглощении, частотная характеристика времени ревербера-й.-п в большинстве случаев достаточно плоская.
Заслуживающим внимания оперным театром, в котором от-азались от классической итальянской традиции многочислен-ых леж и балконов, является театр Вагнера в Байрейте (рис. .8), великолепная акустика которого заслужила множество по-сжительных отзывов. Места зрителей расположены главным бразом в партере с довольно крутым уклоном. Ограждающие оверхности зала (потолок и боковые стены) плоские, а боко-ые стены параллельны одна другой. Веерообразная форма
26
27
плана зала гем не менее достигается с помощью ряда ниш и колонн, обрамляющих площадь зрительских мест. Такое расположение обеспечивает чрезвычайно сильное рассеивание боковых отражений. Оно также означает, что объем одного места
Рис. 2.8. Театр Вагнера, Байрейт. План в зрительной части зала больше, чем в большинстве зало) оперных театров такой же вместимости. Даже в полностью за полненном состоянии этот зал обладает достаточно длительно! реверберацией (Т — 1,5—1,6 с).
Другая необычная особенность — прикрытая козырьком ор кестровая яма. Без сомнения, такое решение полезно для ба ланса между певцами и оркестром.
Классическая концепция концертного зала гораздо молож> концепции театра. По мере того, как оркестр достигал тех раз меров, которые он имеет теперь, концертный зал также претер певал изменения,- Поскольку обычная форма большинства по мещений и залов традиционно прямоугольная с плоским потол ком, то и музыкальное помещение, будь это камерный ил большой концертный зал, изначально имело такую же форм; Прототипом более поздних и крупных концертных залов моя но считать Старый Гевандхауз в Лейпциге, построенный 1780 г. (Он просуществовал более века и был заменен Новы? Гевандхаузом.)
Старый Гевандхауз — небольшой зал — вначале вмещал только 400 зрителей, позднее его вместимость была доведена почти до 600 зрителей. Объем (примерно 2000—2500 м3) был недостаточным для полного современного оркестра, но можно предположить, что оркестр в Старом Гевандхаузе состоял из 45—50 музыкантов. В этом зале публика размещалась весьма своеобразно. Зрители сидели рядами, параллельными продольной оси зала (в конце зала ряды дополнялись поперечными рядами).
Новый Гевандхауз, построенный в 1886 г., имел размеры, в большей степени соответствующие современной концепции концертного зала. Он вмещал в общей сложности 1560 зрителей; две трети зрителей размещались в партере, а остальные на двух балконах. Нижний балкон опоясывал зал по периметру и прерывался только органом, который занимал центральное положение за подиумом.’Этот концертный зал (разрушенный во время войны) имел своих предшественников, например зал музыкального общества (Вена, 1870 г.), зал городского казино (Базель, 1876 г.), Сент-Эндрюз (Глазго, 1877 г., рис. 2.9), и последователей, например Концертгебув (Амстердам, 1888 г.) и
Рис. 2.9. Театр Сент-Эндрюз, Глазго. Общий вид
18
612—2
29
ййй
Симфонический зал (Бостон, 1900 г.). Они являются прекрасными примерами группы классических концертных залов XIX в.
Все они прямоугольные, с высокими потолками, одним или двумя мелкими балконами, богатым внутренним убранством, большинство имеет обширные площади деревянных панелей. Каждый из них индивидуален, но их акустические свойства близки по своим характеристикам.
Говоря о классических концертных залах, как о группе залов с общими характеристиками, необходимо отметить, что Бостонский симфонический зал отличается от европейских залов своим размером. В то время, как европейские залы имеют от 1400 до 2200 мест, Бостонский зал вмещает более 2600 зрителей. Он является первым помещением, для которого был выполнен предварительный расчет времени реверберации ученым, разработавшим теоретические основы процесса реверберации и определившим понятие времени реверберации (т. е. промежуток времени, в течение которого уровень звукового давления уменьшается на 60 дБ). В честь автора этот акустический параметр назван временем реверберации Сэбина. Рассчитав время реверберации, Сэбин мог с уверенностью сказать, что значительное увеличение объема Бостонского зала по сравнению с залом Гевандхауз не приведет к нежелательному увеличению Г.
При разработке проекта Бостонского симфонического зала Сэбин также использовал прием, который не имел места ни в каком из классических европейских залов (по крайней мере, не был так ярко выражен, как в Бостонском зале). Он поместил оркестр в пристройке к основному залу, которую условно можно назвать отдельным отсеком, где потолок и окружающие стены располагались ближе к оркестру, чем потолок и стены основной части зала (рис. 2.10 и 2.11). Вероятно, он сделал это инстинктивно, поскольку в то время никто, в том числе и сам Сэбин, не знал о чрезвычайном влиянии ранних отражений. Без сомнения, это было прозрение мастера, и репутация одного из лучших классических залов была приобретена Бостонским залом благодаря этой конкретной черте проекта.
Рассматривая развитие в области проектирования концертных залов в наш век, мы замечаем растущий интерес к экспериментированию формой и материалами. Зал Плейель ужеупо-минался автором, но существует много других примеров.
Следует также отметить некоторые тенденции при разработке проектов театральных и концертных залов, Визуальные аспекты (усиленные такими видами искусства, как кино и телевидение) становятся все более важными и как бы стремящимися доминировать над аспектами акустики (восприятие музыки и речи). Сейчас мы находимся на пороге новой эры в проектировании больших залов — эры залов многоцелевого назначения.
30
3
Рис. 2.10. Бостонский симфонический зал (план) вместимостью 1486 человек (1), 598 (2) и 547 человек (3)
Рис. 2.11. Бостонский симфонический зал. Разрез
31

Глава 3. МНОГОЦЕЛЕВЫЕ ЗАЛЫ (РАННИЙ ПЕРИОД)
Использование большого зала для многих целей — явление обычное, но не совсем просто и обычно проектировать и разрабатывать большой зал таким образом, чтобы он действительно отвечал требованиям определенного списка целей. В данном случае мы намеренно использовали слово «список», поскольку перед потенциальным клиентом, эксплуатирующей организацией или архитектором необходимо поставить важный вопрос: Каков список первоочередных целей?
Ни один большой зал не может полностью удовлетворить требованиям многих целей. Имея, однако, определенный список первоочередных задач, консультант-акустик сможет подогнать проект зала к любой конкретной ситуации и будет стремиться к наилучшему решению зала для некоторых наиболее важных целей, не игнорируя, впрочем, и другие пункты списка, а взвешивая их значение в соответствии с их положением в списке. Во многих случаях требующие особого внимания музыкальные задачи располагаются в начале списка. При этом различные музыкальные направления (симфоническая музыка, опера, мюзикл, оперетта и т. п.), следует располагать в определенном порядке. Собрания, конгрессы и другие речевые программы выдвигают требования, не совпадающие с музыкальными целями, но они также предполагают свое акустическое решение.
Работая над акустическим решением многоцелевого зала, необходимо определить возможности проекта и выбрать один из двух подходов. Первый — работа с различными факторами естественной акустики зала, т. е. работа с объемом, конфигурацией и поверхностями (отражающими, поглощающими, рассеивающими), возможно также механическое изменение характера некоторых поверхностей; второй — работа с искусственной акустикой, т. е. работа с микрофонами и усилителями, с линиями временной задержки и системами искусственной реверберации, а также с различными системами громкоговорителей.
На практике для достижения оптимальных результатов проектирование многоцелевых залов может быть основано на применении двух подходов. Тем не менее очень важно, чтобы акустик заранее решил,какой из двух подходов будет преобладающим, поскольку это решение повлияет на последующую детальную разработку акустического решения.
Ниже рассмотрено несколько примеров ранних разработок много- и двухцелевых залов, в том числе Аальборгхаллен, Театр Скала (Аархус) и Университетский зал (Рейкьявик). Аальборгхаллен действительно рассчитан на многоцелевое использование, тогда как два других зала — только на две-три цели.
Аальборгхаллен. Муниципалитет Аальборга уже во время войны опубликовал условия архитектурного конкурса на проект нового культурного центра города. Победившей группе (архитекторы Пребен Хансен, Отто Франкилд и Арне Кьяер) было поручено разработать детальный проект. Строительство началось в 1949 г. и здание было закончено в 1952 г. Комплекс состоял из большого зала, окруженного с двух сторон вестибюлем, фойе и рядом малых залов. Ниже описывается толькб большой зал (рис. 3.1—3.4).
Первым в списке целей стоял зал собраний (более 3200 мест), но следующие два пункта списка (предполагаемое использование) были близки к первому пункту по своему значению: концертный зал (на 1800 мест) и оперный (драматический) театр (на 1400 мест). Далее шли банкеты, цирковые и эстрадные представления. Архитекторы пришли к мудрому выводу, что единственным разумным подходом к многоцелевой ситуации было использование прямоугольной формы и изменение длины зала в соответствии с конкретной вместимостью и задачей.
Изменение длины должно было осуществляться с помощью большой поперечной передвижной перегородки, разделявшей зал на две меньшие секции. Секция, расположенная ближе к сцене (обычная сценическая коробка), становилась или концертным залом или оперным (драматическим) театром. Вторая секция могла быть одновременно использована для других целей (приемов или собраний), а это означало необходимость решения проблемы звукоизоляции подвижной перегородки.
Нужно было добиться снижения уровня проникающего через перегородку звука по крайней мере на 55—60 дБ, что возможно только путем применения двух независимых частей подвижной перегородки (толщиной по 35 см), причем обе части должны располагаться на расстоянии 30 см одна от другой.
Поскольку зал имел ряд равномерно расположенных несущих колонн и балок, они могли служить рамами соединения секций перегородки, зазоры между рамой и перегородкой (10— 15 мм) были уплотнены с помощью звукопоглощающей прокладки по всему периметру стены. Каждая секция перегородки имела многослойную конструкцию с высокоэффективным звукопоглощением с внутренней стороны (со стороны промежуточного пространства). Измерения звукоизоляции были произведены, когда зал и перегородки были готовы. Они показали, что заложенная в проекте степень снижения уровня звука (55— 60 дБ) достигнута.
Многие конструктивные характеристики зала приняты исходя из акустических соображений. Кресла, размещенные на плоском полу, дополнены секцией кресел в задней части зала,приподнятой, как амфитеатр. Эта секция оборудована тележками,
32
33
Сцена
m ТУ УГПТТППГУТГГПТПП
rmmmm mnmrrm [птшх i кгшл2 општ □СЕОХПХ) пплптпг'п □ШХЕХЕО атгттл ГТУЛТЛУ! гптттд
тлпгпппп тплгтт
гахтхи гглтптл щшшо
П ~Г( ТУТГГ^ГГГГ\~1 УУТГГП го mrvvYwnn/TYimnrirm ггттшттглплптггп ЛГЛУТГУУ ^Л~УТ'|ГТППГУТ11~У~1 гп •/ y т immfTY immmrm ргЕтлтуттт^хггутгптпт □in ууттрхптпхлхтп
г т»тп ггттгттттггтт
Xw/Xvw'
Рис. 3.1. Аальборгхаллен, План
24
; которые можно откатить к оркестровому лифту и переправить  в подвал под основной сценой.
Потолок разделен на секции (между балками), расположенные под разными углами в зависимости от их положения.
Рис. 3.3. Аальборгхаллен. Поперечный разрез
Это служит той же цели, что и в зале «Тиволи»: созданию равномерного распределения потолочных отражений (здесь эта идея несколько устарела). Боковые стены покрыты панелями (между колоннами), но здесь они имеют треугольную форму для рассеивания боковых отражений. Задняя стена (передвижная) имеет большое число отдельных выступающих панелей, находящихся под таким углом, чтобы отражать звук вниз к задним рядам кресел.
Поскольку объем зала довольно большой по отношению к числу мест (приблизительно 14 м3 на место), необходимо бы-
85
ло обеспечить дополнительное поглощение путем перфорации некоторых частей панельных поверхностей.
Рис. 3.4. Аальборгхаллен. Общий вид передней части зала
При использовании фанеры толщиной 16 мм и перфорации в виде круглых отверстий поглощение стало избирательным и, как показал расчет, осуществлялось в диапазоне средних частот (400—1000 Гц), создавая тем самым частотную характеристику времени реверберации, подобную предпочтительным характеристикам, которые были определены экспериментально в Радиохусете (Копенгаген). После завершения строительства в заполненном концертном зале были проведены измерения, результаты которых подтвердили проектные расчеты (рис. 3.5). Иными словами, было получено небольшое увеличение времени
Подиум окружен с обеих сторон большими поворотными боковыми отражателями, над авансценой также имеется отражатель. Отражатели выполняют ту же роль, что и оркестровая раковина зала «Тиволи», обеспечивая музыкантов ранними отражениями. В Аальборгхаллен никогда не измеряли время нарастания, поскольку метод измерения был разработан уже после постройки зала. Однако есть основание полагать, что в Аальборгхаллен явление инверсии отсутствует.
Оперный (драматический) театр (1400 мест) создается путем передвижения перегородки на две секции ближе к сцене. Эта операция существенно не снижает время реверберации, и оно остается равным около 1,8 с. Такое значение является высоким для оперы и слишком высоким для драматического театра. Можно отметить, что вариант использования зала для концертов здесь предпочтительнее, чем для драматических представлений.
Ну а что же зал заседаний более чем на 3000 мест? Время реверберации существенно не увеличивается при перемещении перегородки к несущей задней стене, однако для хорошего восприятия речи без сомнения требуется высококачественная система обеспечения публичных выступлений. В связи с небольшим опытом проблема правильного размещения громкоговорителей и выбора соответствующего их типа первоначально решена была неудовлетворительно.
Две основные идентичные системы громкоговорителей состояли из двух больших щитов, каждый с 12-ю громкоговорителями, расположенными по кругу (идея заключалась в том, чтобы сфокусировать прямой' звук громкоговорителей на зрительских местах в задней части зала). Такое расположение возможно в какой-то степени и сработало бы, если бы не главная ошибка (как вскоре обнаружилось) — размещение систем громкоговорителей в верхней части просцениума на большой высоте и с легким наклоном вниз. Это привело к тому, что передние и средние ряды в зале совершенно не обеспечивались этой системой. Вскоре к системе громкоговорителей, расположенных в просцениуме, были добавлены две звуковые колонки (высотой 1,5 м), размещенные по обеим сторонам сцены (на ее уровне). Однако и такое решение все еще не обеспечивало удовлетворительного озвучивания всего зрительного зала, который как зал заседаний имел длину 70 м.
Озвучивание зала было улучшено путем установки дополнительных колонок вдоль боковых стен (в 1953 г.). Все еще существовали проблемы временной задержки сигналов громкого-1ворителей, расположенных вдоль боковых стен, особенно в задней части зала. Линии задержки сигналов громкоговорителей (для правильной локализации источника) в то время еще не были разработаны и приобрести их было невозможно. В связи
Рис. 3.5. Аальборгхаллен. План концертного зала
реверберации в диапазоне частот 2000—4000 Гц, а также в диапазоне низких частот.
Размещение оркестра требует некоторых пояснений. Весь оркестровый подиум находится перед занавесом основной сцены, который опущен, когда оркестр играет во время концерта.
35
37
с рёставрацией зала в 1975—1976 гг. систему громкогОворпт|'РеУгольную форму; это был пустырь за старым городским тё-лей перестроили и установили линию временной задержки р#тром Аархуса. Существовали также ограничения высоты по-чевых сигналов.	Стройки в соответствии с городскими правилами строительства в
Перед открытием большой зал заседаний испытали как кон.
цертный зал. По этому поводу был приглашен всемирно изве стный итальянский тенор Беньямино Джильи с тем, чтобы сво им мощным голосом он опробовал зал. Во время этих испыта ний, а также позднее во время церемонии официального откры тия в начале 1954 г., акустика зала заслужила положительную оценку.
Позднее, правда, появились критические отзывы, вызванные не музыкальными мероприятиями в концертном зале, а опер ными и драматическими представлениями. Эти отзывы каса лись плохой разборчивости речи, что объясняется высоким зна чением Т. Таким образом, при многоцелевой ситуации требова ния различных вариантов использования зала обеспечивают
ся с неодинаковой эффективностью. И это следует иметь в вид!	Рис. 3.7. Театр Скала, Аархус. Продольный разрез
при использовании зала согласно списку, установленному npi определении программы зала. Признавая недостатки использо
вания зала как драматического театра, можно отметить, чт(анном районе. Эти ограничения и продиктовали форму кры-Аальборгхаллен обеспечивает достаточно хорошие условия дл|ш и тем самым форму подвесного потолка, который должен всех других вариантов.	>ыл иметь сильный наклон в поперечном разрезе. Число мест
Театр Скала, Аархус (построен в 1953 г.) выполняет в О1!акже было ограничено (до 800). Помимо этого, использование личие от Аальборгхаллен иные функции: он является и кокала в качестве кинотеатра потребовало устройства наклонно-цертным залом и кинотеатром (1). Здание показано на рис. ЗЛо пола для обеспечения хорошей видимости.
3.7, 3.8. Площадь застройки была ограничена и имел. Все эти ограничения означали, что обьем одного места дол-кен быть не более 6 м3. Предполагаемое значение Т концерт-юго зала не превышало 1,5 с. Это значение, конечно, было лишком высоким для кинотеатра. В хорошем кинотеатре с Широкоэкранной системой значение Т не должно быть более : с. При данных обстоятельствах оказалось неизбежным создание системы изменяемой акустики. Опыт таких систем уже Существовал на некоторых радиостудиях, построенных к этому (ремени в дополнение к Радиохусету. Применяемый принцип 1ыл довольно прост: длинные ковровые полосы, размещенные la стенах (за деревянными решетками), должны были механи-1ески скатываться в рулоны и храниться над подвесным поляком. За этими полосами находились голые бетонные стены. р[ри этих условиях разница коэффициентов звукопоглощения Юходила до 50—60°/о. Такой обработке должны были подвергнуться обе боковые и часть задней стены.
Деревянная решетка перед полосами была сделана для то-to, чтобы стены выглядели одинаково с ковровыми полосами и £ез них, так что с архитектурной точки зрения эта система бы-fca приемлемой.
• После завершения строительства измерения Т показали,
Рис. 3.6. Театр Скала, Аархус. План.	|то максимальная разница в диапазоне средних и высоких ча-
38
39
a
6
Рис. 3.8. Театр Скала, Аархус. Общий вид
VWvWWVWWvVWvWV
Рис. 3.8. Университетский зал Рейкьявика. План (а), продольный разрез (б)
гия экрана в пространстве над сценой. Чтобы снизить воздействие медных и ударных инструментов, в потолке над сиеной ^ыло выполнено несколько щелей. Это была всего лишь скром-попытка создать лучший баланс для оркестровой музыки, . имевшая гораздо меньшую эффективность, чем орга-сцены в концертном зале «Тиволи»: отсутствие потолочных отражателей позади оркестра.
Сильные сомнения в хорошем акустическом качестве зала
„ ,	, ,	, г- высказывались еще до открытия, а вскоре
стот доходила до 0,4 с, 1,1 с — для кинотеатра, , с £JT0 однпм нз сс,рЬезных недостатков этого концертного зала. Результаты были приемлемы, нонеидеальн^	„ 
В плане зал имел треугольную форму с узкой сценой и ни,м начинался очень близко от оркестрового подиума, ким потолком над ней, который был необходим для размещ
стало очевидным, зала была узкая :цена и крутой подъем пола в зоне размещения кресел. Подъ-, поэтому
41
40
прямой звук струнных инструментов терялся почти сразу всле)рбеспечить достаточную разборчивость речи во время заседа-ствие поглощения его зрителями в первых рядах.	.ний, поэтому вариант использования зала в качестве концертно-
Во время церемонии открытия правильность этого вывоДго стал главной задачей акустической разработки. Она должна была подтверждена. Оркестр играл национальный гимн, зрит(была предусматривать также систему меняющейся акустики ли стояли, и это делало еще более заметной потерю струнног)Для обеспечения требований кинопоказа.
звучания. Скоро было принято решение — повысить уровень по диума. Это несколько улучшило условия, но полностью не р( шило проблему. Серьезные ограничения объема и конфигур® ции были причиной отмеченного недостатка, который еще бо лее усугублялся из-за двухцелевого назначения зала.
Университетский зал Рейкьявика (построен в 1962 г.) — хо роший пример зала, где те же две противоречащие одна др) гой функции концертного зала и кинотеатра совмещались | большим успехом.	‘	.	i
Строительная площадка больших размеров позволила а| хитектору Г. Халлдорссону и его консультанту-акустику пр® пять соответствующие размеры и пропорции зала (рис. 3.9, 3.1| 3.11,3.12).
Рис. 3.10. Университетский зал Рейкьявика. Общий вид
Рис. 3.11. Университетский зал Рейкьявика. Внешний вид
Форма зала в плане веерообразная, потолок в основном одинаковой высоты за исключением сценической коробки. Архитектор настоятельно рекомендовал своеобразную форму ограждений зала. Он хотел использовать острозубчатый пилообразный профиль в бетоне как для стен, так и для кровли с тем,
Университетский
зал Рейкьявика. Значение Т(а) и EDT(6)
открытая сцена
тобы конструктивные жесткостью. Считая
формы обладали несущей способностью это делом принципа, он также хотел.
Список задач по степени предпочтения был следующи|ис. 3.12.
зал заседаний для Университета, концертный зал для симфон: зависимости от частоты ческого оркестра Рейкьявика, кинотеатр и сценические пре ~ перекрытая сцена; — -ставления.
Просторное помещение давало возможность создать бол пологий уклон пола в зоне размещения кресел. При вместим
сти 1000 мест хорошая система звукоусиления должна бьи т°бы эта конструкция просматривалась и в интерьере зала.
42
43
Это предполагало сильно рассеивающие поверхности обеих боковых стен и потолка.
Этот проект можно было легко принять с акустической точки зрения, отказавшись от идеи использования потолка в качестве устройства, дающего направленные отражения звука. Что касается стен, то было предложено использовать зубчатую поверхность для создания системы меняющейся акустики.
Можно было применить панели, закрепленные вертикально на петлях на одном из углов зубца, придав каждой из сторон панелей разную акустическую обработку — пористый звукопо-глотитель с перфорированным экраном с одной стороны и отражающая поверхность — с другой. В зависимости от того, какой стороной эти панели будут примыкать к секциям стен, в зале будут создаваться разные акустические условия. Можно было однако ожидать, что на низких частотах разница в поглощении при двух различных положениях панелей будет весьма незначительна. Варианты Т, ожидавшиеся на средних и высоких частотах в заполненном зале, находились в интервале от 1,1 до 1,6 с; измерения в завершенном строительством зал( показали именно эти значения.
Верхняя часть сценической коробки должна была отделяться от сцены во время концертов, от сцены также отделялись i боковые карманы. Верхняя часть коробки отделялась системе! подвесных горизонтальных отражателей из оргстекла, которые разворачивались в вертикальное положение, когда в ню не было необходимости.
Боковые карманы отделялись декоративными занавесями и: тяжелого синтетического материала, но было решено, что зана веси будут дополнены по бокам деревянными барьерами.
Во время открытия зала некоторые оркестранты жалова лись на условия слышимости на сцене. Сцена действительн была слишком велика и условия для оркестра были не вполн удовлетворительны. Спустя несколько лет было решено улу-ч шить организацию сцены. Прежде всего установили деревян ные барьеры, а затем оркестровую раковину для создани большего числа звуковых отражений для музыкантов. Запаве-за сценой был гладким, а не волнистым, чтобы уменьшить пс глощение высоких частот. Проверка акустических изменени была проведена путем измерения времени раннего спад (EDT) до и после реконструкции. В результате акустически; измерений до и после реконструкции было обнаружено измене ние соотношения между значениями EDT и значениями Т широком диапазоне частот. EDT — это критерий акустичесю го качества принятый через несколько лет после разработк критерия времени нарастания (история его определения буда рассказана в следующей главе). Значения EDT оцениваютс путем их сравнения со значениями 7 и наблюдения основни
44
вариантов. Значения EDT, которые много ниже значений Т, обычно считаются показателями акустических недостатков.
Субъективная реакция некоторых оркестрантов также подтверждала тот факт, что акустические характеристики сцены улучшились. Внесенные изменения, по-видимому, повысили число ранних отражений и диффузность в зоне сцены.
Таким образом, для зала Рейкьявика комбинация двух (противоречащих одна другой) задач — концертного зала и кинотеатра — дала положительные результаты. Очевидно, что более просторное помещение по сравнению с Театром Скала было этому причиной. Благодаря пологому уклону пола зала Рейкьявика и высоте его потолка стало возможным создать и поддерживать горизонтальное реверберирующее звуковое поле в варианте концертного зала. Механическая система для поворота боковых панелей работает надежно и проста в обращении. На задней -стене эта система дополнена подвижными полосами занавесей, что напоминает систему зала Аархуса.
Применение концепций, подобных времени нарастания (7?Т) и времени раннего спада (EDT), характеризует некоторые стадии разработки акустических критериев, которые по своей сути тесно связаны с опытом преодоления недостатков в акустике построенных залов. Цель состоит в том, чтобы разра ботать акустические критерии, соответствующие субъективным оценкам акустического качества. Такие критерии не должны быть слишком сложны с точки зрения процедуры измерений и измерительной аппаратуры, и самое главное, это должны- быть критерии, которые можно определять на масштабных моделях залов, еще до того, как эти залы будут построены.
Данные по Аальборгхаллен, Аальборг
Год завершения строительства: 1952/53.
Зал заседаний Концертный зал Оперный (драматический) театр	Объем, м3 30000 25000 18200			Площадь. м2 2840 1800 1310	Число мест 3200 1800 1400	
Т, измеренное в заполненном зале			(октавный фильтр):			
Гн,	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
=,	2,2	1,7	1,7	1,8	2	2,1	2	1,4
Общее описание. Боковые стены: перфорированные деревянные панели толщиной 10 мм, воздушная прослойка, минеральная вата; задние стены: перфорированные деревянные панели толщиной 10 мм, воздушная прослойка, минеральная вата, верхняя часть задних стен, наклонные отражатели; потолок: деревянные панели толщиной 20 мм; полы: паркет; стены оркестрового подиума: деревянные поворотные панели (20 мм); потолок над подиумом: деревянные подвесные панели (20 мм); кресла: обивка сидений и спинок. Площадь подиума — 102 м2, 612—3	45
Данные по Театру Скала, Аархус
Год завершения строительства: 1953. Объем 5000 м3, общая площадь 600 м‘, число мест: 800.
Т, измеренное в заполненном зале (в диапазоне средних и высоких частот): концертный зал — 1,5 с, кинотеатр — 1,1 с.
Общее описание. Боковые стены: бетон (при демонстрации кинофильмов — опущены занавеси, деревянная решетка перед ними); задние стены: бетон; потолок: деревянные панели; полы: паркет; потолок сцены: деревянные панели со щелями; кресла: обивка. Площадь подиума — 95 м2.
Данные по Университетскому залу, Рейкьявик
Год завершения строительства: 1962. Объем 9700 м3, общая площадь 880 мг, число мест: 1000.
Измерения, выполненные для варианта концертного зала					(заполненно-	
го) после переделки: Гц.	125	250	500	1000	2000	4000
Т, с	1,65	1,77	1,81	1,93	1,86	1,74
HDT, с	—	1,6	1,78	1,82	1,72	1,54
Общее описание. Боковые стены: поворотные панели, перфорированная фанера с одной стороны, неперфорированная — с другой, внутри слой минеральной ваты толщиной 25 мм; задние стены: деревянная решетка, воздушная прослойка, бетон; потолок: бетон; полы: резиновые плитки; пото-
лок сцены- отражатели из оргстекла; стены сцены: толстые деревянные панели; кресла: обивка. Площадь подиума — 180 м2.
Глава 4. РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЕВ И ИССЛЕДОВАНИЯ НА МОДЕЛЯХ (I)
При рассмотрении акустического проектирования концертных залов и театров сложившееся ныне положение не может быть правильно понято и оценено без ретроспективного взгляда на основы развития акустики.
Как прикладная наука акустика помещений родилась менее века назад. Искусство создания театров имеет интересную историю, истоки которой уходят к греческим амфитеатрам, и может рассматриваться как постоянный процесс развития, проходящий через средневековый и барочный типы театров (см. гл. 2). Однако эта история весьма относительно связана с соображениями акустического проектирования. К тому же разработка классического концертного зала велась без учета подобных соображений.
Основополагающая концепция звукового резонанса воздушного объема помещения была открыта и разъяснена Рэлеем в его статьях менее века тому назад, и, согласно его исследованиям, стало очевидным, что резонансы возникают почти всегда в малых помещениях, в то время как в крупных концертных
46
залах спектр собственных частот становится весьма плотным.
Настоящий переворот в акустике помещений как прикладной пауки произошел, когда была выдвинута энергетическая теория (В. С. Сэбин), разъяснившая переходное поведение звуковой энергии в закрытом помещении и приблизительное экспоненциальное ее затухание. Своими теоретическими исследованиями и практической деятельностью Сэбин создал просуществовавшую почти два поколения традицию, которая во главу угла акустики помещений ставила расчет времени реверберации, а также, по мере совершенствования техники измерений, измерение этого параметра.
С увеличением возможности предсказать значение Т на основе архитектурных чертежей зала и на основе накопления знаний о поглощающих свойствах материалов, интерес сосредоточился на проблеме определения числового значения Т ,в залах неодинаковых размеров и различного назначения.
Для концертного зала выдвигаются разные предложения, однако к единому мнению так и не пришли, в то время, как для залов заседаний установить определенное значение Т было легче, особенно после того, как появилась возможность оценки разборчивости речи. Основанная Сэбином традиция расчета и измерения Т означала, что проблема формы и геометрическая концепция звуковых лучей не получила достаточного развития. Однако архитекторы, всегда озабоченные эстетической стороной дела и знакомые с геометрией в большей степени, чем с акустическим расчетом, оживили интерес к форме, проектируя и строя залы новых форм и отказываясь от простой прямоугольной формы.
' Первый пример, зал Плейель в Париже, уже упоминался (см. гл. 1). Целью этого проекта было обеспечить не правильную реверберацию, а должное распределение звука на большой площади зрительских мест. В то время как акустики заботились об оптимуме реверберации, архитекторы склонялись к решениям, принимавшим во внимание совершенно иные аспекты. Это противоречие оставило свой отпечаток на целом поколении залов, построенных в тридцатые и сороковые годы. Постепенно становилось все более очевидным, что Т не было всеобъемлющим критерием, как это традиционно утверждал Сэ-рин, и что в крупных залах слушатель оценивает акустику по иным критериям.
Тщательные и систематические исследования, проведенные послевоенные годы выявили, что анализ переходных явлений, ^вязаных с очень короткими звуковыми импульсами, излуча-Ьмыми в большом зале, давал важные ключи к решению проб-пемы того, какие акустические параметры наиболее важны с точки зрения слухового восприятия. Процесс реверберации, |г.,е. то, что происходит после короткого переходного интерва-
47
ла, не потерял своего значения, однако время реверберацш (Сэбин) стало лишь одним из многих факторов.
При описании разработки критериев основное внимание ав тор будет уделять тем из них, с которыми он чаще сталкивал ся, и тем, которые в большей степени связаны с музыкой, чел с речью, хотя и последние полностью не будут игнорированы Один из первых критериев для речи был предложен Р. Тие ле в 1953 г. и получил название «четкости». Четкость опреде ляется соотношением «полезной» энергии, получаемой в первьк 50 мс, к общей энергии импульсного отклика помещения. Вы бор интервала в 50 мс был сделан потому, что это было подхо дящей цифрой для разборчивости речи. В то время было мал< известно о том, какой интервал подходит для музыкальных зву ков, поэтому многие использовали этот же критерий и для му зыки.
Один из первых критериев для музыки упоминался в связ с измерениями, проведенными в концертной студии (Радиоху сет, Копенгаген, см. прил. I). Это время нарастания RT (дли дельность импульса, необходимая для достижения уровня энер гни на 3 дБ ниже стационарного значения). Сложный метод, кс торый использовался для измерения времени нарастания, сш собствовал поискам других критериев, связанных с явление нарастания звуковой энергии в зале.
Представьте себе, что кривая нарастания энергии во врем( ни в некоторой ее точке могла бы характеризоваться крути: ной. Если звуковой сигнал представляет собой шумовой ил пульс значительной длительности (например, 0,5 с) и если И( пользуется быстродействующий регистратор уровня звуковог давления для записи кривой нарастания (в диапазоне 10 ил 25 дБ), то крутизна кривой на определенном уровне може быть мерой скорости процесса нарастания.
Кривые подобного вида были записаны в концертной студи й верхняя часть этой кпивой (10 дБ) имела почти постоянны наклон, несмотря на колебания, вызванные случайным шум< вым сигналом. Эти колебания зависят от формы шумового си нала в начале импульса и для того, чтобы определить надел
ное среднее значение наклона, один и тот же процесс должй
быть повторен несколько раз. Рис. 4.1 демонстрирует пример J .	„	_____г______ „„„	шоп™ ми-
кривых нарастания. Таким образом, этот метод едва ли менггУт быть выражены в процентах от этого теоретического значе-сложен, чем метод, используемый для измерения времени н растания.
При использовании 10 дБ диапазона кривой нарастания н клон измерялся в точке на 5 дБ ниже стационарного уровн
что было удобно и соответствовало цели.
Наклон кривой определялся как крутизна ш) и измеря ся в дБ/мс. Чтобы проверить экспериментальные значения, 1 сравнили с теоретическим значением, рассчитанным для усл вий экспоненциальности реверберационного спада и дополняем
сти между процессами нарастания и спада. В результате появилась простая формула (см. прил. II), в соответствии с которой теоретическая крутизна выражается как а~ 0,13/Т (дБ/мс,
Театр, штат Нью-Йорк

в
Скоросгь движения ленты 100 мм/с
Рис. 4.1. Кривые нарастания
а — длительность импульса 250 мс; верхняя дорожка — микрофон в партере, нижняя дорожка — микрофон на сцене, время реверберации 1,5 с; б — модель театра в масштабе 1/10; в — зрительный зал театра: длительность импульса — 50 мс. В обоих случаях микрофон расположен в задних рядах партера Время реверберации — 0,16 с в модели и ~ 1,6 с в зале
\Т измеряется в секундах). Измеренные значения крутизны мо-Г'"Г	.......... -	________.vvfzv.ntvvAUlV опаЧС’
: ния. Это было сделано для измерений, выполненных в ковцерт-;ных студиях, когда результаты были также выражены в процентах от теоретического значения. В табл. 1 прил. II приведены некоторые результаты.
Для того чтобы выразить уже упоминавшуюся фундаментальную идею о том, что нарастание энергии на сцене концертного зала должно быть более быстрым, чем в самом зале, можно ввести понятие инверсии и определение индекса инверсии (//).
48
49
В том случае, когда используется критерий времени нарастания индекс инверсии определяется как:
i f
ц __ Среднее значение времени нарастания в зале.	!
Среднее значение времени нарастания на сцене
В случае когда используется критерий крутизны, индек инверсии определяется как:
U Среднее значение крутизны на сцене.
Среднее значение крутизны в зале
Значения II, рассчитанные по измерениям, проведенным концертной студии, в обоих случаях были значительно ниже для времени нарастания — 0,63 и для крутизны — 0,57 (сл прил. II). Эти цифры иллюстрируют тот факт, что при проверк явления инверсии, крутизна может оказаться более критиче< кой, чем время нарастания. Позже, когда мы введем критери времени раннего спада (EDT), станет очевидным, что этот кри терий является менее критическим, чем время нарастания пр проверке инверсии.
Прежде чем углубляться в разработку критерия, проанал! зируем применение акустических моделей, выполненных в мае штабе, и проследим путь их развития. Рассмотрим только ф1 зические (геометрические) модели, наполненные атмосфсрны -воздухом. Интерес к подобным моделям возник еще в тридц! тые годы, хотя несовершенство измерительной аппаратуры в i время значительно ограничивало их применение.
Теоретические разработки свидетельствовали о том, чч вследствие звукопоглощения в воздухе на высоких частота сходство между моделью и соответствующим залом будет чре вычайно ограниченным в области высоких частот при масшт! бе, меньшем 1/10 или 1/20. В этом отношении предпочтительн увеличить масштаб до 1/5 или 1/8, однако размер и стоимосч моделей оказались бы за пределами возможного, так же как ' место для размещения таких моделей.
Один из ключевых вопросов состоит в том, следует ли и пользовать процедуру осушения воздуха в модели. Осушая во: дух до чрезвычайно низкой относительной влажности^ (2—3% можно уменьшить звукопоглощение воздуха до такой степей что правильное значение времени реверберации модели дост гается в большой части частотного диапазона. Это позволя воспроизводить музыкальные отрывки и прослушивать резул 50
таты.* Оценка акустического качества помещения на основе этих музыкальных отрывков требует тщательного подбора групп слушателей и не подходит для практического использования. Представляется более целесообразным ограничить испытания модели измерением объективных критериев. Помимо этого, очень непрактичны процедуры осушения, которые должны повторяться каждый раз, когда необходимо провести испытания при любом изменении в модели (даже при изменении положения источника звука или микрофона).
Определение объективных критериев также делает ограничение частотного диапазона менее критичным, потому что существует возможность получить точные результаты, например путем измерений в пределах октавных полос. На ранних стадиях исследований на моделях некоторые специалисты ограничивали свои изыскания наблюдением осциллограмм импульсных откликов, не обращая особого внимания на то, имели ли внутренние поверхности модели приблизительно правильное поглощение.
Считалось благоразумным пойти еще дальше: стремиться к более точной модели, которая при измерениях в октавных полосах имела достаточно точное поглощение (т. е. обеспечивала достаточно точное значение времени реверберации), не обращая особого внимания на верхний диапазон частот, где поглощение определяется поглощением воздуха. Более сложная схема воспроизведения музыкальных программ с помощью стереофонических систем не рассматривалась.
Было решено испытывать модель в масштабе 1/10. Модели этого масштаба все еще дороги, но когда исключается процесс осушения, с ними легко работать при изменении формы и деталей, что на практике и является целью исследования. Необходимо было рассмотреть вопрос поглощения в модели. .Поскольку в концертном зале в большинстве случаев внутренние поверхности являются отражающими (за одним значительным исключением — поверхность зрительских мест), проблема может быть лишена остроты путем применения для внутренних поверхностей модели отражающих материалов (на частотах модели). Звукопоглощение твердых панелей и материалов, имитирующих зрителей, удобно испытывать в модели реверберационной камеры. Было, например, обнаружено, что твердая древесноволокнистая плита (покрытая двумя слоями лака) имеет коэффициент звукопоглощения в (среднем) диапазоне частот
* Автор имеет в виду метод Шпандека, в соответствии с которым магнитная запись музыкального отрывка воспроизводится и записывается в модели со скоростью, увеличенной в и-1 раз (п — масштаб моделирования). Проигрывая полученную в модели запись со скоростью п~* раз меньшей, можно воспроизвести натурный звуковой процесс и прослушать его "с помощью головных телефонов или громкоговорителей, расположенных в заглушенной камере. (Примеч. науч, ред.)
51
модели, схожий с коэффициентом звукопоглощения деревян-Роратории, только положив ее боковой стеной на пол. Объек-ных или других твердых материалов в натурном (среднем) ди-^ивный метод испытаний в то время еще не был полностью апазоне частот. Различные типы каучука имеют коэффициентьфазработан, первые пробы основывались на методе измерения звукопоглощения на частотах модели, схожие с коэффициента-рремени нарастания (см. гл. 1). Направленность отдельных ми звукопоглощения зрительских мест в натуре. Еще лучшее^лектростатических излучателей в большинстве случаев не по-приближение может быть получено при использовании моделейрволяла получать воспроизводимые результаты и это способст-слушателей, изготовленных из дерева, покрытого тонкой тка-Вовало применению излучателя в виде додекаэдра. Решение нью. Стало обычной процедурой использовать неопреновые фи-ррхитектора полностью изменить концепцию главного зала сде-гурки с картонными головами, имитирующими рассеяние зву-пало эту модель ненужной.
ка головами слушателей.	Тем временем появился проект большого балетного театра
Основой технического обеспечения опытов стал спецпальнощтата Нью-Йорк (Линкольн Центр, архитектор Филип Джон-сконструированный высококачественный магнитофон с двумясон). Этот театр, вмещающий почти 2800 зрителей, хорошо по-скоростями движения ленты в точном отношении 1/10. Придошел бы для испытаний на модели. Техника испытаний стала пробах на моделях в качестве источника звука использовалиболее совершенной, и измерения крутизны, проведенные в кон-различные типы громкоговорителей, из которых один состоялцертной студии в Копенгагене, подтвердили, что имеются воз-из 12 малых электростатических излучателей, установленныхможности для практического применения.
на сфере; на него подавались шумовые .импульсы.
Позже для создания коротких звуковых импульсов исполь-^ зовался специально сконструированный высоковольтный искро-j вой разрядник: это приспособление стало особенно эффективным при измерениях методом интегрированного импульсного отклика. Между прочим, этот 'метод снизил флюктуации кривых нарастания (так же как и кривых спада) до такой степени, что, например, измерения крутизны требовали всего лишь£ нескольких повторов.
Развитие техники модельных испытаний имеет почти цатилетнюю историю, и первым значительным проектом, в хо-; де которого учитывались результаты испытаний моделей, были решения двух больших залов Сиднейского оперного театра. Крупнейший из залов, называвшийся в то время главным за-‘
Ко времени создания модели основная конструкция зрительного зала (рис. 4.2, 4.3, 4.4) могла считаться почти законченной, но некоторые вопросы, такие, как форма потолка и детали формы стен, не были решены и могли исследоваться на Модели. Форма стен зала привлекала особое внимание, поскольку вогнутая форма боковых стен и задней стены могла создать неравномерное распределение звука для слушателей, сидящих в партере. Было внесено предложение использовать лвал-на боковых стенах ступенчатое расположение панелей, что д Ауменьшило бы их фокусирующий эффект на средних и высоких [Частотах.
Измерение крутизны нарастания в модели зала выявило до-1ШСПШПП по ocn.no ,с.оо.оооШ,.ооо „ co „jzv».,. ___...._.вольно значительное разнообразие численных значений в зави-
лом в соответствии с программой классифицировался как опер-^имости от положения микрофона и также определенную связь ный и концертный зал, собиравший 1800 слушателей на опер-?тих значений с некоторыми отдельными местами. Кроме того, ные спектакли и 2800 — на концерты.	значения были сопоставимы с расчетным значением (рассчи-
„	____ /тлсп,,.,	тайным по измеренным значениям Т).
В первоначальную идею архитектора (Иорна Утзона) вхо-	1	’
дило создание одного большого помещения под внешними рако- Измерения в модели производились несколько раз (рис. 4.5), винами, которое могло быть либо оперным театром с располо-й здесь следует рассмотреть две типичные ситуации. На ранней жением слушателей перед авансценой (а также со сценическойстадиг значение Т было 0,19 с (что соответствует 1,9 с в буду-коробкой за авансценой), либо концертным залом. Число поса-йцем зале), с увеличением деталей в модели значение состави-дочных мест увеличивалось за счет установки кресел на всейло 0,16 с (очень близко к ожидаемому значению в зале — сцене, где огромный потолочный экран механического дейст-1,6с).
вия закрывал колосники. Это была прекрасная мысль, которая, Значения крутизны нарастания в некоторых зонах представ-однако, так и не была воплощена в жизнь, но именно на нейос-^ены в табл. 2 прил. II, в которой также указаны рассчитан-новывались первые концепции главного зала.	ные значения. Хотя случайные отклонения все еще существу-
Первая модель главного зала, сооруженная из листов твердое, относительная оценка различных мест зала достоверно вы-дого фибра по деревянному каркасу, по размерам составлялаЬажается значениями крутизны. Самые низкие значения обыч-1/10 проектируемого концертного зала. Имитация слушателейио наблюдаются в центре партера. Это своего рода предупреж-была несложной — маты из стекловолокна толщиной 10 см по-дение о тех явлениях, которые могут возникнуть в театральном крывали все места. Эту модель можно было расположить в лафале на определенных местах.
52
53
На ранней стадии проекта было внесено предложение уст! йовить над порталом большой отражатель, но от этой мыс; отказались по архитектурным соображениям. Театр прежде вс го предназначался для балета, но, кроме Того, он должен бь использоваться для мюзиклов и оперетты. Было принято реш ние использовать искусственное усиление голосов, особенно i время спектаклей-мюзиклов.
Рис. 4.2. Театр штата Нью-Йорк. План партера (панели боковых стен не показаны)
Акустические испытания продолжались сначала на модел । а затем в самом зале. До ввода его в действие в 1964 г. исти тания проводились дважды (значения Т немного различ лись), причем оборудование было в принципе то же, что и п| ' модельных испытаниях.
Интересно сравнить результаты измерений крутизны (с . прил. II). Даже если отдельные результаты не совпадают п
54
Рис. 4.3. Театр штата Нью-Йорк. Продольный разрез. Показаны отражающий потолок (над потолком-решеткой) и расположение динамиков
Рис. 4.4. Театр штата Нью-Йорк. Черные квадраты — место расположения громкоговорителей
55
сравнении модели и зала, совершенно очевидно, что в крайних положениях (таких, как положения в центре и стен) они характеризуются также крайними значениями крутизны, и этс обнаруживается в обоих случаях. Кроме того, что при сопоставлении в обоих случаях окончательная серия более постоянна чем первая (может быть по причине более диффузного звукового поля в окончательной серии). Средние значения крутизнь тоже близки к 1ОО°/о расчетного значения в окончательной се рии.
Рис. 4.5. Театр штата Нью-Йорк — частотные характеристики Т модели (вверху) и (внизу) зала
1 — ранняя стадия; 2—окончательная	стадия;
3 — зал, заполненныйна 90%
Критерий крутизны применялся также и в других случаях исследований на моделях. При рассмотрении формулы крутизны а = 0,0094 с ат'р, дБ/мс, где с — скорость звука, — средний коэффициент звукопоглощения и р — средний свободный пробег, видно, что значение крутизны будет возрастать с понижением р. Если учесть, что звуковые пробеги, определяющие крутизну, относятся к началу процесса нарастания и -соответствуют отражениям с малым временем запаздывания, тс становится понятным, как можно повлиять на величину крутизны. Например, если на путях распространения звука между ис-i точником и приемником установить отражающие поверхности, то это соответствовало бы снижению среднего свободного пробега на начальном участке процесса нарастания. Эта гипотеза исследована на модели.
Модель представляла собой более поздний вариант главного зала Сиднейского оперного театра. На этой стадии оригинальная идея поместить большую часть зрителей на сцену бы-вб
ла отвергнута архитектором. Ширина зрительного зала была увеличена (но вместимость, тем не менее, сократилась до 2200 мест), и постоянная авансцена отделила -сцену от зрительских мест (рис. 4.6, 4.7).
Рис. 4.6. Главный зал, Сидней — последняя концепция Утзона
а — половина плана и разрез; б — секция с вертикальными перегородками
Существовало мнение, что большие зоны зрительских мест будут иметь низкие значения крутизны из-за отсутствия отраженного звука, поэтому было решено провести исследования на модели. Первая имитация слушателей была такой же примитивной, как в модели театра штата Нью-Йорк, но позже она была усовершенствована путем использования отдельных фигурок из неопрена.
В первом и втором случаях измерения проводили при восьми различных положениях микрофона. Сравнительно низкие значения
Рис 4.7. Главный зал, Сиднеи, крутизны на центральных Модель местах в первом случае несколько повысились во втором случае, возможно, благодаря дополнительным отражениям от рядов. Чтобы проверить идею о
57
!пада, что одним ударом покончило с трудоемкой задачей ус-(еднения по большому числу отдельных записей кривых нарастания или спада*.
В другой работе того времени Шредер доказал, что при не-Табл^ 3 в (вторых допусках можно ожидать точной дополняемости меж-1у кривыми нарастания и спада в помещениях. Он также про-(емонстрировал, что большие значения крутизны, полученные помощью интегрированной кривой нарастания, означают до-юлнительные отражения в интервале времени запаздывания фиблизптельно 50 мс. Это первое указание на то, что крутиз-ia связана с так называемым энергетическим критерием, который был предложен другими учеными (см. гл. 9).
Попытки применить объективно измеряемые критерии к испытаниям моделей (и испытаниям помещений) были продол-кены при исследовании модели масштабом 1/10 проекта ново-о здания Метрополитен Опера в Нью-Йорке, расположенного । Центре Линкольна. В ходе этих исследований измеряли оба ювых критерия—крутизну и EDT — на вновь разработанном пмерительном оборудовании. Методика повторения шумовых [мпульсов для измерения крутизны уступила место методу ин-егрированного импульсного отклика с использованием искро-юго разряда и интегрирующего устройства. Этим путем мож-ю измерять как крутизну, так и EDT — крутизну с помощью гатегрирования импульсного отклика, EDT — с помощью обратного движения записи и последующего интегрирования**, концепция индекса инверсии, первоначально введенная в связи измерением времени нарастания как некое подобие индикатора баланса между оркестровым подиумом и залом, была ис-ользована для характеристики баланса между отдельными зо-
повышении значений крутизны с помощью уменьшения среднего свободного пробега, под потолком в два ряда подвесили отдельные вертикальные отражатели (см. рис. 4.6,6). Результатом явилось определенное увеличение значений крутизны, причем среднее значение приближалось к теоретическому. ~ прил. II содержит измеренные значения в процентах от теоретических.
Практические измерения крутизны были громоздки и сложны, особенно до введения метода интегрированного импульса. Кроме того, значимость крутизны для субъективной оценки качества акустики непосредственно доказана не была, хотя и было принято полагать, что относительно большие значения крутизны благоприятны.
Тем временем в знаменитом ныне труде iM. Р. Шредера и его сотрудников были внесены некоторые предложения о корреляции между субъективными оценками и объективными критериями. Было указано на корреляцию между субъективной оценкой реверберации и объективным значением «начального времени реверберации», которое определялось по реверберационному спаду от 0 до —15 дБ или по спаду в течение первых 160 мс (это время примерно соответствует спаду на 5 дБ, если Т примерно 2 с) .*
Принимая во внимание это исследование, решили в будущие испытания включить видоизмененный вариант этого критерия и впредь называть его временем раннего спада (EDT), которое означает время реверберации, соответствующее наклону в первые 10 дБ процесса спада. Возникает вопрос: если процесс спада (в логарифмическом масштабе) нелинейный, как измерить значение EDT? Уже давно установилась практика не принимать во внимание флюктуации кривой спада в диапазоне,			„	... 
„	г	г	—	свайного импульсного отклика. Суть теории Шредера состоит
первых 10 дЬ, а измерять крутизну ОТ 0 ДО —10 дБ, не СЛИШ- редиее по ансамблю квадратов отдельных реверберационных ком беспокоясь за теоретические обоснования. Оправданием |УМ0В0М измерительном сигнале <S2(0’ этому служит то, что ухо может быть недостаточно тельным к флюктуациям в этом интервале.
Практическая возможность измерять начальную процесса реверберации появилась с введением метода рованного импульсного отклика, теоретически и экспериментально разработанного М. Р. Шредером. Его исследования показали, что интегрированный импульсный отклик представляет собой сумму бесконечного множества случайных процессов
чувстви-
крутизну интегри-
* Автор дает краткое, но не совсем точное определение метода интегри-в том, что спадов при )> во время t после начала ревер-ерации равно в данной точке помещения квадрату его отклика r2(t) на тон-мпульс, интегрированному от времени / до °о. Условием является иден-ичность спектров мощности тон-импульса и шумового измерительного сигала. Математически это выражается следующим образом: <SZ (О > =
( г- (x)dx где S(t) — сигнал, принятый в данной точке помещения при ^пользовании в качестве измерительного сигнала фильтрованного белого :ума; N — мощность шумового сигнала на единицу ширины полосы и (/) — комбинированный импульсный отклик системы, включающей фильтр, силители, преобразователи и помещение. (Примеч. науч, ред.)
' В обоих случаях интегрированию предшествует квадрирование им-ульсного отклика. Способ измерения начального времени реверберации с омощью воспроизведения импульсного отклика при обратном ходе магнит-м"1 ленты описан, например, в работе Кюрера и Курце: Integrationsverfahren ir Nachnallauswertung, Acustica, v. 19, 1967/68, s. 313—322. (Примеч. науч, ед.)
* При всех способах определения начального времени реверберации
предполагается экстраполяция реверберационного спада до —60 дБ. (При-меч. науч, ред.)
58
59
нами зала. Исходили из оригинальной мысли о том, что в иде< ле места зрительного зала, расположенные рядом со сцено! должны иметь большие значения крутизны, чем места зрител! ного зала, удаленные от сцены.
В ходе изучения модели нового здания Метрополитен Оп< ра внимание было перенесено с крутизны на EDT, и значени EDT были также сопоставлены со значениями Т (см. более д( тальное рассмотрение процесса спада, EDT и II, в прил. III
Неясное положение, сложившееся в отношении двух ochoi ных применяемых критериев (крутизна и EDT), также возни! ло на ранних этапах исследования модели Концертного зала Осло, которое начало проводиться за десять лет перед открыт! ем зала в 1977 г. Исследования этой модели были многочисле! ны, но одно из первых затрагивало вопрос формы потолка. Са зал в плане имел форму, похожую на треугольник, что опред( лялось формой здания.
По строительным правилам высота зала была ограничен! и мысль включить объем чердачного пространства во внутре! ний объем зала была интересна с точки зрения экономии. Пре; ложенная структура перекрытия состояла из железобетонны балок. Программа испытаний формы потолка предусматрив; ла три варианта (рис. 4.8): плоский потолок, поперечные ба: ки, радиальные балки (хотя конструктивно третий вариант бы неприемлем).
да как значения ниже I рассматриваются как указывающие на явное отсутствие баланса в зале. Значения II, рассчитанные по результатам измерений крутизны, и EDT приведены в табл. 6 прил. III. Хотя значения II не совсем идентичны при расчетах по значениям крутизны или EDT, все они согласуются при оценке различных форм потолка. Лучшей среди трех различных форм потолка является поперечное расположение балок.
Совершенно очевидно, что на этой стадии существовала необходимость разрешить проблему корреляции между примененными объективными критериями — EDT, крутизна и II — и субъективной оценкой музыкального качества. Несомненно под влиянием вышеупомянутых публикаций, касающихся времени начальной реверберации и субъективной оценки реверберации, было решено отдать предпочтение критериям EDT и II и применять эти два критерия при испытаниях моделей прежде всего проектируемого Концертного зала в Осло, а также другого важнейшего объекта с двумя большими залами, где доводка проекта потребовала напряженных исследований на моделях,— Сиднейского оперного театра. Этот проект заслуживает рассмотрения в отдельной главе (гл. 6).
Глава 5. ТЕАТР ШТАТА НЬЮ-ЙОРК И МЕТРОПОЛИТЕН ОПЕРА. НАЦИОНАЛЬНЫЕ ТЕАТРЫ ЛАТИНСКОЙ АМЕРИКИ
Театр штата Нью-Йорк. Часто утверждалось, что театры классической подковообразной формы имеют особые акустические достоинства. С другой стороны, существуют весьма редкие примеры классически.': театральных залов, которые бы критиковали .за то, что они обладают врожденными акустическими дефектами. Кроме того, четкое разделение речевых театров (драматический) и театров для пения и музыки (музыкальный) не всегда принималось достаточно серьезно. Вопрос размеров зала также носит дискуссионный характер.
Примером театрального зала, где классическая форма подковы была принята архитектором как по эстетическим соображениям, так и, как мы полагаем, по соображениям акустики, является театр штата Нью-Йорк в Центре Линкольна. Его н прототипом, без сомнения, были городские театры XVIII — . .-----------------------------------------------------------‘
а|цостаточно серьезно не учитывался тот факт, что с точки зре-1ния акустики простое изменение размеров будет иметь опреде-фенные последствия. Правда, функция этого конкретного теат-* -	” "	"	. Он
Рис. 4.8. Концертный зал, Осло. Предварительный проект а — план; б — продольный разрез
Метод испытаний в данном случае представлял собой тол ко метод интегрированного импульсного отклика, и как крути на, так и EDT измерялись при разных положениях микрофог Предполагалось что наиболее важным отдельным параметро|ЙХ вв., например, в Германии. Но на ранних стадиях ппоёкта который нужно было учитывать, являлся индекс инверсии, р?“---------- -------- J.	А,и1Л приеша
считываемый по значениям крутизны и EDT.
Согласно обычной оценке индекса инверсии все значен]
равные или превышающие 1, считаются благоприятными, тс^а, по крайней мере, вначале была' ограничена "балетом.
СО
1612—4
61
I В центре партера модельные измерения показали самые пизкие значения крутизны, факт, подтвержденный также изме-|ениями в зале. Дефицит следовало скомпенсировать системой
Система звукоусиления была создана для равномерного оз-[учивания всех мест зрительного зала. Основная система громкоговорителей представляла собой две цепочки звуковых колонок по обеим сторонам просцениума, расчлененных на вертикальные группы, установленные между балконами. Колонки озвучивали большую часть площади зрительских мест за исключением большого заднего пространства четвертого балкона }₽алереи). Для того чтобы охватить и эти зоны, необходимо Зыло дополнить систему колонок рупорным громкоговорителем,
должен был быть «театром балета» в Центре Линкольна, тог да как концерты, большая опера и драма должны были прохо дпть в других комплексах этого Центра.
К этой вначале четко определенной функции были тут ж( 1ВУК°усиления. добавлены функции «легкой оперы» и «мюзикла». Однако, по Система am скольку основой все-таки оставался балет, главной акустиче ской проблемой была проблема музыкальной акустики; проб лема разборчивости речи была второстепенной. Однако nepexoj от размеров нормального европейского театра, скажем, н; 1500 мест, к залу на 2800 мест создавал дополнительные акус тические трудности. Возьмем хотя бы элементарный вопро? времени запаздывания первых потолочных отражений. Это за паздывание вместо нормальных 50—70 мс составляло 100 -L	„ ________ г-_____-
120 мс (что соответствует высоте 20—22 м). Тогда становилосгтановленнЬ1м в центре над декоративным потолком ^^(разме-очевидным предложение устроить козырек над проемом сцень₽ение гР°мкоговорителей см. на рис. 4.2 и 4.3). Этот пуплпмктй "	--------— ~--®)ОМКОГОВОПЙТР.ПЬ	_ _____ __
чтобы обеспечить верхние отражения с более приемлемым вре менем запаздывания.
Возникает вопрос, почему принятое за несколько лет д< этого в Метрополитен Опера решение об организации широко го просцениума (для создания боковых отражений) не сталК1Ж'пГр ‘г~'" предметом обсуждения в случае с театром штата Нью-Йорк!0 q ншо звУка-Ответом может служить тот факт, что была окончательно пр^д пята концепция просцениума и окружающей зоны, что искл“® ’ чало значительные изменения.
^омкоговоритель, расположенный гораздо ближе к зрителям, Тем актеры на сцене, должен был подключаться через линию издержки с тем, чтобы не нарушалась правильная локализация источника звука. Декоративная металлическая решетка прикрывает громкоговоритель, не препятствуя свободному про-fry\IZ nOLTTITA ППХГТ/П
f Открытие зала состоялось в 1964 г. Первым мероприятием п, естественно, балет, «Серенада» (Чайковский, Баланчин), feron» (Стравинский, Баланчин) и два балетных произведения шериканских композиторов в хореографии Баланчина. Отзывы
ЛттпЖ. г —r> Aupcuiudipnn валанчина итзывы
Предложение устроить козырек над проемом сцены был» акустпке со стороны дирижера, оркестра, музыкальных кои-nv.i.'ur, Гипп испытать на масштабной модели,,™, „ on„«on«,",	------------- т-Л	”
: ИСПЫ-харак-
сцену
д	—у-------------— ‘‘J
эпические условия зрительного зала было немного.
Эта история поучительна. Вследствие сознательного игно--- I ДЛЯ |лета, мюзиклов и легкой оперы, а не для драматических s), возникла почти катастрофическая ситуация, которую зри-ли и пресса могли толковать как неполадки в акустике теат-мвеличение крутоны '(благодаря чему числовые зн; . К счастью, использование этого театра за многие годы со увеличение	v ______ значению) явлени емени открытия было ограничено балетом и опереттой. Слу-
й с Шекспировской труппой может сегодня прозвучать как
63
принято. Проект нужно было испытать на масштабной модел! 1/10, чтобы оценить использованные акустические паРаметРьЬния показали Tfi-----------л"------v’
а также возможные модификации формы стен. Основные рЖпиети^я т ЧТ° 1 бЬ1Ло близко к 1,6 с, а част зультаты этих испытаний уже рассматривались в гл. 4. Данны Гил____ ______ практически ровной (см. рис. 4.5)
значений крутизны, измеренных в модели (см. прил. II), пока залп улучшение по сравнению с ранней стадией проекта (Г--**0,19 с), на окончательной стадии (7'~ 0,16 с) была принят панельная отделка стен.
Панельная отделка боковых стен соответствует часто и< пользуемому принципу ступеней (параллельных продольно 4 оси зала), который в данном случае был использован не толг (ороль и я» Певпы	*-“*и“‘*
ко для того, чтобы направить боковые отражения в партер, н уровне. Отзывы окячяпиги л  Усилением на приятно низ-и для спрямления вогнутости стен. Улучшение значений крутиз ические условия зрительного залГб^?™^”™11’ жало6 на акУ' ны в партере модели хорошо заметно, если посмотреть на epej gTa нсторня	т> ыло немного,
нее значение, полученное при четырех положениях микрофон тппаш,о л/ Учительпа- Вследствие сознательного в этой зоне.	Еа мюзикпп^аКТа’ ЧТ° ЗЭЛ акУСТ11чес™ приспособлен
шета, мюзиклов и легкой оперы, а гс — ------------ ------
Улучшение значений крутизны в этой же части самого зал ектаклей (которые первоначально отсутствовали еще более ярко выражено. Даже если субъективная значД' ппчпшгпя nnin.n	------ _________ли в програм-
мость крутизны так и не была установлена, можно предпол) ЖИТЬ, ЧТО	---"""" ---- т-хплоио qui
чения приближаются к статистическому положительное, особенно для четкости речи. 62
'Цков и зрителей были положительные. Предварительные *------------ . а частотная :
г---------г------	^.с).
Месяц спустя в зале состоялся спектакль английской Шекс-Ьровской труппы, которая использовала выдвинутую сцену (то не предусматривалось при проектировании системы звуко-виления. Замечания были резко отрицательны. Разборчивость ечи во многих частях зала была недостаточной, что привело к [фзкой критике акустических качеств зала.
Месяцем позже на обычной авансцене был сыгран мюзикл
в этой зоне.
предупреждение против легкомысленного администрирования Г“-------- *	___
неправильного использования музыкального театра. Без учежазработать вертикальные боковые акустических условий зала кому в наши ----------- ------------ -
мысль играть драматический спектакль 2800 человек?
разместить. оркестр на низшем уровне этого пространства и ------------	-	, поверХности и верхний
дни придет в голсЛортал в качестве отражающих поверхностей (рис. 5.2)\ *акус-перед аудиторией вически соединив пространство сцены и пространство зрительного зала.
Метрополитен Опера, Нью-Йорк. Старая Метрополитен Он ра в Нью-Йорке, расположенная между 39-й и 40-й улицам имела довольно противоречивую репутацию в отношении I акустических характеристик. Одно известно наверняка: толы действительно мощные голоса могли «наполнить» зал звуке И даже певцы с сильными голосами должны были форсирова звук, чтобы их по-настоящему можно было слушать.
Считалось, что основным недостатком зала Метрополии являются его огромные размеры. Однако следует отметить, ч наиболее любимым оперным залом мира является театр К лумба (Буэнос-Айрес, 1908), хотя его объем больше объе! старого зала Метрополитен Опера. Театр Колумба облада двумя отличительными чертами, которые имеют важное зна1 ние для акустики: в нем объем на место гораздо больше, чем Метрополитен (8,4 против 5,4 м3), но что еще более важно, т это его форма, которая благоприятна для ранних боковых с
Рис. 5.1. Значение Т в зависимости от частоты для старого (I) и нового (2) залов Метрополитен Опера; • — значение EDT для нового зала
ражений.
Когда определялись критерии проекта нового здания Метр политен в Центре Линкольна, то конкретно говорилось толь о числе мест. Их в новом зале должно быть больше, чем в ст	. .	,	_________ ,
ром, кресла должны быть также более удобными. Требовал 'Узностп как для певцов, так и для оркестра. Однако без со-к акустике никто не конкретизировал, обходились туманы лаС11Я и содействия архитектора эти идеи определением, вроде следующего: «чтобы она была такой л как в старом зале». Что касается классического критерия то старый зал имел 1,2 с (на 500—1000 Гц), что свидетели °чены на измерении двух критериев: вует о том, что это был «неживой» зал. Но еще более нагл! Рутизны и EDT (определения и форму-на информация о частотной зависимости Т, которая приведе w см- приложения II и III). Оценка из-на рис. 5.1. Удивляет отсутствие реверберации на высоких ; 1еренных значений осуществлялась уже стотах.	" ""	"
Когда началась разработка архитектурного проекта (око 1959 г., архитектор Уоллес К- Харрисон), некоторые сообрал ния, касающиеся общей концепции, были результатом 6oj 'ении Оба критерия были также неконкретных предложений в области акустики. В завершающ ользованы для расчета индекса инвер-период акустических консультаций в течение 1961 г. и после; ии- Если применять концепцию II, оце-ющих лет автор в основном отвечал за согласование архип турного проекта с конкретными акустическими требования ?• (автор отдает должное своему соконсультапту Сирилу Хар] су).	:	. .
Проект необходимо было проверить путем испытаний на j а^л- 4, прил. II).
дели масштаба 1/10. Из нескольких предложений (принят ° ТУД’’о избежать	„ JinJUUM зале классической те-
архитектором) первоочередным сочли предложение о том, к тральной формы. Было проверено, являются ли значения EDT организовать зону просцениума: сделать ее в виде переходи;	..........."-------
пространства между собственно сценой и зрительным зал; Рил- “!)•
Предыдущий опыт (гл. 1) мог бы помочь автору, когда он [астаивал на этих особенностях разработки, которые можно шло рассматривать как эффективные меры увеличения диф-
иться.
Модельные испытания были сосрсдо-
|ю проторенному пути: сравнивать зна-гения крутизны с расчетным значением I значения EDT с результатами изме-
|ивая баланс между различными зоиа-1ми зрительного зала, то в таком случае возникает небольшая инверсия меж-₽ис-|у партером и верхними балконами (см.^Д
л ----- Практически это-
не могли осущест-
ЦОГ1
0	50 ng
5.2. Метрополитен Опе-
Нью-йорк. Схематичес-кие план и разрез
। трудно избежать полностью в любом зале классической те-различных местах зала близкими к значениям Т (табл. 5,
64
65
___________________________________ усматривая в свете этого акустическую разработку нового зала Абсолютные значения EDT и Т были в н( Метрополитен Оперы, можно отметить ее хорошее соответствие
(взвивающимся тенденциям этого искусства.
Позже для сравнения такие же измерения были повторен
в построенном зале.
которой степени ниже в модели, чем в завершенном зале, и значения EDT в обоих случаях приближались к значениям ' Необходимо отметить, что процентные значения крутизны бли: ки к 1СС°/о как в модели, так и в зале. И, наконец, рассматр! вая измеренные значения в завершенном зале (на репетиций! ном представлении присутствовали 3000 школьников), следу! отметить, что октавные значения EDT и Т близки в диапазон частот 125—4000 Гц (см. рис. 5.1). Особенно интересно прям< сравнение частотных характеристик Т старого и нового зале Метрополитен Опера (см. рис. 5.1). Эти две кривые, такие ра ные по своей форме, в определенной мере объясняют знач! тельную разницу в «блеске» (реверберация на высоких часп тах) этих двух залов.
Достоинством зала является то, что боковые отражения, п ступающие с относительно небольшим временем запаздывани полезны не только для улучшения качества звучания музык но и для повышения разборчивости речи. Последнее было обн1 ружено во время репетиции, о которой упоминалось выше. Ко да представитель Метрополитен Оперы обратился к зрителя) произнося слова четким громким голосом, но без усиления, си ло очевидно, что с передней части сцены его речь очень хор шо слышали на всех зрительских местах Общий вид зрител ного зала показан на рис. 5.3
На открытии зала в 1966 г. было показано современное пр изведение Самуэля Барбера «Антоний и Клеопатра» (напйса ное специально для открытия). Леонтина Прайс, исполнявш! главную роль, в тот же вечер после представления положител но отозвалась Об акустике зала. Стоит упомянуть и другое з мечание. относящееся к периоду открытия, когда в театре 6i ли поставлены классические оперы. Рената Тебальди с обле чением воскликнула: «Теперь я могу опять петь тише!».
Сезон открытия показал, что оперный театр действителы обладает прекрасной акустикой. Ее обеспечили (помимо разр ботки просцениума) поверхности балконов, отражающие зв] вниз, хорошо рассеивающая форма потолка, четкое стремл ние избежать любых поверхностей, прглощающих высокие ч стоты.
Возможно, мы делаем на это слишком большой упор, но пел зя, например, переоценить влияние основной конфигурац просцениума. Как было сказано выше (и отмечено в гл. 2),э черта характерна для всех лучших оперных театров барочно периода и более поздних подражаний.
Необходимо отметить, что исследования акустики залов последние 10—15 лет наглядно выявили влияние ранних отр жений (особенно боковых) на акустику больших залов. Ра
Рис. 5.3. Метрополитен Опера, Нью-Йорк. Общий вид на сцепу зала (фотография предоставлена Дж. У. Молитором)
Театр Рубена Дарио, Никарагуа. Архитекторы Латинской Америки интересовались культурными центрами США и Канады, построенными в шестидесятые годы. Не будет преувеличением сказать, что в наибольшей мере их внимание привлекал Центр Линкольна в Нью-Йорке. Сейчас Центр состоит из пяти больших комплексов, два из которых были описаны выше.
Прекрасный интерьер театра штата Нью-Йорк вдохновил молодого никарагуанского архитектора Хозе Терана на создание проекта Национального театра Никарагуа, названного в честь народного поэта Рубена Дарио. Его консультантами были члены группы архитекторов театра штата Нью-Йорк (консультант по архитектуре ныне покойный Бен Шлангер из Нью-Йорка). Вместимость театра Рубена Дарио —- 1400 мест, что гораздо меньше, чем у его прототипа в Центре Линкольна. Здесь одно помещение должно было выполнять различные функции.
66
67
Исходные данные проекта были рассчитаны на сценические представления фольклорных произведений, балета и оперы, а также симфонические концерты (от оркестра до квартета). Избранная для зала форма близка к прямоугольной, размещение зрителей в партере и на трех балконах (рис. 5.1). Неглубокие боковые балконы заканчивались на некотором расстоянии от сцены, создавая переходную зону, которая в данном случае спроектирована как авансцена, позволявшая устанавливать подвесные декорации. Когда зал использовался как концертный, на сцену выкатывали оркестровую раковину, создававшую отражающие поверхности с трех сторон оркестра.
Рис. 5-4 Национальный театр Рубена Дарио. План (а) и продольный разрез (б)
Открытие театра Рубена Дарио состоялось в 1969 г. без предупреждения консультантов. Вскоре после открытия автору сообщили, что акустику зала весьма положительно оценили несколько гастролирующих европейских музыкальных ансамблей. Было предложено проверить акустические характеристики зала.
Следует отметить, что конструкция потолка имеет некоторые «исто акустические черты. Подвесной декоративный потолок металлическая решетка, подобная решетке потолка театра штата Нью-Йорк — скрывает несколько рядов вертикальных отражающих перегородок, параллельных продольной оси зала. Идея состоит в том, чтобы повысить рассеивание потолочных отражений, точнее — увеличить количество энергии, поступающей к слушателям с боков. Подобную идею мы рассмотрели на примере Большого зала (Сиднейской оперы). Эта идея была проверена на модели 1/10. Испытания показали, что установка вертикальных подвесных отражателей может послужить увеличению значений крутизны (см. гл. 4 и прил. II, табл. 3). Другой отличительной чертой конструкции зала являются выпуклые отражающие балконные барьеры, которые вместе с боковыми сте
нами создают боковые отражения в партере. Поэтому акустические испытания этого зала ожидались с большим интересом. Испытуемые критерии: Т и EDT в зависимости от частоты, EDT в различных точках, а также уровень импульсного отклика на различных местах. Зависимость Т и EDT от частоты приведена на рис. 5.5.
Рис. 5.5. Зависимость значений Т(1) и EDT (2) от частоты (Национальный театр Рубена Дарио)
Уровни импульсного отклика и значения EDT даны в табл.-10 прил. IV. По частотным характеристикам Т и EDT можно заметить, что значения EDT в октавах несколько превышают значения Т (в 1/3 октавах). Импульсные испытания иногда демонстрируют подобные расхождения, т. е. различия, связанные с шириной полосы фильтров. Во всяком случае, значения EDT Находятся на том же уровне, что и значения Т. Значения EDT (октава 2 кГц) в различных точках зала отличаются очень не значительно, то же можно сказать и о значениях уровня импульсного отклика (измеренного шумомером типа Брюль и Кьер, импульсная характеристика). Индекс инверсии практически равен 1, Все испытания проводились в пустом зале с выдвинутой оркестровой раковиной. Результаты испытаний свидетельствуют о правильности субъективных оценок акустического качества зала, высказанных участниками различных музыкальных ансамблей.
Национальный театр Гватемалы является сравнительно новым зданием, хотя строительство имеет довольно длительную историю, поскольку первоначальный проект был выполнен почти 20 лет назад. Фундамент и подиум (включая пол сцены) были построены в бетоне, а затем заморожены почти на десять лет; строительство возобновилось лишь в 1972 г. (архитектор Эфраин Ресинос). По соглашению между администрацией и консультантом критерии проекта в то время были следующие: концертный зал, опера (с нормальной сценой и оркестровой ямой), фольклорный балет и массовые собрания. Форма плана
68
69
и разреза могла быть модифицирована в зависимости от назначения акустики. Были предложены и приняты три основных изменения проекта: боковые стены приближены одна к другой, увеличена высота потолка за счет исключения сплошного потолка по нижней обвязке стальных ферм, что увеличило объем зала, установлен ряд вертикальных отражателей вдоль радиальных линий этого дополнительного объема.
а
же задачу, что и в театре Рубена Дарио, Была также изменена зона просцениума таким образом, чтобы угол его боковых стен был уменьшен (до 10°). Создана передвижная оркестровая раковина, боковые стены которой практически примыкали к степам просцениума (рис. 5.6).
Система громкоговорителей, для усиления только речи, со стояла из пяти колонок: одна над порталом и по две с обеих сторон портала. Для других целей установлены два громкоговорителя кино (также подвешенные вверху) и 48 отдельных громкоговорителей, распределенных по всему залу. Система озвучивания имеет линии .задержки с четырьмя вариантами задержки. В зале установлен декоративный решетчатый металлический потолок, подобный потолкам театра штата Нью-Йорк и театра Рубена Дарио.
Открытие Национального театра состоялось летом 1979 г. В этой связи были проведены заключительные испытания. Значения Т и EDT приведены в перечне данных по этому залу, значения LE — в табл. 11, прил. V.
Данные по театру штата Нью-Йорк
Год завершения строительства: 1964. Объем 19500 м3, 900 м2, число мест: 2800.
Т, измеренное при наличии 90% зрителей:
Гц,	125	250	500	1000
с,	1,5	1,6	1,6	1,5
общая площадь
2000	4000
1,5	1,3
Рис. 5.6. Национальный театр Гватемалы. План {а) п продольный разрез (б)
Первое и второе предложения имели своей целью увеличить соотношение между высотой и шириной помещения, усилить энергию боковых отражений, а третье предложение имело ту
Общее описание. Боковые стены: деревянные панели, на уровне партера — ступенчатые панели; задние стены: деревянные панели; потолок: открытая сетка (два слоя) в качестве подвесного потолка, гипсовые панели по бетону: полы: твердый асфальтовый состав; кресла: обивка. Площадь оркестровой ямы — 96 м8.
Данные по Метрополитен Опера, Нью-Йорк
Год завершения строительства: 1966. Объем 30500 м3, общая площадь 1220 м2, число мест: .3800.
Т и ЕЕ)Т, измеренные в зале при наличии 80% зрителей:
Гц,	125	250	500	1000	2000	4000
Т, с	2,25	2	1,75	1,8	1,65	1,15
EDT, с	2,1	2,1	1,7	1,8	1,7	1,3
Общее оп и с а н и е. Боковые	стены:	деревянные панели;		задние	сте-
ны: деревянные панели; потолок: штукатурка по дранке; полы: виниловые плитки, тонкие виниловые ковры в проходах; стены авансцены: штукатурка по дранке; кресла: обивка. Площадь оркестровой ямы — 105 м2.
Данные по Национальному театру Рубена Дарио, Манагуа
Год завершения строительства: 1969. Объем 10200 м3, общая площадь 660 м-’, число мест; 1400.
70
71
т
(б 1/3 октавных полосах) и ЕГ>Т (в октавных полосах),
измеренные
б пустом зале:
Гц,	125	250	500	1000	2000
Т с	1,85	1,85	1,8	1,85	1,7
EDT', с	—	1,8	2,1	2,1	2
Общее описание. Боковые стены: деревянные панели; ны: деревянные панели; потолок: асбестовые панели по бетону,
4000	8000
1,5	0,95
1,8	—
задние сте-вертикаль-
иые подвесные отражающие перегородки (этернит), решетчатый потолок
в качестве подвесного; полы: паркет; помещение сцены: виниловые панели; кресла: обивка. Площадь подиума — 200 м2, оркестровой ямы — 84 м2
Данные по Национальному театру Гватемалы
Год завершения строительства: 1978. Объем 23000 м3, общая площадь 770 м2, число мест: 2050.
Т в (1/3 октавных полосах) и EDT (в 1/3 октавных полосах), пзмерен-
ные в пустом зале:		250 1,9 2 стены:	500 2 1,7 дерев!	1000	2000 2	2 1,8	1,9 шные панели, 50%	4000 1,8 1,7 из мпх
Гц, Т, с EDT, с Общее описан	125 2 1.8 и е. Боковые				
со щелями; задние стены: деревянные панели со				щелями; потолок:	асбесто-
вые панели по бетону,	вертикально	подвешенные		отражающие перегородки	
(этернит), решетчатый	потолок в качестве		подвесного; полы: мрамор; поме-		
щение сцены: виниловые панели; кресла: обивка. Площадь подиума — 280 №, оркестровой ямы — 120 м2.
Глава 6, СИДНЕЙСКИЙ ОПЕРНЫЙ ТЕАТР
В 1956 г, в Австралии был объявлен конкурс на проект оперного театра в. Сиднее. Следует отметить, что это название, использованное неправильно, с самого начала оказало отрицательное влияние на этот грандиозный проект. Само слово «оперный театр» создавало ощущение престижности и вполне объясняло желание сиднейских любителей музыки иметь хороший современный концертный зал, который стал бы помещением для Сиднейского симфонического оркестра. Эги желания вполне разделялись и Австралийской радиовещательной комиссией (АРК).
Даже в программе'конкурса «большой зал» представлялся как двухцелевой (вместимостью около 3000 мест во время концертов и 1800 мест во время оперных спектаклей). В то же время «малый зал» был описан в программе как зал для драматических спектаклей и легких оперных постановок (вместимость сто 1200 мест). Идея двухцелевых залов, так же как и название «оперный театр» способствовали возникновению двусмысленной ситуации: различные группы сиднейского общества пытались повлиять на характер проекта большого зала, исходя из собственных пожеланий.
72
Победитель конкурса датский архитектор Йорн Утзон в своем проекте, очевидно, оказался под влиянием простоты идеи греческого амфитеатра, а также под влиянием своих скульптурных концепций, которые были настолько оригинальны, что граничили с революционностью, но, к несчастью, не имели абсолютно никакого отношения к классическому проектированию концертных залов.
В этой связи вполне естественно вернуться к развитию проектирования концертных залов в наше время и тенденции, отходящей от классической (прямоугольной) формы к новым формам, зачастую полезными с точки зрения акустики или отражающими глубоко личные представления архитектора.
Внешняя система раковин — в основном заманчивая концепция, позволяющая замаскировать сценические коробки, — не была каким-либо образом связана с внутренними формами «нормального концертного зала». История первого проекта (период Утзона, 1956—1966) — суть несколько неудачных попыток увязать внешние раковины с внутренними границами залов.
Первоначально попытались придать внутренним контурам большого зала форму, в какой-то степени приближающуюся к формам, ориентриованным на прямые углы (рис. 6.1, 6.2, 6.3).
Рис. 6.1. Первый проект большого зала Сиднейского оперного театра. План
В горизонтальной проекции сделать это было сравнительно просто, применив широко используемый принцип расположения поверхностей ступенями параллельно продольной оси зала. В разрезе, особенно в поперечном, все было сложнее. В продольном разрезе предполагалось, что приемлемым решением будет мягкая кривая е уступами. Здесь элементы боковых стен, близких к вертикальным, были ограничены по высоте контурами
73
раковин. Практически первый проект не соответствовал ограничивающим требованиям раковин. Не вдаваясь в подробности сотрудничества архитектора и акустика, заметим, что в этом первом проекте акустик был автором многих предложений.
Рис. 6.2. Первый проект большого зала. Продольный разрез. а — концертный зал; б — оперный зал
Рис. 6.3. Первый проект большого зала Сиднейского оперного театра.
Поперечный разрез
Строительство сцены и раковин продвинулось вперед (здесь мы не говорим о многих других проблемах), тогда как разработка интерьеров перешла в новую стадию, целью которой было более точное соответствие идее архитектора. Чрезвычайно красивый проект формы потолка (напоминающий огранку
74
бриллиантов) был также очень эффективен, поскольку он предусматривал рассеяние звука. Но внутренние ограничения, создаваемые раковинами, предопределяли общую форму потолка, которая не оставляла пространства для боковых стен, по крайней мере не оставляла достаточно большой площади для вертикально ориентированных поверхностей, что означало бы полное отсутствие боковых отражений (рис. 6.4).
Рис. 6.4. Второй проект большого зала Сиднейского оперного театра. Поперечный разрез
Третье (и последнее) решение Утзоном форм большого зала ознаменовало собой явный отход от первоначальных масштабов с точки зрения вместимости зала (см. рис. 4.6,а). Он отказался от многообещающей идеи использования огромной площади сцены для размещения кресел при концертном варианте зала (что достигалось бы посредством механического перекрытия сценической коробки звукоотражающими поверхностями). Места для слушателей были отодвинуты назад и раздвинуты в ширину, жестко закрепленный портал служил постоянной границей. Это означало неизбежное значительное сокращение вместимости зала, и это стало основным препятствием на путиосу-ществления проекта, если бы другие более серьезные проблемы не помешали продолжению строительства.
Неожиданное событие изменило все будущее проекта — архитектор отказался от дальнейшей работы над ним. Здесь важно подчеркнуть значение смены руководства, поскольку дальнейшие события могут быть объяснены только полным нарушением преемственности в работе над проектом и в процессе ^строительства. Процесс завершения работ состоял из нескольких стадий: создания нового руководства, пересмотра задач
75
г
всего комплекса, окончательной разработки проектов несколь ких залов н их строительства.
Были проведены предварительные испытания утзоповскоп проекта большого зала. В гл. 4 рассказано об испытаниях это го проекта на модели в масштабе 1/10 с применением крите рня крутизны (прил. II). Результаты испытаний показали, чп увеличение ширины зала и удаление многих мест от отражаю щих поверхностей были причиной низких значений крутизны Показано также, что размещение нескольких вертикальных от ражателей под потолком могло бы в определенной степей улучшить ситуацию (см. рис. 4.6,6 и 4.7). Тем не менее разви тие событий сделало третий проект Утзона устаревшим.
Малый зал также прошел через несколько стадий разработ ки. Первоначальный проект предлагал весьма необычную фор му потолка, опущенного в центральной части (рис. 6.5). Обра зовавшаяся в результате вогнутая поверхность неизбежно вы звала бы концентрацию потолочных отражений, значителык запаздывающих по сравнению с прямым звуком. От этого про екта отказались, не подвергая его испытаниям на масштабны моделях.
Рис. 6.5. Второй проект малого зала, СОТ. Продольный разрез
Окончательный проект Утзона для малого зала имел совер шенно другой вид. Изогнутые формы теперь были перевернуть и образовывали большие выпуклые арки (своего рода вариан окончательного проекта большого зала, потолок которого ими много острых плоских изломов).
Здесь необходимо отметить, что окончательные проект! как большого, так и малого залов явились результатом сотруд
76
ничества Утзона с другими консультантами. После перестановок новая бригада архитекторов (компания «Холл, Тодд и Литтлмор»), представленная архитектором-разработчиком Питером Холлом, выдвинула свои предложения по составу группы консультантов. Строительные власти одобрили их выбор. Автор продолжил работу в качестве консультанта по акустике. В качестве консультанта был также назначен архитектор по строительству театров (Бен Шленгер из Нью-Йорка), который вошел в бригаду.
Со времени объявления конкурса прошло десятилетие, и программа строительства уже не отвечала требованиям современности. Архитектор-разработчик предложил в качестве первоочередной задачи пересмотр программы всего комплекса на основе совершенно нового подхода к вопросу: что нужно городу Сиднею в качестве культурного центра? Рабочая группа, состоящая из архитектора-разработчика, консультантов по театральной архитектуре и консультантов по акустике занялась исследованием вопроса с учетом практической проблемы: что можно разместить «под раковинами»? К этому времени наружные работы по строительству раковин приближались к завершению, а внутри они не велись.
Основная же проблема касалась принципа использования большого зала. Первоначальная концепция двухцелевого зала казалась недостаточно оправданной ввиду того, что город настоятельно нуждался в современном концертном зале, тогда как нужда в крупном оперном театре была значительно менее острой. Понимания, что двухцелевая концепция с самого начала мешала осуществлению этого проекта, и учитывая насколько совершеннее можно было разработать одноцелевой зал, министру общественных работ Д. Хьюзу представили запрос о возможности разработки одноцелевого большого зала. Предлагалось также пересмотреть размеры (а также увеличить вместимость) малого зала с тем, чтобы он стал оперным театром комплекса. Кроме того, было рекомендовано добавить еще одну полезную единицу к комплексу: студию для репетиций оркестра и звукозаписи. Прочие рекомендации касались драматического театра на 550 мест (первоначально планировался экспериментальный театр) и музыкального салона на 400 мест (варианты его использования: от концертов камерной музыки до кинофильмов). Благодаря этим рекомендациям общее число мест комплекса значительно возрастало, особенно если учесть, что вместимость малого зала (теперь оперного театра) увеличивалась с 1200 до 1500 мест.
Проект основной части, концертного зала, нужно было начинать практически с нуля, учитывались лишь основные внутренние границы системы раковин. После нескольких общих 612—5	77
предложений возникло решение в плане, которое использовало всю длину помещения и сохраняло площади по перименту для проходов к залу.
На ранней стадии было решено избегать слишком большого расстояния между зрителями и исполнителями, поэтому часть зрителей расположили лицом к дирижеру. Это было осуществлено путем перемещения оркестрового подиума от торцовой стены зала и использования расположенных за оркестром мест для хора. Тогда основным местом расположения кресел становился партер с небольшим уклоном, переходящий в две террасы (балконы отсутствовали). Подиум и партер были окружены с четырех сторон ложами и террасами (рис. 6.6).
Рис. 6.6. Проект концертного зала. План
Первый проект потолка имел небольшое (внешнее) сходство с «перевернутыми» арками проекта малого зала Утзона. В этом проекте, однако, они имели форму цепей (с конструктивной точки зрения — подвесная конструкция), которые такж< по идее должны -были усиливать рассеянное отражение звука распространяющегося от оркестрового подиума к зрителям Kai вдоль, так и поперек зала. Было решено, что этот проект необ ходимо испытать на масштабных моделях (1/Ю). Основный критерием испытаний должны были быть значения времени ран него спада EDT (и II), а после соответствующей подгонки мо дели — значения Т.
Фигурки зрителей были выполнены из неопрена, а голов! из картона. Необходимо упомянуть еще одну черту этого пер вого нового проекта — боковые стены, которые в проектах Ут зона практически отсутствовали. Поскольку вертикальные эл( менты по бокам необходимы для ранних боковых отражени звука, предложили разбить боковые стены на ступени, что при
ближало их по форме к контурам раковин. Горизонтальные элементы составляли цепи в продольном разрезе. Благодаря большим размерам ступеней и арок форма потолка производила сильное впечатление (рис. 6.7).
Рис. 6.7. Модель концертного зала. Первый проект потолка
Измерение EDT в различных точках модели показало, что в некоторых местах партера возникала возможность слишком быстрого раннего спада (сравнение значений EDT со значениями Т). Происходило это вследствие того, что прямой звук (а также отражения от потолка) подавляли звук ранней реверберации, а сила ранних боковых отражений была незначительна. Увеличение числа подвесных отражателей над сценой положения не изменило.
Проект нуждался в радикальных изменениях, потолок и боковые стены требовали модификации. Для снижения воздействия указанных выше эффектов предложили переместить насколько возможно потолок вверх и спрямить его до такой степени, чтобы он стал почти плоским с некоторым числом ступеней, а также сократить расстояние между боковыми стенами, разместив ложи под софитами с тем, чтобы боковые стены образовали вертикальные границы зала над уровнем софитов.
Таким образом, возник второй (окончательный) проект концертного зала, который вобрал в себя некоторые другие модификации. Концепция плана была изменена, но сохранила в основном очертания «двойной лопаты», а потолок имел группу больших ребер, исходящих из расположенной над подиумом короны (рис. 6.8). По этому проекту была построена модель в масштабе 1/10, в которой были определены EDT и II. Резуль-
79
78
тэты испытаний показали, что значения EDT в основном был больше значений Т и низкие значения EDT в партере исчезли Разработку проекта Сиднейского концертного зала, вероят но, можно рассматривать как яркий пример проектировани современного концертного зала, где общие очертания и многи детали принимались на основании результатов тщательных ис пытаний моделей.
Рис. 6.9. Первый проект Оперного театра. План
Рис. 6.8. Модель концертного зала. Второй проект потолка.
Общий вид передней части зала
Подобная же процедура испытаний в моделях оказала зна чительное влияние на проект оперного театра. По первом; проекту (нового архитектора-разработчика) театр имел парте] и один балкон. Это увеличило вместимость его с 1200 до 15(К мест. Высота потолка почти плоской формы с уклоном был весьма небольшая. Подиум обрамлен двумя боковыми верти кальными отражателями, расположенными под углом к про дольной оси зала, и верхним отражателем, выходившим в зри тельный зал (рис. 6.9 и 6.10).
Модельные испытания этого проекта показали, к некоторо му удивлению, что значения EDT были значительно выше зна чений Т, настолько, что можно было опасаться плохой разбор чивости речи.
Возможности снижения значений EDT экспериментальж испытаны для различных вариантов проекта, воспроизведенньи в модели. Стало очевидным, что перемещение потолка вверх i ликвидация выступающей части отражателя над авансцене! приведет к снижению значений EDT до нормальных значений 7'.'
* Перемещение потолка вверх должно привести скорее к увеличению 1, нежели к снижению EDT. (При меч. науч, ред.)
Рис. 6.10. Первый проект Оперного театра. Разрез
80
81
Значения II, подсчитанные обычным путем из измеренных значений EDT, улучшились. Особенно важно отметить, что измеренные значения при источнике звука в оркестровой яме приближались к значениям при источнике звука, расположенном на сцене.
Все это определило особенности окончательного проекта: высокий потолок и,три ряла боковых лож, при этом сохранялось общее число мест, однако допускалось, что некоторые места в ложах имели тюхой обзор (рис. 6.11).
Рис. 6.11. Окончательный проект Оперного театра. Разрез
Различные стадии разработки проекта оперного театра оценивались в соответствии со значениями индекса инверсии. Этот критерий оказался особенно полезным при оценке вариантов проекта оперного театра. При измерении EDT в различных моделях источник звука попеременно размещался на сцене и в оркестровой яме. В каждом случае микрофон размещался в тех же местах, что и источник звука. Таким образом, после подсчета II было необходимо определить влияние каждого из обоих случаев для каждого варианта проекта. Это привело к показательному методу прослеживания изменений значений // в ходе изменений проекта (прил. III, табл. 7). Па ранних стадиях разработки проекта с плоским потолком и выступающим над авансценой отражателем значения II значительно различались при расположении источника звука на сцене и в оркестровой ямс. Это могло быть истолковано гак проявление нарушения баланса между акустическими условиями для певцов и оркестра.
С внесением изменений в проект наблюдаются изменения в значениях II и одновременно эффективное снижение расхождения этих значений. Нужно также обратить внимание на то, что это не является исключительно вопросом частотного диапазона, хотя, если рассмотреть больше октавных значений,* разли
* Судя по данным табл. 7а прил. III, автор имеет в виду среднее значение II для нескольких октавных полос. (Примеч. науч, ред.)
82
чия между условиями сцены и оркестровой ямы несколько уменьшаются.
К числу многих проблем относилась и проблема обеспечения достаточно низкого уровня шума в зрительном зале и на сцене. В случае с Сиднейской оперой эта проблема была довольно трудной. Нужно было учитывать шумы, доносящиеся из бухты, шумы поездов, проходящих по расположенному неподалеку мосту через бухту, а также звуки сирен в туманную погоду и гудки пассажирских паромов. Особенно мешали гудки больших океанских лайнеров, издаваемые при выходе из Сиднейской бухты. Они были низкими и громкими, их впервые услышали консультанты во время одного из первых заседаний по рассмотрению программы в 1966 г. Именно тогда эти гудки были записаны и проанализированы.
Внешние ограждения оперы должны были состоять из больших стеклянных поверхностей, снабженных похожими на жалюзи стенами, которые закрывали проемы раковин. Внутренние перегородки между помещениями фойе и зрительными залами должны были представлять собой сравнительно легкие конструкции из-за нагрузочных ограничений, накладываемых раковинами.
В первый период (период Утзона) были разработаны некоторые мероприятия по снижению проникающего шума, но тогда так и не приняли решения по разработке конструкций. Когда окончательный проект был готов к реализации, подробно изучили проблему значительного снижения уровня проникающих шумов. Необходимо было принять во внимание общий путь передачи внешнего шума через стеклянные поверхности, через фойе, внутренние стены и конструкцию потолка. Стало очевидным, что добиться совершенно одинакового уровня снижения проникающего шума для обоих больших залов невозможно, поскольку ограничения пространства в оперном театре означали, что этот зал не сможет иметь совершенно независимую конструкцию внутреннего перекрытия.
Прежде всего необходимо было установить степень снижения шума, которую могут обеспечить стеклянные поверхности между внешним пространством и помещениями фойе. В лабораториях Организации содружества наций по научным и промышленным исследованиям (CSIRO) провели серию испытаний различных комбинаций листового стекла, установили степень снижения шума, которую можно получить при использовании многослойного остекления со стеклами толщиной 18 мм. Но из-за высокой стоимости пришлось отказаться от двойного остекления.
83
Внутренний потолок представлял собой двухслойную панельную конструкцию (фанера+ гипс). Панели разработали и испытали специально для создания упругой мембраны с резонансом в области низких частот и малым коэффициентом поглощения на низких частотах. Это внутреннее покрытие также усилило звукоизолирующую способность конструкции. В результате уровень проникающего шума должен был снизиться более чем на 70 дБ.
Чтобы измерить уровень проникающего шума в залах при различных внешних условиях использовали вертолет, который летал над раковинами примерно на высоте 60 м над уровнем моря. При этом в зрительных залах регистрировали уровень проникающего шума (в октавных полосах частот), затем записывали уровень шума без вертолета. Результаты измерений з концертном зале показаны на рис. 6.12.
Уровень шума внутри зала (производимый вертолетом) можно отличить от обычного шума только в октавных полосах частот 31,5—500 Гц, причем он не превышает N 15 в любой из этих октав.
К концу 1972 г. оба больших зала оперы были близки к завершению. Заинтересованные стороны приняли решение провести пробные представления в заполненных залах и одновремен-
Рис. 6.12. Уровень шума (дБ) в концертном зале в зависимости от частоты
/— уровень шума при пролете вертолета (на высоте 60 м над уровнем моря); 2 — уровень обычного шума в зале
но акустические испытания, в том числе выстрелы со сиены и запись импульсного отклика в различных точках залов со зрителями и без них. В серию испытаний включили «классический» метод, когда источником звука служит оркестр, играющий первые аккорды увертюры к «Кориолану» Бетховена, которые содержат несколько фортиссимо, внезапно прерываемых дирижером. (Этот метод впервые был применен в 1935 г. в старой Берлинской филармонии. С тех пор он применялся автором при открытии различных залов.) Когда дирижер и оркестр действуют синхронно, добиваясь мгновенного прекращения звучания всех инструментов, то возникает истинный процесс реверберации. который после частотного анализа и регистрации позволяет установить значения Т при наличии зрителей. Конечно, принято считать, что индивидуальный процесс послезвучания всех
инструментов незначителен по сравнению с процессом затухания звука в самом зале. Это необходимо проверять, особенно при игре на тимпане и барабанах.
Из разных параметров, определенных при различных условиях, проанализированы значения Т, EDT и II. Особенно вни
81
мательно изучались в период испытаний частотные характеристики Т концертного зала, поскольку существовала договоренность, что некоторые места панельных покрытий (на стенах) могут быть при желании заменены панелями с другими характеристиками звукопоглощения.
Деревянные панели со щелевой перфорацией действовали как резонансные звукопоглотители с максимумом поглощения в диапазоне 450—500 Гц. Закрывая некоторые (или все) щели профильным неопреном (его вставляли в щели) можно было снизить максимум поглощения до 200 Гц.
Первая измеренная частотная характеристика Т была ровной за исключением повышения значения в области 200 Гц. Закрывая четыре из пяти щелей в каждой панели, теоретически можно переместить максимум поглощения для выравнивания частотной характеристики Т. Эта процедура была рекомендована и выполнена после пробных концертов. Результаты измерений показали, что выравнивание было достигнуто (рис. 6.13).
Во время модельных испытаний концертного зала проверили влияние отражателей, расположенных над подиумом, на значение индекса инверсии. В модели они были установлены на уровне софитов боковых лож или на максимально возможном уровне под потолком. Общая площадь от
ражателей соответствовала 40—5С°/о всей перекрываемой ими площади потолка. Отражатели были круглыми (со слегка выпуклой нижней стороной), диаметром 1—2 м (в натуре).
При рассмотрении фактических очертаний отражателей в концертном зале изучили различные их формы и приняли кольцевую, занимающую в процентном отношении меньше места. Принято считать, что такие отражатели обладают большей рассеивающей способностью в горизонтальных направлениях. Во время пробных концертов их располагали в трех разных положениях: 1) на уровне софитов боковых лож, на расстоянии 8 м от пола сцены, 2) па расстоянии 10,5 м от пола сцены и 3) под короной, расположенной под потолком над сценой на расстоянии 20 м от пола сцены. Варианты индекса инверсии для этих трех позиций (прил. III, табл. 86) не очень различались, но путем измерений в заполненном зале установили, что положение 2 оказалось предпочтительным и было принято за основу.
Ко времени пробных концертов сложилось мнение, что акустика концертного зала будет соответствовать результатам
Рис. 6.13. Значение Т в зависимости от частоты в концертном зале пустом th и заполненном (2)
85
объективных испытаний: характер музыкального звука будет ярким, блестящий со значительным динамическим диапазоном.
Сезон открытия (начиная с сентября 1973 г.) подтвердил это мнение, его высказали также солисты-вокалисты и солисты-инструменталисты вместе с дирижером. Бригит Нильссон, выступавшая на открытии, положительно отозвалась об акустике зала.
По мнению автора, лишь некоторые объективные особенности этого зала могут иметь значение для субъективных впечатлений. Так, значительные площади отражающих поверхностей, окружающих оркестр (включая подвесные отражатели), обеспечивают музыкантов ранними отражениями; форма зала способствует увеличению отражающих зон по мере распространения звука от подиума (подиум, партер, первая терраса, вторая терраса); значительное рассеяние звука множеством препятствий на основном потолке (ребра и воздухораспределительные устройства), частотная характеристика Т (или скорее EDT) с весьма полезным увеличением реверберации на высоких частотах, весомый вклад боковых отражений от вертикальных боко
вых стен.
Пробный концерт в оперном театре был также совмещен с измерениями объективных параметров Т, EDT и II как для пустого, так и для заполненного зала.
Одна из проблем оперного театра — возможность получения необходимой реверберации в заполненном зале, поскольку объем на каждое место был сравнительно небольшой. Для обивки кресел использовали кожу; такое кресло имеет меньшее поглощение на высоких частотах, и даже если во время представления какие-то места окажутся свободными, они будут обеспечивать небольшое повышение значения Т, особенно на высоких частотах (рис. 6.14). В заполненном зале значение Т близко к 1,4 с, т. е. несколько больше, чем предполагалось, но весьма удовлетворительно для оперного зала такого размера. Это значение почти постоянно в весьма широком диапазоне частот (100—2000 Гц).
Рассматривая значения //, можно с некоторым удивлением отметить хорошее совпадение значений, измеренных в зале и в модели (пр’'л. III, табл. 7а, 76). Точки, использованные в обоих залах для записи импульсного отклика, были практически теми же, что в моделях, но сравнивая, например, значения EDT,
Рис. 6.14. Значение Т в зависимости от частоты
1 — пустой зал оперного театра; 2 — заполненный зал
86
не обнаружили и какого-либо близкого соответствия. Похоже, что изменения EDT слишком малы для того, чтобы говорить о «локальных» акустических условиях, за исключением тех случаев, где эти различия оказываются ярко выраженными (20—ЗС°/о пли более). В этом смысле крутизна нарастания, как мы видели раньше (гл. 4), может быть более чувствительная по отношению к «местным» акустическим условиям.
Пробный концерт в оперном театре, а также спектакли, исполнявшиеся во время открытия (сентябрь-октябрь 1973 г.), также получили положительные отзывы музыкальных критиков. Но при этом отмечалось, что уровни звука в оркестровой яме при проигрывании оркестром пассажей фортиссимо были временами чрезмерно громкими. Чтобы решить эту проблему, обработали внутреннюю сторону потолка оркестровой ямы низкочастотным поглотителем, использовав для этого панели, уже установленные на боковых стенах.
Таким образом, при имеющихся геометрических ограничениях помещения (размещение под раковинами) строительный комплекс хорошо обеспечивает две основные функции — симфонические концерты в концертном зале и оперные представления в оперном театре (рис. 6.15 и 6.16).
Рис. G.15. Концертный зал. Передняя часть зала с органом
Вторая функция концертного зала —• проведение в нем конгрессов (соответствующие условия для речи) — требует высококачественной системы звукоусиления. Решить проблему обе
Ь7
спечения четкости речи в концертном зале на 2700 человек со временем реверберации 2 с было не просто. В некоторых вариантах рассматривалась необходимость применения распределенной системы громкоговорителей (с использованием соответствующих линий задержки).
Рис. 6.16. Концертный зал. Общий вид задней части зала
Однако для сохранения естественности голоса и правильной локализации оратора предпочтительнее ориентироваться на централизованную систему громкоговорителей, расположенных у сцены не слишком далеко от трибуны.
Существуют два основных типа звукоизлучателей централизованной системы: рупорные громкоговорители и звуковые колонки. Ни один из этих типов нельзя считать идеальным, но на основе опыта отдали предпочтение звуковым колонкам. Направленное излучение требуется для снижения вероятности акустической обратной связи и в принципе колонки имеют то преимущество, что их можно сконструировать, обеспечив высокую направленность (в вертикальной плоскости). Но в то же время существуют определенные ограничения, связанные диапазоном частот, в котором может быть достигнута одинаковая диаграмма направленности. Направленное излучение низких частот определяется высотой колонки, а границы высоких частот — характеристикой направленности одиночного диффузорного громкоговорителя. Для поддержания постоянного угла излучения в широком диапазоне частот колонка должна быть значительной
88
высоты, а на высоких частотах должна быть «сужена» до предела или электрически, путем постепенного уменьшения выходной мощности головок, расположенных ближе к краям колонки, или акустически, путем экранирования части излучения этих головок.
Оба метода опробовали экспериментально на колонках высотой 4 и 1,5 м, колонки для концертного зала были соответственно обеспечены электрическим и акустическим «сужением». Предварительные испытания обоих методов в зале привели к выводу, что электрический метод дает наилучшие результаты, на нем и остановились. (В испытаниях, а также в разработке нового метода электрического сужения принимала участие компания AWA, Австралия.)
В окончательную систему включены четыре колонки: одну высотой 4 м подвесили над сценой и направили на заднюю часть зала, вторую высотой 1,5 м подвесили таким же образом и направили на места, расположенные под органом, еще две высотой по 1,5 м смонтировали на тележках и разместили в передней части сцены, слева и справа. (Подвешенные колонки показаны на рис. 6.15 — передняя часть концертного зала с органом, на рис. 6.16 показан общий вид задней части концертного зала).
Диаграмма направленности в вертикальной плоскости колонки высотой 4 м для октавных полос со средними частотами 250—8000 Гц показана на рис. 6.17. При переходе от 0° к 90° уровень излучения падает на 10 дБ и больше, а угол излучения (кроме частоты 250 Гц) составляет ±10—12°. На всех местах в зале был получен удовлетворительный уровень речи 80 дБ.
Были также установлены дополнительные системы громкоговорителей кино для таких мероприятий, как эстрадные представления и демонстрация кинофильмов. Но необходимо отметить, что в проекте не предусматривалось выступление в концертном зале современных групп, электрических музыкальных инструментов, индивидуальных систем усиления и
Рис. 6.17. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости (звуковая колонка 4 м), концертный зал
очень высокого уровня звучания бит- и рок-музыки, а также телевизион
89
ных шоу. Поэтому настоятельно рекомендовали ограничить до минимума использование концертного зала для слишком шумных представлений.
Репетиционный зал (студия звукозаписи) оперного театра расположен в помещении, которое предполагалось использовать для сценического трюма главного зала — огромного пространства высотой 3—4 этажа и общим объемом более БОСО м3. Необходимо было решить проблему звукоизоляции между этим помещением и концертным залом, учитывая тот факт, что подиум концертного зала расположен непосредственно над репетиционным залом (студией звукозаписи).
Поверх плиты, отделяющей репетиционный зал от концертного, установили дополнительную «плавающую» бетонную плиту на неопреновых прокладках. Проводка коммуникаций через перекрытие исключалась, все конструктивные отверстия были тщательно заделаны.
средних уровней в концертном и в
Рис. 6.18. Разность звукового давления репетиционном залах (значения скобках, полученные при окружающем шумовом фоне, были меньше истинных значений или равны им)
Звукоизоляция измерялась по завершении строительства репетиционного и концертного залов. Измерения показали, что разность средних уровней звукового давления между залами составляет 60—70 дБ. Точную цифру не могли вычислить, поскольку уровень окружающего шума делал измерения в октавных полосах со средними частотами 2000 и 4000 Гц невозможными (рис. 6.18).
Оркестр радиовещательной компании Эйбиси (Австралия) высказал просьбу о том, что реверберационные характеристики репетиционного и концертного залов были одинаковыми, а это означало, что Т должно быть близким к 2 с. Применяя резонансный звукопоглотитель с максимумом поглощения в диапазоне средних частот, частотную зависимость Т можно довести до значения описываемой кривой, рассмотренной в гл.
Т репетиционного зала (студии звукозаписи) показана, hi рис. 6.19; общий вид зала изображен на рис. 6.20.
Первоначально репетиционный зал (студия звукозаписи) hi имел зрительских мест, но затем. устроили так, что нескольи сот зрителей могли присутствовать в зале на различных музы
1. Частотная характеристик
кальных мероприятиях.
90
с
Рис. 6.19. Значение Т в зависимости от частоты для репетиционного зала (студии звукозаписи)
Драматический театр расположен на уровне цоколя в месте, которое предполагалось отвести для экспериментального театра. Используя имеющееся помещение, разместили 550 зрителей. Время реверберации близко к 0,9 с (рис. 6.21).
Музыкальное помещение также расположено на уровне цоколя и также в дополнение к программе должно было заменить зал камерной музыки (по проекту Утзона), который был рассчитан только на 250 мест. На окончательной стадии проекта этот зал предполагалось использовать для двух целей: для концертов
камерной музыки и демонстрации фильмов об искусстве. После многочисленных попыток приспособить помещение для двухцелевого использования (меняющиеся акустические характеристики, подвижная сцена и т. п.) остановились на кинозале, но в последний момент (решением организации,
Рис. 6.20. Репетиционный зал студии звукозаписи. Общий вид
которая должна была эксплуатировать помещение) от этой идеи отказались и отдали зал под концерты камерной музыки. Для этого следовало восстановить реверберацию и снизить звукопоглощение. Значение Т было восстановлено до 0,9 с, а частотная характеристика Т стала практически ровной. Отзы
91
вы об акустике этого зала, рассчитанного на 400 мест (рис. 6.22), были положительными.
Зал приемов расположен там, где по первоначальному проекту должен был размещаться зал камерной музыки. Его можно использовать с местами для зрителей или без них (для 200
Рис. 6.21. Драматический театр. Значение Т в зависимости от частоты
о — пустой зал (измерения), х — заполненный зал (расчет)
Рис. 6.22. Музыкальная комната
человек). Через 6 лет после открытия стало возможным в пол-ной мере оценить степень использования комплекса Сиднейской оперы (рис. 6.23). Ежегодная статистика свидетельствуй о высоком проценте посещаемости и использования залов, особенно больших.
92
Интересно отметить, что была реализована идея использования концертного зала для спектаклей большой' оперы: исполнялась «Аида». Неподвижные декорации прикрывали орган, певцы выступали преимущественно на подиуме, а оркестр разместился перед ним. Отзывы говорят о большом успехе этой идеи с точки зрения акустики.
Рис. С.23 Сиднейская опера. Экстерьер
Данные по концертному залу Сиднейской оперы
Год завершения строительства: 1973. Объем 24500 м3, общая пло-
щадь 1600 м2, число мест: 2690.
Т и EDT, измеренные в заполненном зале (в 1/3 октавных полосах
частот):
Гц,	125	250	500	1000	2000	4000
1, с	2,3	2,3	2	2,1	2,1	2
EDT, с	2,05	2,1	1,95	2,1	2,1	2
Общее описание. Боковые стены: деревянные панели, некоторые
из них—со щелями; задние стены: деревянные панели, некоторые из
них — со щелями; потолок: комбинация гипса и фанеры; полы: паркет;
кресла: обивка. Площадь подиума — 170 м2.
Данные по оперному залу Сиднейской оперы
Год завершения строительства:		1973.	Объем 8200 м3.		общая площадь	
720 м2, число мест: 1547. Т и EDT измеренные Гц.	в заполненном зале: 125	250	500			1000	2000	4060
Т, с	1,2	1,3	1,2	1,3	1,25	1,2
EDT, с	1,25	1,35	1,35	1,3	1,3	1,2
Общее описание. Боковые стены: деревянные панели; задние стены: деревянные панели; потолок: комбинация гипса и фанеры; полы: паркет; кресла: обивка из кожи. Площадь оркестровой ямы — 91 м2.
612—6
93
Данные по репетиционному залу
(студия звукозаписи) Сиднейской оперы
Год завершения строительства: 1973. Объем 5200 м3, общая площадь 520 м2.
Т, измеренное в присутствии оркестра (в 1/3 октавных полосах частот):
Гц. 63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
с, 2,5	2,6	1,9	1,9	1,95	1,1	2	1,35
Общее описание. Стены: часть — перфорированные деревянные панели, часть — бетон; потолок: комбинация гипса и фанеры, пирамидальная форма; полы: паркет; проемы галереи: при использовании в качестве телевизионной студии занавеси убираются.
Данные по залу драматического театра Сиднейской оперы
Год завершения строительства: 1973. Объем 2100 м3, общая площадь
510 м2, число мест: 553.
Т, измеренное без зрителей, и Т, (в 1/3 октавных полосах частот):
Гц,	125	250
Т, с	1,1	1,1
(пустой зал)
Т, с	1	1,05
рассчитанное для заполненного зала
500	1000	2000	4000	8000
0,95	0,9	0,9	0,95	0,75
0,85	0,8	0,8	0,85	—
(заполненный зал) ,
Общее б п.ис а н и е. роковые стены: бетон; задние стены: стекло, деревянные панели; потолок: алюминий; полы: ковер; кресла: обивка. Площадь оркестровой ямы — 55 м2.
Данные по музыкальному залу Сиднейской оперы
Год завершения строительства: 1973. Объем 2100 м3, общая площадь 440 м2, число мест: 400.
Т, измеренное без зрителей (в 1/3 октавных полосах частот): Гц, 125	250	500	1000	2000	4000
с, —	—	0,9	0.9	1,0	0,9
Общее описание. Стены: деревянные панели; потолок: деревянные панели; полы: ковер; кресла: обивка. Площадь подиума — 45 м2.
8000 0,7
Глава 7. ПРОЕКТ КОНЦЕРТНОГО ЗАЛА В ОСЛО
Филармоническое общество в Осло начиная с 20-х годов хотело иметь здание для филармонического оркестра — своего рода музыкальный центр Норвегии. Эта давняя мечта осуществлена лишь после войны. В 1957 г. провели архитектурный конкурс, в котором приняли участие многие архитекторы. Муниципалитет Осло выделил строительную площадку, и с этого момента возникли проблемы акустики, связанные с очертаниями площадки, которая имела форму треугольника (рис. 7.1). Задавался вопрос, сможет ли архитектор Геста Оберг из Стокгольма придать большому залу комплекса форму, не соответству-
94
ющую очертаниям площадки. Одной из причин, по которой он победил в конкурсе, возможно, был тот факт, что внутренние очертания разработанного им зала соответствовали очертаниям площадки.
Рис. 7.1. Концертный зал в Осло. План застройки
7 — концертный зал; 2 — вестибюль
В таких условиях не следовало ли консультанту по акустике занять твердую позицию и попытаться убедить архитектора . (и руководящий комитет) в том, что избранная им форма приведет к снижению акустических качеств концертного зала. Консультант, однако, сам убедил архитектора (и комитет), что даже большой треугольник со значительным углом при вершине может стать основой для концертного зала с хорошей акустикой. В то же время он настоятельно рекомендовал, чтобы проект интерьера зала осуществлялся на основе результатов тщательных модельных испытаний. Эти исследования продолжались гораздо дольше, чем предполагалось, и вызвали большие изменения в проекте.
К тому времени были получены положительные результаты испытаний акустики концертного зала «Тиволи» (см. гл. 1), хотя угол при вершине в этом зале был меньше. Расходящиеся боковые стены треугольного зала ослабляют благоприятный эффект боковых отражений. Радикальное средство против такого ослабления, применное в зале «Тиволи», было также ре-
‘-95
к
НоменДоваНо для использования в данном проекте: боковые стены разбиваются на ступени, их поверхности параллельны одна другой и продольной оси зала.
Проблема формы и высоты потолка рассмотрена в гл. 4, где указывалось, что система поперечных балок имела определенные преимущества, по сравнению с другими вариантами, например, с вариантом плоского потолка с радиальными балками. Два критерия, а именно EDT и II, показали преимущества поперечных балок (значения II, см. в прил. III, табл. 6).
В ходе модельных испытаний решался вопрос о том, должны ли кресла зрителей располагаться на одном уровне, или нужно добавить задний балкон. Метод испытаний получил дальнейшее развитие и теперь включал в себя измерения значений EDT в пяти октавных полосах частот (модельные частоты: 1, 2, 4, 8 и 16 кГц). Обнаружили, что численные значения II в небольшой степени зависят от частоты. Первый вариант балкона имел только 200 мест (из общего числа мест 1600) и 100 мест на хорах сзади подиума (рис. 7.2).
Рис. 7.2. Концертный зал в Осло. Первый проект балкона
Критерии EDT и II не могли ответить на вопрос, как повлияют на уровень звукового давления сравнительно большие расстояния от подиума до самых задних мест в комбинации с треугольной формой зала.
Для ответа на этот вопрос с помощью искрового разрядника (в качестве источника коротких звуковых импульсов) и быстродействующего измерителя уровней особой конструкции были измерены максимальные уровни звукового давления при различном расположении микрофона. Такой метод был не совсем надежен, но он показал, что снижение уровня звукового давления в зависимости от расстояния может в некоторых случаях превышать снижение по закону, характеризующему распространение звука в открытом пространстве. Это показалось настолько серьезным, что треугольную форму стали изменять. Угловые стены на задних участках боковых стен срезали углы у основания треугольника. Балкон был поднят выше и трансформирован в террасу, стена террасы обеспечила отражения для мест партера.
Измерения уровня в зависимости от расстояния показали, что положение улучшилось в результате указанных изменений.
96
Тем не менее вопрос размещения оркестра требовал дальнейшего изучения. Теперь рассматривалась идея перемещения оркестрового подиума ближе к середине зала. (Эта идея уже воплотилась в проекте концертного зала Сиднейской оперы и оказала влияние на разработку проектов других концертных залов.) Предусматривались три (теоретические) возможности: 1) расположение оркестра ближе к вершине треугольника; 2) расположение оркестра ближе к середине зала; 3) расположение оркестра ближе к основанию треугольника. Они были воспроизведены на модели (рис. 7.3) и исследованы с точки .зрения значений EDT и II.
ния оркестра
Результаты показали, что значения II лишь незначительно зависели от вариантов размещения оркестра, тогда как различие в значениях EDT было меньшим в том случае, если оркестр располагался в центральной части зала. Это было сильным аргументом в пользу именно такого расположения.
Тем временем архитектор и руководящий комитет высказали ряд предложений по изменению расположения подиума и включению в проект малого зала, расположенного при вершине треугольника. Его можно' было использовать для сольных концертов, отделив подвижным занавесом от большого зала, в том случае, если он пустовал. Конструкция оркестрового подиума включала большие секции, которые можно поднимать и опускать с помощью гидравлических подъемников. Это позволяло менять ориентацию сцены на малый («сценическая терраса») или большой зал.
С включением этих изменений проект зала приобрел окончательные черты, причем терраса в конце зала была изменена таким образом, что боковые места зрителей спускались вниз до
S7
уровня партера. Это объединило зоны размещения зрителей и создало дополнительные поверхности, отражающие звук к центру партера. Окончательный план зала показан на рис. 7.4— 7.6.
Рис. 7.4. Окончательный проект концертного зала в Осло. План
Обсуждался также вопрос, нужно ли располагать над музыкантами какие-либо отражающие поверхности. Испытали два варианта поверхностей, принципиально отличающихся один от другого. Первый вариант — обычные отражатели, имеющие в данном случае пирамидальные членения (рис. 7.7,Л), второй вариант — отражатели в виде «рамок» с преобладанием вертикальных поверхностей. Эти отражатели должны усилить энергию горизонтальных отражений (рис. 7.7,5), они были оснащены (исходя из эстетических соображений) рядом горпзон-’ тальных планок, подвешенных под потолком.
Анализ результатов экспериментов с отражателями показал, что лучшие акустические условия создавались без всяких отражателей. Это противоречит результатам, полученным для Сиднейского концертного зала, но не следует забывать, что высота потолка его была более 20 м, тогда как высота потолка зала в Осло лишь около 13 м.
98
цертного зала в Осло. Продольный разрез
Одновременно решался вопрос формы оркестрового подиума с точки зрения акустики — должен ли он быть с уклоном или плоский. Оказалось, что плоский подиум обеспечивал лучшие результаты, чем подиум с уклоном. Однако филармонический оркестр Осло традиционно выступал на площадках в ви-
Рис. 7.6. Окончательный проект концертного зала в Осло. Поперечный разрез у оркестрового подиума
Рис. 7.7. Концертный зал в Осло
А — отражатели с пирамидальными членениями; Б — отражатели в виде рамок
де амфитеатра. С помощью гидравлически перемещаемых в вертикальном направлении секций подиума можно было легко создать обе эти формы.
Расположение органа было предметом обсуждений на ранней стадии проектирования. Центральное размещение его за оркестром (что было осуществлено в Сиднейском зале) плохо соответствовало поднятым местам на хорах и было совершенно невозможным, когда был принят вариант «сценической террасы». Решили установить орган с одной стороны подиума и не
принимать во внимание асимметричное распространение звука и возможную разницу уровня, которая могла возникнуть в некоторых местах зрительного зала (главным образом в передней части зала). Значительный объем, приходящийся на одно место в этом зале, позволял избежать трудностей в обеспечении значения Т порядка 2 с.
За время переработки проекта, сопровождавшейся исследованиями на моделях, потолок подвергся сравнительно небольшим изменениям. Но окончательный профиль его несколько видоизменялся в сравнении с простой первоначальной концепцией «поперечных балок» (см. рис. 7.5). В любом случае его можно было рассматривать как весьмй эффективный рассеивающий потолок, особенно для более низких частот.
Недавние исследования М. Р. Шредера по эффективному рассеянию отраженного звука «скачками» (которые следуют закону «последовательности максимальной длины») могут косвенно пролить некоторый свет на преимущество балочных, или «кессонированных» потолков (и классических концертных залов) с точки зрения рассеяния потолочных отражений. Без сомнения необходим системный подход к этому методу для того, чтобы применить его при проектировании новых залов.
Модельные исследования завершились несколькими сериями испытаний окончательного проекта, а результаты позволили сделать некоторые частные выводы, например, относительно глубины задней террасы, которую сократили до шести или семи рядов.
Выяснили, что все значения EDT и II приемлемы, особенно для оркестрового подиума с плоским полом. Что касается ослабления уровня с расстоянием, то для большинства испытанных частот значения ниже теоретических, соответствующих распространению звука в открытом пространстве.
Некоторые импульсные осциллограммы показали довольно четко выраженные поздние отражения (запаздывание около 125 мс), что можно было истолковать как отражение от задней стены «сценической террасы». Дальнейшее рассеяние от этой стены было получено с помощью пилообразных членений.
Вслед за систематическими испытаниями на модели последовали более специфические исследования по поиску возможного соответствия между значениями EDT, измеренными обычным путем с помощью ненаправленного микрофона, и значениями EDT, измеренными с помощью направленного микрофона. Полудюймовый конденсаторный микрофон, установленный в фокусе параболического отражателя, обеспечил значительную направленную чувствительность, особенно в октавной полосе со средней частотой 16 кГц.
Значения EDT (средние н по различным направлениям, прил. III, табл. 9) свидетельствуют о том, что наибольшее
1С0
101
влияние на среднее значение EDT оказывает горизонтально-бо-
ковое направление, по крайней мере, для точек расположения микрофона в партере.
При разработке Концертного зала в Осло значительные усилия были затрачены на обеспечение достаточно низкого уровня шума в помещении. Для защиты от внешнего шума конструкция бетонных стен дополнена гипсовыми внутренними перегородками и толстым слоем изоляционного материала. Под перекрытием устроен внутренний подвесной потолок из легкого бетона. Особое внимание обращено на эффективное снижение всех вентиляционных шумов. Воздухораздаточные устройства специально сконструированы таким образом, чтобы обеспечить достаточно низкие уровни шума при нормальной скорости воздуха. Критерий, установленный для уровня шума в зале, определялся как N20. Фактические октавные уровни шума, измеренные с работающей системой вентиляции и без нее, приведены на рис. 7.8.
До официального от
Рис. 7.8. Концертный зал в Осло. Уро-
вень шума при нормальном режиме работы системы вентиляции
— система вентиляции; - - - - -шумовой фои зала
крытия концертного зала организовали пробный концерт, на котором играл филармонический оркестр Осло. Во время концерта проводили акустические испытания с использованием магнитной записи процесса реверберации по начальным аккордам увертюры к «Кориолану», а также записи (выстрелы со сцены) .импульсных откликов в не
скольких точках зала, за
тем магнитные ленты под
вергли анализу.
Помимо обычных используемых критериев Т (в зависимости от час
тоты) п EDT в нескольких точках, проанализированы два новых критерия. Это индекс ясности (С) и пространственная характеристика (ЕЕ). Однако приведшие к их введению
исследования заслуживают отдельного рассмотрения, поэтому результаты их анализа для Концертного зала в Осло будут рассмотрены в гл. 9.
Зависимость Т от частоты, измеренная при присутствии зрителей и без них, показана на рис. 7.9. Неожиданно обнаружили, что по сравнению с предварительно рассчитанной частотная характеристика Т оказалась не ровной, а с подъемом на высоких частотах. Интересно отметить, что эта чдс^тцт-
102
ная характеристика не подверглась критике со стороны дирижеров и музыкантов. Большинство из них просили несколько увеличить реверберацию, не указывая, в каком конкретно частотном диапазоне. Используя возможность настройки путем заделки щелей полосами неопрена, слегка увеличили значения Т в достаточно широком диапазоне частот. Для этого выбрали панели в нижней части боковых стен над полом. Это усиливает ранние отражения от расположенных здесь стен в диапазоне частот 250-—4000 Гц.
Полученная в результате этого зависимость Т от частоты и кривая, рассчитанная для заполненного зала, показаны на рис. 7.10.
Рис. 7.9. Концертный зал Осло. Частотная характеристика 7
1 — пустой зал; 2 — заполненный зал
Рис. 7.10. Концертный зал Осло после изменения панельного покрытия. Частотная характеристика Т пустого зала (измерения, /) и заполненного (расчет, 2)
В марте 1977 г., через четыре недели после пробного концерта, состоялось официальное открытие концертного зала в Осло. Программа включала исключительно оркестровые произведения норвежских композиторов. Отзывы об акустике почти единогласно были положительными. Опыт проведения различного рода концертов более чем за год не выявил каких-либо серьезных дефектов. Исключение составили эстрадные программы, которые стояли последними в списке возможных мероприятий. Современные музыкальные группы с их собственной усилительной аппаратурой (для отдельных инструментов и певцов) создали ряд проблем. Ситуация в какой-то степени была аналогична ситуации, с которой стокнулся Сиднейский концертный зал. Простого решения, которое позволило бы совместить акустические интересы симфонических оркестров и современных групп с электронным усилением, не существует. Очевидно, таким группам не нужны большое число отражений и большая реверберация, они предпочитают сильно заглушенный интерьер кинотеатров или телестудий.
Дирекция и архитектор приняли решение, всякий раз, когда в программе было эстрадное представление, размещать вокруг
103
сцены драпировки из мягкого материала — верхние и боковые занавеси. Необходимые устройства были установлены над сценой, а число драпировок могло меняться в трех вариантах, соответствующих различным ситуациям на сцене. Эта эффективная система (рис. 7.11) действует с конца 1977 г. Драпировки полностью убираются, когда зал используется для симфонических концертов.
Рис. 7.11. Концертный зал в Осло. Расположение драпировок, используемых для концертов поп-музыки и т. п.
Пункт второй в списке проводимых в зале мероприятий — конгрессы. Это означало, что серьезное внимание следовало уделить качеству передачи речи, в первую очередь ее разборчивости, и обеспечить высококачественную систему звукоусиления. Сравнительно просто было дополнить эту систему другими громкоговорителями, установив в разных местах, что удовлетворило бы композиторов и исполнителей «электронной музыки». Можно, но отнюдь не просто, применить централизованную систему громкоговорителей, подобную той, которая применена в Сиднейском зале. Можно также пойти по совершенно противоположному пути, создав кресельную систему громкоговорителей (как во Дворце съездов в Москве, где громкоговорители расположены в спинках кресел). В рассматриваемом случае наилучшим решением сочли размещение звуковых колонок под потолком и двух колонок с обеих сторон сцены. Система этого типа будет действовать должным образом только при наличии электронной линии задержки, которая будет задержи
104
вать подаваемый на каждую колонку сигнал -таким образом, чтобы слушателям, независимо от их положения в зале, звук казался приходящим от оратора на трибуне (расположение звуковых колонок см. рис. 7.4, 7.5).
Для прочих целей система усиления речи снабжена низкочастотными громкоговорителями кино, расположенными у сцены. Поэтому стационарная система может обеспечивать практически любые мероприятия, за исключением музыкальных групп, нуждающихся в собственной системе усиления. Цифровая система задержки имеет некоторые характерные особенности, возможно, свойственные для систем первого поколения и проявляющиеся в виде высокочастотных искажений (особенно звука «с»). Это также повлияло на звуковую систему зала в Осло в первый сезон, но недостатки преодолены путем коррекции цифровой линии задержки.
Концертный зал в Осло имеет также ряд малых репетиционных помещений; здесь мы расскажем только о зале для сольных концертов. Он расположен в смежном с концертным залом здании, в котором размещаются дирекция, учебные помещения и т. д., и имеет прямоугольные очертания. Плоский пол с помощью телескопических устройств может быть превращен в ступенчатый. В обоих случаях на верхнем балконе имеются дополнительные места. Общее число мест — 300.
Потолок покрыт пирамидальными диффузорами для эффективного рассеивания потолочных отражений. Стены имеют треугольные изломы, часть поверхности стен звукопоглощающая. Подиум имеет простой приподнятый деревянный пол и при желании может быть убран.
Испытания проводили только в пустом зале, а измеряемыми критериями были Т и EDT. Испытаны оба варианта, т. е. с телескопическим выдвижением кресел и без него. На рис. 7.12
и 7.13 приведены рассчитанные зала наряду с измеренными значениями Т и EDT в пустом зале, общий вид зала для сольных концертов показан на рис. 7.14. Нетрудно заметить, что для зала такого размера значения EDT и Т практически совпадают. Среднее значение Т (при использовании телескопических устройств), равное 0,7—0,9 с. можно счи
тать довольно низким для зала камерной музыки, но оно вполне приемлемо. Концерт-открытие (май 1977 г.) пока-
значения Т для заполненного
Рис. 7.12. Значения Т и EDT в зависимости от частоты для за-
ла сольных концертов в Осло
1, 2 — значения Т и EDT, измеренные в пустом зале; 3 — значение Т, рассчитанное для заполненного зала
105
обеспечива-
зал удовлетворительную оценку акустических условий. Тем не менее, при проведении концертов камерной музыки было рекомендовано оставлять кресла на плоском полу. Это ет среднее значение Т, равное 0,9 с.
Рис. 7.13. Частотная характеристика Т, измеренная в пустом зале сольных концертов в Осло. Пол плоский без |фесел
ИАН1.ептов в Осло. Общий вид со сторона
Рис. 7.14. Зал сольных концертов в исло.	
подиума
Данные по концертному залу в Осло
Год завершения строительства: 1977. Объем 18570 м3, общая площадь 1555 м2, число мест: 1700.
EDT и Т, измеренные в пустом зале, и Т — в заполненном зале:
Гц.	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
EDT (пустой), с 1,3	1,5	17	1,9	2,1	2,3	2	1,3
Т (пустой), с	—	1,6	1,8	2	2,05	2,15	2	
Т (заполненный),с —	1,55	1,7	1,8	. 1,9	2	1,8	—
Общее описание. Боковые стены: фанерованные панели из цементного фибролита, со слоем из фанеры, некоторые из них со щелями; задние стены: то же, без щелей, треугольные рассеиватели; потолок: панели из цементного фибролита со слоем фанеры, поперечные брусья; полы: паркет; кресла: обивка. Площадь подиума — 275 №.
Данные по залу сольных концертов
Год завершения строительства: 1977. Объем 1500 м3, общая площадь 250 мЕ (балкон 75 м2), число мест: 300.
Т, измеренное в пустом зале и рассчитанное для заполненного зала:
Гц	125	250	500	1000	2000	4000
Т (пустой), с	0,8	0,9	0,85	0,9	1,05	1,05
Т (заполненный), с	0,65	0,65	0,7	0,75	0,8	0,8
Т (заполненный, плоский пол),	с 1,05	0,9	0,85	0,9	0,9	0,9
Общее описание. Стены: панели из цементного фибролита со слоем из фанеры, некоторые из них перфорированы; потолок: то же, пирамидальной формы, без щелей; полы: паркет; кресла: телескопические устройства, обивка (или плоский пол). Площадь подиума — 30 м2.
Глава 8. МНОГОЦЕЛЕВЫЕ И ТРАНСФОРМИРУЕМЫЕ ЗАЛЫ
Современные тенденции в проектировании общественных залов привели у «многоцелевой» концепции, т. е. к использованию одного и того же помещения для различных целей. Специфические условия строительства театров вызвали к жизни другую концепцию — концепцию «трансформируемых» залов, т. е. использование одного и того же объема для различных театральных форм. Концепция трансформации также влияет на акустические свойства помещения, особенно в тех случаях, когда большие залы имеют изменяемые очертания.
Историю театра, начиная от греческого амфитеатра с актерами, расположенными в центре, и зрителями, сидящими полукругом на наклонной поверхности с уклоном к центру, вплоть до барочного театра с просцениумом (см. гл. 2), можно рассматривать как единый процесс развития,, который привел к
107
106
Сцене в форме «обувной коробки», где движения актеров ограничены порталом просцениума. Исключением является елизаветинский театр, где актеры движутся вокруг продолговатой сцены и окружены зрителями, а также японский театр Кабуко. в котором актеры могут проходить через зону размещения зрителей или над ней.
В наш век намечается тенденция к более тесному общению со зрителем в процессе игры, например, в «театре-арене» (круговом театре), где зрители полностью окружают пространство сцены, расположенное в центре, во всеобщем театре с рядом площадок для игры, которые почти полностью окружают зрителей (на разных уровнях), не говоря уж о «театре с широкой сценой», где во время игры актеры осуществляют горизонтальные переходы с одного места на другое.
Многие театральные архитекторы и дизайнеры изучали возможность создания театрального помещения, где различные комбинации «сцена—зал» можно было выполнить с помощью механических устройств, превращая театр одного типа в театр другого типа.
На практике варианты ограничиваются двумя-тремя формами, например, сцена с просцениумом и различной конструкцией авансцены — «выдвинутой сценой» и «открытой сценой». Выдвинутая сцена сродни елизаветинскому театру; она приобрела популярность особенно в англоговорящем мире (для постановок пьес Шекспира), тогда как концепция открытой сцены, объединяющая сцену и зрительный зал в одном пространстве, жертвует некоторыми сценическими возможностями смены декораций.
Кстати, концепция открытой сцены предусматривает Общий потолок для сцены и зала, а это имеет важные последствия для акустических условий театра. Огромная сценическая коробка, зачастую забитая занавесями, кулисами и т. п., акустически представляет собой почти 100%-ные поглощающие поверхности, расположенные вокруг актеров (певцов) и «отнимающие» полезную раннюю звуковую энергию от результирующего звукового поля. Очень редкое явление, когда при проектировании относительно традиционного театра архитектор (не говоря уже о специалисте-акустике) имеет веское слово при разработке сцены и сценических механизмов. Обычно это отдается на откуп «специалистам сцены» — дизайнерам, консультантам, техникам и подрядчикам. Результаты хорошо известны — каждый сантиметр глубины сцены бывает занят подъемниками, осветительными мостиками и т. п.
В качестве примера ярко выраженного трансформируемого (в двух вариантах) театра, где акустические принципы соединились с чисто театральными (обозрение, свет и т. д.) можно назвать театр Уинтергарден в Лондоне. Многоцелевым залом современной конструкции (с музыкальными возможностями) 108
Является зал конгрессов (концертов) в Абиджане (Республика Берег Слоновой Кости). Представляет интерес многоцелевой (трансформируемый) городской театр в Мальмё (Швеция). Правда, к акустическим проблемам в нем отнеслись недостаточно серьезно, поэтому театр подвергся тщательному обследованию для определения условий планового обновления. Наконец, в этот перечень следует включить театр города Умео (Швеция) и на примере этого проекта проиллюстрировать искусное сочетание театральных форм и акустических идей.
Теагр Уинтергарден. Проектирование нового театра для строительства на месте старого театра Уинтергарден в Драри Лейн в лондонском Уест Энде началось в 1964 г. с сенсации. Театральный архитектор, имеющий международное признание (покойный Шон Кенни из Лондона), предложил здание нового театра без пожарного занавеса для того, чтобы можно было иметь возможность выбора между «открытой сценой» и «сценой-ареной».
Задача проста, но убедить власти (особенно пожарную инспекцию) согласиться с этой идеей, заинтересовать частных вкладчиков таким прогрессивным проектом — дело сложное. Практически, это был первый театр за последние 80 лет и больше, который строился специально как театр, в концепцию которого была заложена идея эксперимента и получение коммерческого использования. Потребовалось много времени и усилий, чтобы построить театр, который был открыт осенью 1972 г.
Его вместимость 900 мест, а расположение кресел включает 200 мест, размещенных на большой вращающейся площадке, которую можно развернуть на 180° так, чтобы сценическая часть круга занимала центральное место в зале ( рис. 8.1).
Основная акустическая проблема, помимо обеспечения Т для речевых мероприятий, заключается в разработке потолка,
Рис, 8,1. Театр Уинтергарден, План, варианты расположения сцены
292—7
109
Который играет роль Важной отражающей поверхности. Поскольку сценическая коробка была урезана, а использование кулис ограничено, то мешающий в обычных случаях акустический потолок мог быть сконструирован без каких-либо ограничений, за исключением осветительной аппаратуры. Идеальным отражающим потолком для «открытой сцены» и «сцены-арены» посчитали набор выпуклых дисков (или цилиндрических отражателей), которые могут рассеивать звук во всех (или двух) основных направлениях.
Таков был первоначальный проект (рис. 8.2,а). На практике пришлось учесть, что в потолке должны быть прорези и отверстия для светильников и прожекторов, более того, цилиндрические отражатели по практическим и эстетическим соображениям должны были быть разбиты на жалюзи меньшей ширины и выпуклости. Эти поправки привели к окончательному решению, показанному на рис. 8.2,6. Жалюзи имеют значи-
Рис. 8.2. Театр Уиитергарден
а — продольный разрез, первоначальная концепция; б — то же, окончательное решение
тельную свободу ориентации, что необходимо скорее для нужд осветительного оборудования, чем для отражения звука.
ПО
Кривые поверхности зала могли бы вызвать ярко выраж'ёй-пый эффект фокусировки, если бы заднюю бетонную стену не обработали материалом с большим коэффициентом звукопоглощения во всем диапазоне частот. Для этого применили минеральную вату, покрыв ее тяжелым, но хорошо продуваемым материалом.
Незаполненный зал имеет значения 7=1,2—0,9 с в частотном диапазоне 250—4000 Гц (рис. 8.3). Величины Т меняются незначительно при заполнении зала благодаря тяжелой обивке кресел. Артикуляционные измерения не были выполнены, но разборчивость речи считается удовлетворительной во всех точках зрительного зала. Измерения шума системы вентиляции дали не вполне удовлетворительные результаты, особенно на балконе. Рекомендовано улучшить шумоглушение в системе вентиляции.
Рис. 8.3. Театр Уиитергарден. Значения Т hEDT а — открытая сцена; б — круговой театр
Дворец конгрессов, Республика Берег Слоновой Кости. Программой развития бывшей французской колонии предусматривалось строительство национального комплекса для проведения конгрессов, концертов и театральных представлений. В качестве архитектора был приглашен мастер с высокой репутацией Хайнц Фенхель из Тель-Авива, на время осуществления проекта (1970—1973) к нему присоединилась группа консультантов из различных стран Европы. Проект был проблематичен с точки зрения акустики. Основное очертание в плане (паутина?) и высота здания были в большей или меньшей степени определены архитектурной концепцией, удивительной с художественной точки зрения, но весьма мало учитывающей интересы акустики. С другой стороны, программа использования зала не должна была ограничиваться лишь проведением конгрессов, предусматривались гастрольные концерты симфоничес-
111
кйх оркестров, имеющих международное признание. Поэтому акустическое качество зала должно было быть достаточно высоким.
Если посмотреть на план и разрезы сооружения (рис. 8.4), то ясно, что основную проблему представляло соотношение ширины и высоты. Зал имел низкий конический подвесной пото-
Рис. 8.4. Дворец конгрессов, Берег Слоновой Кости а — план; б — продольный разрез; в — поперечный разрез
112
лок, максимальная высота 11 м, средняя высота 8 м, а ширина зала примерно 40 м. Единственный путь решения возникшей проблемы — разработка внутреннего декоративного, но акустически прозрачного потолка и объединение пространства над ним с основным объемом зала. Если это было технически возможным, то соотношение средней высоты и средней ширины могло быть доведено лишь до 14/40, что значительно меньше соотношения большинства концертных залов.
Однако, сократив рассстояние между верхней частью боковых стен (вертикальные поверхности) примерно до ширины помещения оркестра, можно довести соотношение высоты и ширины в верхней части зала до 14/26. Для улучшения оркестрового звучания рекомендовали установить вокруг сцены отражающие поверхности, которые можно использовать при проведении всех музыкальных мероприятий.
Акустические характеристики зала Т, EDT и II изучали в модели (масштаб 1/10). Подвесной внутренний потолок зала имеет большое число сплошных балок, исходящих из центра. Было рекомендовано расположить между балками металлическую решетку потолка, над которой разместить мостики и вентиляционные короба. В модели воспроизвели сплошные балки подвесного потолка, а также панели вертикальных боковых стен (верхнего объема), обеспечивавшие поглощение звука в области низких частот. Мостики и вентиляционные короба над подвесным потолком отсутствовали.
Измерения в модели показали, что балки подвесного потолка оказывают небольшое влияние на Т и EDT. Значения EDT имели некоторые различия в зависимости от точки измерения и несколько превышали значения Т. Значения // превышали 1. Для проверки влияния сплошного подвесного потолка в модели поверх балок установили твердые древесноволокнистые панели. Последующие испытания показали, что значения EDT существенно снизились, а II оказались ниже 1. По этим результатам можно было судить, что акустически прозрачный потолок действительно значительно улучшал проектные характеристики.
Поскольку зал слчжил главным образом для проведения конгрессов и собраний, возникла необходимость разработать высококачественную систему усиления речи, объединенную с системой синхронного перевода. Над сценой и ближе к центру подвесного потолка установили звуковые колонки с острой диаграммой направленности (в вертикальной плоскости). Сигналы, поступавшие на группу колонок в центральной части потолка, соответствующим образом задерживались с помощью линии задержки (скорее акустической, чем электрической) производства Сименс, Карлсруэ.
Зал. (рис. 8.5) был открыт осенью 1973 г., но в программе открытия не было симфонического концерта.
113
Измерения Т, EDT и II показали, что цель — обеспечить Т около 1,6 с — не была достигнута. Т варьировалась от 1,35 (на частоте 250 Гц) до 1,19 с (на частоте 2000 Гц). Частотная характеристика Т показана на рис. 8.6. О причине, по которой значение Т зала оказалось ниже проектного, можно только догадываться. Видимо, был недооценен поглощающий эффект
КГ ц
0,1
Рис. 8.6. Значение Т в зависимости частоты для зала Дворца конгрессов
ОТ
Рис. 8.5. Общий вид зала Дворца конгрессов вентиляционных коробов, мостиков и подвесного металлического' потолка.' Возможно, что стеновые панели над подвесным потолком поглощают также и высокие частоты. Рекомендации напылить на поверхности над подвесным потолком эмалевую краску,
пока так и не выполнены. Испытания показали, что значения EDT и Т близки. Значения II несколько превышают значения, полученные в модели; на всех частотах измерений (250— 2000 Гц) они были больше 1.
С момента открытия зал часто использовали для проведения съездов (до 1500 делегатов), а также для сольных концертов и эстрадных представлений; концерт симфонического оркестра в зале пока не проводился.
.14
Городской театр в Мальмё. Французский писатель Ромей Роллан хотел осуществить идею «народного театра», нечто вроде греческого античного театра, где проводились представления, народные фестивали и звучали произведения великих классиков перед большой аудиторией (возможно до нескольких тысяч зрителей, которые размещались на огромной однородной площади без лож, балконов и т. п.). Эта идея не Материализовалась во Франции, но благодаря энтузиазму знаменитого театрального продюсера Макса Рейнхардта, она была осуществлена в Берлине в виде'Большого драматического театра на.. 3000 мест. Его основной чертой была очень широкая сцена практически без портальной рамы просцениума. Осуществление этой грандиозной идеи было далеко не идеальным, акустика была почти чудовищной, поскольку половина зрителей не слышали актеров, и хотя видимость была великолепной, контакт между зрителями и актерами нарушался из-за больших расстояний. Театр не вынес тяжести этих проблем и после реконструкции, целью которой было улучшение акустики, превратился в театр-варьете, а во время войны был разрушен.
Но мечта Ромена Роллана и Макса Рейнхардта пережила этот эксперимент, а в двадцатые и тридцатые годы многие русские театры были построены по этому принципу. Ему следовал шведский театральный консультант Пер Линдберг, работавший с группой архитекторов. Для города Мальмё был разработан проект, в котором воплотились черты Берлинского драматического театра.
Вместимость была ограничена: всего 1600 мест. В проект включили передвижные стены, которые позволяли придавать залу различные размеры и формы, сокращать число мест до 1100, 600, 400 (рис. 8.7). Авторы сохранили идею авансцены, выступавшей в зрительный зал, и идею очень широкого сценического проема. Они также имели перед собой совершенно оп^еде-
Рис. 8.7. Городской театр Мальмё (план). Вместимость зала при различных вариантах его трансформации
Р — 400; б — 600; в — 1100 человек
115

ленную задачу сделать театр музыкальным (лирическим), обеспечив подъем авансцены, которая в опущенном состоянии образовывала пространство для оркестровой ямы. Наконец, они разработали подиум для оркестра на уровне сцены с тем, чтобы помещение можно было использовать как концертный зал. Театр был построен во время войны и открыт в 1944 г.
Недавно дирекция Городского театра в Мальмё решила начать реконструкцию, уделив особое внимание модернизации системы освещения и улучшению акустики. Что касается последнего, то было Подчеркнуто, что реконструкция должна улучшить акустические условия, исходя из интересов оперных и драматических спектаклей, симфонической музыке рекомендовалось уделить меньше внимания (поскольку в любом случае город планировал строительство концертного зала).
Необходимо было провести тщательные исследования существующих акустических условий зала, и теми же методами испытать модель зала в масштабе 1/10. Предлагаемые изменения затем следовало внести в модель и испытать перед окончательным утверждением и осуществлением в натуре.
Во время испытаний пользовались новыми критериями, которые лучше подходят для определения различий внутри зала, чем критерий EDT. Этот вопрос будет рассмотрен в следующей главе.
Театр в Умео. Город Умео — быстро растущий в шведской провинции Норрланд, в котором создан один из новых университетов Швеции. Растущий интерес к музыке различного вида, балету, драме и опере привел к созданию местной оперной труппы, которая нуждалась в постоянном помещении. Это послужило причиной разработки проекта (еще неосуществленного), ядром которого будет театральный (концертный) зал вместимостью 600—800 мест. Хотя речь идет о сравнительно небольшом зале, программа проекта была грандиозна с точки зрения назначения зала — действительно многоцелевого, трансформирующегося зала. Список задач включает сцену с авансценой для оперы, то же для драматических спектаклей, обычный концертный зал, затем сцену-арену, елизаветинскую сцену и открытую сцену. Консультантом проекта этого театра был Миклош Ольвецкий из Мальмё.
Одним из основных типов механического оборудования, который сделал бы возможной такую большую гибкость, является модульная система напольных подъемников, занимающая значительную часть всей сценической площади и позволяющая обеспечить различные комбинации уровней пола. Прочие механические- устройства включают подвижную портальную рйму, подвижные боковые отражатели у просцениума и подвижные потолочные отражатели над спеной, которые служат как визуальным, так и акустическим целям. Рис. 8.8—8.10 иллюстрируют организацию сцены в различных .случаях.
116
Проект может многое выиграть от проведения акустических исследований в модели на стадии его разработки. Театральный комитет Умео, созданный городским муниципалитетом, согла
сился с, предложением организовать программу модельных испытании, применительно к трем наиболее важным вариантам использования театра: постановка оперы (сцена с просцениумом), драматические спектакли (сцена с просцениумом), кон
цертный зал.
Модельные исследования начались с концертного зала. Модель можно было легко перестраивать для различных вариантов (рис. 8.11). Сначала следовало решить, какую форму должен иметь концертный зал. Поскольку в данном случае важен объем, необходимо было учитывать высоту прямоугольного зала. Решили продолжить эту высоту через сцену до ее задней стены так, чтобы перекрытие верхней части сценической коробки находилось на той же высоте, что и потолок основной части зала. Модельные испытания должны решить, насколько эффективно такое перекрытие.
Что касается просцениума, то визуальные требования диктовали скошенные поверхности по обеим сторонам сценического проема. Предполагалось, что они будут с пользой служить
Рис. 8.8. Театр Умео. План и продольный разрез концертного зала £1, £2, £3 — источники звука; положения микрофонов: о — подиум, х — ЛИ, □ — М2, А — М3, О —
М4, — М5, • — Мб
ч
в качестве твердых отражающих поверхностей для распределения звука во время драматических спектаклей. Напротив, при устройстве просцениума для оперных представлений сочли необходимым иметь отражающие поверхности по обеим сторонам сцены в виде ступенчатых поверхностей, параллельных боко-
вым стенам зала.
Однако визуальные требования не меняются при переходе от драмы с просцениумом к опере с просцениумом, поэтому не-
117
Соответствие между акустическими и визуальными требованиями должно было быть устранено с помощью комбинации звукопрозрачных и звукоотражающих поверхностей, которые во время конвертов ( см. рис. 8.8) должны были убираться и храниться у боковых стен. Кроме того, убиралась вся рама просцениума.
До модельных испытаний следовало выбрать критерии измерений. Очевидно, многоцелевой театр в Умео, в принципе напоминавший театр в Мальмё, требовал большего числа кри-
Рис. 8.9. Театр Умео. План и продольный разрез оперного театра 01 и 02 — источник звука; положение микрофона:
□ — М2, V — М3, ’> — М4,  — М5
териев. Значение критерия EDT хорошо известно, но EDT недостаточно в тех случаях, когда необходима корреляция с разборчивостью.
Данные по театру Уинтергарден, Лондон
Год завершения строительства: 1972. Объем 14000 м3, общая площадь 875 м2, число мест: основная площадь — 504, вращающаяся — 206, балкон — 215, всего — 925.
118
Т и EDI, измеренные в пустом театре:
Гц,	250	500	1000	2000	4000
EDT (открытая сцена), с	—-	1,5	1	1	—
Т (открытая сцена) с	1,25	1	09	0,95	—
Т (сцена-арена), с	1,2	0,95	1	0,9	0,9
Общее описание. Боковые стены (сцена и зал): штукатурка; задняя стена (зал): 75 см слой минеральной ваты, покрытый тканью; потолок (зал): штукатурка по металлической сетке; потолок (сцена): подвижные жалюзи; полы: винил по бетону; кресла: обивка.
Рис. 8.1 С. Театр Умео. План и продольный разрез драматического театра
Dt — источник звука; положения микрофона: □ — М2, V — М3, Л — М4.  — М5. Д — М8
Данные по Дворцу конгрессов, Абиджан
Год завершения строительства: 1973. Обьем 17000 м3, общая площадь 1700 мг, число мест: 2000.
Т и EDT, измеренные в пустом зале в октавных полосах частот:						
Гц,	125	250	500	1000	2000	4000
Т, с	1,35	1,35	1 35	1,2	1,2	1,1
EDT, с	•—	1,3	1,4	1,2	1,2	—
119
Общее описание. Стены (зал): деревянные панели, некоторые из них со щелями: стены (оркестровая сцена): виниловые занавеси; потолок: открытая сетка; верхний потолок: асбестовые панели, минеральная вата; верхние боковые стены: асбестовые панели, минеральная вата; полы: паркет; площадь сцены: 220 м2; кресла: кожаная обивка.
Рис. 8.11. Модель театра в Умео
Глава 9. РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЕВ И ИССЛЕДОВАНИЯ НА МОДЕЛЯХ (П)
В течение последних десятилетий ученые проявляли озабоченность в отношении разработки эффективных акустических критериев (объективных и измеряемых), которые можно было бы связать с субъективными оценками акустики больших залов.
Описанный выше критерий EDT принадлежит к группе, которую можно назвать «критерии реверберационного спада». Эта группа включает в себя время раннего спада (0—10 дБ), начальное время реверберации (0—-15 дБ) и другие критерии, определяемые по меньшим интервалам уровней, чем время реверберации Сэбина (Т, 0 — 60 дБ).
.Другая группа критериев основывается,на отношении энергии, получаемой в определенный временной интервал, костальной или ко всей энергии импульсного отклика помещения. Эти критерии определяют путем излучения коротких звуковых импульсов, например, с помощью искрового разрядника, и регистрации импульсного отклика в нескольких точках зала (или мд-
120
дели). Эту группу можно назвать «энергетическими критерий-ми». Мы уже упоминали первый критерий этой группы «четкость» (см. гл. 4), которая является отношением энергии в первые 50 мс импульсного отклика ко всей энергии отклика. Четкость была названа критерием разборчивости речи. Подобные критерии (дБ) для музыки были предложены Беранеком и Шультцем:
энергия реверберации / ранняя энергия ~ «индекс реверберации» ~ — 10 1g энергия (50 — оо) мс * /энергия (0—50) мс
и Рейхардтом:
индекс прямого звука ~ 10 1g энергия (0—5) мс / энергия (5— оо ) мг.
Другой критерий, связанный как с энергией, так и с критериями спада, — так называемое время «центра тяжести» (с):
время «центра тяжести» ~	-7--
J
Этот критерий, введенный Кремером и Кюрером, «взвешивает» вклад отдельных частей энергии .импульсного отклика в соответствии со временем их прихода. В этом критерии нет резкого деления отклика, свойственного энергетическим критериям и не имеющего отношения к процессу слухового восприятия.
Если увеличить интервал ранней энергии от первых 50 мс до 80 мс, то вышеупомянутая «четкость» становится более приемлемой в качестве музыкального критерия (музыкальной ясности):
„	энергия (0—80) мс
индекс ясности (С)=10 1g-----/оа —;--- дБ
' '	6 энергия (80— оо) мс
Этот критерий был введен Рейхардтом и его коллегами.
Все указанные критерии предположительно должны измеряться с помощью ненаправленного микрофона с тем, чтобы отражения, приходящие сс всех направлений, рассматривались как одинаково важные. Однако в 60-е годы создалось твердое мнение, что ранние боковые отражения имеют особое свойство создавать так называемое пространственное впечатление, если они поступают в интервале 25—80 мс после прихода прямого звука.
Для следующего анализа нужно ввести только один критерий, связанный с пространственным впечатлением, являющийся безразмерной величиной (коэффициентом):
* Здесь и далее энергия (50— оо) мс означает: энергия импульсного отклика в интервале (50— <») мс после прихода прямого звука. (Примеч. науч, ред.)
121
[ранняя боковая энергия (25—66) мс/ранняя энергия (0—80) мс.]
Учитывая многочисленность различных критериев и их очевидную сложность, можно позавидовать Сэбину и предложенному им простому критерию времени реверберации. Что же оправдывает использование нескольких критериев для характеристики акустики зала? Это явление само по себе таково, что субъективная оценка акустики может зависеть от нескольких, не связанных один с другим факторов. Важный вопрос, сколько различных факторов необходимо для характеристики акустики зала, и можно ли эти факторы однозначно связать с соответствующим числом объективных критериев? Над проблемой работали одновременно многие группы ученых, но наиболее обширными были исследования трех групп, находящихся соответственно в Дрездене, Берлине и Геттингене. Многие из их результатов не дают четких выводов, но выявлены некоторые черты, которые показывают, сколько отдельных критериев может понадобиться для того, чтобы характеризовать акустику зала.
Эксперименты дрезденской группы с музыкальными отрывками в синтезированных звуковых полях, состоящих из прямого звука, различным образом задержанных отражений и реверберации, дали возможность (Рейхардту и Шмидту) установить шкалу субъективной оценки «пространственного эффекта», которую можно было связать с объективным критерием, называемым «индексом пространственного впечатления». Определение этого критерия несколько сложно, но, в принципе, — это отношение всех компонентов энергии, создающих «пространственный звук», ко всем энергетическим компонентам, создающим «прямой звук». Соотношение выражается в дБ.
Когда субъективную оценку «пространственного эффекта» сравнили со следующими четырьмя объективными критериями: «индексом пространственного впечатления», «индексом ясности», временем «центра тяжести», «индексом реберберации», то стало очевидным, что наиболее высокий коэффициент корреляции был получен для «индекса пространственного впечатления» (/?). Этот индекс и стал объективным критерием «пространственного эффекта». Ряд лет, однако, ученые осознавали необходимость иметь другой критерий, коррелирующий с субъективным фактором «прозрачности» музыки (разделяемой на «регистровую прозрачность» и «временную прозрачность»). Они установили, что высокая корреляция существует между «прозрачностью» (в обоих смыслах) и объективным критерием — «индексом ясности» (С). Были даже установлены числовые значения С, рассматриваемые как минимальные значения. Для обеспечения прозрачности музыки С должны быть не меньше 0 дБ (это конкретное значение, как они утверждают, соответствует музыке Моцарта, тогда как иные значения — музыке других композиторов).
122
Пока онй ограничились i-вёрдыМ Определением Двух крйтё* риев: «индекса пространственного впечатления» и «индекса ясности», не говоря конкретно о возможных дополнительных критериях для характеристики других качеств зала.
Исследования групп ученых в Берлине и Геттингене будут рассмотрены в гл. 11.
Выбор «индекса ясности» и «индекса пространственного впечатления» в качестве двух решающих критериев оказал влияние на модельные испытания в нашей лаборатории. Несколько моделей (плюс несколько залов) в качестве пробы испытали с использованием критериев этого типа. «Индекс ясности» применялся точно в соответствии с определением дрезденской школы, тогда как «индекс пространственного впечатления» модифицирован и заменен упрощенным критерием, основанным на следующем.
Установлено, что существуют два наиболее важных вклада в субъективное восприятие «пространственного эффекта» — вклад боковых отражений во временном интервале 25—80 мс и вклад всех отражений во временном интервале 80—160 мс. Если суммировать эти два вклада и выразить их как часть общей энергии (от 0 до 80 мс), то этот критерий хорошо коррелируется с субъективной оценкой «пространственного эффекта».
Определение этого упрощенного критерия, названного «пространственной характеристикой» (/?/?), может быть записано следующим образом:
ед jq ] боковая энергия (25—80) мс+общая энергия (80—160) мс общая энергия (0—80) мс
Что конкретно понимается под термином «боковая энергия» и как можно измерить этот вклад? Рейхардт и дрезденская группа не измеряют боковую энергию. Они измеряют фронтальную энергию с помощью направленного микрофона. В соответствии с определением эта энергия составляет всю энергию, поступающую в точку приема спереди в пределах конуса с углом раскрыва 40°. Самый простой способ измерения боковой энергии — использование микрофона с диаграммой направленности в форме восьмерки, причем микрофон ориентируется таким образом, чтобы ось его максимальной чувствительности была перпендикулярна продольной оси зала; это принятый метод.
Имея данные измерений С и RR, важно сравнить измеренные значения с расчетными («ожидаемыми значениями», рассчитанными при допущении того, что процесс спада точно экспоненциальный). Формулы для расчета ожидаемых значений приведены в прил. V.
Необходимо рассмотреть смысл применения критериев С и RR в качестве дополнения к измерениям EDT при модельных Испытаниях. Выше отмечались неизбежные ограничения частотного диапазона, связанные с поглощением звука в воздухе на
123
_______________
Ультразвуковых частотах. Это поглощение ограййййвает диапазон частот, поэтому, чтобы получить правильные измерения Т в модели 1/10, также ограничили диапазон частот октавными полосами со средними частотами: 1, 2, 4, 8 и 16 кГц. В самой высокой из этих полос (11—22 кГц со средней частотой 16 кГц) поглощение в воздухе уже нельзя игнорировать, поэтому следует больше ограничить частотный диапазон. При измерении Т и EDT в качестве верхней границы обычно используется октава со средней частотой 10 кГц (в модели 1/10), что соответствует в натуре 1 кГц. Некоторые расчеты показывают, что влияние поглощения звука в воздухе достаточно мало как для EDT, так и для С и RR, если ограничить модельные испытания октавой со средней частотой 10 кГц.
Другой проблемой в модельных испытаниях является выбор микрофонов. При регистрации Т и EDT обычно применяют конденсаторные микрофоны с диаметром диафрагмы 6 и 12 мм. Их можно было использовать, если бы измеряли только значения С. При измерении RR требуется микрофон с диаграммой направленности в форме восьмерки. Наименьший размер диафрагмы конденсаторных стереомикрофонов (диаметр) составляет примерно 3 см. Такой диаметр не является идеальным, если учесть, что частотный спектр модельных испытаний находится в октавной полосе 7—14 кГц.
Использование двух соединенных микрофонов может привести к возникновению вокруг диафрагм дифракционных эффектов. Для направленных микрофонов (характеристика в форме восьмерки) полярные диаграммы очень схожи на частотах 1 и 10 кГ|Ц, тогда как для ненаправленных микрофонов они значительно отличаются (поскольку линейные размеры диафрагм сравнимы с длиной звуковых волн на частоте 10 кГц).
Еще одна проблема — дифракция звукового поля примерно на уровне «голов зрителей» (в модели). Это означает, что измерения надо выполнять при расположении микрофонов на несколько более высоком уровне. Если две диафрагмы располагаются под углом вертикальной оси микрофонов, то дифракция будет различным образом влиять на сигналы, воспринимаемые обеими диафрагмами.
Измерения С и RR в натуре также представляют некоторые трудности. Идеально их надо проводить в заполненных залах с применением импульсного метода (выстрел из револьвера в качестве источника звука), что весьма неприятно (по крайней мере для зрителей). Метод, при котором источником звука является оркестр, уже разработан для измерения параметров спада. Однако протяженный источник звука (оркестр) сам по себе является проблемой, когда решается задача измерения критериев, подобных С и RR (поскольку эти критерии, строго говоря, предполагают точечные источники). Различия в значе-
124
Нййх критерия С могут оказаться весьма существенными (то же для критерия RR), даже при незначительных изменениях положения источника. Может возникнуть необходимость проводить измерения в большем числе точек расположения микрофона (усреднение) или в более широком диапазоне частот (в двух или трех октавах вместо одной).
В качестве одного из первых примеров апробации критериев С и RR в модели необходимо упомянуть испытание модели зала в Осло. На этой стадии спектр сигнала корректировался путем измерений по характеристике А. Значения С оказались как ниже, так и выше ожидаемого (С=—2 дБ) и варьируют от —3,3 до +1,2 дБ. Значения RR ниже ожидаемого (RR =
—0,3 дБ) и варьируют от —3,5 до —0,4 дБ.
В готовом пустом зале лишь однажды провели измерения С и RR. Значения С были ниже ожидаемого (как и в модели) и варьировались от -—5,5 до —3 дБ. Однако в заполненном зале были обнаружены значительно более высокие значения С; полную серию измерений в присутствии зрителей провести не удалось. Значения RR существенно выше, чем в модели (и значительно выше ожидаемого значения). Они варьировались от-ф-1,3 до +3 дБ. Проблема отличия значений RR связана, по крайней мере, с двумя факторами. Первый — явление дифракции вокруг микрофонов при модельных испытаниях, второй — недостаточная точность калибровки между двумя каналами магнитофона. Необходимо было значительно усовершенствовать технику измерений, чтобы эффективно применять этот метод исследований как в моделях, так и в залах.
Глава 10. НОВЫЕ ПРОЕКТЫ
Многие недавно спроектированные залы средних (или небольших) размеров испытаны в моделях в масштабе 1/10. При этом ранее существовавшие критерии Т, EDT и II были дополнены новыми критериями С и RR. В одном случае удалось организовать параллельные испытания уже существующего зала и его масштабной модели.
Несмотря на стремление обеспечить соответствие между значениями, измеренными в зале и в модели, результаты испытаний не были обнадеживающими, поэтому следует уточнить возможные причины отсутствия сходимости результатов, рассмотрев следующие залы: концертную студию Стокгольма, концертный зал Дублина, муниципальный театр Умео и городской театр Мальмё.
292—8
125
Концертная студия Стокгольма. Студии радио Швеции много лет были разбросаны по всей столице, а Симфонический оркестр радио не имел собственной концертной студии. Наконец, был построен большой комплекс для Шведского радио неподалеку от границы внутреннего города. Открытие состоялось в ноябре 1979 г. Студия вмещает около 1300 зрителей и используется как концертный зал.
Исходным условием проекта (рис. 10.1 и 10.2) были очертания в плане, имевшие классическую прямоугольную форму. Однако решено было изменить прямоугольную форму на шестиугольную, что обеспечило боковые отражения в задней части зрительного зала. (Кстати, такая форма имела некоторое сходство с общими очертаниями Сиднейского концертного зала, см. гл. 6).
Форма потолка должна быть рассеивающей: упомянутые ранее .испытания модели зала Осло (с поперечными балками) повлияли на форму потолка студии. После дискуссии о том, каким образом система освещения и прожекторы над сценой могут быть скомбинированы с акустически удовлетворительным рассеивающим потолком, приняли решение опустить потолок над сценой ниже и прорезать в нем ряд щелей с тем, чтобы осветительные приборы и прожекторы, установленные на штангах, могли опускаться сквозь
126

Рис. 10.1. Концертная студия, Стокгольм
а — план, б — продольный разрез; в — поперечный разрез щели (когда проводились телевизионные мероприятия). Рассеяние звука, вызываемое щелями, сочли достоинством с точки зрения акустики.
Организация зрительного зала — партер и два балкона по всему периметру — создают удобную обстановку. Места за оркестром будут использоваться не только для размещения хора, но и зрителей.
В модели масштаб 1/10 измеряли значения EDT и II, искали возможный эффект эха и нежелательные экранирующие эффекты балконных софитов. Т модели было подогнано до значения (в пересчете на натуру) немного выше 2 с (2,25 с), а значения EDT в нескольких точках были измерены внизу и на балконах. Обнаружили, что больше 95®/о этих значений были менее чем на 10% ниже значения Т. II рассчитан из средних значений EDT (на сцене и в зрительном зале). Значения // оказались на несколько процентов ниже 1. Проверка на возможные эффекты эха обнаружила несколько опасных мест на первом балконе ближе к углу боковых стен. Это было особенно ярко выражено в первом варианте модели, когда помещение звукоаппаратной и другие служебные помещения были расположены по обеим сторонам от угла и места балкона прерывались большой плоской поверхностью (рис. 10.3).
Это расположение позже изменили, помещение звукоа'ппа-ратной разместили на уровне пола, недалеко от сцены. Тогда балкон и кресла можно было продолжить вдоль боковой стены. В результате исчезли большие плоские поверхности. Это ослабило эхо и «порхающее» эхо, которые все еще были заметны при работе источника звука, расположенного в центре передней части подиума. В критических районах панели стен сделали рассеивающими. В ходе изучения экранирующего эффекта балконных софитов обнаружили значительные изменения в картине импульсного отклика при перемещении микрофона от переднего к заднему ряду балкона. Предложили сократить вы-
127
J28
Рис. 1С.2. Концертная студия, Стокгольм
вверху — общий вид модели в масштабе 1:100; внизу — то же, 1:10 нос верхнего балкона, что и было реализовано ,в окончательном варианте проекта и модели.
В зрительном зале применили облицовку стен в виде деревянных панелей, прерываемых щелями. Это решение, схожее с решениями в концертных залах Сиднея и Осло, было принято по тем же причинам — оно дает возможность в определенных пределах регулировать частотную характеристику Т после завершения строительства зала и первых акустических и музыкальных испытаний.
В случае с концертным залом Осло места регулировки находились на поверхностях, дававших первые отражения. Это означало, что изменения в частотной характеристике звукопоглощения также влияли на спектр этих отражений. Как уже было отмечено, во время испытаний зала в Осло методы измерений С и /?/? были еще недостаточно совершенны, поэтому подобные изменения нельзя было проверить.
Рис. 10.3. Концертная студия, Стокгольм. План нижнего балкона (первый проект)
Измерения С и /?/? были также проведены в модели Стокгольмской концертной студии, результаты показаны на диаграмме (рис. 10.4). Она свидетельствует, что две последовательные серии испытаний при одинаковых условиях дают случайные изменения. В точках партера (G1—G4) меньший разброс, чем в точках на балконах (Mil, М12, М21 и М22). Средние значения двух серий приближаются к линии регрессии. В целом средние значения близки к ожидаемым (подсчитанным в соответствии с формулой, приводимой в прил. V).
Дублинский концертный зал. Начало проекта — идея превращения- старого Университетского зала (Аула Магнум) в современный концертный зал. Архитектору (Отдел правительственного архитектора) было настоятельно рекомендовано сохранить и восстановить, насколько это возможно, первоначальную форму потолка с видимой системой балок и сводчатым перехо-
129
дом к стенам и окнам, а также форму верхней части стен (с рядом декоративных колонн), поскольку эти мероприятия способствуют повышению диффузности звукового поля, благопри-
ятной для акустики зала. Новая поверхность пола (наклонная) и балкон (полностью окружающий зрительный зал) были увязаны с верхней частью зала. Сзади сцены предусмотрели места для хора и зрителей. Общее число мест до 1300 (рис. 10.5 — 10.7).
Испытания модели в масштабе 1/10 были призваны установить значения EDT, а также С и /?/? для ряда точек. Было выявлено, что отклонения EDT от сред-го значения Т (0,2 с на частоте 1 кГц, октава) находились в пределах от —3,5% до + 9,5°/о. Значения II очень близки к 1 (0,97). Значения С и RR (в том
Рис. 10.4. Концертная студия, Стокгольм. Диаграмма С — RR для модели (измерения по характеристике А)
9 ССредЧее ——2,2 дБ, ^?^?средвее = — 0,3 дБ; Н — С ожидаемое ——2 дБ,
^^ожилаемое ~ — 0,1 дБ, Т — 0,225 С
числе средние и ожидаемые) приведены на рис. 10.8. Корреляция между С и RR явно отрицательная, тогда как раз-
ница между средними и ожидаемыми значениями несколько выше, чем для концертной студии Стокгольма. Частотный диапазон испытаний ограничен сверху октавой со средней частотой 1 кГц.
На основании модельных испытаний архитектору рекомен
довали внести следующие изменения: скосить софиты подбал
конных пазух (по бокам и сзади); изменить скошенные стены с обеих сторон сцены (чтобы избежать звуковых «карманов» под боковыми балконами); разместить несколько горизонтальных отражателей над местами хора (для того чтобы усилить ясность во время хоровых концертов). После внесения изменения вновь измерили значения С и RR. Если скос софитов боковых балконов и изменение стенок по бокам сцены улучшили RR, то скос софита заднего балкона привел к противоположному эффекту. Эти результаты стали основой окончательных рекомендаций.
Отражатели, размещенные над местами хора, повысили ясность в зоне под ними, но стало очевидным, что площадь отра-
130
жителей необходимо увеличить таким образом, чтобы они также располагались и над боковыми местами хора. Открытие зала ожидалось в 1981 г.
Рис. 10.Б. Дублинский концертный зал. План на уровне партера 1 — фойе; 2 — туалеты; 3 — гардероб; 4 — киоск; 5 — касса; б — кафе; 7 — зал; 8 — сцена; 9 — склад инструментов; 16 — вестибюль; 11 — буфет; 12 — артистическое фойе; 13 — дамская уборная; 14 — репетиционное помещение хора; 15 — помещение для обслуживающего персонала; 16 — комната дирижеров; 17 — помещение солистов; 18 — помещение руководителей; 19 — контора; 25 — репетиционная; 21 — зал для концертов, репетиций (планы на будущее); 22 — сцена; 23 — склад
Муниципальный театр, Умео. В общих чертах проект был описан в гл. 8 в качестве примера современного трансформируемого (многоцелевого) проекта. Было ясно, что модельные испытания помогут исследовать и определить ряд критериев
431
при изменении внутренних очертаний зала. Объектами испытаний стали концертный зал, оперный театр и драматический театр.
Рис. 10.6. Дублинский концертный зал. План балкона
1 — зал; 2 — балкон; 3 — хоры; 4 — вестибюль; 5 — буфет;
6 — музыкальная библиотека; 7 — комната с пультами; 8 — контора
Основные критерии оценки — EDT, С и RR. Оборудование модели для трех основных вариантов использования зала было описано ранее (см. гл. 8 и рис. 8.8—8.11). На схемах приведено расположение микрофонов во время модельных испытаний.
В варианте концертного зала сценическая коробка должна быть (частично или полностью) перекрыта и отделена от зрительного зала с размещением кресел в зоне сцены. Измерения EDT, С и RR показали, что 5Сп/о-ное перекрытие вполне достаточно и, возможно, предпочтительнее полного перекрытия сце
132
нической коробки. Для зрительного зала была рассмотрена особая конструкция потолка: открытая сетка с системой подвесных вертикальных отражающих перегородок в чердачном пространстве. Она предложена вследствие полезного рассеивающего эффекта подобных перегородок (например, в театре Рубена Дарио в Никарагуа, см. гл. 5). Измерения показали, что при такой конструкции потолка С и RR меняются незначительно.
Рис. 1С.7. Дублинский концертный зал (модель)
вверху — общий вид со стороны сцены; внизу — общий вид со стороны задней стены
133
Результаты нескольких серий измерений С и RR для концертного зала приведены на диаграмме С—RR (рис. 10.9). Обозначенные крестиками значения — средние для двух положений источника звука на сцене, LI, L2, тогда как значения, обозначенные кружками — средние для трех положений источни-
Рис. 10.8. Дублинский концертный зал (модель). С—^-диаграмма (измерения в октавной полосе, 1 кГц)
® бСреднее=—2 дБ, RRcpeaHee “ = 0,6 ОБ: В ^ожидаемое — 1,4 дБ, /?/?ожндаемое = ~—0,1,
Т=0,2 с
ка звука £3а, £36 и £3с (см. рис. 8.8), которые расположены также на сцене, но на расстоянии всего нескольких сантиметров один от другого. Значительные отклонения возникают даже при небольших изменениях положения источника звука (или микрофона), но эта проблема, по-видимому, является недостатком, присущим методу измерений. Практически, при измерениях в пределах одной октавной полосы частот избежать таких отклонений невозможно. Этот вопрос будет рассмотрен в следующей главе.
Для оперного театра в модели воспроизведена обычная сцена с просцениумом (со сценической коробкой). Отражатели просцениума (угол которых может меняться) располагались параллельно боковым стенам зала. Значения С и RR были измерены при расположении источника звука на сцене и в оркестровой яме. Диаграмма С—RR, соответствующая этим условиям, показана на рис. 10.10. В зависимости от положения источ
134
ника звука на сцене (01) или в оркестровой яме (02) мы видим различие в значениях С и RR с более положительными условиями для оперы (высокая ясность для певцов, сильное пространственное впечатление для оркестра).
с, дБ
2
Рис. 10.9. Муниципальный театр в Умео, концертный зал (модель). .Диаграмма С — RR (источник звука находится на сцене, потолок закрытый) х — LI и £2, ^-'среднее == = —2,3	дБ,	R^среднее “
=+0,/ дБ, потолок открыт на 5О°1о;
И '— L3, а, в, С, Ссреднее = =—2,2 дБ, RR среднее “ =+0,S дБ;
9 —- С ожидаемое ^^ожидаемое= +0,1 дБ, EDT—2,25 С
В случае драматического театра отражатели просцениума находятся под углом для направления отраженного звука в зрительный зал. Соответствующая диаграмма С—RR показана на рис. 10.11. Среднее увеличение индекса ясности можно отнести за счет расположения отражателей под углом к продольной оси зала.
Городской театр в Мальмё — фактически трансформируемый (многоцелевой) зал — описан в гл. 8. Было отмечено, что со времени открытия в 1945 г. на протяжении многих лет в нем возникали различные акустические проблемы. Модернизация театра основана на исследовании этих проблем. Главное назначение зала — постановки оперы, а также оперетты и музыкальных спектаклей (см. рис. 8.7).
135
Основную проблему представляет собой большой зал (зал А), но должны быть также учтены проблемы малого зала (зала Б). Зал А был воспроизведен на модели в масштабе 1/10, что позволило непосредственно сравнивать результаты модельных и натурных измерений, В этих исследованиях использовали критерии EDT, С и RR. Сочли возможным применить также
Рис. 10.10. Муниципальный театр в Умео, оперный театр (модель). Диаграмма С — RR
Источник звука на сцене: ^среднее = +0,4 дБ, /?^?средгее = = 0,6 дБ, 0,1: божилаемое~ “—1,0 дБ,	^среднее~—0,2дБ,
EDT=1,88 с.
Источник звука в оркестровой яме:	б?Среднее =—2,1 дБ,
^?^средмес — 4-1,0 дБ, 0,2; ^ожидаемое= 0,6 дБ, ^^средиее =—0,3 дБ, EDT=1,74 с
М3
С, ДБ
-1
1
Мб
1
Рис. 10.11. Муниципальный театр в Умео, драматический театр (модель). Диаграмма
С — RR
Источник звука на сцене: ф — ^среднее — 1>1 дБ: RRc^^hwc = “—0,9 дБ, И бои(илаемое =—1,8 дБ, ^?/?ожидаемое “—0,1 дБ, EDT—1,97 с
2
2
критерий, который представляет собой отношение ранней боковой энергии к общей ранней энергии, и который назван боковой эффективностью (LE), определяемой как: LE—ранняя боковая энергия (25—80 мс)/ранняя общая энергия (0—80 мс). Этот критерий является безразмерным коэффициентом.
Как обычно, проблема, возникающая при работе с моделью, заключалась в обеспечении акустического подобия мрдели зала, по крайней мере, в определенном частотном диапазоне...Это. достигалось путем обеспечения в модели такого Т, которое бы приближалось к одной десятой натурного значения Т (в зале). Результаты измерений Т в зале и в модели показаны на рис. 10.12.
136
Отмечено, 4to ё октаЁе со средней частотой 1 кГц (10 кГц в модели) средние значения Т модели и зала близки к отношению 1/10 (модель — 0,13 с, зал — 1,2 с), что достаточно для сравнительных измерений критериев. Источник звука (пистолетный выстрел в зале и искровой разряд в модели) распола
Рис. 10.12. Городской театр, Мальмё. Значение Т в зависимости от частоты
1 — зал; 2 — модель
гался или вблизи центра оркестровой ямы (L1) или вблизи центра сцены (L3), тогда как микрофоны (АКГ-стерео в зале, Шепс-стерео в модели) размещались в различных точках (Ml— М7, рис. 10.13). Ряд сравнительных- измерений в зале и в„модели показал, что значения EDT совпадали достаточно хорошо, тогда как значения С и RR в зале и в модели не соответствовали одно другому. Можно предположить ряд причин этого несо
ответствия. Уже говорилось, что метод измерения (С и RR) может сам по себе давать много случайных изменений параметров даже при небольших изменениях в положении источника звука (или микрофона).
Одним из путей решения этой проблемы может быть серия измерений при небольших изменениях положения источника
L3
Рис. 10,13, Схема расположения микрофона в городском театре
137
звука. с)то громоздкий метод, и его удавалось использовать только в нескольких случаях.
Примеры диаграмм С—RR, полученных этим методом в зале и модели для четырех положений микрофонов М2, М3, М5 и М7, показаны на рис. 10.14 и 10.15. Если не учитывать точку М7 на балконе и взять (графически) средние значения для трех положений микрофона М2, М3 и М5 и для двух положений источника звука £1 и £3 (оркестровая яма и сцена), то можно видеть (на графике испытания модели), что расположение источника на сцене дает гораздо меньшие значения индекса ясности и гораздо большие значения пространственной характеристики, чем позиция в оркестровой яме. Та же тенденция преобладает при измерениях в зале, хотя здесь различия не столь ярко выражены. Результат сам по себе любопытен, поскольку такие условия трудно ожидать.
Рис. 10.14. Оперный зал А городского театра. Диаграмма C—RR
х — L3 -— источник звука на сцене,
Ссрелиее(2,3,5) = —1,7 дБ, /?/?среднее(2,3,5) = +1,0 дБ;
ф — L1 — источник звука в оркестровой
ЯМе; Ссреднее(2,3,5) =—0,4 дБ,
RRcp еднее(2.3.5) —С fid Б;
В — L3 — сцена, С ожидаемое — 4-0,6 дБ, RR ожидаемое =' 0,7 дБ;
— L1 — яма, Сожидаемое= +0,6 дБ, RR ожидаемое — 0,7 дБ;
EDT=1,4 с
Если, например, вернуться к соответствующим диаграммам для случая оперных спектаклей в театре Умео (см. рис. 10.10),
138
то Можно заметить более нормальные условия, т. е. расположение источника звука на сцене дает большие значения С (низкие значения RR), тогда как обратная картина наблюдает
ся при расположении источника звука в оркестровой яме.
Трудности при измерениях С и RR могут быть более или менее преодолены другим путем. Если увеличить частотный диапазон измерений от одной до двух (или даже трех) октав, то можно избежать интерференции и установить более надежные значения критериев. Это, однако, затрудняет акустическое оборудование модели. Кстати, одновременная работа с двумя критериями С и RR также затруднительна, поэтому решено некоторые серии испытаний провести с использованием только одного критерия. Наиболее целесообразным является применение критерия боковой эффективности (LE).
Поскольку LE важна как для С, так и для RR, становится очевидным, что любой зал (и любое место в зале), для которого характерны большие значения LE, должен обладать лучши-
ми условиями, поэтому было вполне естественным избрать LE в качестве единственного критерия. Рассмотрение критериев будет продолжено в следующей главе.
Измерения LE приведены и в зале и в модели. При двух положениях источника звука результаты сравниваются по диаграмме (рис. 10.16). При некоторых положениях микрофона наблюдаются 'большие различия соответству-
Рис. 10.15. Городской театр, зал А (модель). Диаграмма С — RR
х — L3 — источник звука на Сцене,	С среднее (2,3,5) “
— —2,4 дБ, /?/?средиее (2,3,5)=* =+2,3 дБ;
ф — L1 — источник звука в яме, Ссреднее (2,3,5) — +0,5 дБ, /^среднее (2,3,5) =—1,6 дБ;
И — L3 — сцена, С ожидаемое = =—0,4 дБ, RR ожидаемое = =—0,5 дБ; EDT=1,6 с;
▼ — L1 — яма, С ожидаемое = = + Л2 дБ, RR ожидаемое — *=—0,9 дБ; EDT=1,3 с
щих значений LE. Они, однако, располагаются близко от линии соответствия, и это становится совершен; но очевидным, если рассматривать средние значения для двух положений источника звука (в оркестровой яме и на сцене).
Средние значения LE для всех пяти положений микрофона (взятые отдельно для случаев расположения источника звука на сцене и в оркестровой яме)
139
Показаны на диаграмме. Они значительно нйЖё ожидаемый (также приведенных на диаграмме), что свидетельствует о плохих акустических условиях.
Подобные измерения LE проведены в моделях некоторых современных проектов, когда средние значения LE сравнива-
ние. 1С.16. Городской театр. Сравнение значений LE (расположение микрофонов, как на рис. 10.13)
0 — источник звука на сцене, L3; х — источник звука в яме, L1; ф — средине значения для сцены и ямы;
Модель Театр Символ
среднее/,3 0,197	0,214	
ЕЕ (реднее£Л	0,298	11,280	V
ЕЕ ожицаемое/л 0,389	0,374	□
ЕЕ ожидаемоелз 0,377	0,383	V
лись с ожидаемыми. Для моделей Дублинского концертного зала и театра Умео (опера) они приведены ниже:
Дублинский концертный зал, модель
Театр Умео (опера), модель
Положение источника
Lx	Lt
0,405	0 480
0,396	0,396
01	02
0,418	0,468
0,393	0,391
Примечание. Над чертой — среднее значение, под чертой — ожидаемое.
Эти данные говорят о том, что во всех случаях средние значения (по результатам измерений) больше ожидаемых. Если
140
посмотрим еще раз на диаграмму для зала Мальмё и сравним ее с диаграммой для модели, показывающей значения LE, то заметим, что единственная точка, где значение LE близко ожидаемому — это точка М7 у задней стены балкона. Без сомнения, этот факт связан с конкретной формой зала (очень широкий и очень открытый «веер»), которая не дает боковых отражений. Скорее, наоборот, все боковые отражения более или менее сосредоточены на балконе у задней стены. Согласно определению ЕЕ, общая звуковая энергия (0—80 мс) входит в знаменатель, поэтому желательно ее уменьшить. Повышение потолка, особенно в передней части зала, может улучшить акустические условия (и значения LE).
Модельные исследования проекта будут продолжены, причем главное внимание будет уделяться оценке по критерию LE.
Данные по концертной студии Стокгольма
Год завершения строительства: 1979. Объем 12400 м3, общая площадь 750 м2, число мест: партер — 531, первый балкон — 452, второй балкон — 382, всего — 1365. Т, расчетное — 1,8— 2 с. Т, измеренное в модели, — 2—2,1 с, EDT, измеренное в модели, — 2—2,1 с.
Общее описание. Стены: деревянные панели, некоторые из них со щелями; потолок: гипсовые панели; пол: паркет; кресла: обивка. Площадь подиума — 210 м2.
Данные по концертному залу Дублина
Ожидаемый год завершения строительства: 1980. Объем 13000 м3, общая площадь 830 м2, число мест: партер — 705, балкон — 580, всего — 1285. Т расчетное — 2—2,2 с; Т, измеренное в модели, — 2—2,1 с; EDT, измеренное в модели — 2—2,1 с.
Общее описание. Стены: деревянные панели, некоторые из них со щелями; потолок: гипсовая штукатурка (по дранке); полы: решения нет; кресла: обивка. Площадь подиума — 160 м2.
Данные по городскому театру в Мальмё
Год завершения строительства: 1945; ожидается реконструкция.
Концертный зал и оперный театр (зал А). Объем 9500 м3, общая площадь 1060 м2, число мест — 1600.
Т, EDT, измеренные	в пустом зале	в 1/3	октавных	полосах	частот:
Ги	125	250	500	1000	2000	4000	8000 Тс	2	1,4	1,2	1,2	1,1	0,85	0,5 EDT,	с	—	—	1,4	1,3	1,05	0,8	— Драматический театр (зал Б). Объем 7400 м3, общая площадь 800 м2, число мест — 1200. Т, EDT, измеренные в пустом зале в 1/3 октавных полосах частот: Гц	125	250	500	1000	2000	4000	8000 Т, с	—	1,1	105	1,1	1,2	0,9	0,6 EDT, с	—	—	1,25	1,2	1,15	1	—					
Общее описание. Стены: деревянные панели (задняя стена расчленена); балконный софит: перфорированные панели; потолок: деревянные панели на штукатурном потолке; кресла: обивка. Площадь оркестровой ямы— 88 м2, площадь сцены — 160 м2.
141
292—9
Глава 11. РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЕВ И ИССЛЕДОВАНИЯ НА МОДЕЛЯХ (III)
Ранее были рассмотрены некоторые из основных выводов дрезденской группы исследователей по некоторым критериям. Их кратко можно характеризовать как два физических критерия, соответствующих двум субъективным факторам суждения: «индекс ясности» (С) соответствует «прозрачности», «индекс пространственного впечатления» (R) соответствует субъективному суждению о восприятии помещения (или «пространственному эффекту»).
Исследования корреляции между субъективным суждением и объективными критериями шли разными путями в Геттингене и Берлину.
Одним из основных моментов изучения в Геттингене (Зиб-расс, 1973) было определение возможного числа индивидуальных факторов, заложенных в субъективных оценках. Был сделан вывод, что необходимо учитывать, по крайней мере, четыре различных фактора. Первый, выражающий «согласованность предпочтений», охватывает около 50% общей дисперсии. При выборе второго фактора было установлено, что существует очевидное разделение слушателей на определенные группы с различным вкусом.
На основе этого чисто психологического исследования следующим шагом было определение корреляции между субъективными факторами оценки и объективно измеренными критериями (Готтлоб, 1973). Некоторые из его ранних выводов заключались в том, что два объективных критерия имеют высокую корреляцию с субъективной оценкой, а именно ранняя энер-гия/остальная энергия (четкость или ясность) и ранняя небоковая энергия/ранняя общая энергия. Последнее можно, конечно, заменить предложенным нами коэффициентом LE, поскольку ДЕяв! — ранняя небоковая энергия/ранняя общая энергия.
В более поздних исследованиях (1975) геттингенская группа попыталась выяснить, возможно ли различать «гулкость» (реверберацию) и «пространственность» («пространственный эффект») и пришла к выводу, что совершенно невозможно. Поэтому попытались установить критерий, который бы включал как раннюю боковую энергию, так и позднюю энергию реверберации. Практически, когда мы вслед за Рейхардтом установили упрощенный «индекс пространственного впечатления», названный пространственной характеристикой/?/?, то основывались на выводах геттингенской группы, что такой критерий хорошо коррелирует с субъективной шкалой предпочтения.
Берлинская группа (Леманн, 1972) применила другой метод анализа (Уилкенс, 1975), основанный на семантической
142
шкале 19 различных пар субъективных понятий (например, «гулкий—сухой», «большой—'малый» и т. д.), которую должны применять эксперты при оценке музыкальных отрывков. Группа пришла к выводу, что тремя наиболее важными факторами являются уровень звука, ясность и тембр.
Геттингенская группа в своих экспериментах всегда применяла фиксированный уровень звучания предъявляемых для оценки музыкальных отрывков и считала включение уровня сигнала более или менее очевидным. Второй фактор «ясность» соответствует выводу Готтлоба (ранняя энергия/остальная энергия), но третий фактор «тембр» четко не проявлялся в выводах геттингенской группы. Ее участник представил ' результаты дальнейших исследований (Айсхолдт, 1976), и эта работа, по-видимому, даст ключ к решению проблемы. Как показали испытания, возможно, значение Т менее важно, чем полагал Готтлоб. Практически дело обстоит таким образом, что Т должно находиться в интервале между 1,4 и 2,8 с. В этих пределах величина Т не имеет значения(!). Похоже также, что критерий EDT более важен, но что диапазон приемлемых значений все-таки составляет 1,8—2,6 с. В пределах этого интервала субъективные предпочтения определяются другими критериями, которые зависят или от более ограниченных временных критериев (таких, как С, RR и LE) или от совершенно других факторов, например от уровня звука и спектрального баланса.
При изменении уровня предъявляемого сигнала установлено, что группа экспертов (всего 14 слушателей) четко разделилась на две (9 и 5) при оценке оптимального уровня. Индивидуальные оценки имели общий разброс, равный 9 дБ. Эксперты могли быть разделены на группу со (средним) оптймальным предпочтением в 84 дБ (А), соответствующим оркестровке меццо-форте, и на группу со (средним) оптимальным предпочтением в 88 дБ (А) для той же оркестровки. Это может свидетельствовать лишь об индивидуальных вкусах, которые, разумеется, не могут повлиять на принятие решений при проектировании концертных залов в качестве объективного критерия. В 19 и 25 сравниваемых концертных залах разница в уровнях звучания не выходила за пределы 3 дБ (А) при условии одинаковой излучаемой мощности источника.
Спектральный баланс — иной, совершенно отличный, фактор. На него влияют не только архитектурно-строительные особенности конкретного зала, но и вид музыки, состав оркестра (различные группы инструментов), а также интерпретация произведения разными дирижерами. Выше при обсуждении частотной зависимости Т была рассмотрена проблема спектрального баланса. Она заняла много времени при исследованиях зала Радиохусет в Копенгагене (см. гл. 1), а также упомянута при анализе других залов и театров (например, Метрополитен Опера, гл. 5).
143
Имея в виду совершенную недостаточность Т как акустического критерия для больших залов вообще, необходимо найти какие-то динамические критерии, которые были бы более применимы для спектрального баланса. Исследования Айсхолдта посвящены проблеме спектрального баланса. На основе этих исследований предложен параметр, который является довольно показательным и в то же время выражается простой формулой.
Спектральный баланс (5, дБ) есть 10 1g отношения спектра мощности высоких частот (500—5000 Гц) к спектру мощности низких частот (50—500 Гц). Спектры измеряются по характеристике А путем выборки из музыкальных отрывков кратковременных спектров в интервале 80 мс.
В соответствии с этим определением параметр S выражает баланс энергии между диапазонами высоких и низких частот, а значение S = 0 означает, что два диапазона находятся в точном равновесии. Когда группа экспертов прослушала ряд музыкальных отрывков с различным значением параметра S, стало очевидно, что их оценки окраски звучания были неодинаковы. Как и группа, оценивавшая уровень звука, данная группа разделилась в своих оценках на две подгруппы, мнения которых о предпочитаемых ими спектральных балансах были несколько отличны. Однако результаты не позволяли сделать определенные выводы, поскольку непреднамеренные изменения других параметров влияли на суждения слушателей.
Спектральный баланс исследован Леманном с применением значений EDT в октавных полосах частот (в пяти октавах 125— 2000 Гц). Сделана попытка ввести наклон частотных характеристик EDT (в с/октаву) и соотнести этот наклон с оценками музыкальных отрывков, полученных в некоторых обследованных залах с применением, например, семантического термина «светлый» («яркий»).
Исследования окраски звучания и спектрального баланса находятся в начальной стадии, хотя весьма сомнительно, что различия во вкусах будут вовсе исключены или музыкальные вкусы с точки зрения окраски звучания будут разбиты на две и более группы.
Куда же приведет нас исследование критериев и их корреляция с субъективными оценками?
Учитывая, что три фактора оценок уже охватывают 80— 90% общей дисперсии, представляется разумным ограничить работу лишь тремя критериями. Мы можем, например, выбрать С и RR и что-то еще, выражающее окрашивание звучания. Как другую возможность можно рассм.отреть сохранение EDT (в качестве критерия реверберации) и добавить LE (в качестве критерия раннего бокового звука). При рассмотрении окраски
144
звучания в обоих случаях представляется возможным использовать частотную характеристику EDT (октавные значения, 125— 4000 Гц).
Прежде чем сделать какой-либо вывод, следует учитывать предварительные испытания различных критериев на моделях, а также окончательные испытания в построенных залах. Определенные проблемы уже возникали при применении критериев С и RR в испытаниях на моделях и сравнении результатов этих испытаний с результатами измерений в залах. Мы рассмотрели возможность расширения частотного диапазона до 2—3 октав, чтобы избежать случайных отклонений параметров. Это означает, что мы должны более тщательно воспроизводить натурные ситуации в моделях и соответственно включать более широкую полосу частот.
В тюбом случае оценка тембра может быть результативной только в завершенных залах (если только исследователи не перейдут к сложным методам воспроизведения полного частотного диапазона в моделях с последующей двухканальной записью и прослушиванием музыкальных отрывков).
Уместен вопрос, какие вообще существуют возможности испытаний в завершенных залах? Импульсный метод хорош для пустых залов, но его трудно использовать в заполненных. Попытки использовать оркестр в качестве источника звука (в присутствии зрителей) пока делались только для определения параметров Т и EDT.
Учитывая изложенное, нам кажется разумным продолжить использование EDT в качестве критерия реверберации и LE в качестве критерия боковых отражении. Общий баланс* тогда (предположительно) может быть выражен частотной характеристикой EDT. Это также означает, что мы по-прежнему считаем полезными эксперименты в радиостудиях, о которых было рассказано в гл. 1, с учетом того, что EDT и Т идентичны в студнях средних размеров. Пока мы не рассматривали такой акустический критерий, как интерауральную когерентность (1С). По нашему мнению, нет необходимости анализировать этот критерий как независимый параметр, поскольку он тесно связан с LE. Готтлоб показал, что при определенных условиях IC можно выразить как-
IC ~ранняя небоковая энергия/ранняя общая энергия — 1 — LE .
Скорее всего численные значения LE зависят от метода, который используется при измерении ранней боковой энергии. Метод с применением микрофона с характеристикой направленности в форме восьмерки покажет результаты, отличающиеся
* Имеется в виду, по всей вероятности, спектральный баланс. (Примеч. науч, ред.)
145
ОТ результатов, полущённых Другими методами. Эта проблема может быть решена путем разработки таблиц пересчета.
В некоторых публикациях В. Куль сделал дальнейший упор на чрезвычайную важность боковых отражений. Работая с субъективной оценкой ступеней «пространственности» для некоторых залов, Куль установил зависимость «пространственности» от уровня оркестрового звучания и количества боковых отражений. Он использует количество боковой энергии в интервале 10—80 мс по Отношению к прямой энергии (скажем, в интервале 0—5 мс).
В зависимости от формы и энергетического уровня рассмотренные концертные залы дают значительные различия «пространственности» (прямоугольные залы с боковыми балконами показывают самую высокую ее ступень). Таким образом, можно предположить, что концепция боковой эффективности (LE) вполне оправдана применительно к данным рассуждениям. Численные же значения должны зависеть от того, какое применяется определение, когда речь идет о «количестве боковых отражений».
Различные критерии, рассмотренные в этой главе, не являются раз и навсегда установленными, если говорить о приемлемых значениях и о диапазонах этих значений. Ниже приведены используемые для концертных залов некоторые соотношения основных акустических.параметров.
Среднее значение Диапазон возможных значений
Г, с	2,1	1,4—2.8
EDT, с	2,1	1,8—2,6
С, дБ	0	(-2)-(+2)
RR, дБ	0	(-0,5)—(+0,5)
Боковая эффективность LE пока не использовалась широко, но можно предположить, что ее значения должны быть не ниже 0,3—0,4. Пределы значений Т и EDT взяты по результатам Айсхолдта. Среднее значение С=0 рекомендовано Рейхардтом и Абдель Алимом. Ими рекомендован диапазон значений (—1,6) — ( + 1,6). Это мотивировано тем, что существует некоторая неопределенность в выборе С=0 в качестве оптимального значения, поскольку было обнаружено, что это значение может зависеть от характера музыкального произведения. Диапазон приемлемых для ЕЕ значений весьма предположителен, но соответствует предварительным данным измерений автора.
Рассмотрев, таким образом, проблемы критериев, продолжим модельные испытания с использованием критериев EDT и LE, учитывая иногда критерий С.
Концертный зал в Оденсе. Ранее упоминались три случая измерений LE (гл. 10) и сравнивались измеренные (средние) значения с ожидаемыми значениями (подсчитанными по фор
146
муле, Приведенной в прил. V). Рассмотрим проект нового концертного зала в Оденсе, модель которого в масштабе 1/10 испытана путем измерений EDT, LE и С.
Этот зал предназначен в основном для концертов симфонического оркестра Фина, а дополнительно — для проведения конгрессов. Так же как и в случае с концертным залом в Осло требования, связанные с проведением конгрессов, должны быть обеспечены путем разработки высококачественной системы звукоусиления, однако преобладающими должны быть акустические характеристики, учитывающие звучание симфонической музыки.
Вместимость зала около 1200 мест. Решено использовать простую прямоугольную форму без балконов, но с террасой в задней части зала. Модификации формы возможны в зоне задней части сцены, где размещены места для хора (или публики) (рис. 11.1, 11.2). В качестве несущих элементов конструк-
Рис. 11.1. Концертный зал, Оденсе а — план; б — продольный разрез
147
пии кровли целесообразно с точки зрения экономии использо- ? вать сборные элементы треугольной (в разрезе) формы. Такую i форму сочли вполне приемлемой и с акустической точки зре- ? пия, поскольку она обеспечит значительное рассеяние звука и по своему общему характеру напоминает концепцию «попереч- ; ных балок» (см. гл. 4). Согласились также с тем, что общие j очертания внутреннего потолка могут быть дополнены вертика- S
Рис, 11.2. Общий вид модели концертного зала, Оденсе
148
ЛЬными отражающими перегородками для усиления рассеяния потолочных отражений.
Размер в плане 29X42 м, высота подвесного потолка будет окончательно установлена в соответствии с требованиями модельных испытаний. Высота подвесного потолка от 14 до 16 м не была решающей для значений LE.
Предварительные замеры LE показали, что в некоторых случаях средние значения LE могут превышать ожидаемые. Этот результат соответствует опытным результатам, полученным при испытаниях других моделей прямоугольной формы (например, значепил для Дублинского концертного зала и оперного театра Умео, см. с. 140).
Испытания этой модели позволили получить ряд интересных результатов. Значения С в целом несколько выше ожидаемых, что может быть связано с большим размером «изломов» потолка (см. рис. 11.1,6). Значения LE приведены в табл. 11, прил. V.
Говоря о больших «изломах» в проекте потолка концертного зала в Оденсе, интересно на минуту остановиться на многих случаях, описанных в различных главах настоящей книги, в которых говорится о рассеивающих элементах, как о весьма удачных чертах проекта. Большие вертикальные отражающие перегородки упоминались в связи с утзоновским проектом Сиднейского концертного зала, а также с разработками потолков в залах Латинской Америки. «Поперечные балки» были применены в раннем проекте концертного зала в Осло. При перестройке Университетского зала в Дублине были сохранены колонны на всех стенах в качестве рассеивающих элементов.
Рассеивающие элементы можно рассматривать как свойство внутренних поверхностей зала, однако, они могут быть и полунезависимыми декоративными элементами, например, в виде колец, подвешенных над подиумом (как в окончательном варианте Сиднейского зала). Можно задать вопрос, есть ли границы полезности рассеивающих элементов?
Дж. Боскет говорил о некоторых примерах классических за-лось, что время реверберации явно недостаточно для акустиче-результатом было хорошее рассеяние звука. Он также упо-мичасг исстедования X. Куттруффа по применению рассеиваю-щих элементов в реверберационных камерах. Если для концертного зала можно считать идеальным обеспечение таких процессов нарастания и спада, которые были бы очень близки к статистическим (как было подчеркнуто выше), то едва ли можно преувеличить влияние числа и разнообразия формы рассеивающих элементов, которые могут и должны применяться. Предложение Боскета восстановить роль художника й обеспечить его сотрудничество с архитектором и инженером-акустиком вполне заслуживает внимания.
149
Глава 12. ЕСТЕСТВЕННАЯ И ИСКУССТВЕННАЯ АКУСТИКА
Одно дело сидеть в концертном зале и получать удовольствие от музыки, которое еще более усиливается, если зал обладает высоким акустическим качеством, и другое — воспринимать звучание музыки по радио, или магнитной и граммофонной записи. Суть проблемы заключается в следующем: может ли качество звучания музыки в концертном зале не измениться, проходя через искусственное звено, соединяющее зал со слушателем, находящимся дома.
Пятьдесят лет назад все было просто: примитивный микрофон воспринимал проигрываемую музыку в такой же примитивной студии и весьма узкая частотная полоса воспроизводилась посредством еще более примитивного громкоговорителя. Даже двадцать пять лет назад по радиоканалам передавались только моносигналы, и хотя был построен ряд студий, а частотный диапазон всего сквозного тракта от оркестра до слушателя чрезвычайно улучшился, радиопередачи все-таки можно было сравнить с прослушиванием одним ухом, приставленным к маленькому отверстию в одной из стен студии; так зачастую описывали монопередачи.
Наиболее важным событием в развитии музыкального вещания (включая запись/воопроизведение) было введение стереозвена (двухканальная передача), которое в принципе создавало слуховую иллюзию присутствия в одном помещении с музыкантами. Конечно, есть определенные ограничения, заложенные в замене большого концертного зала или оркестровой студии гостиной средних размеров. Низкочастотные резонансы помещения могут влиять на частотную характеристику воспринимаемого сигнала, такое же действие может оказывать и время реверберации комнаты.
Почти идеальное транслирование все еще требует использования головных телефонов, что в принципе позволяет воспроизводить звуковую картину зала. Запись в зале при этом осуществляется с помощью «искусственной головы», когда миниатюрные микрофоны вмонтированы в ушные каналы макета головы человека. Важно, чтобы «искусственная голова» имела правильные размеры и конфигурацию нормальной головы. При таком расположении и при том условии, что каждый микрофон соединен (посредством двуканальной связи) с каждым из двух головных телефонов, можно приблизиться к идеальному воспроизведению. Локализация оркестра не идеальна, особенно в случае центральной группы инструментов, когда источник кажется расположенным внутри головы слушателя, а не перед ней. Некоторые улучшения все-таки возможны, но это потре-
150
ёует автоматической компенсации произвольных движений гб-ловы слушателя, что создает дополнительные сложности.
Если принять гостиную с ее недостатками за помещение приема яри нормальной стереоаппаратуре и необходимом расстоянии между двумя громкоговорителями и если сохранить «искусственную голову» в оркестровой студии, то можно ощутить себя «присутствующими» в студии с нормальной реверберацией.
Развитие стереовоспроизведения в систему, получившую название квадрофонии, представляется неоправданным, так как при этом нарушается пространственная ориентация оркестра и возникает излишне высокая реверберация. Эти два недостатка не компенсируются ощущением «окружения музыкой», которое является рекламным аргументом при продаже квадрофоничес-ких систем. Ощущение присутствия в концертном зале предпочтительнее ощущения присутствия человека в оркестре.
Пока мы только рассматривали расположение микрофонов в студии, как бы используя систему «искусственной головы». Обычно «искусственная голова» располагается на зрительском месте на значительном расстоянии от оркестрового подиума.
Применимые в настоящее время методы стереоприема звука — это или совмещенные микрофоны (комбинация ненаправленных микрофонов и микрофонов с характеристикой в форме восьмерки) или два направленных микрофона (на расстоянии 20—50 см один от другого), подвешиваемые в обоих случаях перед оркестром. Оба метода уступают методу «искусственной головы», когда предполагается, что воспроизведение будет осуществляться’ посредством стереосистемы в заглушенной гостиной. Ощущение реверберации повышается до более чем нормального уровня, но ощущение присутствия в концертной студии меньше, чем при приеме звука методом «искусственной головы», поскольку студия как бы размещается позади громкоговорителей.
Этот довод явно в пользу развития метода «искусственной головы» для микрофонного приема звука в студиях и концертных залах при радиовещании и звукозаписи.
В принципе «искусственная голова» с встроенными микрофонами создает точную звуковую картину того, что происходит с музыкальной и акустической точек зрения в месте конкретного размещения «искусственной головы» в концертном зале. Это означает, что прямой звук, ранние отражения и реверберирующий звук передаются по двум каналам к слушателям с помощью стереосистемы с двумя громкоговорителями. Тот факт, что человек слушает обоими ушами оба громкоговорителя, несколько меняет звуковую картину, но это может быть исправлено посредством электрических фильтров. Однако слушатель должен сидеть на одинаковом расстоянии от каждого из двух громкоговорителей.
151
Если при определенном положении «искусственной головы» концертный зал имеет удовлетворительные значения основных критериев, то в гостиной можно ожидать удовлетворительного звучания с сохранением акустических особенностей данного концертного зала (при данном положении слушателя).
Концертный зал, имеющий удовлетворительное значение основного критерия, можно также проанализировать с помощью набора различных критериев. Его можно охарактеризовать соответствующими осциллограммами импульсного отклика, дающих амплитуды прямого звука, ранних отражений и реверберации.
Проводя подробные исследования «ясности» («прозрачнос-сти») и «пространственного впечатления» («пространственности»), В. Рейхардт изучил, в частности, большое число синтезированных звуковых полей (с прямым звуком, ранними отражениями и реверберацией, а также с возможностью изменения уровня, запаздывания и направления прихода всех компонентов). Стало возможным сделать субъективные оценки и из 35 различных образцов выбрать одно конкретное звуковое поле, представляющее оптимальные акустические условия, т. е. оптимальные с точки зрения как «ясности», так и «пространственного впечатления». Оптимальное звуковое поле, показанное на рис. 12.1, имело параметры, приведенные ниже. - •
Рис. 12.1. Схематическая осциллограмма, характеризующая оптимальную структуру звукового поля
	Задержка,	Уровень,	Вправление
	мс	дБ	прихода
Прямой звук	0	0	±25°
Первое левое боковое отражение	25	—2,5	35°
Первое правое боковое отражение	45	- -0,5	50°
Потолочное отражение	60	+1,5	50°
Второе правое боковое отражение	75	+ 3,5	120°
Второе левое боковое отражение	90	0	78°
Реверберация	120	+ 3	±45°, + 135°
Рассматривая приводимые данные, можно заметить группировки отражений в интервале от 25 до 80 мс. Мы знаем, что
152
именно в этих пределах запаздывания боковые отражения повышают значения параметров С и RR.
Если трансформировать осциллограмму (см. рис. 12.1) в интегрированный импульсный отклик, то можно графически проиллюстрировать импульсную картину (линейно, как на рис. 12.2,а или в дБ, как на рис. 12.2,6). Из этих графиков выводят
6 ДБ
-1
Рис. 12.2. Интегрированный импульсный отклик а — линейная шкала; б — логарифмическая шкала
ся другие критерии, а именно, крутизна ( а )и время нарастания (RT). Их значения примерно следующие: о~01 дБ/мс, RT ~70 мс. Оба эти значения можно считать оптимальными, особенно значение крутизны. Далее, из импульсной картины можно вывести, что высокое значение будут иметь боковая эффективность (/.£'—0,7—ОД) и индекс «ясности» (около +2дБ).
Возникает вопрос, можно ли получить в существующих залах звуковые поля, приближающиеся к таким идеальным условиям? Что поражает, так это уровни некоторых боковых отражений, которые выше уровня прямого звука.
В качестве примера современного концертного зала, где акустика исключительно искусственная, можно отметить хорошо известный всем Дворец съездов в Москве на 6000 мест. Несмотря на огромные размеры зала естественное Т снижено примерно до 0,9 с, а очень сложная система громкоговорителей, расположенных в боковых стенах и на потолке (за перфорированными поверхностями), излучает прямой звук плюс ряд задержанных отражений и реверберирующий звук. Прием звука производится длинной цепочкой направленных микрофонов, расположенных вдоль края просцениума на уровне сцены. Хотя эта система была разработана в начале шестидесятых годов, звучание в зале отличается очень высоким качеством, а система достаточно совершенная для того, чтобы создавать иллюзию естественной акустики на большинстве зрительских мест. Исключе-
153
йие составляют ближайшие к сцене ряды, где смещение естественного и усиленного звука неполное. Зал используется как для оперы, так и для концертов.*
Новые знания, полученные в экспериментах Рейхардта, в частности, касающиеся создания оптимальных звуковых полей, могут хорошо послужить в деле развития искусственной и естественной акустики. Работая с искусственной акустикой, всегда следует снижать естественную реверберацию до минимума (как в зале Дворца Съездов в Москве) и создавать электроакустическую систему, которая бы полностью доминировала в акустике зала. Здесь возникает следующий вопрос: можно ли в существующем зале, имеющем некоторые акустические недостатки, свести их до необходимого минимума, снабдив зал электроакустической системой (системой, имеющей высокую надежность функционирования)? Или лучше осуществить более сложные (и более заметные) изменения поверхностей, устройство отражателей и т. п., чтобы добиться улучшения акустики?
Естественно, что в каждом конкретном случае будет свое решение. Мы уже говорили о городском театре Мальмё, где улучшения будут получены за счет изменения конфигурации оркестровой ямы, увеличения высоты потолка, а также изменения формы некоторых поверхностей. В качестве другого примера можно рассмотреть возможности улучшения акустических характеристик концертной студии Радиохусета или путем обеспечения искусственной системы, или путем изменения некоторых поверхностей.
Задачей искусственной системы будет увеличение количества боковой энергии. Это невозможно сделать во всех трех зонах размещения зрителей. Места в партере слишком близко расположены к сцене, поэтому любое размещение громкоговорителей и микрофонов будет вызывать опасно высокий уровень обратной связи. Места на втором балконе не требуют улучшения, поскольку они размещены вблизи от задней стены. Количество боковой энергии необходимо увеличить в зоне первого балкона. Микрофонная система приема звука должна состоять из двух гиперкардиоидных микрофонов (на расстоянии 20 см), расположенных в центре перед подиумом. Сигналы должны иметь две задержки, отрегулированные таким образом, чтобы общая задержка для центральных мест первого балкона составляла, например, от 35 до 55 мс, в одном из каналов (например, левом) и от 40 до 60 мс в другом канале (правом).
Звуковые колонки громкоговорителей должны быть расположены горизонтально (как показано на рис. 12.3). При длине, например, 4 м колонки будут иметь малый угол излучения в плоскости, проходящей через центральную ось колонок, и со
* Зал используется и по прямому своему назначению, которое обусловлено его названием — Кремлевский Дворец съездов. {Примеч. ред.)
154
здавать таким образом, минимум обратной связи с микрофонами. Только экспериментальная проверка системы может выявить степень создаваемых ею улучшений.
Путем изменения очертаний поверхностей концертной студии можно увеличить количество боковой энергии. Например, использовать широкую систему отражателей, выступающих из боковых стен и расположенных под таким углом, чтобы направлять отраженную энергию к местам зрителей. Вполне вероятно, что они должны будут располагаться под углом к двум ос-
Рис. 12.3. Предлагаемая система искусственной акустики для концертной студии
новным осям помещения и это сделает их достаточно заметными в зале. Но их эффективность в центральной зоне размещения зрителей будет весьма ограничена по причине больших расстояний.
Можно также работать с подвесными вертикальными отражающими перегородками (экранами), как это осуществлялось в Национальном театре Латинской Америки (см. гл. 5). Одно из преимуществ (предполагаемых) вертикально ориентированных перегородок состоит в том, что при многократных отражениях звука они имеют тенденцию передавать больше энергии в горизонтальных направлениях. Конечно, для улучшения как естественной, так и искусственной акустики необходима тщательная проверка основных критериев (особенно LE) до и после введения каких-либо изменений. Только с помощью такой процедуры можно объективно оценить какие-либо улучшения.
Хотелось бы, чтобы мысли по поводу новых путей в акустическом проектировании залов (открытых результатами исследований акустических критериев, проводившихся на протяжении
155
более чем 20 лет) выглядели оптимистически. Тот факт, что мы обладаем значительными знаниями об идеальном диапазоне основных критериев для концертных залов (или студий) является прекрасным исходным моментом для дальнейшего совершенствования проектов новых залов и реконструкции существующих.
Приятно также сознавать, что основные критерии имеют значительный диапазон приемлемых значений и что другие критерии могут частично зависеть от субъективных оценок или от музыкальных характеристик. Мы уже упоминули индекс «ясности», оптимальное значение которого может зависеть от конкретного музыкального произведения. Недавние эксперименты показали, что, например, запаздывание первого (единичного) отражения в принципе должно меняться в широких пределах в зависимости от характера музыкального произведения. С другой стороны, эксперименты показали, что направление прихода этого первого (единичного) отражения по отношению к направлению на источник может колебаться в пределах угла 55± ±20° и тем не менее создавать оптимальные условия для прослушивания (независимо от того, какое из музыкальных произведений проигрывалось). Поэтому новые критерии, а также графические отображения экспериментально проверенных оптимальных структур отражений можно считать не строгими стандартами, которые необходимо соблюдать, а скорее рекомендациями, которые во многих случаях смогут облегчить работу инженера-акустика и заставить его полагаться не на интуицию, а на более точные знания. Даже при этом ему останется широкое поле проектной деятельности, в которой он может использовать свои решения вместе с решениями архитекторов и других специалистов.
Заглядывая в ближайшее будущее, можно сказать, что эта проектная деятельность по-прежнему будет нуждаться в масштабном моделировании. Поэтому развитие модельных исследований, о которых рассказано на этих страницах; будет продолжаться. Нет сомнения, что к испытаниям физических моделей прибавится, например, моделирование .на ЭВМ, интерес.к которому постоянно растет. Такое моделирование будет полезным для расчета примерных значений основных критериев на основе общей конфигурации зала. Однако оно будет недоста
156
точным при переходе к работе над более тонкими деталями формы поверхностей помещения. Рассеяние звука поверхностями и препятствиями представляет собой чрезвычайно сложный процесс, слишком сложный даже для ЭВМ, но не для масштабных физических моделей.
ПРИЛОЖЕНИЕ I
Процесс нарастания, время нарастания и индекс инверсии
Принято считать, что процесс спада (реверберации) в зале следует экспоненциальному закону:
//==/се«	(1)
где // — интенсивность; 1о — интенсивность при времени t—0.
k = cAI4V,	(2)
где с — скорость звука; А — общее поглощение; V — объем.
Т - и, 16/ А.	(3)
Тогда из (2) и (3):
k = 13,76/ Г.	(4)
Соответствующий	(дополняющий) процесс	нарастания	можно	записать
как
4 = /0(1-е“13-7^).	(5)
Значение времени	нарастания (RT) будет	соответствовать	времени, в
течение которого поступило 50% общей энергии:
Irt^ = 0,5.
Следовательно:
= 1	(6)
(- 13,76/7’)/?7’loge= -0,3;
RT = 0,057'.
Индекс инверсии (II) можно определив как:
// ^7 (среднее в зале)
RT (среднее на сцене)
Приложение II
Процесс нарастания, крутизна и индекс инверсии
Предполагается (как в прил. I), что процесс нарастания дополняет процесс спада:
4 = 70(1-е-^)	(7)
отсюда:
lOlg/f/Zo—lOlgO - е-13.7607).
(8)
157
612—10
Наклон этой кривой может бить записан как
d/dr (10 lg/,/Z0) = d/d/[ 10 lg( 1 - е-13.™,?)] дБ/с (9^ или
13,76 —и, 76/, 7
d / I \	т
На уровне на —5 дБ ниже стационарного получаем:
d /- п । Л(-5дЬ)\ полол 13,76	0,13
°расч = — 1°lg-LT—l1 = CW94-^-	дБ/.МС. (11)
С1 £ \	'0/	*	'
Таблица 1. Измеренные значения RT и а в концертной студии Радиохусета, выраженные в процентах от расс'читанных значений.
I расч — 100 мс,
арасч =0,065 дБ/мс (пустой зал),
"расч =0,087 дБ/мс (имитация слушателей)
Источник звука/микро-фон	Пустой зал с отражателями, RT, мс	Пустой зал без отражателей		Заполненный зал без отражателей а, %
		мс,	%	
Сцена справа /сцена слева	48	70	94	25
Сцена спереди /сцена сзади	55	105	30,5	24
Сцена справа /партер, 6 ряд	70	60	95,5	51,5
Сцена справа /первый балкон, 1 ряд	60	50	115	83
Индекс инверсии	1,26	0,63	0,57	0,36
Примечание. Следует отметить большую разницу в индексе инверсии с отражателями и без них, а также отрицательное воздействие поглощения звука слушателями на индекс инверсии.
Далее можно определить индекс II как
ц_ о(среднее значение на сцене) о(среднее значение в зале)	1
Значения времени нарастания, крутизны и II для концертной студии
Радиохусета приведены в табл, 1.
158
Таблица 2. Измеренные значения крутизны (%) в театре штата Нью-Йорк
Положение микрофона	Модель		Театр	
	Г=0,19 с	7=0,16 с	7=1,9 с	7=1,6 с.
Партер:				
центр	63,6	65,8	60,9	76,4
задние ряды	76,9	101	81,2	105
сбоку	112	123	81,2	145
между центром и боковыми местами	97,5	89,8	81,2	107
четвертый балкон, центр	97,5	82,1	69,6	82,1
В среднем	89,5	32,3	74,8	103
°расчч дБ/мс	0,684	0,813	0,0684	0,0813
Примечание. См. рис. 4.4:
Таблица 3. Значения крутизны (%) в модели главного зала Сиднейской оперы (масштаб 1/10)
Положение микрофона	Условия модели		
	Имитация слушателей		
	поглощающие маты	неопрен	с перегородками
Сцена:			
левая сторона	65	94	120
центр	82	97	112
Партер:			
передние места	81	89	106
центр	46	59	80
боковые места	60	61	79
Бельэтаж:			
центр	75	87	105
боковые, задние места	77	90	90
боковые, передние места	64	93	97
В среднем	68,8	83,8	98,6
159
Крутизна может быть выражена и как:
о = 0,0094 ca.Jp,	(13)
где с — скорость звука;	ат— средний коэффициент звукопоглощения;
р — средний свободный пробег. Уравнение (13) выводится из формулы постоянной затухания k:
k- cajp.
Значения крутизны, измеренные в модели театра штата Ныо-Иорк, выполненной в масштабе 1/10, и в построенном театре указаны в табл. 2 (в процентах от рассчитанной крутизны). Значения крутизны для Сиднейского оперного театра и тетра Метрополитен Опера приведены в табл. 3 и 4.
Таблица 4. Значения крутизны (%) в модели масштаба 1/10 и в построенном зале Метрополитен Опера
Положение микрофона	Модель	Зал
3—5 точек в партере (в среднем)	88	96
2—3 точки на балконе (в среднем)	101	104
Индекс инверсии	0,87	0,93
Приложение 1IL
Процесс спада, EDT и индекс инверсии
Если процесс спада является экспоненциальным (см. прил. I), значения EDT теоретически идентичны значениям Т. Однако измеренные значения EDT могут иметь отклонения в обоих направлениях. Согласно нашей многолетней практике оценок, значения, превышающие значения Т, и значения, равные значениям Т, принято считать удовлетворительными, а значения ниже значений 1 (особенно, если они ниже более, чем на 15—20%) — неудов-лет верительными.
Эту практику может быть придется пересмотреть, поскольку недавние исследования (ем. гл. 11) указывают на то, что убедительным критерием могут стать значения EDT в некотором определенном интервале.
Если бы существовали методы, которые позволяли бы рассчитывать значения среднего свободного пробега в ограниченном временном диапазоне (соответствующем звуковым пробегам между источником и приемником), тогда эти значения могли бы быть использованы для расчета EDT (и крутизны).	•
При использовании значений E1JT для расчета индекса инверсии имеется следующее выражение:
EDT (среднее значение в зале)
EDT (среднее значение па сцепе)
Приводимые ниже таблицы содержат примеры измеренных значений EDT в моделях и в залах, а также расчетные значения // (табл. 5 — 8). В
160
шбл. 9 приводятся результаты измерений значений EDT по различным направлениям * *.
Таблица 5. Примеры измеренных значений EDT в модели масштаба 1/10 и в новом зале Нью-Йоркской Метрополитен Опера
Параметр	Расположение микрофона	
	модель	|	зал
EDT (среднее значение, 5 точек)	0,153	1,83
Т (среднее значение, 5 точек)	0,141	1,87
Т а б л и ц а 6. Расчетные значения II по данным измерений в модели концертного зала в Осло масштаба 1/10 с различной формой потолка
Форма потолка	II, рассчитанный по		—
	крутизне	EDT	
Плоский	0,78	0,92	
«Поперечные балки»	1,10	1.10	
«Радиальные балки»	0,87	0,90	
Т а б т и в а 7ч. Индекс инверсии пля модели оперного зала Сиднейского театра (масштаб 1/10)
Проект	Расположение источника звука			
	Оркестровая яма (октава, 16 кГц)	Сцена	Оркестро- вая яма	Сцена
Плоский потолок	1,15	0,90	—	—
Ступенчатый потолок	1,13	0,97	—	—
Высокий потолок, балконы	1,26	1,15	1,17*	1,11*
Окончательный проект	1,27	1,10	1,22**	1,13**
1 Имеется в виду измерение EDT с использованием направленного микрофона. {Примеч. науч, ред.)
* Среднее значение для октав 8 и 16 кГц.
** Среднее значение для октав 2, 4, 8 и 16 кГц.
161
Таблица 76. Индекс инверсии для оперного зала Сиднейского театра
Условия	Расположение источника звука			
	Оркестровая яма (октава,	Сцена 2 кГц)	Оркестровая яма (среднее з октав 125	Сцена начение для —4000 Гц)
Пустой зал	1,28	1,09	—	—
Полностью заполненный зал	1,52	1,15	1,22	1,1
Т а б л и ц а 8а. Индекс инверсии для модели концертного зала Сиднейского оперного театра (масштаб 1/10)
Проект	Октава, 16 кГц	Среднее значение для октав 2,8 и 16 кГц
Первый проект:		
с отражателями на уровне софитов	1.1	—
ЛОЖ		
без отражателей	1.0)	
Второй проект:		
с отражателями на уровне софитов	1,19	1,11
ЛОЖ		
с отражателями чуть ниже свода	1,13	1,05
Таблица 86.
Индекс инверсии для концертного зала
Сиднейского оперного театра
Условия	Октава, 2 кГц	Среднее значение, Гц 125—4000 | 500—4050	
Пустой зал: отражатели на уровне софитов лож	1,14	1,14	1,18
162
Продолжение табл. 86
Условия	Октава, 2 кГц	Среднее значение, Гц	
		500—4000	125—4000
отражатели немного ниже короны (венца) Зал полностью заполненный:	1,1	1,09	1.U
отражатели на уровне софитов лож	1	0,97	0,99 -
отражатели немного ниже короны	1,04	1,05	1,05
на расстоянии 10,5 м над сценой	1,1	—	1,11
Таблица 9. Концертный тал в Осло, модель в масштабе 1/10. Примеры измеренных значений EDT, средних значений (ненаправленный микрофон) и значений в зависимости от положения направленного микрофона (октава, 16 кГц, Т=0,147 с)
Расположение	Направление микрофона	EDT, с
Партер: центр	Ненаправленный	0,187
	Вертикальное	0,158
	Продольное	0,162
	Поперечное	0,187
сбоку	Ненаправленный	0,174
	Вертикальное	0,168
	Продольное	0,167
	Поперечное	0,186
Балкон, центр	Ненаправленный	0,180
	Вертикальное	0,184
	Продольное	0,178
	Поперечное	0,181
163
Приложение IV
Уровень импульсного отклика в качестве акустического критерия
Уровень импульсного отклика, измеряемый в ряде мест в зале, иногда применяли в качестве критерия распределения звука. Так произошло в случае Национального театра имени Рубена Дарио в Манагуа. Результаты, приведенные в табл. 10, свидетельствуют, что изменения уровня импульсного отклика (так же как значение EDT) очень малы. Это может быть частично приписано системе вертикальных отражателей, подвешенных под потолком зала (см. гл. 5).
Таблица 10. Результаты измерения уровня импульсного отклика
Положение источника	Положение микрофона	Уровень импульсного отклика, дБ	EDT. с
Сцена, правый край, спереди	То же. слева	104	1,79
("пена, центр, спереди	Центр сзади	103.2	2.04
Сцена, правый край, середина	Слева, середина	105.7	2.02
Сцена, правый край, середина	Слева, сзади	104.5	2,01
Сцена, правый край, середина	Цент-,?, спереди	112.7	2,11
Среднее значение на сцене	—	—	2
Центр, спереди	6 ряд, место 28	103,8	2.14
Центр, спереди	13 ряд, место 26	103,8	1,90
Центр, спереди	20 ряд, место 25	101,5	1,88
Центр, спереди	10 ряд, место 5	103,2	2,06
Центр, спереди	Балкон 1-го яруса	105,2	2,02
Центр, спереди	Балкон 2-го яруса	103,4	2.00
Центр, спереди	Балкон 3-го яруса	103,4	2,04
Центр, спереди	Балкон 1-го яруса, слева	103,7	2,11
Среднее значение в зале	—*•	—	2,02
164
Приложение V Ожидаемые значения С, RR и L.E и измеренные значения I.E
Согласно определениям, имеем следующие формулы индекса «ясности* (С), пространственной характеристики RR и боковой эффективности LE:
RR = 101g £^~80 + £%-160 дБ;
г- 0-80
LE= ^~80 -
£°0-S0
Ожидаемые значения, т. е. значения, рассчитанные в предположении процесса спада, соответствующего статистической теории (экспоненциальный спад), могут быть выражены следующими формулами-
C==l01g[(l-p2)/A|AB;
RR = 101g(^=^ + Р-2~.Рз\ дБ;
\ «1 - р2 1 - Р2 !
2Р'~Ръ тЛ- р7 ' где Jp1	_-1з,8 о.шт.
Данные расчета LE, RR и С для значений Т между 1,25 и 2,8 представлены на рисунке. Значения LE измерялись в ряде залов и в моделях Средние значения измерений (%) приведены в табл. 11. Пункты представляют собой модели и залы, описанные в гл. 5, 7, 8 и 10 книги. Серия измерений I—V, проведенных в модели концертного зала в Оденсе, была обусловлена следующими обстоятельствами: I серия - в модели не было рассеивающих поверхностей; II серия — диффузоры на боковых стенах; III серия -- как серия II, но с добавлением вертикальных отражателей на потолке, расстояние между отражателями — 40 см; IV серия — как серия III, но с добавлением подвесных боковых отражателей по обе стороны сцены; V серия — как серия II, но расстояние между отражателями — 20 см, боковых отражателей нет.	г
165
Таблица 11. Значения LE, измеренные в различных моделях и залах, выраженные в процентах от ожидаемых значений
Пункт	Значение LE, %		
	среднее	минимальное	максимальное
Концертный зал Осло:			
без занавеса па сцепе	89,5	56,5	143
с занавесом на сцене	93	21,9	124
Дублинский концертный зал:			
модель	127	93,5	280
Театр в Мальмё:			
модель	64,5	35,3	108
опера	65	32,7	129
Концертный зал в Оденсе:			
модель			
серия			
I	85	5л05	175
II	96	14,8	172
III	108	14,9	195
IV	98	26,3	178
V	92	39,1	160
Концертный зал в «Линкопинге,	114	58	183
модель			
Национальный театр Гватемалы	25,1	8	46,6
Интересно отметить значительное влияние рассеивающих элементов на разницу между минимальными и максимальными значениями LE. Новый проект для города Линкопинга в Швеции был испытан на модели в масштабе 1/10. Проект представляет собой прямоугольный зал с боковыми балконами.
ПОСЛЕСЛОВИЕ НАУЧНОГО РЕДАКТОРА
Начало научному подходу к вопросам акустического проектирования и оценки концертных и театральных залов положили известные работы Сэбипа, связанные с изучением процесса реверберации. Введенное им время реверберации долго оставалось практически единственным критерием оценки акустики помещений различного назначения: Однако постепенно выяснилось, что время реверберации явно недостаточно для акустической оценки залов и особенно отдельных зон слушательских мест в них. Это заставило исследователей искать новые дополнительные критерии акустического качества помещений. С развит нем электронной техники появилась возможность более подробно анализировать начальную часть реверберационного про
166
цесса, характеризующуюся так называемой структурой ранних звуковых отражений. Большую роль здесь сыграли импульсные акустические измерения, послужившие основой разработки большого числа локальных акустических критериев. Следует отметить, что большая часть существующих в настоящее время критериев (что очень важно для акустического проектирования) измеряется на уменьшенных моделях залов. В последние годы все более широкое распространение получают методы моделирования акустики помещений па ЭВМ.
Однако несмотря на весь имеющийся арсенал средств прогнозирования и оценки акустического качества залов, успех достигается далеко не всегда Прежде всего эго касается концертных залов и залов оперных театров. Основная трудность здесь заключается в том. что еще не установлены однозначные связи между объективными акустическими характеристиками музыкальных залов и их субъективной оценкой. Причем проблемной является и сама субъективная оценка как с точки зрения методов ее проведения, так и с точки зрения выбора субъективных критериев. Кроме того, акустическое решение современных музыкальных залов в значительной мере осложняется тенденциями современной архитектуры — строительством относительно низких и широких залов с большими гладкими поверхностями. Определенные трудности возникают также из-за технологических требований и многоцелевого использования залов.
При таком положении большое значение приобретает накопление и использование опыта акустического проектирования концертных п театральных залов. В связи с этим предлагаемая советскому читателю книга видного специалиста в области архитектурной акустики В. Л. Йордана представляет несомненный интерес. Большая часть книги посвящена описанию акустических решений концертных и театральных залов, проектирование и строительство которых осуществлялось при участии автора. Проектирование залов, многие из которых широко известны, велось, как правило, с привлечением техники масштабною моделирования. В процессе строительства, а также в готовых сооружениях выполнялись акустические измерения. Автор приводит данные этих измерений, а также отзывы об акустике сооруженных залов. Значительное место в книге уделено критериям оценки акустического качества залов, проблематике их многоцелевого использования, а также вопросам применения масштабного моделирования при акустическом проектировании.
Необходимо отметить, что помимо обширной практической деятельности Йордан вел большую исследовательскую работу. Он предложил ряд новых объективных критериев акустического качества залов, описание и результаты применения которых даны в основном тексте книги и в приложениях. Такими крите
167
риями являются время реверберации по раннему спаду, время и крутизна нарастания звуковой энергии, критерии, учитывающие важные отражения от боковых стен зала (пространственная характеристика и боковая эффективность) и, наконец, индекс инверсии — критерий, характеризующий различие акустических условий в исполнительской зоне и зоне слушательских мест.
Из перечисленных критериев довольно широкое распространение получило время реверберации ио ранному спаду. Весьма полезным критерием представляется предложенный Иорданом индекс инверсии. Акустическое качество зала до сих пор в основном оценивалось в зоне слушательских мест. В то же время известно, что качество восприятия звуковой программы (особенно музыкальной) зависит не только от акустических условий на месте прослушивания, по и от акустических условий в исполнительской зоне. Предложив индекс инверсии, Йордан положил начало более детальному изучению акустики исполнительской зоны. Пока индекс, инверсии является практически единственным критерием оценки акустического качества зоны расположения исполнителей.
В изложении материала, особенно касающегося акустических критериев и техники масштабного моделирования, автор порой допускает сильные '’прощения и часто не дает необходимы' пояснений. Это, по всей вероятности, связано го стремлением < ге.тять kiiui v доступной для широкого круга читателей в nepin ю очередь для инженеров и архитекторов, связанных < проектированием и строительством залов, а также для читан лей, просто интересующихся архитектурной акустикой. Для такого круга читателей книга безусловно является очень полезной.
Канд. техн, наук Л. И. Макриненко
Список литературы
Глава 1.
Lauritzen, V. Arkiteklen, special issue,	1946, Akademisk Arkitectforening,
Copenhagen.
Jordan, V. L. Arkitekten, special issue, 1946, Akademisk Arkitectforening, Copenhagen.
Zeller, W.Akustische, Zcitschrifl, 3, 1938, p. 32.
Jordan, V. L. Elektroakustiske Undersogelser. Doctoral thesis, Royal Technical College of Copenhagen, 1941.
Jordan, A'. L. .\kuslisclie Zcilschrifl, 5, 1940, p. 77.
von Bekos-,, G. Ann. d. Pliysik, 5, 1934, p. 665.
Jordan, V.'L. J.A.S.A., 19, 1947, p. 972.
Jordan,-V. L Proceedings, 1C7\ 111, Elsevier Publishing Co., Amsterdam, 1959, pp. 922- -925.
Schroeder, M. R. LA.S.A., 40. 1966. p. 549.
Jordan, V. L. Ingenioren, 65,'1956, p. 861.
Глава 2.
Graf, II. Opera for the People, University of Minnesota Press, 1951.
Cremer, L. In Auditorium Acoustics (Ed. R. McKenzie) Applied Science Publishers, 1975.
Beranek, L. Music, Acoustics and Architecture, John Wiley and Sons, New York, 1962.
Winkler, F. Bauwelt, 48, 1957, p. 1349.
Г л а в a 3.
Jorgensen, J. Ingenioren, 62, 1953, p. 361.
Jordan, V. L. Ingenioren, 62, 1953, p. 361.
Moller, C. F. Atkitektur, no. 2, SAR. Forlag, Stockholm, 1975.
Jordan, V. L. J.A.S.A, 47, 1970, pp. 408—412.
Г л а в a 4.
Rayleigh, Lord John. Theory of Sound, vol. II, Chapter XI. Macmillan and Co., London, 1937.
Sabine, W. C. Collected Papers, Dover Publications Inc., New York, 1937, Chapter 1.
Thiele, R. Acustica, 3, 1953, p. 291.
Jordan, V. L. ICA 111, Elsevier Publishing Co., Amsterdam, 1959, p. 922.
Jordan. V. L. Applied Acoustics, 1, 1968, p. 29.
Day, B. Applied Acoustics, 1, 1968, p. 121.
Flegvoid, L. W. Applied Acoustics, 4, 1971, p. 237.
Jordan, V. L. J. Aud. Eng. Soc., 13, 1965. p. 98.
Jordan, V. L. Acustica, 16, 1965/66, p. 187.
Jordan, V. L. J.A.S.A., 47, 1970, p. 408.
Atal, B. S, Schroeder, M. R. and Sessler, G. M. ICA V, Proceedings lb, Elsevier Publishing Co., Amsterdam, 1965, G. 32.
Schroeder, M R. J.A.S.A., 37, 1965, p. 409.
Schroeder, M. R. J.A.S.A. 40, 1966, p. 549.
Jordan, V. L Applied Acoustics, 1, 1968, p. 29.
Jordan, V. L. Ruiidftinklcclin Mitleilungen, 13, 1969, p. 202.
Jordan, V. L. Applied Acoustics, 1, 1968, p. 29.
Г л а к а Б,
Jordan, V. L. J. Aud. Eng. Soc., 13, 1965, p. 98.
Beranek, L. Music, Acoustics and Architecture. John Wiley and Sons, New York, 1962.
169
Jordan, V. I.. J.A SA, 47, 1970, p. 408.
Jordan, V. L. higeniera and Arquitectura, Nov. 1970, pp. 22—25.
Г л а в a 6.
Utzon, J. Sydney National Opera House, 1958, unpublished report.
Utzon, J., Sydney Opera House, 1962, unpublished report.
Jordan, V. L. Journal and Proceedings of the Royal Society of NSW 106, 1973, p. 33.
Hall, P., Todd, L. and Littlemore, D., Sydney Opera House, Stage III, 1968, unpublished report.
Jordan, V. L. Music Room Acoustics, Roval Swedish Academy 17, Stockholm. 1977.
Jordan, V. L. Auditorium Acoustics (ed. R. McKenzie), Applied Science Publishers, 1975, p. 55.
Yeomans, J. The Other Taj Mahal, Longman Australia Printing Ltd, Camberwell, Victoria, Australia, 1973, p. 176.
Глава 7.
Jordan, V. L. Teknisk Ukeblad, Ingeniorforlaget A/S, Oslo, 1977.
Abergh, G. Oslo Konsert Hus, Oslo, 1978 (unpublished report).
Schroeder, M. R. J ASA, 57, 1975. pp. 149—150.
Gerlach, R. E. and Schroeder, M. R. DAGA’76, VDI Verlag, Berlin-West, pp. 255—258.
Г л а в a 8.
Olveczky, M. In: Tealerleknik, Nordisk Kullursekretariat, Copenhagen, 1975.
Глава 9.
Schultz, T. J., Acoustics of the Concert Hail, IEEE Spectrum, June 1965, p. 56 Reichardt, W. and Schmidt, W., Acustica, 17, 1966, p. 125.
Kflrcr, R., Acustica, 21, 1969, p. 370.
Reichardt, W., Abdel Alim, O. and Schmidt, W., Acustica, 32, 1975, p. 126.
Reichardt, W., and Schmidt, W., Acustica, 17, 1966, p. 175.
Reichardt, W. and Lehmann, U., Applied Acoustics, 11, 1978, p. 99.
Schroeder, M. R., Gawron, H. J., Gottlob, D. and Moller, W. J., DAGA’76, VDI Verlag, Berlin-West, pp. 237—240.
Schubert, P., Hochfrequenztechnik.il. Elektrolechnik, 78, 1969, pp. 230—245.
Barron, M., J. Sound and Vib., 15 (4), pp. 475—494.
Глава 10.
Reichardt, W. Private communication, 1978.
Глава 11.
Siebrasse, К F„ Doctoral Thesis, University of Gottingen, 1973.
Gottlob, D., Doctoral Thesis, University of Gottingen, 1973.
Eysholdt, U„ Gottlob, D., Siebrasse, K. F. and Schroeder, M. R., DAGA’75, VDI Verlag, Berlin-West, p. 471.
Gottlob, D., Siebrasse, K. F. and Schroeder, M. R.. DAGA 75, VDI Verlag, Berlin-West, p. 467.
Lehmann, P., DAGA’72, VDI Verlag, Berlin-West, p. 162.
Wilkens, H„ Doctoral Thesis, Technical University of Berlin, 1975.
Eysholdt, U„ Doctoral Thesis, University of Gottingen, 1976.
Lehmann, P., quoted by Cremer, L, in Die Wissenschaftliche Grundlagen der Raumaktislik, Vol. I, p. 484, S. Hirzel Verlag, Sluligail, 1978.
Gottlob, D., Doctoral Thesis, p. 51, University of Gollingen, 1973.
Eysholdt, U., Doctoral Thesis, University of Gollingen, 1976.
Reichardt, W„ Abdel Alim, O. and Schmidt, W., Acustica, 32, 1975, p. 126.
Kuhl, W., Acustica, 40, 1978, p. 167.
170
3rd Symposium of the Federation of Acoustical Societies of Europe on Building Acoustics, 1979, Dubrovnik, Yugoslavia (Yugoslav Committee for ETAN, Beograd, Kncza Milosa 9).
New Aspects of Room Acoustics, Nederlands Akoestisch, Nederlands Akoestisch Genootschap Publication No. 49, 1979.
Gottlob, D_, Neue Aspekte in der Konzertsaalakustik (pp. 44—62)
Bosquet, J., Acoiistique des Salles, section, pp 74—8.
Kuttruff, 11., Acustica, 18, 1967, p. 132.
Глава 12.
Kuhl, W. and Plantz, R., Rundfunktechnische Mitteilungen, 19. 1975. pp. 120— 132.
Boerger, G., and Kaps, U., DAGA’73, VDI Verlag, Berlin-West, pp. 398—401. Reichardt, W., Abdel Alim, O. and Schmidt, W. Z., Elektr. Inform.-u. Energie-technik, 5. 1975, (2), pp. 144—155.
Ando, Y., DAGA’76, VDI Verlag, Berlin-West, pp. 259—262.
Damaske, P., J.A.S.A., 50, 1970, pp. 1109—1115.