Акустика концертно-театральных залов

Классификация помещений для трансляции музыкально шумовых фонограмм. Акустические особенности залов разного назначения.

Общая классификация современных помещений для прослушивания музыки и речи (пения) может быть предложена в следующем виде:

— помещения с «естественной» акустикой, где качество звучания оркестра, хора, солиста, оратора и др. определяется исключительно акустическими параметрами помещения и передача звука происходит непосредственно от исполнителя к слушателю. Именно акустическое сооружение таких залов имеет самую длинную историю (от нескольких столетий до нашей эры до настоящего времени). Несмотря на их несомненные достоинства и высочайшее качество звука, достигнутое в лучших концертных залах мира, они все имеют сравнительно небольшой объем и ограниченную вместимость. По акустическим параметрам такие помещения могут быть разделены на: лекционные залы и аудитории для передачи речи; театральные залы (драматических, оперных театров); концертные залы (филармонические, эстрадные и др.);

— помещения для передачи звука только с помощью системы озвучивания (такой тип помещения появился в начале XX века, примером может служить зал кинотеатра). В таких помещениях качество передаваемого звука в значительной степени определяется параметрами системы озвучивания, хотя акустические характеристики самого зала оказывают также существенное влияние. В помещениях этого типа звук не поступает непосредственно от исполнителя к слушателю, а предварительно проходит сложную систему обработки при звукозаписи и звуковоспроизведении;

— помещения, где передача звука происходит и непосредственно и через систему звукоусиления. Примером таких залов могут служить современные концертно-театральные комплексы. Помещения этого типа могут иметь значительные размеры и вмещать большое количество (до нескольких тысяч) слушателей, при этом качество звука, поступающего к слушателю, в значительной степени определяется уровнем техники звукоусиления, хотя требования к акустической обработке и конструкции таких залов также чрезвычайно высоки;

— помещения для записи и обработки звука (студии звукозаписи, тонателье, радиовещательные и телевизионные студии и т. д.). Это особый вид помещений со специальными требованиями к акустическим характеристикам и, соответственно, к их конструкции.

Они появились только в 30-е годы XX столетия и развиваются в настоящий период быстрыми темпами. Наконец, современные концерты проходят и в открытых помещениях — на стадионах, открытых эстрадах и т. д., что также выдвигает специальные требования к их акустическим параметрам.

Акустика залов драматических театров: акустические требования к залам драматических театров существенно отличаются от требований к лекционным залам и аудиториям. Это вызвано следующими основными причинами:

— в театральном действии важно донести не только семантическую, но и эстетическую информацию, что требует точной передачи тембральных характеристик голоса;

— голос актера (профессионально поставленный) позволяет обеспечить больший динамический диапазон (соответственно большую громкость в зрительном зале);

— источники звука (голоса актеров) находятся на сцене, оборудованной декорациями, поэтому часть излучаемой энергии не попадает в зал (поглощается на сцене); кроме того, актеры находятся в движении, поэтому часть энергии также не попадает в зал из-за направленности человеческого голоса;

— драматическое действие часто сопровождается музыкой, что выдвигает дополнительные требования к акустике зала;

— актер должен постоянно находиться в зрительном и слуховом контакте с аудиторией, что накладывает определенные ограничения на размер и акустические параметры зала.

Все эти требования означают, что акустические характеристики зала должны обеспечивать не только достаточно высокий уровень прямого звука и первых дискретных отражений, что важно для хорошей разборчивости речи, но и определенные направления их прихода, от которых зависят такие субъективные критерии, как пространственность и интимность звучания. Кроме того, время реверберации в таких залах должно быть больше, чем в речевых аудиториях, чтобы обеспечить определенную полноту, жизненность и теплоту звучания. Экспериментальные исследования, выполненные в работе [22], показали, что для того чтобы удовлетворить таким противоречивым требованиям, целесообразно сформировать особую структуру реверберационного процесса: уровень сплошных отражений, начинающихся после участка дискретных отражений, должен быть существенно ниже уровня прямого звука, тогда при сохранении достаточно высокой разборчивости речи время реверберации может быть увеличено. Это можно обеспечить за счет хорошего рассеяния звука на завершающем участке реверберационного процесса.

Исходя из этих требований зал драматического театра может быть разделен на две части с разными акустическими параметрами: околосценическую часть (с сильными ранними отражениями) и зрительскую часть, обеспечивающую хорошее рассеяние и поглощение звука.

Выбор размеров и формы зала определяется вышеуказанными требованиями: длина зала должна находиться в пределах 26-30 м, для сокращения этого расстояния часто используются балконы и ярусы. При правильном проектировании балконов на них приходит достаточное количество ранних отраженных сигналов, для этого глубина балкона D не должна превышать удвоенной высоты зала Н: D < 2Н (рис. 5.2.4). Ширина зала В должна удовлетворять условию 1< L/B < 2, т. е. В ~ 20-22 м. Высота зала обычно составляет 8-14 м: это связано, во-первых, с высотой портала сцены (и устройством осветительной системы), а во-вторых, с обеспечением оптимального времени запаздывания первых отражений от потолка, которое для драматических театров рекомендуется выбирать в пределах 15-20 мс (при этом длина пути отраженного звука будет больше прямого на 5-7 м). Рекомендуется также размещать несколько звукоотражающих панелей на участках потолка, примыкающих к порталу сцены (рис.5.2.5).

Используются панели выпуклой формы, чтобы отражения попадали на все места зрительного зала; материал для панелей также должен быть специально подобран, чтобы не вносить окрашивания в звучание (обычно применяется дерево). Размеры панелей должны быть больше длины волны отражаемого звука (для залов сравнительно больших объемов — не менее 5-6 м).

Большое значение для получения сильных первых отражений имеет оборудование сцены. В частности, наличие только мягких декораций увеличивает поглощение звука. Использование твердых (фанерных) декораций, расположенных не слишком далеко от источника звука (не более 7 м), может увеличить уровень полезного сигнала.

Ширина зала и форма боковых стен у сцены имеют также очень большое значение в формировании структуры первых боковых отражений, максимальное время запаздывания от которых не должно превышать 35 мс. Поскольку площадки первых отражений располагаются в основном на 1/3 части боковых стен, форма плана зала может быть трапецеидальной с расширением до 24-26 м.

Большое влияние на равномерность прихода первых отражений от боковых стен к зрительским местам оказывают размеры и форма простенков между порталом сцены и боковыми стенами. Если они слишком большие, на некоторых местах образуется «акустическая тень». Таким образом, околосценическая часть зала должна формировать сильные первые отражения, т. е. должна быть отражающей.

Зрительная часть зала должна обеспечивать: требуемое время реверберации, которое для драматических театров составляет T= 1,35-1,6 мс в зависимости от объема помещения; создание диффузного звукового поля; обеспечение всех зрительских мест достаточным количеством прямой энергии и энергии ранних отражений, пришедших от передней части зала.

Этим условиям удовлетворяют классические залы драматических театров, построенные по ярусной системе, — например зал Александрийского драматического театра в Санкт-Петербурге (рис. 5.2.6). Пересечение стен ярусами и балконами способствует рассеянию энергии и обеспечивает ее значительное поглощение за счет чередования отражающих (барьеры ярусов) и поглощающих (зрители) полос. При такой системе зрительные залы могут иметь объемы от 4000 до 10000 м3 (в среднем 6000 м3). Объем на одного зрителя составляет V/N ~ 4,5 м3. В залах, построенных по ярусной системе, обычно не требуется дополнительных поглотителей. Общая форма зрительного зала при ярусной системе может быть выбрана достаточно произвольно (прямоугольная, трапецеидальная, овальная), однако она должна способствовать рассеянию звука.

В залах, созданных по другим системам (рис. 5.2.7), требуется размещение дополнительных звукопоглощающих материалов и введение звукорассеивающих элементов на стенах и на потолке.