На главную: Строительное дело
Вход
Строительное делоПромышленное стр-воКонцертные залыАкустические свойства залов
НЕ понравилась
0
Понравилось

Акустические свойства залов

Акустические свойства залов определяются архитектурным проектом. Современное состояние архитектурной акустики не дает возможности полностью снабдить архитектора знаниями, которые позволили бы ему самостоятельно проектировать зал с хорошими акустическими свойствами. Поэтому необходима совместная работа архитектора и акустика на всех стадиях проектирования, начиная с составления задания. Это позволит избежать многих ошибок, приводящих к акустическим дефектам, которые, как правило, уже невозможно исправить в готовых проектах. Приведенные здесь сведения, не претендуя на полноту изложения, помогут архитектору познакомиться с основными акустическими требованиями к архитектурно-строительной части концертных залов. В данной главе не указаны те новые работы по архитектурной акустике, которые еще не подтверждены практическими результатами. Более подробные сведения но архитектурной акустике можно получить из специальной литературы (см. библиографию).

Все современные залы по акустическому благоустройству делятся на три группы:

  1. Залы с естественной акустикой, т. е. помещения, в которых зрители слушают звучание голоса или инструмента непосредственно и где качество звучания зависит только от акустических свойств помещения. Вместимость таких залов до 3000 чел. ;
  2. залы, в которых слушают звучание и непосредственно, и при помощи системы звукоусиления. Их вместимость может быть до 4500 чел. ;
  3. залы, в которых слушают звучание только при помощи звуковоспроизводящей аппаратуры. Вместимость таких залов не ограничена и может достигать 10-15 тыс. чел. (Московский Дворец спорта).

Для концертов наиболее приемлемы залы 1-й группы, так как большая часть музыкальных программ значительно лучше звучит в условиях естественной акустики. Лишь некоторые номера эстрадных концертов заранее рассчитаны на звукоусиление. Поэтому эстрадные и многожанровые концертные залы оборудуют системой звукоусиления. К акустическим свойствам таких залов предъявляются в принципе те же требования, что и к залам с естественной акустикой.

Решение системы звукоусиления в залах 3-й группы также зависит от архитектурного решения зала и может быть затруднено при плохих акустических свойствах этих помещений. Электроакустическое благоустройство систем звукоусиления залов является самостоятельной инженерной проблемой. Поэтому мы будем рассматривать и основном требования к залам 1-й группы.

Акустические качества помещений. предназначенных для передачи речи, и помещений, предназначенных для передачи музыки, различны. Объективной оценкой речевого помещения является разборчивость, которая может быть выражена процентной артикуляцией. Оценка качества музыкальных помещений не является чисто физической проблемой, так как связана с индивидуальными эстетическими требованиями слушателей. Здесь многое зависит от музыкального вкуса и расположения слушателей, качества исполнения, привычки к определенному помещению.

Однако существуют общие требования к акустике концертных залов и к архитектурно-строительным характеристикам, от которых зависит акустическое качество помещения.

Хорошие акустические условия могут быть достигнуты в помещениях, где выполнены следующие основные требования:

  • все места слушателей хорошо обеспечены прямой звуковой энергией, а также энергией ранних отражений определенной структуры;
  • в помещении создано диффузное звуковое поле, исключающее возникновение эха, концентрацию звука и другие нежелательные явления;
  • время реверберации зала, заполненного слушателями, соответствует величине и назначению помещения;
  • посторонние шумы сведены к минимуму.

Это требования архитектурной акустики и лишь последнее из них зависит от звукоизоляции.

Нужного соотношения в распределении прямой и отраженной звуковой энергии, а также создания диффузного звукового поля, исключающего нежелательные явления, добиваются в зале путем правильного выбора объема зала и его вместимости; взаиморазмещения слушательских мест и игровой площадки; формы зала в плане и разрезе; размеров, профиля и местоположения отражающих поверхностей и отдельных архитектурных элементов; характера и количества звукопоглощающего материала и его размещения.

Обеспеченность слушательских мест достаточной звуковой энергией

Интенсивность звука в зале резко падает с удалением от источника (исполнителя) вследствие распространения звуковой энергии по объему помещения, значительного звукопоглощения слушателями и звукопоглощения ограждающими поверхностями и архитектурными элементами.

Для залов с естественным звучанием (без звукоусиления) мощность звучащих источников (человеческий голос, музыкальный инструмент) является ограниченной. Поэтому существуют пределы удаленности слушателей от демонстрационной площадки, ограничения объема помещения н численности слушателей.

В залах для литературных концертов максимальная удаленность слушателей от демонстрационной площадки (эстрады) не должна превышать 27 м. В камерных залах эта величина может быть равна 30 м, а в больших филармонических залах - еще больше, по не должна превышать 45 м. Вместимость залов следует выдерживать в пределах, указанных в табл. 17.

Кубатуру на 1 слушательское место (включая объем эстрады) следует принимать в зависимости от вместимости по расчетной кривой, приведенной на рис. 30 [17]. Для удовлетворения рассматриваемого требования необходимо также правильно запроектировать зону демонстрационной площадки и размещение слушательских мест.

Таблица 17: Рекомендуемые пределы вместимостей залов для разных видов концертов

Концерты Вместимость ыла (число мест)
Литературные 200-600
Камерные250-800
Большие филармонические 600-3000
Эстрадные (эстрадные оркестры)600-2000
Акустические свойства залов

Рис. 30. Кривая рекомендуемого объема зала на одного слушателя.

В концертных программах большое место отведено выступлениям оркестров и хоров. Для хорошего слитного звучания всех инструментов оркестра и избежания эха (для исполнителей и для слушателей в первых рядах) оркестр должен быть размещен на площади шириной не более 22 м. Хоры, имеющие несколько другую специфику звучания, могут располагаться на более широкой площадке - до 46 м (рис. 31).

Но так как требования оркестра к ширине эстрады более жесткие (22 м), то для площадок, предназначенных для выступления хора и оркестра, следует ширину площадки ограничить требованиями для оркестра.

Рис. 31. Максимальные размеры зон размещения оркестра и хора...

Рис. 31. Максимальные размеры зон размещения оркестра и хора согласно требованиям акустики: 1 - зона размещения оркестра; 2 - зона размещения хора; а - красная линия эстрады

Чтобы оркестр воспринимался как единое целое (при расположении его на эстраде, а не в оркестровой яме) без усиленного звучания отдельных инструментов, минимальная удаленность слушателей от оркестра должна быть равной 6. 5 м.

Традиционное размещение оркестра и хора на игровой площадке (см. рис. 12 и 17) создает направленное распространение большей части звуковой энергии в сторону дирижера. Меньшая часть звуковой энергии распространяется в боковые стороны н назад. Поэтому при расположении слушателей вокруг игровой площадки основную массу их следует размещать перед оркестром, меньшую - с боков и наименьшую (если это предусмотрено планом зала) - сзади. Чтобы до слушателей, сидящих сзади оркестра, доходило слитное звучание всех его инструментов, места слушателей резко приподнимают над уровнем игровой площадки («Ройал-фестивал холл» в Лондоне и филармония в Западном Берлине).

Чтобы довести до слушателей как можно больше прямой звуковой энергии, не следует допускать преград (в виде конструкций или впереди сидящих слушателей) на пути распространения звуковой энергии от источника к слушателю. Обычно это достигается подъемом планшета сцены по отношению к полу зрительного зала и созданием уклона пола зоны слушательских мест, а также за счет попланного подъема исполнителей на игровой площадке. Такое решение уменьшает поглощение прямого звука впереди сидящими слушателями и экранирование рядов слушателей.

Как правило, превышение рядов, обеспечивающее хорошую видимость, является достаточным и для хорошей акустики.

Первые звуковые отражения

К слушателям в зале поступает прямой звук непосредственно от исполнителей и ряд звуковых отражений от ограждающих поверхностей зала.

Первые звуковые отражения (однократно отраженные от поверхностей зала на пути от исполнителя к слушателям) имеют достаточную интенсивность и усиливают прямой звук от исполнителя, улучшая слышимость и разборчивость. При этом полезными будут только такие отражения, время запаздывания которых по отношению к прямому звуку не превышает 30 мс. На рис. 32 показан в виде лучей ход прямого звука от источника и ход первых отражений (с углом падения, равным углу отражения) от потолка и стен, приходящих к слушателю в точку С. Чтобы получить достаточную интенсивность звука на каждом месте, необходимо всех слушателей, удаленных от источника звука более чем на 8 м, обеспечить помимо прямой звуковой энергии первыми полезными звуковыми отражениями. Для речевых залов время запаздывания первых отражений (по сравнению с приходом прямого звука) не должно превышать 15-20 мс (т. е. разность хода прямого и отраженного звука должна составлять не более 7 м).

Рис. 32. Графическое построение отражения звуковых лучей

Рис. 32. Графическое построение отражения звуковых лучей: И - источник звука: С -слушатель: N - нормаль к отражающей поверхности; a1 - угол падения; а2 - угол отражения (a1 = a2)

При расчетах времени запаздывания отраженного звука высота источника над полом эстрады принимается равной 1, 5 м (уровень рта исполнителя), а высота точки приема над полом - 1, 2 м (уровень уха сидящего слушателя). Для музыкальных залов допустимо увеличение времени запаздывания первых звуковых отражений до 30 мс (10 м). Последовательные запаздывания дальнейших отражений (по отношению к прямому звуку) также не должны превышать указанные значения (20).

Для получения первых полезных отражений (направленных не в передние ряды, где достаточная слышимость прямого звука, а к более удаленным слушателям) вблизи демонстрационной площадки применяют звукоотражающие конструкции массой не менее 50 кг/м2 из материалов, хорошо отражающих звук.

Обычно передняя часть потолка выполняется в виде наклонного или выпуклого отражателя (залы Филармонии и Музыкальной академии в Берлине) или делается специальный отражатель, подвешенный под потолком («Имабери-сити холл» в Японии). Последний обычно устраивают в залах со слишком высокими потолками, от которых первые отражения придут к слушателям со временем запаздывания больше допустимого.

Высоту потолка в этой части зала или подвески отражателя определяют либо графическим построением отраженных лучей (см. рис. 32), либо путем моделирования. Как правило, высота не превышает 10 м.

В современной практике проектирования потолок часто выполняют в виде расчлененных секций. Это приводит к положительным результатам, если выбрано правильное очертание секций, дающее хорошее рассеяние отраженного звука, перекрывающего отражения от соседних секций (рис. 33). Секции, показанные на рис. 33, Б, неудовлетворительны, так как отражения от смежных секций не перекрывают друг друга. Эти же соображения относятся и к форме потолка (раковины) демонстрационной площадки, так как исполнителям и дирижеру необходимо слышать одновременно сбалансированное звучание всех инструментов. Примером расчлененного потолка демонстрационной площадки может служитьлетним концертный зал на 3000 мест в Сочи.

Рис. 33. Форма поверхности потолка

Рис. 33. Форма поверхности потолка: 1 - акустически благоприятная; Б - акустически благоприятная; 1 - зона слушательских мест, пшенная полезных отражений

При выборе очертания боковых отражающих поверхностен в плане также следует руководствоваться приведенными выше требованиями [9]. Рабочая высота боковых отражающих поверхностей 3-4 м от уровня иола. При плоских параллельных боковых стенах отражения от их передней части у демонстрационной площадки приходят к первым рядам слушателей с большим запозданием, если ширина зала велика.

Поэтому ширина зала у демонстрационной площадки рекомендуется: в лекционных залах до 15 м, залах для литературных концертов до 20 м, в больших филармонических залах до 22 м.

Распределение отраженного звука по поверхности слушательских мест

Выполнение условия правильного распределения первых полезных отражений в зале исключает применение в нем вогнутых поверхностей, концентрирующих отраженный от них звук [9]. При запаздывании отраженного звука (> = 50 мс) в зале возникает сильное эхо, но и при небольшом запаздывании получается неприятная местная неравномерность звукового поля, которая перемещается по залу вместе с перемещением источника звука на демонстрационной площадке.

Поэтому, как правило, не следует проектировать зал в плане круглой, овальной или другой формы с вогнутыми поверхностями стен и с куполами или сводами. Во избежание концентрации звука радиус кривизны вогнутой задней стены зала R должен не менее чем в 2 раза превышать глубину зала (расстояние от внутренней поверхности вогнутой стены до наружной кромки эстрады или красной линии сцены), а радиус кривизны потолка R в большом зале должен быть по крайней мере в 2 раза больше высоты помещения (рис. 34).

Применяемые в зале вогнутые фокусирующие поверхности следует расчленять. Если же боковые стены (или другие поверхности) зала параллельные и гладкие, то от них появится многократное отражение звука и возникает так называемое «порхающее эхо». Избежать этого можно небольшим отклонением стен от параллельности (3- 5°) в плане и небольшим наклоном их внутрь зала в разрезе (зал музыкальной академии в Берлине).

С точки зрения волновой теории звука, в зале не должно быть двух или более повторяющихся размеров. Поэтому форма зала в виде куба или квадрата в плане является плохой [36].

Диффузное звуковое поле

Первые полезные звуковые отражения обеспечивают разборчивость речи и ясность звучания музыки. Более поздние отражения при определенных условиях дадут дополнительное качество звучания в зале: для речи - естественную тембровую окраску, для музыки - полноту и живость.

Рис. 34. Отражения от вогнутых поверхностей

Рис. 34. Отражения от вогнутых поверхностей: А - от задней стенки; Б - от потолка; 1 - недопустимое положение центра кривизны; 2 - допустимое положение центра кривизны; О - центр кривизны; И - источник звука; Ф- точка концентрации отраженных лучей: R - радиус кривизны поверхности; L - расстояние от источника звука до вогнутой поверхности; Н - высота помещения

Эти качества зал приобретает, если в нем создано диффузное звуковое поле. Для этого необходимо, чтобы вся площадь слушательских мест была равномерно покрыта поздними, рассеянными звуковыми отражениями, приходящими из всех направлении.

Большие гладкие ограждающие поверхности зала не создают в нем диффузного звукового поля. Оно достигается членением поверхностей зала и введением таких элементов, как колонны, балконы, лоджии и т. п. Для получения хорошего отражения или рассеяния необходимо, чтобы отражающие поверхности имели линейные размеры не менее 1, 5 длины волны падающего на них звука.

Поэтому размеры отражателей вблизи демонстрационной площадки должны быть по ширине не менее 5-6 м с тем, чтобы при перемещении источника звука (исполнителя) в игровой зоне обеспечивалось равномерное покрытие всей площади слушательских мест первыми направленными полезными отражениями. Для получения рассеянных (диффузных) отражений расчлененные поверхности должны иметь ширину 1, 5-2 м, глубину 0, 5-1 м при шаге членения 2-4 м.

Если же на этих крупных элементах сделать дополнительные более мелкие членения, то будет получено рассеяние в широком диапазоне звуковых частот. При этом наибольший эффект дают элементы криволинейной выпуклой формы.

Рекомендуемые соотношения глубины, шага и ширины элементов членения поверхности приведены на рис. 35.

Акустические условия для балконов благоприятны, если отношение выноса А к средней высоте подзаконного пространства h (рис. 36) не более 1, 5. Если над балконам нет выше расположенного балкона, то отношение А2: h2 может возрасти до 2.

Время реверберации

Достаточность диффузности лукового поля зала определяется г о гулкостью. Количественно она оценивается временем реверберации зала, которое будет различнымдля залов разного назначения и объема [17].

Рис. 35. Размеры членений диффузно отражающей поверхности

Рис. 35. Размеры членений диффузно отражающей поверхности: А - область эффективного рассеяния отраженного звука; а - глубина профилировки, см; б - ширина элемента, см; в - период членения, см; частота. Гц

Рис. 36. Целесообразные пропорции балконного пространства

Рис. 36. Целесообразные пропорции балконного пространства: 1 - пространство пол балконом: A1< = 1, 5h1 (A1 - глубина подбалконного пространства: h1 - средняя высота подбалконного пространства): 2 - пространство над верхним балконом: А2< = 2h2 (А2 - глубина балкона: h2 - средняя высота надбалконного пространства)

Зависимость времени реверберации от объема (для частоты 512 Гц) показана на рис. 37. Чтобы время реверберации зала не зависело от степени заполнения его слушателями, кресла в нем должны быть мягкими с обивкой, пропускающей воздух, т. е. с большим звукопоглощением.

Время реверберации на стадии рабочего проекта рассчитывается для частот 125, 500, 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000 и 8000 Гц. Для частот до 1000 гц включительно время реверберации вычисляют по формуле Эйринга:

Акустические свойства залов

где Т - время реверберации, с; суммF - суммарная площадь внутренних поверхностей, м2; ln(1-а) - функция среднего коэффициента звукопоглощения; V - объем зала. м3.

Рис. 37. Зависимость оптимальных значении времени реверберац...

Рис. 37. Зависимость оптимальных значении времени реверберации от объема помещения при частоте 512 Гц: 1 - хоровая н органная музыка: 2 - легкая музыка: 3 - средине значения для музыки; 4-средние значения для речи

Для частот выше 1000 Гц начинает сказываться молекулярное поглощение звука в воздушном объеме зала, и формула (4) изменяется:

Акустические свойства залов

где все значения те же, что и в формуле (4), а коэффициент 4т учитывает поглощение звука в воздухе и зависит от температуры и относительной влажности воздуха.

При расчете времени реверберации заполнение зала слушателями следует принимать равным 75%. Однако может оказаться (особенно при большой кубатуре на одного слушателя), что это время больше требуемого оптимального значения. В таком случае во внутреннюю отделку зала необходимо ввести звукопоглощающие материалы [26], которые следует располагать на поверхностях, не дающих первых направленных полезных отражении. Обычно звукопоглотитель размещают в верхней части боковых стен, иногда на задней стене и на части потолка, не дающей ранних отражений. Более точно эти участки определяют специальными построениями с использованием метода мнимых источников. Для увеличения диффузности звукового поля в зале и для более эффективного звукопоглощения звукопоглощающий материал лучше размещать отдельными плоскостями размером 1-5 м2. При этом не следует закрывать ими поверхности пазух над и под балконом. Кроме того, звукопоглощающие конструкции должны соответствовать интерьеру зала и отвечать санитарным и противопожарным требованиям [19].

Звукоизоляция

Хорошие акустические условия в концертном зале определяются также его звукоизоляцией. Общин уровень посторонних шумов, проникающих в концертный зал [29], не должен превышать в октавных полосах значений, указанных в табл. 18.

Таблица 18: Допустимый общий уровень проникающих в зал шумов

Среднегеометрические частоты октавных полос. Гц Уровень шумов. 1 дБ
63 63
125 52
250 45
500 39
1000 35
2000 32
4000 30
8000 28

Примечание. Допустимые уровни шумов, вызванных установками вентиляции и кондиционирования воздуха, на 5 дБ ниже указанных в таблице.

Для выполнения этого условия следует прежде всего избежать расположения концертного здания вблизи шумных предприятии и магистралей.

При выборе архитектурно-планировочной схемы здания необходимо помнить, что окружающие зал помещения защитят его от пропитания уличных шумов.

Помещения с сильными источниками шумов и вибраций (вентиляционные камеры, насосные, шахты лифтов и их машинные помещения, трансформаторные и т. п. ) не должны примыкать к залу и другим помещениям, требующим тишины (радиостудии, радио- и телекоментаторским и т. п. ). В перечисленных выше помещениях с шумными установками кроме их надлежащего расположения в здании следует предусматривать вибро- и звукоизоляцию [35], а также устанавливать специальные устройства по глушению шумов.

Зрительное восприятие в концертном зале Зрительное восприятие в концертном зале Вспомогательная игровая площадка для оркестра Вспомогательная игровая площадка для оркестра
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.

Смотрите также

 
 
 
Регистрация | Забыли пароль? | Контанкты | Правила
Последние комментарии | Теги | Каталог ссылок
О сайте | Карта сайта | Наша команда | Список пользователей
Статистика | RSS | RSS отзывов
2009 © DeloStroika.ru - Сайт представляет Вам материалы по строительной тематике: строительство домов, коттеджей, ремонтные работы в доме и ремонт в квартире. Самостоятельно Вы сможете научиться строить гараж, построить баню, построить бассей и другие хоз. постройки. Видео раздел предлагает к просмотру материалы внутренней отделки и интерьера помещений Вашей квартиры.
* При полном или частичном использовании материалов сайта, активная (dofollow) гиперссылка на страницу материала обязательна.
Запросов: 2 (0.00222)
Rambler's Top100