Презентация на тему "Акустика концертных залов"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Акустика концертных залов

• 
  Слайд 2
  

  Создание концертных залов с хорошей акустикой было и остается сложнейшей задачей, которая до недавнего времени решалась исключительно опытом, интуицией и искусством архитекторов и акустиков.

• 
  Слайд 3
  

  Только в последние годы с связи с развитием компьютерных технологий появились возможности для точного математического моделирования акустики залов, но эти методы только начинают развиваться

• 
  Слайд 4
  

  Некоторые общие идеи, исходя из опыта строительства различных концертных залов в течение многих лет, были сформулированы следующим образом :

• 
  Слайд 5
  

  Различные жанры музыки требуют разных акустических характеристик в концертном зале;

• 
  Слайд 6
  

  акустические характеристики, оптимальные для слушателей и для исполнителей, существенно различаются;

• 
  Слайд 7
  

  только лучшие концертные залы мира обеспечивают акустические параметры, оптимальные как для слушателей так и для исполнителей;

• 
  Слайд 8
  

  не существует единого архитектурного решения для концертных залов — большинство акустических требований может быть решено различными архитектурными приемами.

• 
  Слайд 9
  

  Именно поэтому создание концертных залов пока остается еще «искусством на научной основе».

• 
  Слайд 10
  

  В данном разделе будут кратко рассмотрены требования к акустическим параметрам «классических» концертных залов, где звучание музыки непосредственно передаются от исполнителю к слушателю.

• 
  Слайд 11
  

  Современные многоцелевые концертные залы с системой звукоусиления требуют других акустических параметров, которые будут рассмотрены.

• 
  Слайд 12
  

  Хорошее качество звучания музыки в концертном зале требует обеспечения всех упомянутых в субъективных критериев: - жизненности, полноты, пространственности, тембра, баланса, интимности, громкости, отсутствия эха, низкого уровня шумов и т. д.,

• 
  Слайд 13
  

  — а следовательно, и соответствующей структуры и параметров реверберационного процесса, из которых основными являются следующие: - время реверберации, время и направление прихода первых отражений, уровень боковых отражений, отношение энергии ранних отражений к энергии поздних отражений и др.

• 
  Слайд 14
  

  Все эти параметры определяют требования прежде всего к форме и размерам концертных залов, а также к их системам звукопоглощения, звукоотражения и звукоизоляции

• 
  Слайд 15
  

  В концертных залах также можно выделить две различные части: - площадь для оркестра (эстраду) и площадь для зрителей, которая может быть разделена еще на две части — около эстрадную и дальнюю зрительскую часть.

• 
  Слайд 16
  

  Акустические требования к этим частям несколько различаются: - форма и размеры «классического зала» определяются прежде всего требованиями к достижению оптимальных времени реверберации и структуры ранних отражений (время, уровень и направление прихода).

• 
  Слайд 17
  

  Оптимальное время реверберации, как показано на рис. 5.1.15, зависит от вида музыкального исполнения: для органной музыки — 3-5 с, для симфонической 2-2,2 с и для камерной 1,3-1,6 с.

• 
  Слайд 18
  
• 
  Слайд 19
  

  При этом важную роль играет и стиль исполняемой музыки: в период барокко среднее время реверберации было 1,6 с, классической музыки —1,8 с, романтической — 2-2,2 с.

• 
  Слайд 20
  

  Для обеспечения теплоты звучания время реверберации должно увеличиваться на низких частотах примерно на 20%.

• 
  Слайд 21
  

  Это требует разных архитектурных параметров концертных залов: объем на одного слушателя должен составлять 10-12 м3 для органной музыки, 8-10 м3 для симфонической и 6-7 м3 для камерной.

• 
  Слайд 22
  

  Все это ограничивает общую вместимость залов с естественной акустикой 1500-2000 человек (хотя современные залы уже имеют вместимость 2200-2500 человек).

• 
  Слайд 23
  

  Объемы, соответствующие этим вместимостям, — 12000-20000 м3. Размеры и время реверберации наиболее известных концертных залов даны в таблице 5.1.3.

• 
  Слайд 24
  
• 
  Слайд 25
  

  Анализ параметров для лучших залов позволил получить следующее эмпирическое выражение, связывающее время реверберации, объем и высоту зала: (V/T500)m/hmax-\,2S.

• 
  Слайд 26
  

  Кроме оптимального времени реверберации в концертных залах важно обеспечить и другие параметры: - ясность — С80, интимность, коэффициент внутрислуховой корреляции и др. которые также определяются выбором соотношения размеров и формы зрительного зала.

• 
  Слайд 27
  

  В старых концертных залах ширина и высота обычно составляли 20 м и 17 м, это обеспечивало приход первых фронтальных отражений с интервалом 20-30 мс.

• 
  Слайд 28
  

  При уменьшении этих интервалов эстетическое восприятие музыки ухудшается.

• 
  Слайд 29
  

  Если для речевых помещений размер зала определяется его вместимостью, но может быть уменьшен без потери разборчивости речи, то в концертных залах размер определяется требованиями к качеству звучания музыки и не может быть уменьшен ниже некоторого предела (независимо от количества зрителей).

• 
  Слайд 30
  

  В залах малых размеров на местах слушателей образуется слишком плотная временная структура ранних отражений, из-за которой при малом времени реверберации звучание оказывается «плоским»; кроме того, резонансы воздушного объема попадают в слышимый диапазон и вносят дополнительную «окраску» в тембр звучания.

• 
  Слайд 31
  

  Длина зала, как и ранее рассмотренных помещений, ограничивается необходимостью доставки на самые удаленные места от эстрады прямой звуковой энергии достаточно высокого уровня.

• 
  Слайд 32
  

  Однако здесь следует учесть, что голос певца или звук инструмента способен излучать большую мощность, чем речь актера. В связи с этим максимальное удаление слушателя от эстрады может быть увеличено по сравнению с залом драматического театра.

• 
  Слайд 33
  

  Статистические данные, собранные в ходе анализа максимального удаления мест слушателей от эстрады для музыкальных залов разной вместимости, построенных в разных городах мира и известных хорошими акустическими свойствами, показали, что максимальная удаленность слушателей от эстрады в партере не превышает 40 м, а на балконе — 45 м.

• 
  Слайд 34
  

  Ограничения ширины и высоты зала распространяются прежде всего на припортальную часть для обеспечения необходимой структуры ранних отражений; в более удаленной от эстрады части ширина и высота зала может быть увеличена.

• 
  Слайд 35
  

  Ширина зала у портала рекомендуется не более 25 м, а на расстоянии одной трети длины зала — не более 30 м.

• 
  Слайд 36
  

  Высота зала (если принять за уровень пол сцены) у портала не должна превышать 9 м, а на расстоянии 7 м от портала — 10,5 м.

• 
  Слайд 37
  

  Таким образом, при выборе основных размеров концертного зала, равно как и его формы, особое внимание должно быть уделено его припортальной части, занимающей около одной трети, а в больших залах — одной четверти его длины.

• 
  Слайд 38
  

  Эта часть должна быть так спроектирована, чтобы на местах слушателей была сформирована оптимальная структура ранних отражений.

• 
  Слайд 39
  

  Исследования, выполненные на основе измерений, позволили собрать достаточно полный статистический материал по интервалу времени запаздывания первых отражений.

• 
  Слайд 40
  

  Результаты анализа собранных материалов очень хорошо совпадают с результатами субъективных исследований и подтверждают ценность структуры ранних отражений в качестве одного из важнейших критериев качества акустики концертного зала.

• 
  Слайд 41
  

  Например, в залах, известных своими прекрасными акустическими свойствами, время запаздывания первого отражения, приходящего в лучшие места, составляет:

• 
  Слайд 42
  

  в Большом зале Московской консерватории — 21-26 мс, в Колонном зале Дома Союзов — 24-28 мс, в Санкт-Петербургской капелле — 25-30 мс, в Концертном зале в Зальцбурге — 23 мс и т. д.

• 
  Слайд 43
  

  Наличие эстрады вместо сцены в значительной мере обуславливает архитектуру концертного зала, отличающуюся от архитектуры театральных залов.

• 
  Слайд 44
  

  Оказалось не обязательным строить залы по ярусной системе, так как оборудование эстрады жесткими звукоотражающими конструкциями позволяет значительно увеличить уровень отраженной звуковой энергии, приходящей к слушателям в начальном периоде реверберационного процесса, и помогает обеспечить оптимальную структуру ранних отражений. Рис. 5.2.11.

• 
  Слайд 45
  
• 
  Слайд 46
  

  а — две части зала с плавным переходом (концертный зал в Бонне); б — сочетание двух разных форм сцены и зала (концертный зал в Детройте) Это в свою очередь позволяет удалить слушателя от эстрады и увеличить размеры зала.

• 
  Слайд 47
  

  В современных залах используются разные формы зрительного зала для той части, которая примыкает к эстраде (примерно 1/3 общей длины), и остальной его части.

• 
  Слайд 48
  

  Можно заметить два типичных направления при решении их интерьера: единую форму зала с плавным переходом эстрады в зрительный зал

• 
  Слайд 49
  

  (рис. 5.2.11а) и композицию из двух разных форм для зала и сцены (рис. 5.2.116).

• 
  Слайд 50
  
• 
  Слайд 51
  

  Эстрада и ближайшая к ней часть зала: для музыкантов, находящихся на сцене, субъективные параметры, оказывающие наиболее существенное влияние на их качество исполнения, несколько отличаются от параметров, воспринимаемых слушателем.

• 
  Слайд 52
  

  К числу основных из них можно отнести следующие:

• 
  Слайд 53
  

  - время реверберации — процесс затухания в зале должен быть отчетливо слышен в паузах и давать музыкантам чувство опоры;

• 
  Слайд 54
  

  - поддержка — этот параметр позволяет музыкантам слышать себя даже на тихих уровнях;

• 
  Слайд 55
  

  - тембр позволяет оценить влияние помещения на звучание инструментов и на восприятие музыкантами тонального баланса между инструментами в ансамбле;

• 
  Слайд 56
  

  - динамика характеризует динамический диапазон в данном помещении и определяет степень, с которой помещение влияет на динамику исполнения;

• 
  Слайд 57
  

  Слышание друг друга — необходимо для обеспечения ритмической точности, настройки и баланса по уровням; задержка сигналов во времени — если музыканты далеко друг от друга, то возникают слишком большие временные задержки, которые нарушают ритмическую точность и влияют на тембр.

• 
  Слайд 58
  

  Исследования позволили установить, что ощущение поддержки возникает у музыкантов при высоком уровне ранних отражений на сцене (рис. 5.2.12).

• 
  Слайд 59
  
• 
  Слайд 60
  

  Измерения показывают, что в хороших залах их уровень значительно выше порогов слышимости.

• 
  Слайд 61
  

  Для обеспечения слитности исполнения в ансамбле существенное значение имеет величина задержки прямого звука от соседних участников.

• 
  Слайд 62
  

  Результаты исследований показали, что максимальное время задержки должно быть в пределах до 20 мс.

• 
  Слайд 63
  

  Ширина и глубина эстрады (сцены) зависят от числа исполнителей (на каждого должно приходиться примерно 2 м2) и от высоты потолка припортальной части зала.

• 
  Слайд 64
  

  Если потолок сравнительно низкий (ниже 10 м), то могут быть выбраны большая ширина и глубина сцены, т. к. при такой высоте прямой звук и ранние отражения Рис 5 2.12.

• 
  Слайд 65
  
• 
  Слайд 66
  

  Структура отражений попадают к исполнителям (что на сцене важно для их взаимной слышимости) и к зрителям.

• 
  Слайд 67
  

  Если потолки высокие, то для обеспечения первыми отражениями исполнителей и зрителей необходимо ограничить площадь эстрады: ширина не более 15 м, высота не более 10 м.

• 
  Слайд 68
  

  При низких потолках и широких стенах возникают также проблемы с обеспечением необходимого времени реверберации в зрительном зале; кроме того, боковые отражения приходят на сцену слишком поздно и при этом нарушается ощущение ансамбля.

• 
  Слайд 69
  

  При высоких потолках необходимое время реверберации обеспечивается, но общая площадь эстрады оказывается слишком мала. Поэтому в современных концертных залах часто используются навесные панели над площадью оркестра и передней частью зрительских мест

• 
  Слайд 70
  

  (рис. 5.2.13а, б), форма, размер и степень наклона которых подбираются исходя из требований обеспечения первыми отражениями оркестра и зрителей.

• 
  Слайд 71
  
• 
  Слайд 72
  

  Кроме того, в современных больших залах многоцелевого назначения, где оркестр размещается на просторной сцене, используются акустические раковины, состоящие из системы звукоотражающих поверхностей.

• 
  Слайд 73
  

  Такая раковина может быть легко скомпонована в виде трансформируемой системы из отдельных щитов, которыми можно ограждать различные объемы на эстраде при выступлении ансамблей исполнителей.

• 
  Слайд 74
  

  Размеры мобильных щитов должны быть достаточно велики во избежание потерь отраженной звуковой энергии на дифракцию вокруг краев.

• 
  Слайд 75
  

  Эти потери, особенно в области низких частот, становятся ощутимыми, если любой размер щита меньше 5-6 м.

• 
  Слайд 76
  

  В качестве интересного примера может служить зал в Зальцбурге вместимостью более 2000 человек (рис. 5.2.14).

• 
  Слайд 77
  
• 
  Слайд 78
  

  При проведении концертов на эстраде в нем устанавливается трансформируемая раковина, обеспечивающая запаздывание первого отражения на 23 мс.

• 
  Слайд 79
  

  Классические концертные программы проходят при естественных акустических условиях, т. е. без помощи систем усиления звука. Кроме того, в зале ставят оперные и драматические спектакли.

• 
  Слайд 80
  

  Зрительская (дальняя) часть зала: основное требование к ее форме состоит в обеспечении высокой степени рассеяния звука для создания достаточного общего времени реверберации.

• 
  Слайд 81
  

  Возможностей для реализации таких форм зала достаточно много, в настоящее время чаще всего для концертных залов используются следующие формы:

• 
  Слайд 82
  
• 
  Слайд 83
  

  — высокая прямоугольная форма (Shoebox) — рис. 5.2.15а — старейшая форма, используемая как в музыкальных залах во дворцах XVII-XVIII веков, так и в крупнейших концертных залах XIX-XX веков, например Консертгебау (Амстердам, 1888), Мюзик- ферейнсаал (Вена, 1870).

• 
  Слайд 84
  

  Из-за простой геометрии структура звуковых полей в таких залах лучше всего изучена и отмоделирована. Разновидностью являются залы с почти квадратной площадью (рис. 5.2.156);

• 
  Слайд 85
  

  — веерообразная форма с расходящимися стенами и кривыми потолками (Fan), использовалась активно в период 1920 - 1960-х годов, сейчас признана неудовлетворительной из-за бедных боковых отражений (рис. 5.2.15в);

• 
  Слайд 86
  

  — форма с параллельными стенами, высокими потолками, криволинейной задней стеной (Horseshoe) — рис. 5.2.15г

• 
  Слайд 87
  

  Это типичная форма оперных залов, однако она часто использовалась и для концертных залов (например, Концертный зал Макдермотт в Далласе); — террасообразная форма (Vineyard) зала, разделенного на уменьшающиеся асимметрично поднимающиеся блоки. Вертикальные дополнительные поверхности на стенах создают ранние а — высокая прямоугольная форма (Shoebox); б — залы с почти квадратной площадью; в — веерообразная форма с расходящимися стенами и кривыми потолками (Fan); г — форма с параллельными стенами, высокими потолками, криволинейной задней стеной (Horseshoe); д — специальная геометрическая форма (geometric) Рис. 5.2.15.

• 
  Слайд 88
  
• 
  Слайд 89
  

  Формы концертных залов боковые отражения для всех зон зала.

• 
  Слайд 90
  

  Примером может служить зал Берлинской филармонии (1963); — специальная геометрическая форма (geometric), (рис. 5.2.15 д). Такой зал обладает большой гибкостью при настройке акустических параметров, но труден для проектирования.

• 
  Слайд 91
  

  Залы небольшой ширины могут иметь простую форму параллелепипеда; из-за их небольшой ширины количество отражений, приходящих на зрительские места, быстро нарастает со временем и в завершающей части реверберационного процесса становится настолько велико, что образуется достаточная диффузность поля.

• 
  Слайд 92
  

  В залах же со сравнительно большой шириной, как правило, требуется введение звукорассеивающих элементов.

• 
  Слайд 93
  

  Примером могут служить Большой зал Санкт-Петербургской филармонии и Колонный зал Дома Союзов в Москве, где два ряда больших колонн создают высокую степень диффузности звукового поля.

• 
  Слайд 94
  

  В современных залах, которые имеют большие объемы, рассеяние звука достигается членением стен и потолка под разными углами либо расположением на этих поверхностях специальных архитектурных элементов, способствующих рассеянию звука (на- пример, диффузоров Шредера).

• 
  Слайд 95
  

  В качестве материалов для отделки стен и потолка, в первую очередь акустической раковины и ближайших к сцене поверхностей, обычно используется дерево (это способствует созданию красивого тембра).

• 
  Слайд 96
  

  Обязательным требованиям к акустике концертных залов является низкий уровень внешних и внутренних шумов.

• 
  Слайд 97
  

  Требования для концертных залов составляют NC-20 (рис. 5.19), что заставляет применять специальные меры для повышения звукоизоляции в залах; подробнее эти вопросы освещены в специальной литературе

• 
  Слайд 98

  конец