Статьи

ЭКСПЕРТНЫЙ СОВЕТ 10 марта 2017 14:53 / Просмотров: 10127 Акустика

История возникновения залов различного назначения. Классификация залов по назначению и акустическим требованиям

Автор: Анатолий Лившиц

Если верить антропологам, то первые закрытые от прямого воздействия атмосферы пространства, где находились наши предки, были пещеры. Уверен, что доисторические люди хорошо ощущали разницу в общении между собой на открытом воздухе и в пещерах.

Мало того, мы, как и они, хорошо ощущаем эту разницу, когда разговариваем друг с другом, находясь в разных условиях на открытом воздухе. Так, среди большого количества деревьев в лесу, даже на относительно большом расстоянии (5-10 м, например, собирая грибы) мы можем говорить друг с другом, особенно не напрягая свой голос, и при этом нас хорошо слышат и понимают.

Если же мы находимся в «чистом поле», то вести беседу с товарищем, который находится от вас на расстоянии более 3…5 метров уже трудно. Это происходит потому, что в лесу стволы деревьев отражают часть звуковой энергии в сторону слушателя и, тем самым, усиливают громкость прямого звука, пришедшего от головы говорящего к ушам слушающего. То же самое происходит, если вы находитесь рядом с вертикальной стенкой оврага, большим и высоким камнем, в узком горном ущелье.

На открытой местности слушающий получает только малую часть (узкий пучок) той звуковой энергии, которую излучает говорящий, вся остальная, кроме отражённой от земли, безвозвратно рассеивается в небе.

Здесь надо отметить, что условия слышимости между двух стенок, например на узкой улице, чаще лучше, чем в лесу. Это происходит по той причине, что площадь отражающих поверхностей стволов деревьев меньше, чем от сплошных поверхностей стен. Кроме того, и это очень важно, в лесу очень много энергии поглощается густой листвой, ветвями и травой. То есть в лесу много звукопоглощающих поверхностей.

Вспомните свои слуховые ощущения в зимнем и летнем широколиственном лесу – зимой звук в таком лесу прозрачней и громче, если нет глубокого свежевыпавшего снега, летом же звук мягче и глуше.

Теперь вспомним про первобытного человека. Заходя в пещеру, он не только ощущал отсутствие звуков извне (пения птиц, шума ветра в кронах деревьев, дождя, водопада, если он был где-то рядом), он ощущал так же и то, что в пещере хорошо слышно других людей. Исключения могли составлять только очень большие подземные залы, где было непривычно гулко.

Это объясняется тем, что в больших замкнутых объемах с хорошо отражающими звук поверхностями, а поверхность камня очень хорошо отражает звук, практически вся звуковая энергия через короткое время возвращается к ушам говорящего. То есть она возвращается примерно с тем же уровнем громкости, но с некоторым запаздыванием, зависящим от размеров помещения.

Это создает дискомфорт для говорящего, как будто его перебивают в процессе разговора. Для слушателей дискомфорт заключается в том, что на прямой звук от говорящего накладывается через короткий, но в то же время достаточно длинный – более 25 миллисекунд (мс), промежуток времени, отражённый громкий звук. Это приводит к низкой разборчивости слогов, несущих смысл речи. То есть к низкой речевой разборчивости.

Таким образом, на примере созданного природой рукотворного помещения, пещеры, можно сделать вывод о том, что акустические условия в замкнутом пространстве и на открытом воздухе существенно отличаются как для слушателя, так и для говорящего (поющего, играющего).

В общем случае, в замкнутом пространстве, они лучше, так как посторонние уличные шумы сведены к минимуму. А если при этом размеры и форма помещения (пещеры) и взаиморасположение говорящего и слушателей подобраны (случайно оказались) удачными, то речь или музыка будут доставлять наслаждение.

Кстати в столице Финляндии, городе Хельсинки, существует церковь Темппелиаукио, расположенная в естественном гроте (пещере, скале). В ней установлен орган. Прихожане считают акустику пещерного храма при игре органа восхитительной. Забегая вперёд, следует отметить, что по-другому и не могло бы и быть, так как большие подземные пространства из-за малого ослабления звука на стенах и потолке обладают высокой гулкостью. А это как раз хорошо для эмоционального восприятия органной музыки и хорового пения. Кроме того из-за большой неровности стен пещеры звуковые волны отражаются от них в разных непредсказуемых направлениях, что приводит к хорошему «перемешиванию» звуковой энергии между объемами помещения. То есть акустические условия в различных местах замкнутого пространства становятся выровненными.

Вернёмся в доисторические времена. Несомненно, что уже тогда человек столкнулся с таким ярким проявлением волновой природы распространения звука в воздухе, как эхо. Возможно тогда же наиболее любопытные и сообразительные из наших предков, наблюдая за грозой и делая вывод о том, что последующий гром является следствием вспышки на небе, могли заключить, что скорость звука существенно меньше скорости света.

С изобретением огнестрельного оружия, что произошло сравнительно недавно, это стало ещё более очевидным, когда дым от выстрела из орудия был виден значительно раньше, чем звук пришедшей канонады. Если орудие располагалось очень далеко, то у обороняющихся было время спрятаться. Наверное, в то время уже были осуществлены попытки измерения скорости звука в воздухе.

С точки зрения музицирования, повезло тем нашим далёким предкам, которые жили в пещерах или рядом с ними были глубокие и узкие ущелья. Они обратили внимание на то, что звуки в таких местах более громкие, чем на открытых пространствах, кроме того, они и более протяжные. Это придавало действию дополнительную магию и экспрессию. Возможно, это явление ассоциировалось у них с чем то божественным.

Но прогресс не стоит на месте и со временем человечество научилось строить здания. Мы знаем, что уже в древние исторические эпохи, несколько тысячелетий назад, возводились храмы в Персии, Египте, Греции, Риме. Эти сооружения были немалого размера, в них проходили при большом стечении народа богослужения, отчасти напоминающие современные театральные постановки. Об акустической атмосфере в них с уверенностью говорить трудно, так как их интерьеры практически не сохранились.

Однако оставшиеся фрагменты стен и полов, говорят о том, что, по всей видимости, эти помещения были достаточно гулкие из-за их большого объема и присутствия в отделке практически только камня. Колонны, архитектурный декор, деревянные строительные элементы (потолки?), ткани и ковры несколько снижали общую гулкость таких залов.

Кроме того, до нас дошли в неплохом состоянии древнегреческие и древнеримские театры и колизеи, которые являются прямыми прототипами современных зрительных залов. В них не было только крыш. Из-за большой вместимости и габаритов эти сооружения было невозможно перекрыть без использования внутренних колонн. Таков был технологический уровень строительства в те времена. Средиземноморский климат редко препятствовал проведению зрелищ на открытом воздухе. Промежуточные колонны ограничивали бы условия видимости для зрителей и возможности использования сценической площадки.

Про акустические условия таких театров обычно говорят в восторженной степени. Это связано с тем, что если находиться на зрительском месте, то есть на круглом или овальном в плане амфитеатре, то будут хорошо слышны звуки, издаваемые другими зрителями. Это происходит за счёт многократного отражения звука практически вдоль поверхности овала (круга). Отсутствие зрителей, хорошо поглощающих и рассеивающих звуковую энергию, только усиливает этот эффект.

Если же амфитеатр будет наполнен зрителями, а источник звука будет располагаться в его центре, то зрители услышат только прямой звук, пришедший к ним из центра. Этот звук не будет усилен ни отражениями от потолка, которого нет, ни отражениями от стен, так как они не придут в зрительскую зону, а отразятся обратно на сцену и в небо. Кроме того, слушатель в таком заполненном амфитеатре будет испытывать акустический дискомфорт от шума, издаваемого другими зрителями, так как вогнутая поверхность хорошо отражает звуковую энергию вдоль себя. Очевидно, что уже в те времена для избранной публики использовались большие помещения (залы вилл и дворцов) для проведения, как сейчас говорят, зрелищных программ.

В христианскую эпоху строительство приняло больший размах. Появились огромные, даже по нынешним временам, готические соборы, в которых шли не только богослужения, но пел хор и играл орган.

Акустические особенности больших храмов романского и готического стилей примерно соответствуют дохристианским культовым сооружениям того же размера: в них наблюдается высокая гулкость и, как следствие, низкая разборчивость речи. Для органной и хоровой музыки это хорошо, так как при таких условиях она (музыка) воспринимается с большей экспрессией.

Человека охватывает чувство, что звуки льются с неба и полностью обволакивают его тело. Что касается плохой разборчивости слов проповеди, то это было не так важно, так как молитвы знали наизусть, а то, что было не молитвами, передавалось от ближе стоящих к остальным слушателям устно.

В конце средневековья, в эпоху ренессанса, музыка постепенно переносилась из храмов в светские покои правящих особ. Появлялись придворные музыканты и композиторы. Для их игры использовались большие (и не только), залы дворцов и замков. Это были предшественники современных концертных и театральных залов. Но там собиралась только избранная публика.

Представления для простого народа проходили под открытым небом на площадях городов. Эти площадки так же можно назвать прототипами современных концертных и театральных залов, так как по акустической сути отличие их от современных залов только в отсутствии крыши над головой.

На площади собиралась деревянная сцена. Перед ней стояли зрители. Это и было тем, что мы называем партером сейчас. В первых крытых публичных театрах публика так же стояла в партере. Если сцена размещалась вблизи стен какого либо дома по середине одной из сторон площади, то акустически это было наиболее рационально, так как звук от стен этого дома практически без потерь отражался в глубь площади. Другие дома по периметру площади так же отражали звуковую энергию к зрителям.

Чем меньшим был размер площади, тем акустические условия больше напоминали современные зрительные залы. Представления так же можно было слушать через открытые окна комнат в доме или на балконе, не выходя из дома. Эти привилегированные места являлись подобием современных лож и балконов. Оставалось только сделать крышу над площадью, соорудить постоянную сцену, предусмотреть зрительские фойе, буфет, комнаты для артистов и другой театрально-концертной «кухни» и получилось бы здание современного театра.

И такие театры впервые появились в Италии в 16-17 веках. Они не были большими, так как уровень строительной техники не позволял перекрывать большие пролёты зрительных залов без промежуточных опор. Вместимость таких залов редко превышала 500 мест, обычно 250-400. Такие залы были практически в каждом итальянском городе. Многие из них сохранились до наших дней и продолжают работать. Они чем-то напоминают дома культуры, построенные в СССР в каждом городе и крупном селе. И не только по количеству, но и по использованию.

В них изначально ставились музыкально-драматические постановки (такова была специфика развития театрального искусства). То есть они были многофункциональными в современном понимании. Музыканты сначала располагались на сцене, но это было не совсем удобно. Была придумана оркестровая яма между сценой и зрителями. Она долго просуществовала и в драматических спектаклях, пока не была заменена системами звукоусиления с заранее записанными звуковыми сигналами (музыкой, шумом дождя, выстрелами…).

Музыкальные постановки с пением в Италии были очень популярны. Так постепенно возник жанр оперы, который потребовал строительства специальных оперных театров. Относительно недавно, во второй половине 18-го века, в Милане был построен знаменитый театр Ла Скала, а в Неаполе – Сан Карло. Эти театры до сих пор задают тон в театральном мире и знамениты своей акустикой.

Хотя вкусы и мода изменчивы и зрительный зал театра Ла Скала (или его реплика с парижским акцентом Гранд Опера) с большим количеством тканей в отделке сегодня может показаться для ряда слушателей «суховатым» на слух. Однако, обратной стороной этой сухости является хорошая разборчивость. Поэтому в этом зале достаточно чётко различимы отдельные слова арий.

Если вы понимаете итальянский язык, то лучшие залы для вас в этом случае – это залы, построенные в те времена с большим количеством декора и тканей в отделке.

Развитие музыки и, прежде всего, появление светской (не церковной) её ветви привело к появлению концертных залов для публичного исполнения музыкальных произведений. Музыка для королей и дворян продолжала звучать в их дворцах и замках (в России в усадебных домах). Она так же звучала и в оперных театрах. Но проведение симфонического концерта не требует театральных декораций, оркестровой ямы, гримёрных и других театральных помещений. Кроме того, даже большие театральные залы имеют ограниченную вместимость из-за того, что по условиям видимости, очень важной в театре, длина зала не может быть больше 25-28 метров.

Слушая музыку не обязательно видеть исполнителей, поэтому можно использовать более длинные и, поэтому, более вместительные залы. Они стали появляться в городах – центрах европейской музыкальной культуры и при консерваториях. Яркими примерами таких залов являются залы Венского Музыкального Собрания (Wiener Musikverein) и Большой зал Московской Консерватории. Оба зала прямоугольные, имеют большую длину (около 50 м, примерно одинаковые ширину и высоту (18…20 м), и примерно одинаковую вместимость – 1637 (Москва) и 1744 (Вена) места. Зал в Вене построен в 1870 году, в Москве в 1912 году. Они обладают всемирно признанной великолепной акустикой. На сцене (эстраде) таких залов размещаются большие симфонические оркестры, в которых более 100 музыкантов. Часто в таких залах устанавливался орган.

Кроме больших залов строились и залы с меньшей по размеру сценой для размещения камерного состава музыкантов (4-12 человек). Такие залы имеют более узкую сцену и, как следствие требуемых архитектурных пропорций, меньшие габариты и вместимость. Акустические же условия для больших и камерных залов аналогичны. Часто в здании, где размещён большой зал для симфонической музыки, находится и малый зал (залы). Кроме того, для удобства работы оркестра в таких зданиях, как и в современных зданиях музыкальных театров, располагают репетиционные залы для оркестра, солистов, хора, балета.

Одной из ветвей театрального искусства, является цирк. Цирковые представления переместились под крышу самыми последними. Так, первый крытый (стационарный) цирк в России был построен в Санкт-Петербурге в 1827 году. До начала 20-го века цирковые здания строились в Ярославле, Москве, Туле, Саратове, Пензе.

Цирковые представления проходили под аккомпанемент духового оркестра, в котором важнейшая роль отводилась барабану. Дело в том, что для большего эмоционального эффекта кульминационные моменты номера проходят под барабанную дробь или удары тарелок. А так как в цирковом номере много непредсказуемого (как пойдёт…), то исключительно важен визуальный контакт артиста с оркестром. В современных цирках для экономии и создания более ярких музыкальных образов используются звукозаписи, но маленький оркестр или одна ударная установка остаётся для создания именно циркового эффекта прямой связи звука и действия на арене.

Конец 19-го века подарил много технических новинок. Для искусства это было кино. И если первые немые фильмы «крутили» под аккомпанемент пианиста где угодно, постепенно предпочитая строить синематографы, то с появлением звукового кино настала эра строительства специализированных залов для показа кино – кинотеатров. Эти залы изначально предназначались только для прослушивания заранее записанного и электрически усиленного звука. И для таких залов существует только одно акустическое требование – минимальная гулкость.

Глухой зал позволяет свести к минимуму громкость отражений от стен и потолка и, тем самым, максимально хорошо слышать то, что задумано звукорежиссером и записано звукооператором. В первых и последующих больших кинозалах было трудно добиться такого эффекта, так как эффективные трудно горючие, а это важнейшее требование, отделочные материалы появились только в последней четверти 20-го века. Но с их появлением требование к минимальной гулкости залов ещё более возросли, так как появились возможности создания звуковых эффектов, в том числе перемещающегося звука. Например, хлопанье крыльев птицы перемещается по экрану вслед за её полётом. Или когда звук кружит над залом.

С акустической точки зрения кинотеатры достаточно просты в исполнении, так как в них нет противоречивых требований. Достаточно разместить на стенах и потолке необходимое расчётом количество звукопоглотителя и поставить мягкие кино-кресла. Тогда хороший звук обеспечит современная аппаратура объёмного звучания. Но часто большие кинозалы используют и для проведения концертов. Это возможно, но только с использованием систем звукоусиления (отличных от самого кинопоказа).

Однако в этом случае есть ограничения. Так, исполнение современной эстрадной (популярной) музыки под микрофон не вызывает негативных ассоциаций. Наоборот, это вошло в слуховую культуру. Однако, исполнение симфонической музыки со звукоусилением в сильно заглушенных залах, для многих вызывает слуховой диссонанс. Поэтому строительство многофункциональных залов, в которых проводятся различные концерты (со звукоусилением и без него), а иногда и кинопоказ, представляет собой сложную акустическую задачу с несколькими приоритетами. Современное строительство в силу стремления к унификации и экономии все чаще ставит перед инженерами акустиками такие задачи.

От театра, цирка и кино (зрелищ) вернёмся к обычной жизни. Западная Европа со средних веков развивалась с демократическими началами в организации государств. В городах действовало самоуправление (отголосок римского сената и древнегреческих городских собраний граждан), а городские собрания требовали места для их проведения (на улице решать общие вопросы становилось неудобно…).

Строились здания парламентов, городские ратуши, суды. В них так же были залы, но это были залы только для собраний, где только говорили. Акустические требования к таким залам существенно другие, чем к музыкальным залам, но очень близки к залам драматических театров.

Этих требований два – достаточный уровень громкости на всех местах и минимум хорошая разборчивость речи. Такие же акустические условия должны быть и в лекционных залах университетов, учебных классах школ.

Последние появлялись во множестве в 18-20 веках. Постепенно залы собраний (лекционные) стали строиться повсеместно – на производствах, в гостиницах, в выставочных комплексах, библиотеках и торговых комплексах. Они – обязательный атрибут государственных учреждений.

Но в обычной жизни появлялись и другие залы – спортивные и на транспорте. Что касается спорта, то его значительная (плавание, гимнастика, волейбол, баскетбол, хоккей и т.д.) часть переместилась под крышу, в основном, в 20 веке.

Главный для рекламодателей вид спорта – футбол – формально остался на открытом воздухе, но современные стадионы больше похожи на огромные крытые пространства, так как практически все зрительские трибуны имеют крышу над собой, а само поле во время сильного дождя закрывается сдвижной крышей.

Акустические требования к спортивным залам (стадионам) очень противоречивы. С одной стороны в них необходимо обеспечить удовлетворительную разборчивость речи для понимания объявлений, звуковых сигналов арбитра и партнёров по игре. А это требует достаточно заглушенного (без громких отражений) пространства. С другой стороны, на глухом стадионе или в ледовом дворце не будет так сильна фанатская поддержка, которая является серьёзным стимулом для игроков и сама по себе представляет собой важную часть спортивного зрелища.

Противоречие усугубляется ещё и тем, что все объявления и сопровождающая музыка в спортивных залах и на стадионах транслируются через системы звукоусиления, а они для хорошего звучания требуют глухих помещений. В спортивных же залах и на стадионах, в силу специфики их архитектуры и требований к применяемым материалам отделки, очень мало возможностей увеличить звукопоглощение.

С развитием популярной музыки во второй половине 20-го века, концерты такой музыки стали проводить не только в концертных залах и на открытых площадках, но и на стадионах. Громкость и качество звука в этом случае, конечно, практически полностью определяется звуковоспроизводящим оборудованием. Однако с появлением больших крытых спортивных арен и проведения в них регулярных концертов, возникла задача строительства спортивно-концертных залов (арен, стадионов).

Часто такие сооружения приносят прибыль в основном от концертной деятельности, а не от спорта. При проектировании таких сооружений, кроме перечисленных акустических трудностей стадионов, надо дополнительно предусматривать комфортное с акустической точки зрения проведение концертов.

Залы в транспортных сооружениях возникли с появлением железных дорог. Они быстро стали перевозить большое количество людей, которые в крупных городах и на пересадочных узлах требовали места для ожидания поезда. Ожидание требует информирования, а оно очень просто осуществляется речевыми объявлениями. И здесь опять возникли акустические противоречивые требования к залам ожидания. С одной стороны они должны быть тихими и не гулкими (для не утомления людей естественным шумом большого количества пассажиров). С другой стороны такие залы должны быть по архитектурным и гигиеническим (аспирация) требованиям большими, что автоматически приводит к гулкости. А снижение гулкости за счёт мягких и зачастую горючих материалов отделки трудно выполнимо.

Ещё большие проблемы возникают в зданиях крупных аэропортах, которые стали строиться во второй половине 20-го века и в которых одновременно может находиться до нескольких тысяч человек. Кроме буквенных объявлений в таких залах обязательно присутствует речевая информация, и она зачастую более ценна, так как её получение не зависит от того, куда повернута голова человека в тот момент, когда он в спешке ищет правильное направление движения (регистрация, контроль, выход на посадку…).

Итак, мы можем написать классификацию современных залов, к которым предъявляются акустические требования:

1. Зрелищные залы, в том числе:

1.1. Концертные для симфонической музыки

1.1.1. Большие

1.1.2. Камерные

1.2. Концертные для популярной музыки только со звукоусилением

1.3. Концертные для популярной и симфонической музыки (со звукоусилением и без него)

1.4. Театральные

1.4.1. Оперы и балета

1.4.2. Оперетты или музыкальной комедии

1.4.3. Драматические

1.5. Цирковые