ЗАВИСИМОСТЬ АКУСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗАЛА ОТ ЕГО ФОРМЫ И МАТЕРИАЛОВ ЕГО ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Главная цель акустики – это управление распространяющимся звуком для минимизации эха и шумов, и обеспечения четкой слышимости речи выступающего или богатого звука оркестра. Если не придерживаться правил акустики это может привести к тому, что могут образовываться эхо, фокус звука в одном месте или мертвые зоны в другом месте, гулкость помещения. Зрителям будет некомфортно слушать выступающего, а выступающему будет мешать собственное выступление. Поэтому чтобы выяснить какой формы зал и какие материалы ограждающих конструкций наиболее эффективны для использования, рассмотрим данный вопрос в статье и найдем решение.

Зависимость акустических характеристик зала от его формы.

Выбор формы зала и его геометрических параметров является самым главным в обеспечении необходимых акустических характеристик. И для правильного подбора формы и геометрических параметров необходимо учитывать диффузность звукового поля [5] или же способность звука распространяться равномерно во всех направлениях после отражения от поверхности, время реверберации или время между попаданием прямого звука и отраженного от поверхностей в ухо слушателя, вместимость зала или же воздушный объем на одно место слушателя.

При правильном подборе данных параметров получится избежать появления эха [1] (явление, при котором первые отражения попадают в ухо слушателя с большим запозданием или же явление, которое возникает при слишком большом времени реверберации звука), фокуса [1] или концентрации в одной точке энергии первых отражений (возникает при неверном подборе материалов и формы зала), мертвых зон [3] или зон, в которых отсутствует энергия первых отражений. Эхо и фокус создает гулкость и неразборчивость звука, а мертвая зона, наоборот, глухость.

Несколько правил для правильного выбора геометрических соотношений параметров зала:

- Воздушный объем зала. При выборе общего воздушного объема зала рекомендуется исходить из объема 4-8 м³ на одно слушательское место [2]. В залах с воздушным объемом на одно слушательское место менее 4 м³ время реверберации слишком мало, что создает глухость. В свою очередь, в залах с объемом более 8 м³ на одно слушательское место увеличивает время реверберации и повышает запаздывания звуковых отражений из-за чего может образоваться эхо. И для предотвращения данного эффекта приходиться устанавливать дополнительные звукопоглощающие конструкции.

- Основные параметры зала. Основные размеры зала рекомендуется назначать такими, чтобы отношение длины зала к его ширине и отношение средней ширины зала к его высоте было больше 1 и меньше 2, но не превышало 3. Если же это правило нарушается, то могут возникнуть ухудшения диффузности звука при отношении более 2 или нежелательное запаздывания отражений от боковых стен при отношении менее 1.

Рассмотрим несколько форм залов и их характеристики.

Прямоугольная форма. При данной форме отражения могут не попадать на задние ряды и создавать мертвые зоны. Во избежание этого эффекта можно боковые стены зала немного расширить в глубину, а ближе к сцене наоборот сузить ширину. Также необходимо сделать так, чтобы по мере движения от сцены в глубь зала ряды поднимались, это необходимо для того, чтобы прямой звук также доходил до всех слушателей. Нельзя делать зал слишком вытянутым [1], так как первые отражения не смогут попасть на задние ряды. Потолок также служит отражающей конструкцией и для отражения необходимых звуковых волн его можно сделать наклонным [3] с уклоном в сторону сцены или установить разноуклонные панели на потолок. А для во избежания отражений, создающих эхо на первых рядах, от задней стенки зала используются звукопоглощающие материалы.

Форма неправильного пятиугольника. В залах такой формы в некоторых местах могут пропадать прямые звуковые волны, поэтому в таких залах сцену переносят в центр [5], но тогда возникает другая проблема - нет боковых стен, от которых бы отражались звуковые волны. Решения данной проблемы в том, чтобы была создана многоуровневость и тогда звук будет отражаться от стен между уровнями. Также как и в случае с прямоугольным залом можно сделать наклонный потолок или разнонаклонные панели, крепящиеся на потолок.

Круглая или овальная форма зала. В залах подобной формы первые отражения от стен концентрируются на задних рядах [5] и на первых рядах создаются мертвые зоны. Решением является создание складок боковых стен, которые будут создавать ощущения что зал округлой формы, но и также направлять первые отражения и на дальние ряды. Как и в случае с пятиугольником, чтобы избежать нехватку прямых звуковых волн, сцену переносят в центр и устраиваются наклонные потолки или потолочные панели отражатели.

Зависимость акустических характеристик зала от материалов его ограждающих конструкций.

Первые отражения от задних стен или от пола могут создавать эффект эха, для того чтобы избавиться от ненужных первых отражений используют звукопоглощающие облицовочные материалы.

Звукопоглощающие материалы характеризуются коэффициентом звукопоглощения, который изменяется в пределах от 0 до 1. Если материал имеет коэффициент звукопоглощения ближе к нулю, то звук отражается от данного материала, если ближе к единице, то поглощается. К звукопоглощающим материала относятся те материалы, которые имеют коэффициент звукопоглощения не менее 0,4 [4].

Так для звукопоглощения на задней стенке зала крепятся звукопоглощающие панели. Данные панели имеют коэффициент звукопоглощения от 0,4 до 1,0 в диапазоне частот от 250 Гц до 4000 Гц.

Рассмотрим некоторые материалы и их коэффициенты звукопоглощения (табл. 1) от AcousticTraffic:

Таблица 1.

Коэффициенты звукопоглощения

Из таблицы 1 видно, что большая часть используемых в отделке залов материалов не являются звукопоглощающими. Их можно использовать на боковых стенах или на потолке для обеспечения первых отражений. Но также есть материалы, которые достаточно поглощают звук, например, бархат и кресло с обшивкой бархатом, тканевые декорации (занавес или шторы, если есть окна в зале), специальная акустическая цементно-песчаная (АЦП) штукатурка. Данные материалы можно использовать там, где не первые отражения не нужны.

Рассмотрев несколько видов форм залов, можно сделать вывод, что наиболее простой в реализации и проектировании зал прямоугольной формы, с соблюдением соотношения пропорций длины, ширины и высоты зала для получения оптимального объема на одно зрительское место. А также использование звукопоглощающих панелей в задней части зала для минимизации первых отражений, которые будут направлены на первые ряды и будут вызывать эхо и гулкость, то есть создавать неблагоприятную атмосферу звука. В тоже время использовать деревянные материалы для отделки боковых стен, которые будут отражать необходимые звуковые волны и создавать комфортную атмосферу зрителям как звуковую, так и эстетическую. Потолок с наклоном к сцене и оштукатуренный для создания нужных первых отражений. Пол же устроить ковролином или паркетом для удобства зрителей.