На сегодняшний день практически любая площадка проведения мероприятий оснащена мобильными акустическими панелями. Они используются для изменения акустики помещениях - для усиления звучания, а также для оптимизации зала под определенную музыкальную программу. Традиционно мобильные панели использовалась в основном в многоцелевых залах и обычно представляли из себя сменные поглощающие поверхности, расположенные на боковых стенах, занавеси, или навесные элементы. За последние 20-30 лет более продвинутые схемы переменной акустики были реализованы также в специализированных симфонических залах, наиболее яркими примерами являются разработанные компанией Artec комбинированные объемные залы, такие как Лахти или Люцерн.
В течение последних 20 лет были также спроектированы несколько залов с переменным объемом (например, движущийся потолок). Также в настоящее время принято устанавливать, например, «репетиционные» занавеси в концертных залах. Что касается многоцелевых залов, использование мобильных акустических панелей превратилось из просто «грубого» управления реверберацией, к реальной акустической вариативности. В данной статье будет исследовано влияние мобильных панелей, как с точки зрения размещения поверхностей, так и с точки зрения их акустических характеристик. Данные основаны частично на серии измерений, проведенных автором в финских концертных залах в 2000-2003 годах, в сочетании с измерениями в современных залах.
Введение
Несмотря на то, что помещения для проведения выступлений (концертный зал, театр или оперный театр), изначально являются в некотором роде «многоцелевыми», действительно многоцелевые залы, по сути, начали строить с 1930-х годов. Особенно увеличился темп постройки таких залов в 60-х и 70-х годах. Однако эти залы обычно рассматривались как «компромиссные залы» или, скорее, как залы с компромиссными акустическими условиями. Такие мобильные акустические поверхности, как занавес сцены конечно же использовались и ранее, однако первые многоцелевые залы с реальной переменной акустикой появились примерно в 1980-х годах. В основном это были сочетания по типу театр/концертный зал/конференц-зал и т.д. В частности, компании Artec и Russell Johnson начали внедрять идею, что различные виды акустических представлений требуют различных акустических условий зала. В частности, при разработке залов, поддерживающих двойной объем звука, таких, как Центр симфонической музыки Мортона Мейерсона в Далласе, США и концертный зал «Сибелиус-Холл» в Лахти, Финляндия, переменная акустика была внедрена без ущерба для качества акустических выступлений.
Около половины из примерно 35 залов, построенных в Финляндии в период с 1980 по 2000 годов, оснащены фактически мобильными акустическими поверхностями, а не только лишь занавесом сцены и сменными элементами. Однако при исследовании этих залов можно наблюдать, что по большей части данные поверхности не очень эффективны, в частности, на низких частотах.
Хорошо известно, что акустические требования к музыке без усилителей сильно отличаются от требований для музыки с звукоусилителями. Основной проблемой при воспроизведении усиленной музыки в традиционном концертном зале, предназначенном для акустической музыки, является отсутствие контроля звучания на басовых частотах из-за большего периода реверберации на этих частотах и меньшей направленности звуковых систем на этих частотах. Идеальное время реверберации при 125 Гц для зала на 10000 м3 (1000 мест) для усиленной музыки составляет 1,4 - 1,6 с [1], тогда как рекомендуемое время реверберации для акустической музыки будет 2,0-2,2 с [2]. Другими словами, очевидно, что функциональные многофункциональные залы должны иметь переменную акустику не только на высоких и средних частотах, но и на низких частотах.
2. Материалы, используемые для переменной акустики
2.1 Стекловата и аналогичные изделия
В финских многоцелевых залах типичными мобильными акустическими поверхностями являются элементы с наполнителем из стекловаты, размещенные на боковых стенах. Идея состоит в том, что в закрытом состоянии эти элементы будут функционировать как «рассеивающие», а в открытом как «поглощающие».
Характеристики поглощения стекловаты более или менее на 100% обеспечивают поглощение при высоких частотах. Нижняя предельная частота для высокого поглощения будет снижена на одну октаву при удвоении толщины материала, примерно от 1000 Гц для стекловаты толщиной 30 мм, 500 Гц для стекловаты толщиной 50 мм и до примерно 250 Гц для стекловаты толщиной 100 мм . По существу, характеристики для высоких частот останутся прежними. Добавляя тонкую фольгу поверх стекловаты, можно сделать поверхность отражающей на высоких частотах, а резонансная частота пластины улучшит характеристики на низких / средних частотах.
2.2 Занавесы
Занавесы широко используются в залах, как в качестве занавеса на сцене, так и для управления акустикой. Также во многих старых залах они используются в качестве декоративных элементов.
С акустической точки зрения традиционные занавесы представляют из себя обычные пористые поверхности, которые хорошо поглощают высокие частоты и плохо низкие.
На рисунке 4 показано поглощение штор из шерстяной саржи. Несмотря на то, что данные актуальны для штор конкретного производства, они могут рассматриваться в качестве образцовых для тканей с одинарным утком типа мельтон/ шерстяная саржа. Очевидно, что связь между весом и поглощением для простой ткани занавеса не является линейной. Другими словами, увеличение веса, по-видимому, не является необходимым для повышения поглощения на средних и низких частотах. То же самое, по-видимому, и в случае расстояния от стены, увеличение поглощения не находится в линейной зависимости от увеличения расстояния от стены.
2.3 Низкочастотное поглощение (басы)
В течение долгого времени в залах было очень сложно реализовать переменное басовое поглощение. Как показано выше, все традиционные материалы, используемые для изготовления переменных акустических поверхностей, обеспечивают главным образом высокочастотное поглощение.
Новые материалы, разработанные, например, компанией FlexAcoustics, предоставляют новую интересную возможность для переменного поглощения басов [4].
Есть еще одна опция, которую используют, например, в залах с двойным объемом. Она заключается в том, чтобы открыть двери в объем с поглощением. На примере залов Лахти можно наблюдать, что это обеспечивает очень хорошее, более или менее независимое от частот поглощение. По сути, та же идея заключается в использовании крупных панелей с отверстиями, но вместо того, чтобы изолировать пустоту, следует убрать поглощение (например, при помощи занавеса на роликах).
Это обеспечит некоторое поглощение на низких частотах и совсем необязательно будет доставлять неудобства в небольших залах.
3. Примеры залов с переменной акустикой
3.1 Исследование залов 1980-2000-х годов
В ходе исследования, проведенном автором в период с 1998 по 2001 года, было изучено 35 залов, построенных в период с 1980 по 2000 годы [5]. 15 из изученных залов оснащены фактической переменной акустикой: в них используются переменные поверхности в зрительном зале в дополнение к занавесам на сцене.
На рисунке 6 показано изменение времени реверберации в процентах; на рисунке 6A - при использовании переменных поверхностей в зрительном зале, на рисунке 6B - обе поверхности в зрительном зале и на сцене.
Видно, что при использовании только перемещаемых поверхностей в зрительном зале время реверберации изменяется незначительно. При одновременном использовании сценических занавесов изменения на средних и высоких частотах становятся более значительными, однако изменения на низких частотах остаются небольшими.
В некоторых залах, упомянутых выше, отсутствие значительных изменений времени реверберации можно связать с небольшим значением максимального времени реверберации. Однако в некоторых залах максимальное время реверберации достаточно велико, но даже при таких обстоятельствах изменение остается небольшим, и поэтому такой зал акустически не подходит для музыки с звукоусилителями. Для большинства залов в обзоре изменение EDT при использовании сценического занавеса было больше, чем изменение при использовании только переменных поверхностей в зрительном зале.
Для большинства залов в обзоре изменение EDT при использовании ступенчатых штор было больше, чем изменение при использовании только переменных поверхностей в аудитории.
3.2 Современные залы
Некоторые современные залы спроектированы с оснащением более обширными переменными акустическими поверхностями в зрительных залах.
На рисунке 8 показаны результаты измерений в зале Kauniainen «Nya Paviljongen». Этот зал имеет механические шторы на всех боковых стенах, а также на задней стене.
Как можно видеть, изменение занавесей в актовом зале приемлемо, но недостаточно для низких частот. Однако, когда добавляются занавесы сцены, время реверберации становится приемлемым для усиленной музыки.
Зал «Ваная» [Vanaja] в Культурном центре «Веркатехдас» [Verkatehdas] в городе Хямеэнлинна, Финляндия обычно считается одним из лучших многофункциональных залов для музыки со звукоусилителями. Зал был разработан для музыки со звукоусилением и для проведения конференций, однако его акустические параметры также должны позволять слушать симфоническую музыку [7]. В зале установлено четыре потолочных занавеса с двойным роликом, занавесы с одинарным роликом вдоль боковых стен и обычные сценические занавесы. Более того, в боковой части и в глубине сцены имеются стационарные звукопоглощающие элементы, а при демонтаже звукоотражающей ракушки сцена и зрительный зал становятся одним целым.
На рисунке 10 показано измеренное время реверберации и его изменение в процентах. Как видно, потолочные занавесы несколько эффективны на средних и высоких частотах, но реальные изменения в времени реверсирования достигаются путем изменения сцены на мягкую (в случае этого зала, который подразумевает полное удаление звукоотражающей ракушки и добавление занавеса).
4. Дискуссионные вопросы
Понятно, что это упрощенная версия проблемы, представленной здесь. Скорее всего, лучше оценить пригодность залов для усиленной музыки можно было бы, оценив параметры EDT, силы и частоты и, в частности, функцию расстояния от сцены.
4.1. Влияние добавленной абсорбции в зрительном зале
Как правило, эффективность занавесов с точки зрения общего времени реверберации достаточно низкая. Помимо этого, в большинстве залов дополнительные поглощающие элементы в зрительном зале либо вовсе не влияют на реверберацию на низких частотах, либо влияют лишь незначительно.
4.2 Эффект сценических занавесов
Как показали результаты измерений, сценические занавесы/ элементы, размещенные на сцене, в наибольшей мере влияют на время реверберации в зале. Во многих залах это не является проблемой, поскольку это означает, что акустические условия на сцене и в зрительном зале очень различны между собой.
4.3. Изменчивость на низких частотах
Кажется, очень трудно добиться реальных изменений на низких частотах с традиционными переменными поверхностями поглощения (пористые поверхности). Однако можно также утверждать, что в многофункциональном зале размеров в 10000 м3 (таком как зал Ваная) уменьшение времени реверберации на низких частотах От 1,7 с до 1,4 с при 125 Гц, достаточно, чтобы сделать зал подходящим для усиленной музыки.
5. Выводы
В данной статье представлены небольшие залы с мобильными акустическими поверхностями. Исследование проводилось только для времени реверберации и показало, что традиционные поглощающие мобильные поверхности не так эффективны в аудитории и что поверхность вообще не очень хорошо работает на низких частотах.
REFERENCES
- Adelman-Larsen, N. W, Rock and Pop Venues; Acoustic and Architectural Design,
Springer- Verlang, Berlin Heidelberg (2014).
- Barron, M., Auditorium Acoustics and Architectural Design,
E & F Spoon, London (1998)
- Ström S., Romakustisk prosjektering, Prosjekteringsanvisning og datasamling for lydadsorberende materialer og konstruksjoner, measurement report A17,
Sintef, Trondheim (1979)
- Adelman-Larsen N., Thompson E. and Dammerud J.J., On a new, variable broadband absorption product and acceptable tolerances of T30 in halls for amplified music,
Akutek.info
- Kahle E., Personal communication.
- Möller H., Lahti T. and Ruusuvuori A., Acoustical conditions of Finnish concert spaces,
Proc. B- NAM 2002, 26–28.8.2002, Lyngby, 83–90
- Möller H. and Peltonen P., Lateral efficiency in small auditoriums,
Presented at the ASA 75th Convention, New York, May 2004, paper 2aAAa8
- Hyde J.R. and Möller H., Sound Strength in small halls,
Proceedings of the Institute of Acoustics, Vol 28, PT.2 2006
- Möller H. and Hyde J.R., Behavior of Lateral Energy in small concert halls.
Proceding of ICA 2007, Madrid 2007
Henrik Möller
Akukon Ltd, Helsinki, Finland
email: henrik.moller@akukon.fi