Акустическое решение зальных помещений для речевых программ

Основным показателем акустического качества данной группы помещений является разборчивость речи. Требование высокой разборчивости речи для практики акустического проектирования означает необходимость добиться в помещении небольшого времени реверберации и обеспечить слушательские места интенсивным приятным звуком и интенсивными малозападывающими отражениями. Выполнение этих условий, как правило, гарантирует хорошее восприятие речевых программ. Применение масштабного моделирования целесообразно лишь в тех случаях, когда внутренние поверхности помещения сильно расчленены или включают большие вогнутые элементы.

Рекомендованное время реверберации на средних частотах (500−1000 Гц) в зависимости от объема помещения, предназначенного для речевых выступлений, показано на рис. 5.1. Представленные на рисунке зависимости получены на основе анализа различных литературных данных и включены в настоящее время в рекомендации СЭВ по акустическому проектированию залов. На частотах ниже 500 Гц целесообразно сохранение времени реверберации, показанных на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Рекомендованное время реверберации на средних частотах (500−1000 Гц) для залов различного назначения в зависимости от их объема 1 — залы для ораторий и органной музыки; 2 — залы для симфонической музыки; 3 — залы для камерной музыки, залы оперных театров; 4 — залы многоцелевого назначения, залы музыкально-драмматических театров, спортивные залы; 5 — лекционные залы, залы заседаний, алы драматических театров, кинозалы Допустимо также некоторое увеличение этих значений с таким расчетом, чтобы время реверберациина частоте 125 Гц возрастало не более чем на 30% по сравнению со временем реверберации на частоте 500 Гц. Следует отметить, что время реверберации, соответствующее рис. 5.1. обеспечивается без применения значительного количества специальных звукопоглотителей, если объем, приходящийся на одно место, не превышает 5 м³ — (рекомендуется 4−5м³). При этом, как и в помещениях иного назначения, целесообразно использование мягких (полумягких) кресел с тем, чтобы время реверберации меньше зависело от степени заполнения помещения слушателями.

Решая задачу обеспечения слушательских мест интенсивным прямым звуком, приходится учитывать влияние нескольких факторов. Прежде всего интенсивность прямого звука уменьшается по мере удаления точки приема от источника звука. Кроме того, прямой звук при расстоянии над сидящими слушателями претерпевает дополнительное ослабление за счёт скользящего звукопоглощения, а на высоких частотах-вследствие экранирующего действия голов слушателей. Большую роль играет также характеристика направленности голоса оратора (артиста).

Влияние скользящего поглощения и экранировки слушателями друг друга значительно уменьшается при достаточно большой высоте сцены над уровнем пола первого ряда и профиля пола зала (в партере и на балконах), обеспечивающем хорошую видимость происходящего на сцене. Высоту сцены целесообразно выбирать не менее 1 м, так как в этом случае высота источника звука над уровнем голов слушателей первого ряда получается менее 1, 5 м. При такой высоте источника влияние скользящего поглощения будет небольшим.

Несколько сложнее решаются вопросы удаления слушателей от источника звука и влияние направленности человеческого голоса. С точки зрения максимального приближения слушателей к источнику звука наиболее целесообразной является веерообразная форма плана помещения. Однако при такой форме зала на боковых местах интенсивность прямого звука резко падает вследствие направленности человеческого голоса (аналогические явления наблюдаются также в широких помещениях). Кроме того, при веерообразной форме зала слушатели лишаются боковых отражений, а задняя стена помещения может вызвать эхо. Более рациональный путь сокращения расстояния между слушателями и исполнителямиэто устройство балконов, которые особенно целесообразны при вместимости более 600 человек.

Помимо сокращения длины зала, устройство балконов повышает диффузность звукового поля на низких частотах, на которых обычные элементы отделки не дают достаточного рассеивания. На балконах меньше сказывается влияние скользящего звукопоглощения и обеспечивается, как правило, небольшое запаздывание первых звуковых отражений. Проектируя балконы, необходимо следить за тем, чтобы отношение выноса балкона a₁ к средней высоте подбалконной пазухи h₁ не превышало 1, 5 (рис. 5.2). Это требование относится и к устройству лож. Для пазухи над балконом (если нет возвышения балкона) отношение a₂ /h₂ может быть увеличено до 2. При соблюдении этих требований можно рассчитывать на благоприятные акустические условия на местах расположенных на балконе и под ним.

Очень важным условием является обеспечение слушательских мест интенсивными малозапаздывающими отражениями (интенсивными обычно считаются геометрические отражения от внутренних поверхностейпомещения). Такие отражения становятся необходимыми на слушательских местах, расположенных на расстояниях от источника звука, превышающих 8 м. При этом желательно, чтобы запаздывание первого отражения, приходящего вслед за прямым звуком, на этих местах не превышало 20 мс. Временные интервалы между последующими интенсивными отражениями также не должны быть больше 20 мс. Если считать, как это принято, границей полезности отражений 50 мс, то указанные требования означают, что на любое слушательское место, удаленное от источника звука более чем на 8 м, должно приходить не менее двух интенсивных отражений. При проектировании помещения следует стремиться к тому, чтобы число интенсивных отражений, приходящих в интервале первых 50мс, было, по возможности, большим, особенно на удаленных от источника звука местах.

Лекционные залы. Вместимость лекционного зала, как показывает опыт, не должна превышать 400 мест, а его длина — 20 м. При максимальном объеме на одно место, составляющем 5 м³, указанному пределу вместимости соответствует общий объем помещения, равный 2000 м³. В практике имеются примеры удачно решенных лекционных залов на 500 и более мест, эксплуатируемых в условиях естественной акустики. Однако при вместимости зала более 400 слушателей, как правило, становится необходимым усиление речи лектора.

При проектировании небольших лекционных залов (до 200 мест) условия, обеспечивающие хорошую разборчивость речи, выполняются довольно просто. Приемлемым решением в этих случаях является плоский горизонтальный потолок и прямоугольная форма плана. В более крупных лекционных залах устройство плоского горизонтального потолка уже нецелесообразно. Отражения от передней части такого потолка попадают в первые ряды слушательских мест, для которых достаточная разборчивость обеспечивается прямым звуком. Кроме того, ряды мест в больших лекционных залах обычно круто поднимаются к задней стене, в результате чего при горизонтальном потолке высота в передней части помещения, а следовательно, и запаздывание отраженного от потолка звука получаются слишком большими. Задняя часть горизонтального потолка вместе с вертикальной задней стеной служит причиной неблагоприятного обратного отражения к источнику (см. рис. 3.25).

Распределение звука, отраженного передней частью потолка, можно улучшить путём устройства скоса или специального звукоотражателя, подвешиваемого под потолком (рис. 5.3, a). Для улучшения распределения звука, отраженного задней частью потолка, целесообразно использовать один из вариантов примыкания потолка к задней стене (см. рис. 3.26). Эти варианты помимо ослабления обратного отражения позволяют значительно улучшить разборчивость на задних местах, так как отраженный звук попадает на эти места с небольшим запаздыванием.

В больших лекционных залах весьма существенной становится и форма плана. При плоских параллельных боковых стенах отражения от их участков, прилегающих к зоне расположения источника звука, попадают в передние ряды слушательских мест, причем часто с большим запаздыванием по отношению к прямому звуку. Как и в случае плоского горизонтального потолка, положение улучшается, если участки боковых стен в передней зоне помещения скашивается, как это показано на рис. 5.3, б. Ориентация скошенных участков подбирается таким образом, чтобы отражения от каждого из них попадали в противоположный дальний угол зала. Оставшимся участкам боковых стен также целесообразно придать небольшой скос (10−12^о) Это увеличит долю отраженного звука, поступающего на удаленные от источника места, и ослабит эффект порхающего эха. При значительной длине зала очень полезно устройство потолка, концентрация отражений от которого усиливается по мере удаления от источника звука (рис. 5.4).

Залы драматических театров. В отличие от лекционных залов источники звуков (актёры) в драматических театрах, как правило, располагаются в пространстве колосниковой сцены, оборудованной мягкими декорациями и связанной с залом сравнительно небольшим сценическим проемом. Поэтому большая доля излучаемой актёрами звуковой энергии теряется в сценической коробке, и лишь меньшая доля попадает в зрительный зал. При этом из-за направленности человеческого голоса излучаемая в зал доля звуковой энергии становится ещё меньше в тех случаях, когда актёр отворачивается от зала. В то же время актёры обладают по сравнению с лекторами гораздо более сильными и хорошо поставленными голосами, и, что особенно важно, во время спектакля уровень шума в зале театра обычно ниже, чем в лекционном помещении, так как внимание слушателя приковано к происходящему на сцене. Последние два фактора позволяют компенсировать неблагоприятные условия излучения звука и делать залы театров значительно больших размеров, чем лекционные. Максимальная вместимость зала драматического театра составляет 1200 слушателей, а наибольшее расстояние от последнего ряда до плоскости портала — 27 м. Следует, естественно, стремиться к тому, чтобы сократить указанное предельное расстояние. Наиболее рациональным способом, как уже отмечалось, является устройство балконов. В качестве максимального объема зала драматического театра, соответствующего предельной вместимости, можно рекомендовать 6000 м³

Как и в случае большого лекционного зала, плоский горизонтальный потолок и плоские параллельные боковые стены не являются оптимальным решением. Помимо отмеченных выше недостатков такое решение при расположении источника в глубине сцены может привести к отсутствию первых отражений на значительной площади слушательских мест (рис. 5.5). Средства улучшения распределения отражений от потолка и боковых стен аналогичны изображенным на рис. 5.3. Однако в отличие от лекционного помещения в зале драматического театра скошенные участки потолка и стен следует делать выпуклыми с тем, чтобы слушательские места обеспечивались первыми отражениями при расположении источника как на авансцене, так и в глубине сцены (рис. 5, 6). Примыкающие к порталу участки потолка и стен не следует подвергать сильному членению, в них также не должно быть крупных отверстий. При размещении осветительной галереи необходимо следить за тем, чтобы в поле первых отражений от козырька над порталом и от последующей части потолка не было разрывов. Более удаленные от портала участки боковых стен также целесообразно скашивать, как это показано на рис. 5.6, б.

Часто поверхности стен и потолка театральных залов, дающие первые отражения к слушателям, решаются в виде отдельных элементов (секций). В этих случаях необходимо стремиться к тому, чтобы отражения от соседних элементов перекрывали друг друга. Достаточно просто решается вопрос перекрытия отражений при выпуклой форме соседних элементов. Размеры элементов, от которых строятся отражения, должны удовлетворять условиям применимости геометрических отражений. Эти элементы также не должны иметь больших отверстий и сильных членений. На рис. 5.7. в виде примера показано распространенное в практике проектирования расчленение потолка поперечными секциями. Вариант расчленения, изображённый на рис. 5.7, а, неудачен, так как отражения от смежных секций не перекрывают друг друга, вследствие чего образуются зоны, лишенные геометрических отражений. Варианты, показанные на рис. 5.7, б и в, не имеют этого недостатка, геометрические отражения от соседних секций перекрывают друг друга.

Существенное значение для акустики зала драматического театра, как и любого зала с колосниковой сценой, имеет оборудование сцены. Увеличение количества мягких кулис и декораций на сцене может несколько уменьшить время реверберации зала. Напротив, использование в основном твердых (фанерных) декораций несколько увеличивает время реверберации зала. Кроме того, фанерные декорации могут дать в зал полезные звуковые отражения. Для этого, однако, декорации должны размещаться не слишком далеко от основного места действия (не более 7м) и не должны иметь больших вогнутых поверхностей.