Реставрация акустических параметров зала утраченного деревянного театра в Тобольске

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Реставрация акустических параметров зала утраченного деревянного театра в Тобольске

С.Е. Шевцов, В.В. Олефиренко, Е.А. Соменков

В работе представлены результаты реставрации акустических параметров зала утраченного деревянного театра драмы в Тобольске, который был построен в 1889 г. Для оценки звукопоглощения деревянных, оштукатуренных поверхностей театра необходимо было помещение, которое имеет идентичные стены. Такое помещение было найдено в Сургуте. Это музей дома купца Клепикова. Дом был собран по аутентичной технологии из бревен и оштукатурен и побелен изнутри. Проведен эксперимент по выявлению коэффициента звукопоглощения этих стен. Для этого первоначально измерялось время реверберации, из показателей которого по формуле Эйринга вычислялся коэффициент звукопоглощения. Полученные характеристики внесены в компьютерную акустическую модель зала театра. Модель трехмерна и построена на основе сохранившихся чертежа и фотографий. Некоторые детали интерьера построены примерно, так как имеющийся чертеж неполный. В результате расчета в специализированной программе, представлена характеристика времени реверберации, которая сопоставлена с современным нормативом для акустики театров (СНиП 23-03-2003). Найдено соответствие. Выводом данного исследования является заключение о том, что дерево в качестве строительного материала предпочтительнее для обеспечения положительных характеристик звукового поля театра, особенно при проведении спектаклей современных жанров, где используется электроакустическое звукоусиление. Для дальнейшего развития данной темы, в частности достижения большей точности результатов, необходимы измерения в помещениях с бревенчатыми неоштукатуренными стенами и соответствующим расчетом их коэффициентов звукопоглощения.

Ключевые слова: архитектурная акустика, акустическое исследование, звуковое поле зала.

Restoration of acoustic parameters of the hall lost wooden theater in Tobolsk

The study presents the restoration results of the acoustic parameters of the hall of the lost wooden drama theater in Tobolsk city which was built in 1889. To assess the sound absorption of wooden, plastered surfaces of the theater, it was necessary to have a room that has identical walls. This room was found in Surgut. It is a Museum house of the merchant Klepikov. The house was built with authentic technology of logs and plastered and whitewashed from the inside. An experiment was conducted to identify the sound absorption coefficient of these walls. For this purpose, the reverberation time was initially measured, from the indicators of which the sound absorption coefficient was calculated by the Eyring formula. The obtained characteristics are included in the computer acoustic model of the theater hall. The model is three-dimensional and is based on the preserved drawing and photographs. Some parts of the interior are built approximately, as the available drawing is incomplete. As a result of calculation in the specialized program, the characteristic of time of reverberation which is compared to the modern standard for acoustics of theaters (BC&R 23-03-2003) is presented. A match is found. This study conclusion is that wood as a building material is preferable to provide positive characteristics of the sound field of the theater, especially during performances of modern genres, where electroacoustic sound amplification is used. For further development of this topic, in particular to achieve greater accuracy of the results, measurements in rooms with log walls and the corresponding calculation of their sound absorption coefficients are necessary.

Keywords: architectural acoustics, acoustic research, sound field of the hall.

1899 г. в Тобольске по проекту губернского инженера Ф. Д. Маркелова был построен деревянный театр (рис. 1).

Здание - памятник архитектуры, имело почти вековую историю. В 1990 г. произошел пожар, полностью разрушивший театр. В XIX - начале XX вв. в российской провинции возводили деревянные здания театров (в Астрахани, Владимире, Вятке, Новороссийске, Павловске, Ульяновске, Рязани, Якутске и т. д.). Акустические свойства залов напрямую связаны с материалом постройки. Дерево является эффективным звукопоглотителем в области низких частот, поэтому его наличие в архитектурном решении здания выравнивает амплитудно-частотную характеристику звукового поля. Это в свою очередь важно для качественного восприятия речи и музыки, так как превалирование низкочастотной составляющей маскирует сигнал в остальном частотном диапазоне и затрудняет восприятие речи и музыки [1]. Поэтому задача исследования свойств деревянных материалов и звукового поля деревянных театров актуальна. Поскольку такие объекты практически все утеряны, в данной работе описана реставрация акустических параметров, с помощью модельного акустического моделирования.

Рис. 1

Рис. 2. Рисунок ЗБ-модели театра

Рис. 3. В доме купца Клепикова

На основе фрагментов чертежей и старых фото, была создана ЗБ-модель зала театра (рис. 2).

Модель содержит 665 точек и 403 плоскости.

Стены и потолок зала представляли собой оштукатуренные и побеленные или покрашенные бревенчатые поверхности, пол - окрашенные доски на деревянных лагах. Для оценки звукопоглощения таких поверхностей необходимо было помещение, стены которого состоят из деревянных бревен, оштукатуренных и побеленных. Такое помещение было найдено в г. Сургуте. Это музей дома купца Клепикова, собранный по аутентичной технологии из бревен, оштукатуренный и побеленный изнутри (рис. 3).

В этом помещении было измерено время реверберации (таблица).

Пользуясь формулой расчета времени реверберации Г. Эйринга [6], был получен коэффициент звукопоглощения данного помещения в октавных полосах.

Табл. 1. Показатели времени реверберации и коэффициент звукопоглощения а (Сэбин)

На данном этапе принято, что коэффициент звукопоглощения одинаков для всех поверхностей, что на следующем этапе было скорректировано в компьютерной модели. Далее, была создана ЗБ-модель комнаты, в которой проводилось измерение времени реверберации. Количество точек 75, плоскостей 54 (рис. 4).

Уже в модели несколько скорректированы коэффициенты звукопоглощения пола, соответствующие доскам на лагах, взятых из источника [7]. Внесено добавочное звукопоглощение штор, ширмы в углу комнаты, окон. Коэффициент звукопоглощения оштукатуренных стен на основе расчетных данных корректировался для достижения сходства кривой времени реверберации, измеренной и полученной в модели комнаты. Путем подбора удалось получить значения, которые дали близкое соответствие по времени реверберации (см. таблицу).

Рис. 4. ЗБ-модель комнаты дома музея купца Клепикова

Расчет звукового поля утраченного зала. Полученный коэффициент звукопоглощения деревянных оштукатуренных стен был импортирован в модель зала театра. Помимо него в модель были назначены соответствующие коэффициенты сидящих людей, проходов (доски), сцены (доски) и пространства сцены, стены которого обычно не подвергаются какой-либо обработке. Эти стены должны были представлять собой бревна полукруглой, или плоской формы со швами, заполненными паклей. Нам не удалось найти коэффициент звукопоглощения такой поверхности, поэтому взят коэффициент толстых деревянных досок, заимствованный из источника [7]. В дальнейшем планируется осуществить поиск соответствующей конструкции для измерения и расчета.

В результате анализа времени реверберации с обозначенным набором параметров была получена кривая в заполненном зале (рис. 5).

Сравнение значений в области средних частот (с центрами на октавных полосах 500 и 1000 Гц) с современным нормативом показало близкое соответствие: по нормативному документу СНиП 23-03-2003 при воздушном объеме 2300 м3 (коим обладал зал) регламентирующее значение времени реверберации равно 1,15 с. По этому же документу допускается подъем кривой в области нижних частот (ниже 250 Гц) на 20 % и снижение на высокочастотном диапазоне, обусловленном поглощением в воздухе. На рис. 5 видно соответствие данным требованиям.

Акустические параметры, связанные с субъективной оценкой разборчивости речи и ясности фактуры исполняемой музыки, также имеют положительно высокие характеристики.

Заключение

частотный акустический реверберация театр

В результате экспериментального и модельного расчета получены акустические параметры утраченного зала деревянного драматического театра Тобольска. Театр проектировался в 1896 г., когда нормативные требования по акустическому проектированию еще только формировались: первая теория звукового распространения в условиях диффузного поля в замкнутых помещениях была предложена профессором Уоллесом Клементом Сэбином в 1898 г. в американском Бостоне [5]. Это не означает, что инженер Ф. Д. Маркелов предвосхитил эту теорию. Как показывают исследования [3, 5, 6], многие положительные акустические свойства старых объектов были результатом интуитивного поиска и следования законам целесообразности при строительстве. Тем не менее зал театра являлся площадкой, обладающей достаточно высокой репутацией акустики, о чем свидетельствуют несколько постоянных посетителей старого театра, которые были опрошены авторами данной работы.

Строительство подобных залов из деревянного материала - выгодная с точки зрения акустики задача, но требующая преодоления вопросов, связанных с противопожарной безопасностью. Вероятно, что польза есть и в экономической составляющей, в силу разницы цены на соответствующие материалы.

В современных каменных залах повсеместно характеристики звукового поля существенно завышены в низкочастотной области [2]. Использование дерева кардинально решает данную проблему. К этому следует добавить, что умеренный (а не большой) подъем в низкочастотной области это положительный фактор в режиме использовании электроакустического звукоусиления [4], что делает деревянный зал удачным местом для проведения представлений в современных жанрах (мюзикл, эстрадный концерт).

Выражаем благодарность за поддержку Йозефу Рэму, Валерию Хлебникову, Марине Селяниной, Татьяне Исаевой.

Рис. 5. Частотная характеристика времени реверберации зала театра, выполненная в акустической модели

Литература

1. Слуховая система / Под ред. Я. А. Альтмана. - М.: Наука, 1990.

2. Шевцов С. Е., Рубин Л. С. Принципы электронной архитектуры в концерте академической музыки как отдельный тип звукоусиления // Музыка в системе культуры. Вып. 5. - Екатеринбург, 2011.

3. Шевцов С. Е., Мазур Е. А. Акустика тобольского Софийско-Успенского собора // Техническая акустика. - 2016. - № 2.: http://www.ejta.org/ru/shevtsovl (дата обращения: 26.01.2019).

4. Adelman-Larsen N. W., Gade A. C., Thompson E. R. Acoustics in Rock and Pop Music Halls // Audio-Engineering Society. Paper 7141. - 122 (May 2007).

5. Barron M. Auditorium Acoustics and Architectural design. - E&FN SPON, 1993.

6. Beranek L. Concert Halls and Opera Houses. - New York: Springer-Verlag, 2004.

7. Cox J., Peter D. A. Acoustic Absorbers and Diffusors: Theory, Design and Application. - Spon Press, 2004.

References

1. www.ejta.org/ru/shevtsovl (Accessed 26 January 2019).

2. Adelman-Larsen N. W., Gade A. C., Thompson E. R. Acoustics in Rock and Pop Music Halls. Audio-Engineering Society. Paper 7141. 122 (May 2007).

3. Barron M. Auditorium Acoustics and Architectural design. E&FN SPON, 1993.

4. Beranek L. Concert Halls and Opera Houses. New York: Springer-Verlag, 2004.

5. Cox J., Peter D. A. Acoustic Absorbers and Diffusors: Theory, Design and Application. Spon Press, 2004.

Размещено на Allbest.ru