Разборчивость речи в зале и способы ее улучшения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский архитектурный институт

(Государственная академия)

Реферат на тему:

Разборчивость речи в зале и способы ее улучшения

Москва, 2016



Введение

Возможность слышать лектора, оратора или артиста практически необходима в той же мере, как возможность видеть происходящее на сцене или эстраде. Однако в прежнее время строители, обращая внимание на условия видимости, пренебрегали нередко условиями слышимости или так называемой акустикой зала.

Пренебрежение это было почти общим явлением, и в наше время существует много зал, посещая которые можно быть заранее уверенным, что там слышно плохо. Только в последние годы, благодаря успешным изысканиям в области акустики, удалось поднять интерес к этому вопросу, доказав, что обеспечение удовлетворительной слышимости не представляется чем-то случайным или делом удачи, но осуществимо надлежащими техническими средствами как при постройке новых, так и приспособлении существующих помещений.

В настоящее время ни один строящийся театр, зал собраний или крупная аудитория не минуют специального контроля акустических условий для обеспечения надлежащей слышимости, что создает необходимость знакомства с ними не только для проектировщиков и строителей, но и для лиц, ведающих эксплуатацией подобных сооружений.

В чем же состоит секрет акустического благоустройства и является ли оно делом исключительной трудности и сложности?

Неудачные попытки прежде времени действительно окружили разрешение этого вопроса ореолом таинственности. Сюда относятся также опыты по воспроизведению акустически удачных помещений, приводившие нередко к плачевным результатам. Прошлый век был веком бесплодного искания акустической формы зала, которая так и не была установлена. Подойти вплотную к разрешению вопроса удалось лишь путем полного охвата задачи со всех сторон, с учетом всех технических средств и сознательного выбора размеров, формы и материала, обеспечивающих в совокупности акустическое благоустройство помещения.



Глава 1. Явление звука

Физическая природа явления звука имеет сходство с явлением света, так как то и другое представляют колебательное движение. Однако для распространения звука требуется наличие упругой среды, свет же может распространяться и в пустоте или так называемом мировом эфире. Таким образом в физическом значении звук есть волнообразное состояние материи, а свет - волнообразное состояние эфира.

Физическое явление звука имеет несравненно более широкие пределы, чем физиологическое. Под этим последним разумеются лишь те случаи волнообразного состояния материи, которые воспринимаются органом слуха как звуковые. В природе имеются многие виды колебаний упругой среды, обладающие большей или меньшей частотою по сравнению с звуковыми. Пределами частоты звуковых колебаний обычно принимается частота от 15 до 20000 колебаний в секунду, причем эти пределы могут изменяться в зависимости от индивидуальных особенностей слухового аппарата наблюдателя. Звуки, применяемые в музыке, дают от 20 до 4000 колебаний в секунду. Еще ограниченнее различие в частоте колебаний звуков человеческого голоса, составляющее от 80 до 1000 колебаний в секунду при пении и значительно менее при речи.

Явление звука происходит по определенной схеме. В эту схему входят: источник звука, звукопроводящая упругая среда и воспринимающий аппарат. Источником звука служит некоторое тело, подверженное колебательному движению. Упругая среда, в которой это движение происходит, служит для распространении этих колебаний по различным направлениям и передачи их воспринимающему аппарату непосредственно или с переходом их предварительно из одной упругой среды в другую и т.д. Воспринимающим аппаратом служит орган слуха, доводящий до сознания наблюдателя раздражения слуховых нервов. Для осуществления звука необходимо наличие всех указанных элементов схемы. Без источника звука нет звуковых колебаний, без упругой среды неосуществимо распространение колебаний и, наконец, без слухового аппарата нет звукового ощущения, и, несмотря на наличие физического явления звуковых колебаний, физиологическое явление звука отсутствует.

В замкнутом пространстве поглощение звука происходит не путём рассеяния энергии, а путём последовательных её потерь при встрече с препятствиями.

Часть энергии, утраченная при встрече с препятствием, называется поглощённой, а возвращающаяся в помещение после встречи - отраженной.

Глава 2. Требования к размерам и форме зала

звук речь зал акустический

В процессе проектирования театрально-зрелищных сооружений возникают сложные и порой противоречивые проблемы (архитектурно-строительные, технологические и эстетические). Создание для зрителей наиболее благоприятных условий, в первую очередь хорошего обзора сценической площадки и высокого качества звучания в зале, - основная задача проектировщиков. Не менее важной задачей является выбор оптимального комплекса технических средств для проведения спектакля, концерта, выступления цирковых коллективов.

С учётом поставленных задач группа проектировщиков, возглавляемая архитектором, находит наиболее целесообразный вариант планировки помещений сценического и зрительного комплексов, определяет геометрические размеры, форму зала и сцены, создаёт интерьер с учётом акустических особенностей помещения.

Архитектурно-акустическое решение зрительного зала, как правило, начинают с выбора габаритов и формы помещения с учётом выполнения требований максимального удобства размещения зрителей, получения оптимальных акустических условий и создания интерьера, отвечающего эстетическим требованиям времени.

В закрытом помещении после прекращения действия источника звука слушатель воспринимает прозвучавший музыкальный или речевой сигнал в течение некоторого временного интервала. Это объясняется тем, что уровень звукового давления (у.з.д.), созданный в расчетной точке, является интегральной характеристикой энергии прямого звука и энергии отраженных от поверхностей помещения звуковых волн. Процесс спада звуковой энергии называется реверберационным процессом, а само явление -реверберацией.

Для количественной оценки реверберации используется понятие - время реверберации, которое не должно зависеть ни oт индивидуального порога слышимости, ни от начального уровня сигнала и которое он определил как время, за которое первоначальная энергия сигнала уменьшится в миллион раз (или снижается на 60 дБ).

Надлежащее время реверберации, характеризующее общую гулкость помещения, является одним из важных условий хорошей акустики зала. При этом следует помнить, что для достижения четко определенного времени реверберации требуется достаточная диффузность звука в зале.

Время реверберации является первой и одной из основных характеристик помещений, зависящей от объема помещения и общего звукопоглощения.

Анализ статических данных измерений лучших по акустическим свойствам зрительных залов, проведённый учёными разных стран, позволил прийти к определению размеров высоты H, ширины B и длины L помещения, отвечающему требованиям «золотого сечения» (H: B: L=3: 5: 8).

Залы в плане обычно имеют форму трапеции с углом раскрытия боковых стен 50-120.Прямоугольная форма с горизонтальным потолком допустима только для лекционных залов с вместимостью не более 200 человек.



Рис. 1

Время запаздывания первых отражений от потолка (по продольному разрезу) и стен (по плану) проверяется по формуле (1):

	tз=	(lотр. lпр.) 1000	, (с)	(1)
		340

где lотр = ( lпад + lот ) длина пути отраженного звука,

lпад -длина луча падающего на отражающую поверхность от источника звука; lот -длина луча отражающегося от поверхности звука до расчетной точки; lпр.- длина пути прямого звука.

Точки выбираются в начале, в средине и в конце зала, при наличии балкона одна точка берется дополнительно на балконе.

Допустимое время запаздывания для речи - 20-25мс. (миллисекунд), для музыки -30-35мс, для многофункциональных залов - 25-30мс.

При построении продольного разреза зала следует учитывать, что подъем пола должен составлять 12-14см на ряд в партере (шаг рядов минимум 90 см), на балконе подъем25-30см на ряд.

Радиус действия прямого звука составляет 8-9 м для речи и 10-12м для музыки. В этой зоне усиление прямого звука с помощью отражений не требуется. В связи с этим в зону радиуса прямого звука не должно попадать ни одного первого отражения. На остальных местах интенсивные первые отражения должны перекрывать всю зону зрительных мест.

Всегда есть опасность прихода первых отражений от потолка и стен с большим запаздыванием в первые ряды зрительных мест, что создает неразборчивость звуков. Для исправления этого явления на потолке и стенах в припортальной зоне следует выполнять специальные звукоотражающие конструкции, задача которых направлять отраженный звук в глубину зала (рис.1).

Глава 3. Проверка разборчивости речи в зале

Результирующий эффект восприятия звука в помещении, с точки зрения его разборчивости, зависит от величины относительного воздействия на слушателя полезной и "бесполезной" частей звуковой энергии. К полезной звуковой энергии относятся энергия прямого звука и первых его полезных отражений (со временем запаздывания до 20 миллисекунд). К "бесполезной" - вся остальная звуковая энергия и "бесполезной" она названа условно, так как фактически она представляет собой реверберирующий фон в помещении.

Коэффициент разборчивости речи К_р определяется из выражения по формуле:



К_р =

где А - эквивалентная площадь поглощения в зале в диапазоне 500-2000 Гц, м² (берется из таблицы расчета времени реверберации);

- средний коэффициент звукопоглощения;

r ₀ - расстояние между источником звука и рассматриваемой точкой, м;

r ₁, r ₂ … r_n - длина пути первых отражений от источника звука до рассматриваемой точки, пришедших в течение 20 миллисекунд, (r _{1…. n} =), м;

a₁, a₂, … a_n - коэффициенты звукопоглощения поверхностей от которых пришли первые полезные отражения.

Минимальной величиной К_р считается 0, 2, что соответствует 80% артикуляции, т.е. зрители правильно слышат 80% произнесенных звуков.

Рекомендуемые параметры различных залов

Вид зала	Максимальная вместимость, человек	Vудельный, м3 /чел.	Максимальная длина (до авансцены) м
Лекционные и конференц-залы	400	4-5	24-25 (20)
Музыкально- драматических театров (оперетта)	1200	5-7	28-26 (25)
Театры оперы и балета	1500	6-8	30-32 (30)
Концертные: Камерные симфонические	400 2000	6-8 8-10	20-22 42-46
Залы для хорового пения и органной музыки	2000	10-12	42-46
Кинозалы	4-5	45 (в летних 60)
Многоцелевого назначения	500-1000	4-6	30-34 (32)
Залы современной эстрадной музыки	2500	4-6	48-50

Субьективная и обьективная оценка помещений для речевых программ

Субьективная

Процесс слухового восприятия речи рассматривается главным образом, с позиции правильной передачи смысловой информации, заключенной в речевом сигнале. Отсюда основным субьективным фактором, определяющим качество передачи речи в помещении, является её разборчивость. Для определения разборчивости речи применяются так называемые артикуляционные испытания, позволяющие получить разборчивость в процентах. В ходе испытаний в помещение с помощью диктора или фонограммы передается испытательный текст, а слушатели, находящиеся в помещении, записывают этот текст. Отношение правильно записанных на слух фонетических элементов к общему количеству переданных и определяет процент разборчивости.

Надёжность результатов оценки разборчивости повышается, как известно, с увеличением числа слушателей. В то же время увеличение количества слушателей приводит к организационным и экономическим трудностям, а также удлиняет время испытаний. Последнее обстоятельство неблагоприятно сказывается на результатах, так как вызывает снижение внимательности слушателей и дикторов вследствие их переутомления. В стандарте принята сравнительно небольшая группа слушателей (20 человек), позволяющая получить статически надежные результаты. Для зала вместимостью более 2000 человек привлекают 2 группы слушателей, а если вместимость зала более 5000 человек - 3 группы слушателей по 20 человек в каждой группе. Для сокращения времени испытаний в каждой группе проводится цикличная смена мест, при которой каждый слушатель с занимаемого им места переходит на место, порядковый номер которого на единицу больше. Слушатель, находящийся на последнем по порядку месте, переходит на первое место. Цикл заканчивается, когда все слушатели побывают на всех местах испытаний. Места, на которых определяется разборчивость, должны быть равномерно распределены по залу, а их количество должно соответствовать числу участвующих в испытаниях слушателей.

Наряду с разборчивостью часто указываются и другие субьективные факторы, влияющие на качество восприятия речи. К ним относятся: громкость речи, эхо, порхающее эхо, нарушение локализации, тембровые искажения источника звука. Следует заметить, что громкость, эхо и шум являются факторами, которые непосредственно определяют разборчивость речи и косвенно оцениваются при субъективной оценке разборчивости.

Объективная

Накопленный опыт и результаты многочисленных исследований показали, что разборчивость речи в помещении определяют следующие акустические характеристики: уровень речевого сигнала, уровень шума, время реверберации и структура звуковых отражений. При этом для хорошей разборчивости требуется достаточно высокий уровень речи, низкий уровень шума, небольшое время реверберации и структура отражений, характеризующаяся наличием интенсивных ранних отражений при отсутствии поздних интенсивных отражений (типа эхо). Существующие в настоящее время методы объективной оценки разборчивости речи в той или иной степени связаны с перечисленными акустическими характеристиками. Эти методы можно разделить на 2 группы: аддитивную и мультипликативную.

Первая аддитивная группа базируется на том предположении, что результирующая разборчивость речи определяется суммой вкладов в отдельных частотных полосах, а величина вклада зависит от отношения сигнала к шуму в каждой полосе.

Отношение сигнала к шуму в отдельных полосах частот определяется по пиковым значениям речевого сигнала и по эффективным величинам шума. Причем в шум включаются все мешающие передаче речи сигналы: шумовой фон помещения, реверберационная составляющая речевого сигнала и шум электроакустического тракта. Неопределенность в оценке пиковых величин речи корректируется в индексе артикуляции с помощью постояннной к значению которой по данным различных авторов колеблется от 0 до 6. В настоящее время предпочтение отдается величине, равной нулю.

Глава 4. Устранение мешающих акустических факторов

Наиболее крупным мешающим акустическим фактором является эхо, порхающее эхо и высокий уровень проникающих шумов. Эти факторы способны ухудшить или даже сделать невозможным восприятие полезного звукового сигнала. Кроме того, эхо является основной причиной нарушения правильной локализации источника звука, а порхающее эхо может привести к искажению тембра звука. Меры по предотвращению перечисленных дефектов необходимо принять на стадии проектирования, так как в готовом зале их устранение является трудной, а порой и невыполнимой задачей.

Наибольшую опасность с точки зрения образования эха представляют вогнутые поверхности, концентрирующие отраженный звук в небольшой области зала (рис. 3.23). Если центр кривизны этой поверхности находится вблизи расположения источника звука, то концентрация получается особенно сильной, а область концентрации перемещается с перемещением источника звука. Концентрация отраженного звука при его большом запаздывании приводит к сильному эху, но и при меньшем запаздывании получается неприятная местная неравномерность звукового поля. При проектировании зала лучше всего избегать вогнутых поверхностей. Если вогнутые поверхности всё-таки заложены в проект, то необходимо принять меры по ликвидации или, по крайней мере, ослаблению их вредного действия. Средствами борьбы с концентрацией отраженного звука является изменение геометрии вогнутой поверхности, её звукопоглощающая отделка или членение. Возможны различные варианты этих средств. Проектирование помещений с вогнутыми поверхностями следует вести с привлечением специалистов-акустиков. Весьма полезным, а порой и необходимым, является здесь применение здесь техники масштабного моделирования.

Изменение геометрии вогнутой поверхности означает в основном изменение расположения центра её кривизны по отношению к положению источника звука. Обычно рекомендуют располагать центр кривизны вогнутой поверхности на расстоянии от неё, превышающем не менее чем в 2 раза расстояние от поверхности до источника звука (рис. 3.24). Однако двухкратное превышение в ряде случаев может оказаться недостаточным, особенно при слабости промежуточных отражений, приходящих в рассматриваемую зону помещения. Так, например, если вогнутой поверхностью является задняя стена или барьер балкона (см. рис. 24), то интенсивность отраженной волны при r = 2 a будет убывать значительно медленнее, чем при сферическом распространении. Такое отражение, имея значительное запаздывание, может вызвать эхо на сцене и в первых рядах партера, так как эти зоны помещения бывают обычно лишены интенсивных промежуточных отражений. Достаточно простым способом ослабления эха в данном случае является наклон задней стены к поверхности слушательских мест. Угол наклона подбирается таким образом, чтобы отраженный от стены звук попал к слушателям последних рядов с возможно меньшим запаздыванием.



Это на сцене и в первых рядах может быть также вызвано отражением от угла между вогнутой задней стеной и потолком зала (рис. 3.25). В этом случае для ослабления эха можно использовать различные типы примыкания потолка к задней стене, показанные на рис. 3.26. Изображённые варианты, разумеется, применимы и при решении примыкания потолка к задней стене на балконе и под балконом. Следует отметить, что эхо на сцене и передней зоне зала возможно и при плоской задней стене. Однако такое эхо обычно не является ощутимой помехой и легко устраняется с помощью показанных приёмов (см. рис. 3.26).

Ослабления концентрации отраженного звука можно добиться путём звукопоглощающей отделки вогнутой поверхности. Однако применение звукопоглотителя может оказаться нежелательным, если оно приводит к уменьшению времени реверберации помещения по сравнению с оптимальным. Для эффективного ослабления концентрации часто требуется звукопоглотитель с такими высокими коэффициентами звукопоглощения, обеспечить которые бывает трудно. Это можно продемонстрировать на примере купола (см. рис. 3.16). Расчётный относительный уровень отражения L от этого купола в зоне наибольшей концентрации составляет - - 1, 5 дБ, а запаздывание t = 115 мс. При таких значениях L и t отражение от купола будет восприниматься как сильное эхо, близкое по громкости к прямому звуку (рис. 3.27).Для ослабления эха до порога заметности необходимо снизить его уровень примерно на 20 дБ. Такое снижение только за счёт звукопоглощающей отделки купола потребовало бы обеспечить коэффициент звукопоглощения a = 0, 99 в широком диапозоне частот. Практически это осуществить чрезвычайно сложно. Если в рассмотренном примере, не меняя высоты помещения, увеличить радиус купола и расположить центр его кривизны вблизи расчетной поверхности, то L возрастёт до 20 дБ. Бороться с таким сильным эхом без изменения геометрии купола уже невозможно.

Третьим, причём достаточно эффективным средством ослабления концентрации является членение вогнутой поверхности. Выбирая членение, необходимо учитывать, что хорошо рассеиваются звуковые волны, длина которых близка к размерам элемента членения. Особенно выгодны для этой цели элементы, имеющие криволинейное выпуклое сечение, которое рассеивают также и более короткие волны. При периодически расположенных элементах рассеивание звука зависит не только от формы и размеров их сечений, но и от их шага (рис. 3.28).



Рис. 3.28. Ориентировочные размеры периодических членений, обеспечивающие рассеяние отражённого звука разных частот

Заштрихованная область на рисунке показывает примерные пределы, в которых лежат размеры пилястр и их шаг, дающие существенное рассеивание отраженного звука в указанных на этом рисунке областях частот. Пилястры выпуклого и треугольного сечения рассеивают также и более высокие частоты по сравнению с получающимися из рисунка. Мелкие элементы размером 10-20 см рассеивают лишь частоты выше 1000 Гц. Эффективное рассеивание в области частот 200-600 Гц дают пилястры с размерами 1-2 м по ширине и 0, 5-1 по глубине при шаге членения 2-4м. Если их очертание подвергнуть дальнейшему членению, т.е. придать крупным элементам дополнительную мелкую деталировку или сделать их выпуклой формы, то будет достигнуто рассеивание в широком диапазоне звуковых частот. Пилообразные членения глубиной 12-15 см и с шагом 1, 2-1, 5 м. являются эффективными, начиная с 600 Гц. Рассеивающий эффект членений улучшается, если их шаг нерегулярен, т.е. расстояния между смежными членениями неодинаковы по всей поверхности. Членения с мелким регулярным шагом 5-20 см вызывает периодические отражения коротких импульсов (например, ударов, хлопков и т.п.), в результате чего возникает неприятное посвистывание, искажающее звук, поэтому отделок с таким членением следует избегать.

Концентрация звука является также причиной возникновения интенсивного порхающего эха. Этот фактор, возникающий при многократном отражении звука между параллельными гладкими стенами помещения), усиливается, если напротив плоскости размещается вогнутая поверхность. Ещё более интенсивным бывает порхающее эхо при расположении двух вогнутых поверхностей друг против друга. Увеличение радиуса кривизны вогнутых поверхностей или небольшое отклонение противоположных стен от параллельности (в пределах 5^о) не даёт существенного ослабления порхающего эха. Большого успеха здесь можно добиться путём звукопоглощающей отделки (если она требуется также и для снижения времени реверберации) или путём расчленения, по крайней мере, одной из противоположных поверхностей.

Особенно важное значение с точки зрения шумозащиты, имеет расположение здания и его внутренняя планировка. Крайне нежелательно располагать здание, в котором имеется зал, на шумной магистрали. Если такое расположение всё же неизбежно, то здание должно отступать от красной линии. Внутренняя планировка здания должна быть такова, чтобы зал находился как можно дальше от шумных проездов и других сильных источников шума, а между залом и улицами размещались вспомогательные помещения (фойе, вестибюли и т.п.), защищающие зал от непосредственного проникания уличного шума. Если зал имеет окна, то они не должны быть обращены в сторону шумных проездов и их следует устанавливать с двойными плотными переплётами. При разработке внутренней планировки здания необходимо строго следить за тем, чтобы помещения с шумным оборудованием (например, вентиляционные камеры с вентиляторами, насосные, холодильные установки, шахты лифтов и т.д.) не примыкали к залу и другим помещениям, требующим защиты от шума. Если окружающие зал помещения нуждаются по своему характеру в защите от шумов, то должна быть обеспечена изоляция этих помещений от проникающего из зала звука. Для повышения звукоизоляции между залом и фойе входы в зал должны иметь плотно закрывающиеся двери. Лучшая звукоизоляция достигается путём устройства тамбуров с двумя дверями. Устройство тамбуров или коридоров, отделяющих зал от фойе, особенно рекомендуется, если предполагается использование фойе (например, для оркестра) одновременно с залом.

Современные залы, как правило, оборудуются установками вентиляции и кондиционирования, которые являются наиболее распространёнными источниками проникающих шумов. При проектировании установок вентиляции или кондиционирования воздуха для изоляции зала от их шума должны быть соблюдены следующие основные мероприятия

а) монтаж вентиляторов, насосов и компрессоров совместно с их двигателями на амортизаторах для изоляции колебаний, передающихся строительным конструкциям здания;

б) устройство вставок из прорезиненной ткани в местах присоединения воздуховодов к вентиляторам и вставок из резинового шланга в местах присоединения трубопроводов к насосам;

в) устройство глушителей для заглушения аэродинамических шумов, распространяющихся по воздуховодам;

г) ограничение скорости воздуха для снижения шумообразования в воздуховодах и решётках;

д) надлежащая звукоизоляция ограждающих конструкций помещений, в которых расположены вентиляторы и насосы.

В залах, оборудованных киноустановками, при демонстрации фильмов шум кинопроекторов может мешать зрителям, для изоляции зала от этого шума проекционные окна должны иметь стёкла толщиной не менее 6 м, герметически закрывающие оконный проём при помощи резинового уплотнения по контуру. Смотровые окна должны иметь два таких стекла. В оконном проёме торцы стены между этими стёклами рекомендуется отделывать звукопоглощающим материалом. Проекты следует устанавливать на резиновых амортизаторах, ослабляющих звуковые колебания, передающиеся полу. Потолок кинопроекционной для снижения шума рекомендуется отделывать звукопоглощающим материалом.

Глава 5. 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 5м³ - (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 1м, 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 исполнителями- это 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 8м, 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 5м³, 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.



Глава 6. Помещения с совмещением речевых и музыкальных программ

Кинотеатры

Кинотеатры-особая группа музыкально-речевых помещений, в которых звуковая программа приходит к зрителю только с помощью технических средств. Предварительная запись фонограммы и её тембровая обработка производятся в специализированных студиях, имеющих для воспроизведения речи, музыки и шумов звукового сопровождения свои оптимальные акустические условия. Окончательный вариант озвученного фильма имеет особый характер звучания (повышенную чёткость речевой информации, сочность и соответствующую тембровую окраску музыкальных фрагментов). Акустика кинозала рассчитана на качественное воспроизведение фонограммы фильма.

В кинотеатрах в качестве источника звука используются громкоговорители, мощность которых намного больше мощности голоса человека. Поэтому уровень прямого звука в них достаточно высок даже на больших расстояниях от экрана. При этом роль отраженного звука уменьшается и, следовательно, к форме отражающих поверхностей в плане и разрезе могут быть предъявлены менее жесткие требования, чем в театральных залах.

Тем не менее, при проектирование кинотеатральных залов, необходимо, чтобы геометрическая форма зала и очертание его внутренних поверхностей, обеспечивали правильное распределение отраженного звука и достаточную диффузность звукового поля. Запаздывание первого интенсивного отражения не должно превышать 0, 03 с.

Кинотеатры с обычным экраном обычно рассчитывают на вместимость до 300 зрителей; при вместимости от 300 до 600 мест проектируют широкоэкранные кинотеатры, а при 800...4000 мест -- широкоформатные.

Залы вместимостью до 800 мест предусматривают, как правило, без балконов. В залах вместимостью более 1200 мест балкон становится уже необходимым, так как размеры экрана не могут быть сколь угодно велики. По условиям яркости широкоформатный экран не может превосходить 26... 30 м по хорде. Такому размеру соответствует проекционное расстояние 42...48 м, что позволяет разместить в амфитеатре 1400... 1600 мест. Из условия синхронного восприятия изображения на экране и звука максимально допустимая длина зала не должна превышать 50...60 м.

Введение балконов не только улучшает технико-экономические показатели залов, но и позволяет выбирать их пропорции более благоприятные с акустической точки зрения. Однако при проектировании балконов часто допускаются ошибки, приводящие к неудовлетворительной слышимости в подбалконном пространстве, когда места, находящиеся там, лишаются основной части отраженной звуковой энергии. Длина подбалконного пространства не должна превышать 4-5 рядов мест. Высота у последнего ряда должна быть не менее 3 м. Если же необходим длинный балкон, то его следует располагать за пределами задней стены. Отражающие поверхности под балконом нельзя обрабатывать звукопоглотителями.

Очень полезным с позиций акустики кинозала является решение мест в виде круглого амфитеатра. Во многих залах, где превышение последнего ряда над первым составляет 3, 5...4 м, распределение звуковой энергии по залу и качество звучания на большинстве мест оказываются практически одинаковыми.

Для простых форм зала можно указать основные пределы отношения длины к ширине и высоте: от 2, 5:1, 5:1 до 4, 5:2, 5:1. Форма же в плане может быть прямоугольной, трапецеидальной, овальной и многоугольной. Удельный объем зала принимается примерно таким же, что и в драматических театрах, то есть около 4, 5 м³ на одного зрителя.

При проектирование кинотеатральных залов в передней части кинозала обычно предусматривается эстрада, отделяющая экран и места первого ряда. Звуковая энергия от громкоговорителей распространяется не только прямо к зрителям, но и отражается от потолка в передней части над эстрадой. Если высота потолка большая, то может оказаться, что запаздывание первых отражений от него и верхних частей боковых стен будет недопустимо большим (0, 05 с). Поэтому части потолка и боковых стен вокруг предэкранной части зала необходимо обрабатывать звукопоглотителями. Боковые стены обычно также обрабатываются звукопоглотителями от уровня установки громкоговорителей до потолка.

В ближайшее время на отечественный кинорынок выйдет последняя разработка компании Dolby laboratories - платформа Dolby Atmos. Современные мощные акустические системы увеличат свое количество в кинозале вдвое, это потребует использование более эффективных поглотителей звука.

Во избежание снижения уровня поглощения звука, декорацию звукопоглотителей необходимо проводить акустической звукопрозрачной тканью или как ее еще называют радиотканью.

Нижняя часть боковых стен эффективно и равномерно отражает звук в зал, поэтому эта часть стен должна иметь невысокий коэффициент звукопоглощения. Для этих целей применяются листы ГКЛ или фанеры.

Высота в передней части зала обычно получается значительной из-за большой высоты экрана. Если для уменьшения объема зала наклонить потолок к задней стене, то увеличится разность пути прямой и отраженной от потолка энергии. При большой высоте это может привести к ухудшению разборчивости речи. Для устранения этого дефекта необходимо потолок обработать звукопоглотителями, указанных ранее.

Фонограмма кинофильма принципиально содержит отрезки как речи, так и музыки. При этом, как известно, требования к акустическим условиям для оптимального звучания в обоих случаях резко отличаются.

При рассмотрении реверберационного процесса в зале в виде двух участков существует два независимых критерия акустических условий: структура ранних отражений и время реверберации. При этом оптимизация качества звучания речи и музыки в помещении достигается и при различной структуре и при разной длительности реверберационного процесса.

Роль структуры ранних отражений практически сведена к усилению сигнала прямой энергии, а время запаздывания отдельных отражений лишь определяет степень «живости» помещения и создание эффекта объемности звучания. Последний фактор в основном играет наиболее существенную роль при звучании музыки. В этом случае важным является запаздывание первого отражения вслед за прямым звуком на 20...30 мс. Вместе с тем при большом запаздывании ранних отражений снижается разборчивость речи. Оптимизация же структуры ранних отражений для озвучения речи приводит к «сухому» звучанию музыки.

Точно также для достижения высокой разборчивости речи требуется минимальное время реверберации, так энергия реверберационного процесса способна маскировать прямой звук. Для оптимального же звучания музыки время реверберации предпочтительно удлинять, чтобы достичь тембральной окраски и объемности звучания, при проектирование кинотеатральных залов этому параметру следует уделить серьезное внимание.

Как показали исследования, оптимальное восприятие реверберационного процесса достигается при плавном затухании звуковой энергии на завершающем участке процесса. Последний фактор определяется третьим существенным критерием акустических условий -- степенью диффузности на завершающем участке реверберационного процесса.

Очевидно, при рассмотрении зрительного зала кинотеатра проблема оптимизации звучания встречается с резким противоречием, разрешение которого требует некоторого компромисса.

В помещениях, оборудованных системой звуковоспроизведения, количество излучаемой прямой звуковой энергии для покрытия необходимой площади зрительских мест практически неограниченно. Следовательно, роль ранних отражений в качестве фактора повышения разборчивости речи теряет смысл.

Следует отметить, что в помещении с фиксированным месторасположением источников звука и площади, занятой зрителями, достаточно точно известны части поверхностей, от которых отражения звука приходят к зрителям в начальном интервале реверберационного процесса.

Допустим, что эти части поверхностей оборудованы эффективным поглотителем звука с высоким коэффициентом поглощения или акустической пеной. В этом случае начало реверберационного процесса наступает не сразу после прихода прямого звука, а через интервал времени, занимаемый начальным участком процесса. При этом уровень звуковой энергии в начале реверберационного процесса окажется на величину AN ниже уровня прямой энергии.

Этот скачок может быть увеличен, если в зрительной части зала оборудовать поверхности звукорассеивающими элементами, к примеру, такими как дефлекторы " Пенолит", для повышения диффузности на завершающем участке процесса. Очевидно, в этом случае время реверберации может быть увеличено без опасения маскировки прямого звука. Увеличение времени реверберации в известной мере компенсирует для звучания музыки отсутствие ранних отражений, «оживляет» акустическую обстановку и создает эффект объемности звучания.

Такой метод оборудования зала позволяет сохранить высокую степень разборчивости и значительно улучшить условия для звучания музыки. Кроме того, метод дает практические возможности архитектурного проектирования зала, не связывая авторов проекта необходимостью размещать в зрительной его части большое количество специальных поглотителей звука.

Таким образом, задача проектирования кинотеатральных залов кинотеатра сводится, во-первых, к расположению эффективного поглотителя звука на частях поверхностей, отражения от которых приходят на зрительские места в начальном интервале времени реверберационного процесса, во-вторых, к выбору такой формы зала и оформлению его поверхностей, чтобы в зрительской части была достигнута достаточно высокая степень рассеяния звука.

При таком оборудовании зрительного зала может быть допущено значительное увеличение времени реверберации, что приводит к повышению качества звучания музыки при сохранении высокой разборчивости речи.

Залы многоцелевого назначения средней вместимости.

Многоцелевые музыкальные залы имеют, как правило, новый архитектурный облик и дают возможность получить достаточно равномерное звуковое поле при использовании специализированой системы звукоусиления и комплексного размещения громкоговорителей в зале, на эстраде и в приэстрадной зоне. Для сохранения единства слухового и зрительного образов систему звукоусиления настраивают так, чтобы основной поток звуковой информации приходил к слушателям от громкоговорителей, смонтированных в пределах эстрады.

Вместимость таких залов составляет от 400 до 1200 человек, а объем 1500...6000 м³. Их строят, как правило, для клубов, в качестве киноконцертных залов, актовых залов учебных заведений, конференц-залов.

...