Особенности проектирования залов

Различного назначения

Лекционные залы

Основным критерием оценки акустических свойств лекционного зала служит разборчивость речи, которая непосредственно связана с малым временем запаздывания первых отражений (не более 0,02с). Время реверберации существенно меньше, чем для залов другого назначения.

Объем зала принимается возможно меньшим, слушатели располагаются вблизи лекционного стола, места соответственно приподнимаются. В больших аудиториях или конференц-залах места для слушателей целесообразно располагать в виде амфитеатра, что улучшает как видимость, так и разборчивость речи. Целесообразно устройство отражателей над эстрадой и на участках боковых стен, примыкающих к эстраде.

Вместимость лекционного зала обычно не превышает 400 мест, а длина – 20 м. Если же помещение должно вмещать 500 человек и более необходимо ввести балкон, чтобы слушателей приблизить к лектору.

Рекомендуемые формы лекционного зала показаны на рис. 10.1 и 10.2.

Рисунок 10.1 – Рекомендуемая форма лекционного зала

Рисунок 10.2 – Целесообразная форма потолка при значительной длине лекционного зала

Залы драматических театров

В залах драматических театров, как и в лекционных залах, прежде всего, должна быть обеспечена четкость и разборчивость речи. Но в отличие от лекционных залов источники звука (актеры) располагаются в пространстве сцены, оборудованной мягкими декорациями и связанным с залом сравнительно небольшим сценическим проемом. Поэтому большая доля звуковой энергии теряется в сценической коробке. При этом из-за направленности человеческого голоса доля энергии, излучаемой в зал, становится еще меньше, когда актер отворачивается от зала. В то же время актеры обладают по сравнению с лекторами более сильными и хорошо поставленными голосами, а уровень шума в зале театра обычно ниже, чем в лекционном помещении. Последние два фактора позволяют делать залы театров значительно больших размеров, чем лекционные.

Основные рекомендуемые размеры зала: длина 26–30 м (с балконом), наибольшее расстояние от последнего ряда до плоскости портала – 27 м, ширина вблизи сцены – не более 20 м, высота – до 10 м. Максимальная вместимость зала составляет 1200 слушателей. В качестве максимального объема зала, соответствующего максимальной вместимости, рекомендуется 6000 м³.

Поверхность потолка над порталом и припортальные поверхности боковых стен следует делать выпуклыми с тем, чтобы слушательские места обеспечивались первыми отражениями при расположении источника как на авансцене, так и в глубине сцены (см. рис. 6.11 и 6.14). Более удаленные от портала участки боковых стен целесообразно скашивать (секторная форма в плане) с углом раскрытия до 10^о.

В залах овальной формы при наличии ярусов акустические условия благоприятны из-за хорошего рассеивания звука.

Существенное значение имеет оборудование сцены. Увеличение количества мягких кулис и декораций может несколько уменьшить время реверберации. Использование же фанерных декораций увеличивает время реверберации. Кроме того, фанерные декорации могут направить в зал полезные звуковые отражения.

Залы театров оперы и балета

В зале оперного театра необходимо обеспечить как хорошее звучание музыки, так и хорошую разборчивость пения и речитатива.

Время реверберации должно быть на 20–25 % больше, чем в драматических театрах. Рекомендуется, чтобы время реверберации на частоте 125 Гц увеличивалось на 20 % по сравнению со временем реверберации на частоте 500 Гц. Большое значение приобретает необходимость получения высокой степени диффузности звукового поля.

Характерная форма многих залов – овальная с использованием многоярусной системы для обеспечения минимального удаления последнего ряда от сцены и создания диффузного поля.

Требования к структуре звуковых отражений не столь однозначны, как в залах для речевых программ. Увеличение интенсивности прямого звука и малозапаздывающих отражений, приводящее к большой ясности звучания, является положительным фактором для разборчивости речи. В случае слишком большой ясности звучания снижается пространственное впечатление при восприятии музыки. В свою очередь рост пространственного впечатления, связанный с несколько большим временем запаздывания отражений и с большим временем реверберации, может вызвать некоторую потерю ясности звучания.

Повышения ясности звучания при одновременном увеличении пространственного впечатления можно добиться путем увеличения энергии отражений от боковых стен (рис. 10.3). Запаздывание этих отражений должно находиться в диапазоне 0,025–0,08 с.

Рисунок 10.3 - Благоприятные очертания боковых стен оперного театра

Примыкающие к порталу части потолка и стен часто делают в виде выпуклых звукоотражателей. При этом необходимо обеспечить правильный баланс между звучанием голоса певца со сцены и звучанием оркестра, расположенного в оркестровой яме. Оркестр, акустическая мощность которого существенно превосходит мощность человеческого голоса, не должен «подавлять» певца. Необходимо создать условия взаимной слышимости музыкантов, а также музыкантов и певцов. Успешное решение этих задач связано с правильным выбором форм припортальной зоны зала. На рис. 10.4 показан удачный вариант козырька над порталом.

По аналогичным соображениям боковые припортальные стены не должны сильно раскрываться в сторону зала. Желательно, чтобы их направление в плане было близким к продольной оси зала (см. рис. 10.3). Такая ориентация боковых стен позволяет также увеличить долю поступающих к слушателям боковых отражений.

Рисунок 10.4 – Благоприятная форма звукоотражающего козырька

над порталом

Созданию оптимального баланса между певцами и оркестром способствует также частичное перекрытие оркестровой ямы навесом со стороны сцены (см. рис. 3.1). Навес позволяет «приглушить» расположенные под ним громкие инструменты оркестра и способствует взаимной слышимости музыкантов.

Некоторые рекомендуемые характеристики зала: наибольшее расстояние от последнего ряда до плоскости портала – 35 м, высота – в пределах 10 м. Максимальная вместимость зала составляет 1500–1700 слушателей. Максимальный объем зала, соответствующего максимальной вместимости, составляет 10000 –12000 м³.

Концертные залы

Концертные залы отличаются от залов оперных театров наличием эстрады вместо сцены, что позволяет расположить отражающие звук поверхности в эстрадной части зала.

Оптимальное время реверберации зала помимо объема зависит от вида исполняемой музыки. Самое большое время реверберации требуется для органной музыки, несколько меньшее – для симфонической, сравнительно небольшое – для камерной. Как и для оперного театра, рекомендуется, чтобы время реверберации на частоте 125 Гц увеличивалось на 20 % по сравнению со временем реверберации на частоте 500 Гц. Одним из основных условий получения хороших акустических условий является обеспечение высокой степени диффузности звукового поля.

В качестве верхних пределов вместимости и объема залов камерной музыки рекомендуются соответственно 400 мест и 3000 м³. Максимальная длина зала камерной музыки – 20 м.

Минимальные размеры зала, при которых симфонический оркестр звучит достаточно хорошо, следующие: высота - 9 м, длина - 30 м, ширина - 16 м при глубине эстрады - 10 м, ширине - 16 м. Минимальный объем концертного зала симфонической музыки составляет 5000 м³. В таком зале может быть размещено 400–600 мест в партере, а при наличии балкона – 600–750 мест.

Максимальные размеры концертного зала могут быть значительно большими, чем оперного театра. Наибольшая удаленность зрителя от эстрады не должна превышать 45–50 м, а в партере – 40 м, максимальная длина зала симфонической музыки не должна превышать 45 м, ширина – 30–40 м, высота в среднем – до 15 м. Максимальная вместимость зала составляет 1500–2000 слушателей. Максимальный объем зала, соответствующего максимальной вместимости, составляет 12000 –20000 м³. Для регулирования времени реверберации в залы вносят дополнительное звукопоглощение. Часто используются очень мягкие кресла и сплошное ковровое покрытие пола.

Ширина эстрады для оркестра не должна превышать 18 м, а ее глубина и высота потолка над ней – 12 м. Минимальная удаленность слушателей от оркестра, расположенного на эстраде, составляет 6,5 м.

Характерная форма современного концертного зала показана на рис. 10.5.

Значительная ширина зала приводит к слишком большому запаздыванию боковых отражений и к их ослаблению. Если при этом зал имеет сильно расходящиеся стены, то боковые отражения поступают к слушателям по направлениям, близким к направлению прихода прямого звука. В результате ослабевает пространственный эффект, очень важный для восприятия музыки. Для увеличения доли боковой энергии, поступающей к слушателям, можно получить дополнительные боковые отражения, разместив слушателей отдельными зонами на разных уровнях с таким расчетом, чтобы между этими зонами образовывались вертикальные звукоотражающие стенки (рис. 10.6). В зале, имеющем трапециевидную форму плана, увеличения боковой энергии можно добиться путем разбивки боковых стен на секции, размеры которых позволяют получить направленные (геометрические) отражения (рис. 10.7).

Важной частью зала является зона расположения оркестра, включающая эстраду и окружающие ее поверхности стен и потолка. Отражения от этих поверхностей должны поступать не только к слушателям, но и к музыкантам, улучшая условия взаимной слышимости.

Рисунок 10.5 – Типичная форма современного концертного зала

Рисунок 10.6 – Пример размещения зрительских мест отдельными зонами

на разных уровнях

а – гладкие боковые стены; б – боковые стены, расчлененные на секции

Рисунок 10.7 – Распределение первых отражений от боковых стен зала трапециевидной формы

Залы многоцелевого назначения

В залах клубов, актовых залах учебных заведений и т. п. акустические условия должны быть достаточно хорошими при самых разнообразных программах, хотя эти условия часто противоречивы.

Чаще всего принимается компромиссное решение. В зале обеспечивается сравнительно небольшое время реверберации, а его внутренние поверхности формируются таким образом, чтобы часть из них направляла к слушателям интенсивные малозапаздывающие отражения, увеличивая ясность звучания, в то время как другая часть создавала рассеянное отражение звука, повышающее диффузность звукового поля. Это достигается при помощи различной степени расчленения отдельных поверхностей зала (рис. 10.8).

Как и в музыкальных залах, ранние отражения желательно получить преимущественно от боковых стен. Это позволит усилить пространственное впечатление наряду с увеличением ясности звучания.

Наиболее оправдано компромиссное решение для многоцелевых залов средней вместимости (300–1200 мест). В таких залах нет особой необходимости в большом времени реверберации, так как симфонические концерты здесь – редкое явление. Длина зала от занавеса сцены до задней стенки не должна превышать 26 м. Максимальный объем зала составляет 1500–6000 м³.

В крупных многоцелевых залах акустическое решение связано с использованием средств электроакустики. В зале обеспечивается необходимое для речевых программ время реверберации. Увеличенное время реверберации при исполнении концертных программ осуществляется с помощью амбиофонических систем искусственной реверберации. Второй подход к акустическому решению крупных залов основан на использовании переменного звукопоглощения, а также трансформации звукоотражающих поверхностей и объема зала.

Рисунок 10.8 – Пример расположения внутренних поверхностей зала, обеспечивающих направленное и рассеянное отражение звука

Залы кинотеатров

Особенностью кинозалов является отсутствие первичного источника звука. Зрители воспринимают заранее записанный звуковой сигнал, воспроизводимый с помощью заэкранных громкоговорителей и громкоговорителей эффектов. При этом запись осуществляется с таким расчетом, чтобы характер звучания соответствовал изображаемой на экране обстановке (гулкое звучание в большом помещении, «сухое» - в открытом пространстве или в маленькой комнате). Так как этот характер не должен изменяться при воспроизведении, в залах кинотеатров обычно стремятся обеспечить сравнительно небольшое время реверберации. Как показывает опыт, приемлемое для кинозалов время реверберации практически соответствует рекомендуемому для речи. Частотная характеристика времени реверберации может быть ровной или с некоторым подъемом в сторону низких частот. Возрастание времени реверберации на частоте 125 Гц не должно превышать 20% (по сравнению со временем реверберации на частоте 500 Гц). Для кинозалов при рекомендуемом объеме на одно место 4-6 м³ и наличии мягких кресел с тканевой обивкой спинки и сиденья время реверберации может быть обеспечено без значительной звукопоглощающей отделки интерьера. В случае жестких кресел количество специальной звукопоглощающей отделки существенно возрастает.

При размещении требуемого по расчету звукопоглотителя на поверхностях кинозала не следует его располагать на участках потолка и стен, дающих малозапаздывающие отражения, особенно к зрителям центральных и последних мест. Отражения от этих участков позволяют компенсировать уменьшение уровня прямого звука, связанного с удалением от заэкранных громкоговорителей. При полной звукопоглощающей отделке указанных участков для обеспечения достаточной громкости в последних рядах приходится увеличивать усиление, в результате чего громкость в передних рядах оказывается чрезмерной.

При стационарном экране требуется звукопоглощающая отделка заэкранной стены.

Спортивные залы

Создание комфортных акустических условий в спортивных залах означает прежде всего обеспечение достаточной разборчивости речи и снижение уровня шума, возникающего при проведении спортивных мероприятий. Следует отметить, что снижение уровня шума помимо улучшения акустических условий для спортсменов и зрителей способствует повышению разборчивости речи. В залах, предназначенных для проведения соревнований в присутствии зрителей и для видов спорта, требующих музыкального сопровождения, необходимо также обеспечить хорошее звучание музыки.

Основной задачей акустического решения спортивного зала является уменьшение времени реверберации до значений, соответствующих рекомендуемым. Кроме того, в больших спортивных залах часто возникает необходимость подавления поздних звуковых отражений, вызывающих эхо или «порхающее эхо». Снижение времени реверберации и ослабление поздних отражений является также необходимым условием хорошей работы системы озвучивания, особенно, если предусмотрено использование микрофонов. Озвучивание обычно устраивается в тех случаях, когда требуется передача речевой информации или музыкальное сопровождение спортивных мероприятий. В спортивных залах, имеющих зрительские места, практически всегда необходима система озвучивания.

Размеры спортивного зала выбираются в соответствии с функциональными требованиями, зависящими от вида спорта. Увеличение размеров сверх технологической необходимости крайне нежелательно, так как ведет к росту времени реверберации и запаздыванию отраженного звука. Если размеры зала, а следовательно, и его воздушный объем, соответствуют функциональным требованиям, то основным средством снижения времени реверберации является звукопоглощающая отделка внутренних поверхностей. При выборе звукопоглощающей отделки, часто возникают трудности, связанные с тем, что при вертикальных отражающих стенах звукопоглощающая отделка потолка не приводит к ожидаемому (расчетному) снижению времени реверберации.

В залах с вертикальными отражающими стенами звукопоглотитель следует равномерно распределять по внутренним поверхностям. Если звукопоглотитель располагается только на потолке, то для повышения его эффективности можно рекомендовать наклон вертикальных стен к звукопоглощающему потолку или их расчленение. При наклоне всех стен к потолку величина скоса должна составлять 3-4º, а при наклоне только двух смежных стен – 6-8º. В случае вертикальных стен следует использовать систему горизонтальных членений, обеспечивающих рассеянное отражение звука в достаточно широком диапазоне частот. Наклон стен к звукопоглощающему потолку может комбинироваться с их расчленением и звукопоглощающей отделкой. Решение в каждом конкретном случае выбирается с учетом архитектурных особенностей зала.

При выборе типа звукопоглотителя, учитывая широкополосный характер шума, следует отдавать предпочтение материалам и конструкциям, имеющим коэффициент звукопоглощения в диапазоне 125-4000 Гц. Если свободных внутренних поверхностей зала не хватает для размещения требуемой по расчету звукопоглощающей облицовки, то следует применять звукопоглотители кулисного типа (табл. А.2 приложения А). Звукопоглотители кулисного типа обеспечивают большее звукопоглощение, чем плоские облицовки, занимающие такую же площадь внутренней поверхности. Как звукопоглощающие облицовки, так и кулисные звукопоглотители при необходимости следует защищать от механического повреждения дополнительным экраном в виде металлической сетки или декоративной решетки из любого материала, обладающего достаточной прочностью. Желательно, чтобы коэффициент перфорации декоративной решетки был не менее 0,7. В бассейнах пористый звукопоглотитель следует обертывать в пленку толщиной не более 30 или использовать влагоустойчивые звукопоглотители.

В больших спортивных залах нередко возникает необходимость ослабления эха и «порхающего эха». Эти неблагоприятные акустические эффекты особенно характерны для спортивных залов, которые имеют параллельные стены, значительную длину, а также вогнутые поверхности, расположенные напротив плоских поверхностей (потолок и пол). Мероприятия, направленные на повышение эффективности звукопоглощающего потолка, полезны и для ослабления эффектов эха и «порхающего эха».