CC BY
62
Акустика Большого зала Московского областного Дома искусств
Л.А. Борисов1, Х.А. Щиржецкий1, М.В. Веснин2
1 НИИСФ РААСН, 2 ПСП «ЭЛЛИ и Т»
Здание Московского областного Дома искусств (далее МОДИ) было построено на рубеже 90-х годов XX века в стиле архитектурных концепций, принятых в отечественной архитектуре конца советской эпохи. В комплекс зальных помещений объекта входят Большой и Малый залы, а также репетиционные залы драмы, оркестра и балета. Основной зал это, естественно, Большой зал, с интересным архитектурным решением, основу которого составляет система членений ограждений зала. Это отдельные ложи на боковых стенах и раздельные секции в передней части потолка.
В 2008 г. в здании МОДИ был проведен капитальный ремонт, в ходе которого интерьеры зальных помещений были подвергнуты существенной перестройке. В отношении Большого зала было отмечено, что до начала работ по реконструкции, при эксплуатации зала в режиме «живого» звука, особенно на драматических представлениях, в зале наблюдались зоны относительно лучших и относительно худших мест по разборчивости речевой информации и общего качества естественных звучаний, независимо от типа воспроизводимых акустических сигналов. К последним относились места в центральной зоне партера и в глубине пазухи под балконом.
Большой зал по своему назначению является многофункциональным, с широкой программой использования: театральные постановки в «живом звуке», концерты серьезной и легкой музыки (пос-
ледние с использованием системы звукоусиления), фольклорные и балетные представления, и т.д. Большой зал имеет развитую сценическую коробку, к которой через портальный проем присоединена зрительская часть зала трапецеидальной формы плана (рис.1).
Над авансценой и передними рядами зала простирается козырек выпуклой формы, состоящий как бы из двух частей, основная часть звуковых отражений от которого направлена в заднюю часть (рис.2). В зале имеется балкон с глубиной подбалконной пазухи до 5 м, при средней высоте ~ 3,0 м. На боковых стенах зала размещена система циркульных лож, до определенной степени нивелирующих отрицательное влияние на структуру боковых отражений широко разнесенных боковых стен. В ограждениях зала преобладают хорошо отражающие звук материалы и конструкции, в основном представляющие собой гипсовые панели толщиной до 30 мм.
Длина зала от красной линии сцены до задней стены — 24 м; ширина и высота зала в средней части — соответственно 22 и 10 м. Общий воздушный объем зала ~ 5300 м3; общее количество мест до ремонта ~ 900. В зале будут установлены мягкие кресла порядка 700 шт.
Для проведения акустического контроля при разработке проекта реконструкции зальных помещений МОДИ (авторы проекта организация «ЭЛЛИ и Т») были приглашены специалисты лаборатории архитектурной акустики НИИСФ РААСН.
Рисунок 2. Продольный разрез зала.
Работа включала следующие этапы:
1) акустические измерения в залах МОДИ до начала реконструкции;
2) анализ результатов измерений и разработка акустических рекомендаций по проекту реконструкции зальных помещений МОДИ;
3) контрольные акустические расчеты в процессе коррекции проекта реконструкции;
4) контрольные акустические измерения после завершения строительных работ по реконструкции МОДИ.
В отношении Большого зала основной целью специалистов НИИСФ было, как минимум, сохранение акустических условий зала и, по возможности, улучшение их в проблемных зонах, т.е. в центре партера и под балконом.
Акустические измерения в залах МОДИ «Кузьминки» проводились в соответствии с современными отечественными [1] и международными [2] стандартами. В помещения излучался короткий звуковой импульс (выстрел из стартового пистолета), отзвук (импульсная реакция) зала на который регистрировался на компьютере Notebook «Toshiba». Используя специальную программу анализа импульсных характеристик, в лабораторных условиях был получен полный набор необходимой информации о критериях акустических качеств каждого зала. В
ходе обработки результатов натурных измерений производилась последовательная расчетная коррекция на покрытие пола, установку кресел и заполнение зала публикой, в соответствии с методикой, разработанной НИИСФ на основании статистической обработки результатов многолетних экспериментальных исследований [3]. Оценка критериев акустического качества залов производилась с использованием современных норм и рекомендаций по акустике зальных помещений [4,5]. При проведении всех измерений источник звуковых импульсов устанавливали в центре сцены, а приемный микрофон перемещали по залу, размещая его во всех наиболее характерных точках зрительного зала.
В качестве основных критериев, определяющих состояние акустики зальных помещений, в современной архитектурной акустике принято использовать следующие акустические характеристики [3, 4, 5]:
• время реверберации, как основной нормируемый параметр акустики зальных помещений [4];
• локальный анализ временного распределения структур звуковых отражений для качественной оценки степени диффузности (равномерности распределения) звукового поля и выявления наличия структуры ранних отражений высокого уровня, поддерживающих прямой звук, а также для оценки громкости и разборчивости акустической информации в различных зонах зрительских мест.
Корректировочные расчеты времени реверберации проводились по законам статистической акустики, а построения эскизов хода звуковых отражений — в соответствии с геометрической теорией акустики помещений [3-5].
Результаты измерений частотной характеристики времени реверберации Большого зала, полученные после статистической обработки данных измерений по всем локальным зонам зала, с точностью ±0,05, с, во всем диапазоне частот, представлены в таблице 1, где Т1 — результаты измерений времени реверберации до начала работ по реконструкции, Т2 — после завершения реконструкции.
Сравнивая результаты измерений времени реверберации в Большом зале МОДИ до и после реконструкции, следует обратить внимание на то, что
Этапы измерений Время реверберации (с) в октавных полосах со среднегеометрическими частотами (Гц)
63 125 250 500 1000 2000 4000
Ti (с) 3,0 2,4 2,2 1,9 1,6 1,35 1,1
Т2 (с) 1,7 1,5 1,4 1,25 1,2 1,15 0,9
Таблица 1. Результаты измерений частотной характеристики времени реверберации Большого зала.
40 5 2009
первые из них были проведены по не зависящим от НИИСФ причинам, после удаления кресел, перед началом ремонта зала, тогда как вторые — после полного завершения работ по реконструкции и установки новых кресел. Результаты измерений были скорректированы введением поправок на заполнение зала публикой. Введение поправок позволило получить практически идеальные показатели времени реверберации. Время реверберации зала в нормируемом диапазоне средних частот составит примерно ~ 1,1 с, при одновременном подъеме на низких частотах до 1,3-1,4 с. Полученные значения времени реверберации приближаются к нижней границе оптимумов для многоцелевых залов соответствующего объема [3,5]. Существенный подъем времени реверберации (гулкость звучания) на низких частотах будет способствовать полноте и богатству тембров музыкальных звучаний. Объяснение этому заключается в том, что в ходе ремонта Большого зала основные конструкции стен (гипсовые панели) полностью сохранились; потолок же зала, форма которого была изменена в соответствии с рекомендациями НИИСФ, в основном сохранил конструкции звукоотражающих секций, выполненных из картона (профиль нового потолка на рис.3).
Проведенный авторами анализ регистраций импульсных отзвуков зала (так называемых «эхог-рамм»), полученных до начала работ по реконструкции, подтвердил достоверность и надежность результатов предварительного графического расчета по масштабным чертежам зала. В соответствии с полученными результатами расчета главной причиной ухудшения слышимости в центральной зоне партера является небольшое число на этих местах ранних геометрических отражений высокого уровня, поддерживающих прямой звук, которые в свою очередь, должны способствовать увеличению гром-
Рисунок 3. Новый трехчастный козырек зала.
кости и разборчивости акустической информации. Здесь необходимо отметить, что, по представлениям современной архитектурной акустики, в так называемых «лежачих» залах боковые ограждения, во избежание возникновения от них эхо-образований, должны максимально способствовать рассеянию на них звука, увеличивая тем самым диффузную составляющую звукового поля. Эти рекомендации полностью относятся к Большому залу МОДИ, средняя ширина которого близка к длине, и, следовательно, создание на стенах системы выносных лож является акустически правильным. В этом плане существенно возрастает акустическая нагрузка на форму и конструкцию потолка и припортальной части зала, которые должны «в одиночку» доставлять к зрительским местам ранние звуковые отражения высокого уровня. К сожалению, как уже отмечалось, первоначальная форма секций потолка Большого зала не способствовала решению этой задачи (рис.2), направляя основную часть отраженного от них звука в заднюю часть зала. В передней части зала этот недостаток до некоторой степени компенсировался высоким уровнем прямого звука; центр же партера и его последние ряды оказывались «обедненными» поступлением ранних интенсивных отражений. Также негативную роль играет излишняя глубина пазухи под балконом, существенный вынос которого «режет» первые отражения от потолка зала. Вообще, места на балконе зала являются акустически более предпочтительными, чем в партере.
Поэтому основной задачей специалистов-акустиков при разработке проекта реконструкции зала, была реально осуществленная в ограниченных рамках реконструкции 2008 г. задача коррекции формы потолочных ограждений при полном сохранении формы и конструкций боковых стен зала.
Проект такой реконструкции Большого зала был разработан совместно с организацией «ЭЛЛиТ». Новая форма козырька зала представлена на рис. 3. Коррекция формы звукопоглощающих секций подвесного потолка позволила при сохранении благоприятной структуры звуковых отражений на балконе существенно улучшить структуру эхограмм в партере зала, особенно в его центральной части (рис.4 а и б).
Как следует из сравнения представленных эхог-рамм, полученных до и после реконструкции в партере Большого зала, существенно возросло количество ранних звуковых отражений высокого уровня, что должно способствовать заметному улучшению условий слышимости в проблемных зонах зала. Созданный на основе архитектурного проекта дизайн-проект Большого зала позволил создать благоприятный облик его интерьера (рис.5).
Натурные измерения локальных параметров объективной оценки акустического качества зальных помещений, проведенные в Большом зале после завершения реконструкции, показали, что, как принятый в международной практике критерий разборчивости речи ^ЛБИ), так и критерий качества передачи музыкальных звучаний — мера ясности С80, повсеместно имеют оценки не ниже «хороших» значений.
Выводы
1. Натурные исследования акустики Большого зала МОДИ, проведенные перед началом работ по реконструкции, показали, что основными проблемами обеспечения акустического комфорта зала
являются тенденция к общей «переглушенности» зала и недостаток ранних отражений высокого уровня в центральной части партера.
2. В соответствии с данными натурных измерений специалисты НИИСФ разработали ряд рекомендаций по акустике Большого зала, в первую очередь, по сохранению его общего фонда звукопоглощения, определяющего реверберацию (гулкость звучания) зала и по коррекции формы звукоотра-жающих секций подвесного потолка, формирующих структуру первых отражений в партере зала.
3. Рекомендации НИИСФ были использованы авторами проекта реконструкции МОДИ (организация «ЭЛЛиТ») при разработке архитектурного и дизайнерского решения Большого зала и получили
11111 0гя .11 1 55 2 ю аз
|Ч1 Га а|г ¡|1а| | | |ц| I 1 : 1*1 о1 п
б
Рисунок 4. Эхограммы структуры звуковых отражений, зафиксированные в центральной части зала до (а) и после (б) реконструкции зала.
42 5 2009
Рисунок 5. Общий вид зала после реконструкции.
практическое воплощение при строительных работах по капитальному ремонту здания МОДИ.
4. Результаты контрольных акустических измерений, проведенных специалистами НИИСФ после сдачи Большого зала МОДИ в эксплуатацию, показали, что, при сохранении общего хода процесса реверберации зала, в центральной зоне партера существенно улучшилась структура звуковых отражений, что способствует повышению в этой зоне разборчивости речевой информации и качеству звучания музыкальных сигналов.
В своем настоящем состоянии Большой зал МОДИ близок к оптимальным условиям слышимости для речевых программ, камерных и фольклорных исполнений, и вполне приемлем для оперно-симфонических концертов.
Список литературы
1. ГОСТ 24 146-89 «Зрительные залы. Метод измерения времени реверберации».
2. ISO 3382 «Measurement of the reverberation time of rooms with reference to other
Acoustical parameters»
3. «Руководство по акустическому проектированию залов многоцелевого назначения средней вместимости» М. Стройиздат. 1981.
5. СНиП 23-03-2003 «Защита от шума». Раздел «Акустика залов» М. Госстрой России 2004.
5. Л.А. Борисов, Х.А. Щиржецкий. «Акустика зальных помещений» Ж. «Сцена», П 3(21), 2002
