популярно о природе звука

Прикладная акустика

После теоретического обсуждения основных поло-жений архитектурной акустики мы на примере нескольких Ройял Альберт-холлизвестных концертных залов, рассмотрим их применение на практике. Начнем с Молельного дома мормонов, построенного в 1867 году в Солт-Лейк-Сити. На первый взгляд, он выглядит «акустическим уродом». Действительно, его эллиптический пол и куполообразный потолок должны были бы создавать сильные интерференционные эффекты. Однако, к счастью, отраженные от потолка звуковые волны накладываются друг на друга всего лишь в нескольких точках. Более важным является вопрос о времени реверберации. Кроме пола, который изготовлен из дерева, весь интерьер Молельного дома выполнен из известковой глины, уложенной на деревянной дранке.

Если бы эти материалы были использованы сегодня при строительстве аналогичной аудитории, то ее время реверберации было бы близко к таковому в лекционном зале Музея искусств Фогга. Но сто лет назад в глину обычно добавляли большое количество шерсти крупного рогатого скота, что, естественно, увеличивало поглощающую способность материала. Даже пустой Молельный дом имеет время реверберации 4 с при частоте 1000 Гц (оптимальное время реверберации для этой частоты около 2,5 с). Когда в зале находится 2500 человек, время реверберации становится почти оптимальным. Если же число прихожан достигало 6000, оно оказывалось слишком коротким для хорового пения: звуки, быстро затухая, становились приглушенными.

Приблизительно в то же самое время, что и Молельный дом мормонов, в Лондоне был построен Ройял Альберт-холл. При его сооружении возникли другие акустические проблемы, в частности время реверберации оказалось чрезмерным даже при полной аудитории. Но еще более существенной была проблема эха. Эхо - это отражение звука от препятствий, в результате которого мы повторно слышим первоначальный звук. Для того чтобы отчетливо различать два отдельных звука, необходимо, чтобы они были разделены во времени по крайней мере на 0,63 с. Если же интервал времени меньше, отраженный звук усиливает первоначальный, то есть создается картина, аналогичная реверберации.

В 1969 году к потолку зала было подвешено более 100 дисков, изготовленных из стекловолокна, а позади оркестра - установлен сделанный также из стекловолокна рефлектор 20-метровой длины. В результате такой реконструкции удалось уничтожить эхо.

Потолок зала действовал словно гигантская фокусирующая линза, и в некоторых местах эхо достигало такой высокой интенсивности, что слушатели испытывали болезненные ощущения. Подобный эффект близко связан с интерференцией, о которой мы уже говорили.

К счастью, значительная часть этих недостатков, доставлявших слушателям много неприятностей в течение целого столетия, недавно была устранена. В прошлом пытались снизить эхо и время реверберации, подвешивая поперек потолка тяжелую ткань. И все же в некоторых участках зала отраженный звук оказывался громче прямого, а время реверберации, особенно на средних частотах, по-прежнему оставалось большим. В начале 1969 года на высоте 25 м от пола, несколько выше уровня галереи, к потолку зала подвесили более 100 дисков из стекловолокна диаметром 2-4 м. Они поглощали звуки средней частоты и отражали высокочастотные и низкочастотные звуки.

Однако исправление указанных акустических недостатков носило чисто эмпирический характер. В настоящее время акустические свойства проектируемых аудиторий изучаются на моделях. Изготовляются макет будущего зала и маленькие манекены людей, позволяющие исследовать акустические свойства пустой и заполненной аудитории, а волновая картина звукового поля фиксируется микрофонами. Длина волны звука также уменьшается во столько раз, во сколько уменьшены размеры всего зала. Чтобы исследовать изменение качества звучания модели, применяют различные преграды, диффузоры и отражатели. Опыты такого рода обычно проводят в комнатах, стены которых полностью поглощают звук. Это позволяет исключить влияние внешних факторов на акустику изучаемого объекта.