Основные параметры акустического качества закрытых помещений

Архитектурная акустика — наука, изучающая законы распространения звуковых волн в закрытых (полуоткрытых, открытых) помещениях, отражение и поглощение звука поверхностями, влияние отражённых волн на слышимость речи и музыки, методы управления структурой звукового поля, шумовыми характеристиками интерьеров и т. п.

Цель этой науки — создание приёмов проектирования залов с заранее предусмотренными хорошими условиями слышимости.

Первоначально архитектурная акустика занималась проектированием оперных театров и концертных залов. В дальнейшем, по мере развития техники и роста городов (особенно в XIX веке), первоочередными её задачами стали подавление шума в многоквартирных домах, звукоизоляция производственных помещений и вопросы сохранения здоровья рабочих, а также организация помещений увеселительных заведений, создающих существенный уровень шума.

Находящийся в закрытом помещении слушатель воспринимает, помимо непосредственно доходящего до него прямого звука от источника, ещё и ряд его запаздывающих повторений, возникающих в результате отражения от стен, потолков и иных поверхностей, и следующих друг за другом с малыми интервалами.

Так как при отражениях часть звуковой энергии поглощается, более поздние повторы оказываются слабее. После выключения источника звука количество отражённой энергии в помещении убывает до тех пор, пока она не будет поглощена. Процесс постепенного затухания звука называется реверберацией.

Продолжительность реверберации — важнейший параметр, определяющий акустическое качество помещения. Излишне длительное затухание уменьшает чёткость звучания и разборчивость речи, а звучание музыки становится ритмически неопределённым. При короткой реверберации речь звучит глухо, а музыкальное исполнение (особенно композиции со значительным числом инструментов) утрачивает слитность и выразительность.

Даже при оптимальном значении времени реверберации акустические свойства зала могут очень различаться на различных направлениях из-за различия в путях, которые проходят отражения от источника звука до слушателя.

Оптимальные параметры реверберации существенно отличаются не только для речи и музыки, но принципиально зависят от характера и жанра музыкальных произведений. Для камерной, симфонической и эстрадной музыки, вообще говоря, нужны различные оптимальные условия.

Исходя из этого, акустическое проектирование концертных залов (включающее в себя выбор площади и формы зала, размещение слушателей, применение материалов для стен, рассеивающих и поглощающих конструкций, установка отдельных элементов и т. п.) требует в большинстве случаев компромиссных решений.

В залах большой вместимости условия слышимости улучшают применением систем звукоусиления с электронными способами получения искусственной реверберации. Это позволяет контролировать свойства зала в более широких пределах.

Пример электроакустически оснащенного зала универсального назначения (конгрессы, концерты, опера, звуковой кинопоказ) — большой зал Дворца съездов в Московском Кремле (6000 мест).

Акустическое качество помещения полностью определяется его архитектурными параметрами: формой, размерами, очертаниями и отделкой поверхностей и элементов заполнения. Наиболее распространенными критериями являются реверберация (гулкость) зала, ясность, пространственность, громкость и тембр звучания.
Гулкость помещения – понятие, характеризующее длительность процесса затухания звука. Субъективная оценка зависит от вида музыки (органная, симфоническая, камерная) и ее стиля.
Время реверберации, предложенное Сэбином еще в конце прошлого столетия для количественной оценки процесса спадания плотности звуковой энергии, является основным критерием акустического качества закрытого помещения. Стандартное время реверберации - промежуток времени после выключения источника, в течение которого звук ослабевает на 60 дБ.
Ясность звучания – характеризует разделение звуков отдельных инструментов или групп инструментов как во времени (особенно при быстрых пассажах), так и при одновременной игре.
Пространственность звучания – субъективный параметр, характеризующий ощущение закрытого пространства. Определяется соотношением энергий ранних и поздних отражений.
Громкость звучания – субъективный критерий, характеризующий громкость источника музыки при игре фортиссимо по отношению к некоторой ожидаемой громкости на месте прослушивания.
Тембр звучания – понятие, характеризующее восприятие отдельных составляющих спектра звука музыкального источника на месте прослушивания. Показывает, в какой степени свойства помещения изменяют типичный тембр данного источника.
Разборчивость речи – характеризует качество восприятия на слух отдельных фонетических элементов.

Различают три основных вида звукопоглощающих материалов и конструкций:

• мягкие материалы (плотные, тяжелые ткани);
• пористые материалы с жесткой структурой;
• различные акустические конструкции.

Коэффициент поглощения первых и вторых материалов увеличивается с ростом частоты. Для восполнения недостаточного звукопоглощения этих материалов на нижних частотах применяют акустические конструкции резонансного действия — перфорированные панели и мембранные конструкции Г. Бекеши.