Проектирование естественной акустики зала многоцелевого назначения (стр. 1 из 3)
Министерство образования и науки Российской Федерации
Новосибирская государственная архитектурно-художественная академия
Кафедра общественных дисциплин
Курсовая работа
Проектирование естественной акустики зала многоцелевого назначения
Выполнила студентка 311 группы
Перязева Галина
Проверил преподаватель
Ланин В.А.
Новосибирск – 2009
Вводная часть
К многоцелевым относят залы, предназначенные как для речевых, так и для музыкальных программ: лекционные аудитории, конференц-залы, клубные залы, залы драматических и музыкально-драматических театров и т.п.
Большинство таких залов оснащено, конечно, системой озвучивания; однако практика показывает, что хорошая естественная акустика зала предопределяет и хорошую электроакустику. Более того, для качественного звучания симфонической и камерной музыки в концертных залах хорошая естественная акустика просто необходима и ее трудно «улучшить» применением электроаппаратуры.
Для чисто речевых программ основным и, пожалуй, единственным субъективным критерием оценки акустических качеств помещения ( зала) является разборчивость речи ( РР). Для уже функционирующих залов слоговую (артикуляционную) разборчивость речи можно оценить экспериментально, как долю (в %) правильно слышимых слогов на определенных слушательcких (зрительских) местах, произносимых диктором со сцены (кафедры) из специальной таблицы.
Существуют и методики оценки разборчивости речи для проектируемых залов, если известна их форма (в плане и разрезе). Они основаны на том, что установлены определенные связи между разборчивостью речи, как субъективным критерием качества зала, и объективными физическими характеристиками звукового поля в помещении: уровнем полезного звукового сигнала (по отношению к уровню шума), временем реверберации звука и структурой звуковых отражений на определенных слушательных местах.
Эта связь отражается мультипликативной формулой Кнудсена:
,где PP – разборчивость речи (в %), KL – коэффициент, определяемый соотношением уровней «сигнал-шум», KR – коэффициент, зависящий от времени реверберации звука и от структуры ранних отражений.
Для чисто музыкальных залов подобного рода субъективных критериев оценки качества звучания значительно больше (по Беранеку, их более десяти). Лишь для некоторых из них в настоящее время установлена однозначная связь с физическими характеристиками звукового поля.
Тем не менее, опыт строительства концертных залов и многоцелевых залов, а также современные экспериментальные методы исследования структуры звуковых отражений в реальных залах и на моделях позволяют сформулировать некоторые общие принципы и рекомендации на стадии проектирования залов, по крайней мере, в части недопущения в них явных акустических дефектов: фокусирования звуковой энергии в отдельных слушательских зонах, различного рода эхо, искажения тембра звучания, нарушения локализации источника звука на сцене и других.
Проектирование естественной акустики зала многоцелевого назначения включает в себя следующие основные пункты:
1. Выбор оптимальной формы и размеров зала. Построение лучевого эскиза (в плане и разрезе).
2. Проверка некоторых потолочных и стеновых звеньев (поверхностей) зала на допустимость метода геометрических (зеркальных) отражений звука от них.
3. Проверка ряда слушательских мест на «критический интервал запаздывания»; по сути – это проверка на возможность образования эха.
4. Расчет и корректировка времени реверберации в зале.
5. Мероприятия по обеспечению ( улучшению) диффузности звукового поля в помещении.
6. Оценка разборчивости речи.
I Лучевой эскиз зала
На рисунке 1 показан один из возможных вариантов выбора размеров зала многоцелевого назначения (на ~ 460 мест) и очертания его ограждающих поверхностей (в вертикальном разрезе и плане). Сцена – портального типа, предусмотрена и оркестровая яма. Сценическая коробка в явном виде на схеме не изображена (только авансцена) и в последующих расчетах учитывается лишь косвенно.
Некоторые геометрические параметры зала:
Длина зала L »25м, средняя ширина Bср »17,8 м; высота в проема сцены H» 7,5м, высота в средней части зала Hср» 9м, L/Bср = 1,4, Bср/Hср= 1,97
Площадь пола Sпола » 420 м2, площадь потолка Sпотол=450 м2;
Площадь стен Sстен »1045м2;
Площадь авансцены Sав.»20 м2;
Площадь поверхностей оркестровой ямы Sяма » 20 м2 ;
( авансцена нависает над оркестровой ямой на 1/3 ее ширины)
Площадь проема сцены (портала) Sпорт.» 78,75 м2;
Площадь пола, занятого креслами Sзрит.» 230 м2;
Свободная площадь пола ( площадь проходов) Sпрох.» 170 м2;
Общая площадь ограждений
Sогр= Sпола+ Sпотолка+ Sстен+ Sпорт.+ Sямы + +Sавансц.= 2033,75 м2;
Объем зала V= Sпола ´Hср+Vорк. ямы » 3820 м3;
Удельная площадь на слушателя (общая)
S уд.= Sпол /N = 0,9 м2/чел;
Удельный объем на слушателя Vуд=V/N=8,3 м3/чел.;
Высота источника звука на авансцене ( акустический центр) hисп =1,5 м;
Высота голов (ушей) слушателей над уровнем пола h cлуш. =1,2 м;
Максимальная вместимость зала N =460 зрителей.
Рисунок 1
Пояснения к рис.1:
V и U – положения источника звука (исполнителя) на авансцене (в плане и на разрезе, соответственно);
V1*, V2*, – положения «мнимых источников» звука от стеновых элементов 1 и 2, соответственно – зеркальные отражения действительного источника V от этих элементах (V3*, и V4*, не показаны).
U1*, U2*, U3*– положения «мнимых источников» от потолочных элементов 1, 2 и 3, соответственно- зеркальные отражения действительного источника U от этих элементов.
II Проверка потолочных и стеновых звеньев на допустимость геометрических (зеркальных) отражений
Лучевой метод анализа формы зала предполагает, что отражение звуковых волн от его ограждающих поверхностей происходит по закону «зеркала» (как в геометрической оптике для света). Такое допущение заведомо справедливо, если размеры отражательных звеньев потолка и стен намного превосходят длину звуковой волны (lmin >>
). Если же 
, то такое допущение слишком грубо и, по существу, не допустимо.Для промежуточных случаев (между этими двумя крайними), когда размеры отражателя звука соизмеримы с длиною звуковой волны, имеется более определенный критерий, учитывающий не только размеры отражателя, но и взаимное расположение источника и приемника звука (слушателя) по отношению к такому отражательному элементу.
Применим этот критерий допустимости зеркальных отражений для 1-го элемента потолка (рисунок №2), ориентируясь на среднюю длину звуковой волны
м.На этом рисунке :
2a – минимальный размер плоского отражателя;
2b – его наибольший размер (ширина 1-го потолочного элемента в плане, против его середины С1);
R0 – расстояние от исполнителя на авансцене до центра отражателя;
R – расстояние от центра отражателя до слушателя М;
g – угол падения (отражения) звуковой волны с нормалью
к плоскости отражателя.В конкретном примере:
a = 3м, b = 6,7 м,
, R0 = 7,6м, R = 15м, l =1м.Предварительно вычисляем два вспомогательных параметра:
, 
Рисунок 2
Тогда ошибка в уровне силы звука, отраженного от потолочного элемента 1 и приходящего к слушателю М (в приближении волновыми свойствами звука) составит:
дБ.∆L< 5 дБ , то метод геометрической акустики здесь оправдан.
III Проверка слушательских мест на критический интервал запаздывания ( на эхо)
Для залов многоцелевого назначения критическое время (интервал) запаздывания первых отражений по отношению к прямому звуку принимается равным
мс ( для чисто музыкальных залов оно выше (50/80 мс).При скорости звука в воздухе С=340 м/с это соответствует различию в длинах пробега прямого и отраженного звуков, приходящих к слушателю, порядка
м.Таким образом, проверка слушательных мест на возможность образования простого эха (на стадии проектирования зала) сводится к измерению (по плану и разрезу зала) различия в «длинах пробега» прямого звука от источника на авансцене и первых отражений от стен и потолка, приходящих к слушателю:
.
рисунок №3
м;