Общие постулаты акустического проектирования залов.

Часть3. Проектирование кинотеатральных залов и залов многоцелевого назначения.

Кинотеатры.

 В кинотеатрах в качестве источника звука исполь­зуются громкоговорители, мощность которых намного больше мощно­сти голоса человека. Поэтому уровень прямого звука в них достаточно высок даже на больших расстояниях от экрана. При этом роль отра­женного звука уменьшается и, следовательно, к форме отражающих по­верхностей в плане и разрезе могут быть предъявлены менее жесткие требования, чем в театральных залах.

Тем не менее, при проектирование кинотеатральных залов, необходимо, чтобы геометрическая форма зала и очертание его внут­ренних поверхностей, обеспечивали  правильное распределение отраженного звука и достаточную диффузность звукового поля. Запаз­дывание первого интенсивного отражения не должно превышать 0,03 с.

Кинотеатры с обычным экраном обычно рассчитывают на вмести­мость до 300 зрителей; при вместимости от 300 до 600 мест проек­тируют широкоэкранные кинотеатры, а при 800. ..4000 мест — широ­коформатные.

Залы вместимостью до 800 мест предусматривают, как правило, без балконов. В залах вместимостью более 1200 мест балкон становится уже необходимым, так как размеры экрана не могут быть сколь угод­но велики. По условиям яркости шорокоформатный экран не может превосходить 26... 30 м по хорде. Такому размеру соответствует про­екционное расстояние 42. ..48 м, что позволяет разместить в амфите­атре 1400... 1600 мест. Из условия синхронного восприятия изображе­ния на экране и звука максимально допустимая длина зала не долж­на превышать 50. ..60 м.

Введение балконов не только улучшает технико-экономические по­казатели залов, но и позволяет выбирать их пропорции более благопри­ятные с акустической точки зрения. Однако при проектировании бал­конов часто допускаются ошибки, приводящие к неудовлетворительной слышимости в подбалконном пространстве, когда места, находящиеся там, лишаются основной части отраженной звуковой энергии. Длина подбалконного пространства не должна превышать 4-5 рядов мест. Вы­сота у последнего ряда должна быть не менее 3 м. Если же необхо­дим длинный балкон, то его следует располагать за пределами задней стены. Отражающие поверхности под балконом нельзя обрабатывать звукопоглотителями.

Очень полезным с позиций акустики кинозала является решение мест в виде круглого амфитеатра. Во многих залах, где превышение последнего ряда над первым составляет 3,5. ..4 м, распределение зву­ковой энергии по залу и качество звучания на большинстве мест ока­зываются практически одинаковыми.

 Для простых форм зала можно указать основные пределы отноше­ния длины к ширине и высоте: от 2,5:1,5:1 до 4,5:2,5:1. Форма же в плане может быть прямоугольной, трапециидальной, овальной и много­угольной. Удельный объем зала принимается примерно таким же, что и в драматических театрах, то есть около 4,5 м³ на одного зрителя.

При проектирование кинотеатральных залов в передней части кинозала обычно предусматривается эстрада, от­деляющая экран и места первого ряда. Звуковая энергия от громкогово­рителей распространяется не только прямо к зрителям, но и отражается от потолка в передней части над эстрадой. Если высота потолка боль­шая, то может оказаться, что запаздывание первых отражений от него и верхних частей боковых стен будет недопустимо большим (0,05 с). По­этому части потолка и боковых стен вокруг предэкранной части зала необходимо обрабатывать звукопоглотителями. Боковые стены обычно также обрабатываются звукопоглотителями от уровня установки гром­коговорителей до потолка. Для этой цели часто используют панели шведской фирмы ” Ecophon ” или звукопоглащающий материал акустическая пена, итальянской компании ” Mappy ”.

В ближайшее время  на отечественный кинорынок выйдет последняя разработка компании Dolby laboratories – платформа  Dolby Atmos.  Современные  мощные акустические системы увеличат свое количество в кинозале вдвое, это потребует использование  более эффективных поглотителей звука.

Немецкая компания BASF разработала принципиально новый, негорючий материал Basotect с высокой звукопоглощающей способностью. На Российском рынке акустические панели из  материала Basotect получили название ЭхоКор.

Во избежание снижения уровня поглощения звука,  декорацию звукопоглотителей необходимо проводить акустической звукопрозрачной тканью или как ее еще называют радиотканью.

Благодаря невысокой цене и привлекательному внешнему виду, в отечественной киноиндустрии широкое применение получила  акустическая ткань” Clear sound ” , польской компании Rem.

Нижняя часть боковых стен эффективно и равномерно отражает звук в зал, поэтому эта часть стен должна иметь невысокий коэффициент звукопоглощения. Для этих целей применяются листы ГКЛ или фанеры.

Высота в передней части зала обычно получается значительной из- за большой высоты экрана. Если для уменьшения объема зала накло­нить потолок к задней стене, то увеличится разность пути прямой и отраженной от потолка энергии. При большой высоте это может при­вести к ухудшению разборчивости речи. Для устранения этого дефекта необходимо потолок обработать звукопоглотителями, указанных ранее .

Фонограмма кинофильма принципиально содержит отрезки как ре­чи, так и музыки. При этом, как известно, требования к акустическим условиям для оптимального звучания в обоих случаях резко отличаются.

При рассмотрении реверберационного процесса в зале в виде двух участков существует два независимых критерия акустических условий: структура ранних отражений и время реверберации. При этом опти­мизация качества звучания речи и музыки в помещении достигается и при различной структуре и при разной длительности реверберационного процесса.

 Роль структуры ранних отражений практически сведена к усилению сигнала прямой энергии, а время запаздывания отдельных отражений лишь определяет степень «живости» помещения и создание эффекта объемности звучания. Последний фактор в основном играет наиболее существенную роль при звучании музыки. В этом случае важным яв­ляется запаздывание первого отражения вслед за прямым звуком на 20. ..30 мс. Вместе с тем при большом запаздывании ранних отраже­ний снижается разборчивость речи. Оптимизация же структуры ранних отражений для озвучения речи приводит к «сухому» звучанию музыки.

Точно также для достижения высокой разборчивости речи требу­ется минимальное время реверберации, так энергия реверберационного процесса способна маскировать прямой звук. Для оптимального же зву­чания музыки время реверберации предпочтительно удлинять, чтобы достичь тембральной окраски и объемности звучания,при проектирование кинотеатральных залов этому параметру следует уделить серьезное внимание.

Как показали исследования, оптимальное восприятие ревербераци­онного процесса достигается при плавном затухании звуковой энергии на завершающем участке процесса. Последний фактор определяется тре­тьим существенным критерием акустических условий — степенью диффузности на завершающем участке реверберационного процесса.

Очевидно, при рассмотрении зрительного зала кинотеатра проблема оптимизации звучания встречается с резким противоречием, разрешение которого требует некоторого компромисса.

В помещениях, оборудованных системой звуковоспроизведения, ко­личество излучаемой прямой звуковой энергии для покрытия необхо­димой площади зрительских мест практически неограниченно. Следо­вательно, роль ранних отражений в качестве фактора повышения раз­борчивости речи теряет смысл.

Следует отметить, что в помещении с фиксированным местораспо­ложением источников звука и площади, занятой зрителями, достаточно точно известны части поверхностей, от которых отражения звука прихо­дят к зрителям в начальном интервале реверберационного процесса.

Допустим, что эти части поверхностей оборудованы эффективным поглотителем звука с высоким коэффициентом поглощения, таким как ЭхоКор или акустическая пена. В этом случае начало реверберационного процесса наступает не сразу после прихода прямого звука, а через интервал времени, занимаемый началь­ным участком процесса. При этом уровень звуковой энергии в нача­ле реверберационного процесса окажется на величину AN ниже уров­ня прямой энергии.

Этот скачок может быть увеличен, если в зрительной части за­ла оборудовать поверхности звукорассеивающими элементами, к примеру, такими как  дефлекторы " Пенолит",   для по­вышения диффузности на завершающем участке процесса. Очевидно, в этом случае время реверберации может быть увеличено без опасения маскировки прямого звука. Увеличение времени ревербе­рации в известной мере компенсирует для звучания музыки отсутствие ранних отражений, «оживляет» акустическую обстановку и создает эф­фект объемности звучания.

Такой метод оборудования зала позволяет сохранить высокую сте­пень разборчивости и значительно улучшить условия для звучания му­зыки. Кроме того, метод дает практические возможности архитектур­ного проектирования зала, не связывая авторов проекта необходимо­стью размещать в зрительной его части большое количество специаль­ных поглотителей звука.

Таким образом, задача проектирования кинотеатральных залов  кинотеатра сводится, во-первых, к расположению эффективного поглотителя звука на частях поверхностей, отражения от которых прихо­дят на зрительские места в начальном интервале времени реверберационного процесса, во-вторых, к выбору такой формы зала и оформлению его поверхностей, чтобы в зрительской части была достигнута достаточ­но высокая степень рассеяния звука.

При таком оборудовании зрительного зала может быть допущено значительное увеличение времени реверберации, что приводит к повы­шению качества звучания музыки при сохранении высокой разборчи­вости речи.

Залы многоцелевого назначения средней вместимости.

Вме­стимость таких залов составляет от 400 до 1200 человек, а объем 1500. ..6000 м³. Их строят, как правило, для клубов, в качестве кино­концертных залов, актовых залов учебных заведений, конференц-залов.

В залах многоцелевого назначения акустические условия должны быть достаточно хорошими при самых различных мероприятиях (лек­ции, спектакли, музыка, показ кинофильмов). Естественно, что такое разнообразие программ использования зала приводит к необходимости удовлетворять довольно противоречивым требованиям к акустике. Воз­никающие противоречия могут быть уменьшены разумным компромис­сом между акустическими требованиями, предъявляемыми различными функциями использования залов.

 Приведем некоторые данные по залам многоцелевого назначения, которые как раз и свидетельствуют о возможности достижения необ­ходимой степени компромисса.

Удельный объем залов должен составлять 4. ..6 м³/чел. При на­личии сценической коробки объем зала определяется без учета объема сцены. Отношение длины зала к его ширине должно быть более 1 и не более 2. Длина зала от занавеса до задней стены не должна превы­шать 25 м. В таких же пределах желательно иметь и отношение ширины зала к его средней высоте (т.е. 1:1). В залах вместимостью более 600 человек целесообразно иметь один или несколько балконов. Время за­паздывания первых отражений — 0,02.. .0,03 с. При большем времени запаздывания первых отражений ухудшается разборчивость речи.

При выборе формы зала необходимо, чтобы большая часть энергии направлялась в заднюю его часть. Здесь возможно (но не обязательно) увеличение времени реверберации на частоте 125 Гц до 40 %.

Рекомендуется оборудование таких залов мягкими или полумягки­ми креслами, что делает время реверберации менее зависящим от сте­пени заполнения зала зрителями.

Основные особенности залов, оборудованных электроакусти­ческими системами.

Залы, оборудованные электроакустическими си­стемами (системами озвучивания), делят на две группы:

1.  Залы, в которых зрители воспринимают звук как непосредственно со сцены, так и при помощи звукоусиления (лекционные, концертные залы, залы многоцелевого назначения);

2. Залы, в которых зрители воспринимают звук только с помощью звуковоспроизводящей системы.

Целесообразность использования систем звукоусиления в залах пер­вой группы определяется их большими размерами. В залах многоце­левого назначения большого объема помимо усиления звука специаль­ные электроакустические системы могут выполнять еще и функции ре­гулирования времени реверберации. В таком случае они называются амбиофоническими.

Системы звукоусиления в лекционных и театральных залах пред­назначаются только для усиления речи. При исполнении концертных программ звукоусиление может потребоваться солистам, которых сопро­вождает оркестр. В обоих случаях микрофон, принимающий сигнал для его последующего усиления, находится в звуковом поле громкоговори­телей, излучающих уже усиленный сигнал в зал. Поэтому система зву­коусиления является системой с акустической обратной связью.

Выбор электроакустической аппаратуры, мест размещения микро­фонов и громкоговорителей, коррекция частотной характеристики усиле­ния должны осуществляться совместно с архитектурно-планировочным решением зала.

Для усиления концертных программ и солистов в больших залах используется многоканальная стереофоническая система, позволяющая получать не только высококачественное усиление, но и сохранять акусти­ческую пространственную картину. Обычно применяют многоканальную систему звукоусиления. Каждый из каналов имеет на входной стороне группу микрофонов. От микрофонов сигналы после усиления поступа­ют к громкоговорителям и затем в зал. Сигнал, принятый микрофоном, ближайшим к источнику, имеет более высокий уровень по сравнению с сигналами, принимаемыми другими микрофонами. Кроме того, первый сигнал опережает другие по времени. Данное соотношение уровней и временных сдвигов сохраняется и в сигналах, излучаемых громкоговори­телями, что создает необходимый стереофонический эффект. Громкого­ворители центрального канала располагаются, как правило, над средней частью портала сцены, а громкоговорители боковых каналов — по краям портала и ниже громкоговорителей центральной группы. Вся система может управляться с центрального поста.

В залах многоцелевого назначения необходимо управление време­нем и частотной характеристикой реверберации. Эта задача решается с помощью специальных систем искусственной реверберации.

В залах, оборудованных электроакустическими системами, суще­ственно большее значение имеет прямая звуковая волна. Поэтому при проектирование таких залов их поверхности в большей степени, чем в залах с естественной акустикой, подвергаются отделке звукопоглощающими материалами. Отсюда — архитектор здесь более свободен в выборе формы поверхностей этих помещений, архитектурных членений и относительных размеров самих помещений. Тем не менее, основные акустические требования, опреде­ляющие выбор объемно-планировочных решений залов, оборудованных электроакустическими системами, остаются в основном теми же, что и для залов с естественной акустикой.

 Залы многоцелевого назначения, предназначенные для транс­ляции звуковых программ различного типа, проектируются при помо­щи архитектурно-планировочных средств, которые обеспечивают изме­нение акустических свойств помещения в зависимости от вида программ.

Для регулировки характеристик звукового поля применяются: подвиж­ные отражатели, поднимающиеся шторы-драпировки, раздвижные пе­регородки, вращающиеся экраны, имеющие различное звукопоглощение на внешней и тыльной сторонах, методы и устройства, предназначенные для изменения объема помещения.

Изменение объема зала возможно путем специального конструиро­вания оркестровой раковины и передвижных перегородок. При присо­единении объема оркестровой раковины к объему зала время ревербе­рации может быть увеличено на 0,2 с на средних частотах. Отделение раковины от зала достигается опусканием экрана и изменением отра­жателей на стенах и потолке. Оркестровая раковина (акустическая ра­ковина) позволяет не только регулировать объем зала. Ограждающие поверхности раковины обеспечивают требуемую структуру ранних отра­жений. Устройство разборной раковины позволяет использовать зал для концертных программ, спектаклей и кинопоказа.

При использовании залов для демонстрации фильмов необходимо изменять ширину сцены в зависимости от размера экрана, что может быть достигнуто с помощью подвижных отражателей типа ширм. Од­ним из возможных приемов оборудования сцены является использование подвижного портала или портальных кулис, с которыми можно совме­стить отражатели и громкоговорители.

Методы акустического проектирования помеще­ний, залов различного назначения мы подробно рассмотрим в следующих статьях.

Часть 1.Улучшение акустических характеристик помещений.