Akustyka dla budowlańców melomanów

nospr

Sala NOSPR w Katowicach. Źródło: architektura. muratorplus.pl

W Polsce zagadnienie projektowania dla jak najlepszych wrażeń akustycznych to jeszcze niepoznany ląd, ale właśnie odkrywany. Dlatego warto choć odrobinę poznać temat dla zwiększenia swojej świadomości i być może poprawienia stanu krajowych sal koncertowych, teatralnych czy konferencyjnych.

Zacznijmy od podstaw, czyli fizyki. Dźwięk jest falą. W pomieszczeniach wytworzone przez tę falę pole akustyczne składa się z tej biegnącej bezpośrednio od źródła do odbiornika, tj. słuchacza oraz jednokrotnie lub wielokrotnie odbitych. A od czego mogą się odbijać na koncercie symfonicznym w filharmonii? Od wszystkiego, z suknią lub smokingiem słuchacza włącznie. I nie można zapomnieć, że wrażenia akustyczne zależą nie tylko od odbić, ale także od zdolności pochłaniania dźwięków. Zatem, by opanować te wszystkie fale, uporządkować, a dźwięk docierający do naszych uszu był czysty i wyraźny należy przeanalizować wszystkie aspekty już na poziomie projektowania.

By móc kontrolować odbicia musimy pamiętać, że istnieją dwie ich formy: zwierciadlana oraz rozproszona. To pierwsze występuje, gdy fala pada na płaską, dużą (większą od długości fali), twardą przeszkodę wykonaną na przykład z tynku na ścianie, betonu czy kamienia. Wtedy mamy do czynienia z prawem, w którym kąty padania i odbicia są sobie równe a ich kierunki leżą na tej samej płaszczyźnie. Gdy wielkość przeszkody jest porównywalna lub mniejsza od długości fali lub jej powierzchnia jest mocno profilowana, głęboko rozrzeźbiona, wtedy występuje efekt rozproszenia, jednak granica między tymi dwoma formami jest bardzo niewyraźna i mogą występować jednocześnie.

filharmonia

Zdjęcie 1: Filharmonia Koszalińska, pojedynczo montowane prostopadłościany o różnych rozmiarach świetnie rozpraszające dźwięk; źródło: livesound.pl

 

Do kształtowania akustyki wykorzystuje się często zjawisko rezonansu Helmholtza. Dźwięk wpada do rezonatora przez kanał, np. szyjkę butelki lub otwór w cegle dziurawce, w których wytwarzane są drgania. Zjawisko to było wykorzystywane już w starożytności i średniowieczu, gdzie wmurowywano gliniane rezonatory w kształcie dzbanów w ściany dla osiągnięcia jak najlepszych efektów.

Do kontroli dźwięku wykorzystujemy właściwości materiałów budowlanych, a dokładniej ich zdolności do pochłaniania fali o różnych częstotliwościach. Poniżej przedstawione zostaną te najpopularniejsze:

tabela

Tabela 1: Najczęściej wykorzystywane materiały wykończeniowe i ich zdolności pochłaniania dźwięku. Źródło: opracowanie Politechniki Gdańskiej

 

W tabeli nie są wymienione materiały pochłaniające dźwięki o niskich częstotliwościach, ponieważ takie właściwości mają specjalnie projektowane ustroje akustyczne takie jak cienkościenne boazerie z pustką powietrzną lub wypełnione wełną mineralną, okładziny z płyt perforowanych albo niektóre rodzaje ceramiki otworowej. Zazwyczaj są to przestrzenne struktury mocowane do ścian i sufitów. Gdy planujemy taki układ wbudować możemy być pewni, co do jego właściwości, gdyż wytwórca bada go dokładnie. O tym trzeba pamiętać modyfikując na własną rękę wytworzone produkty,jako,
że nikt nie zagwarantuje nam efektu.

SONY DSC

Zdjęcie 2: Przykładowe panele akustyczne. Źródło: www.acousticmanufacture.com.pl

 

Ale zanim zaczniemy zastanawiać się nad materiałami musimy ustalić przeznaczenie sali, gdyż od tego zależą różne parametry akustyczne. Inwestor będzie dążył do maksymalnych zysków, czyli do jak największej uniwersalności pomieszczenia, jednak pamiętajmy, że często jak coś jest do wszystkiego to jest do niczego. Można wyróżnić zatem dwie drogi projektowania akustyki: całość dobierana jest dla funkcji pierwszoplanowej lub dąży do pewnego kompromisu, który osiągniemy poprzez zastosowanie wartości parametrów z granic akceptowalnych przedziałów. Największą różnicę widać porównując sale przeznaczone do słuchania mowy (teatry, sale konferencyjne) i muzyki (opery, filharmonie). Polski dyrygent Grzegorz Nowak powiedział, że dobra sala koncertowa jest tym samym dla orkiestry, co świetny instrument dla solisty i to powinno przyświecać każdemu projektantowi, który podejmuje się zadania stworzenia miejsca dla muzyki.

Jednym z takich parametrów jest kubatura, od której zależy również ilość miejsc, aby nie wytłumić zbytnio sali przy całkowicie zapełnionej widowni. Istnieją różne opracowania określające ilość miejsca na osobę, jednak zazwyczaj wartości wahają się między 4-5m3 dla przedstawień słownych i 7-8m3 dla muzycznych.

Dla znanej już funkcji i kubatury można określić optymalny czas pogłosu, czyli stopniowego zanikania energii dźwięku po ucichnięciu jego źródła. W literaturze spotkamy się z sugestią, by projektować dla przypadku zapełnienia widowni w 70%, jaka jest najczęściej spotykana, jednak przez równomierne rozłożenie pustych miejsc na widowni nie jest to konieczne i możemy przyjąć zapełnienie 100%.

To dopiero niewielka część tego, czego od akustyki sali koncertowej wymagają słuchacze. W kolejnym artykule poruszone zostaną kwestie dotyczące kształtu całego pomieszczenia oraz poszczególnych jego elementów takich jak scena, widownia, balkony czy kanały orkiestrowe. Wtedy będzie możliwość przekonania się, jak bardzo złożonym procesem jest projektowanie takich pomieszczeń.
I to wszystko dla dobra muzyki!