АРХИТЕКТУРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗРИТЕЛЬНЫХ ЗАЛОВ НА ОСНОВЕ АКУСТИЧЕСКОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
АРХИТЕКТУРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗРИТЕЛЬНЫХ ЗАЛОВ НА ОСНОВЕ АКУСТИЧЕСКОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
Аннотация
Обсуждается подход к архитектурному проектированию зрительных залов. Предлагается использовать Acoustic Performance-Based Design (APBD) архитектурное проектирование, основанное на акустической производительности. Акустическая производительность оценивается по комплексу перцептивных параметров звукового поля аудитории (зрительного пространства). Процесс восприятия звука представлен в виде системы доменов: физического, сенсорно-перцептивного и когнитивно-аффективного. Особенность подхода состоит в том, что аффективные значения перцептивных параметров звукового поля аудитории контролируются, начиная с этапа концепции зрительного зала. Архитектурное проектирование зрительных залов на основе акустической производительности можно считать новой парадигмой, позволяющей избежать строительства зрительных залов с акустическими ошибками.
1. Введение
Один из современных подходов к архитектурному проектированию – это Performance-Based Design (PBD), проектирование, основанное на производительности. В
Х. Ши анализирует как лучше интерпретировать термин «Performance»: «производительность», «эффективность», «исполнение», «характеристики» и т.д. и выбирает именно «производительность». Он же выделяет три категории производительности: производительность структуры, производительность физической среды, эти категории могут быть определены количественно и третья производительность – это эстетические и культурные факторы, которые не подлежат количественной оценке. Концепция PBD появилась в 1970-х годах и стала наиболее привлекательна для архитекторов в наши дни благодаря техническому прогрессу в компьютерном моделировании и в частности, развитию компьютерного параметрического моделирования. PBD знаменует собой сдвиг парадигмы от традиционного «создания формы» к подходу «нахождения формы». К характеристикам физической среды относятся акустические характеристики зрительного зала, следовательно, Acoustic Performance-Based Design (APBD) архитектурное проектирование, основанное на акустической производительности является наиболее перспективным подходом к архитектурному проектированию зрительного зала. Примерами такого подхода к проектированию могут выступать знаменитые филармонии, построенные в XXI веке: Парижская филармония и Эльбская.2. Филармония Парижа, Франция
Архитектура: Ateliers Jean Nouvel, Brigitte Metra Associes. Акустика: Marshall Day Acoustics, Nagata Acoustics, Studio DAP, Kahle Acoustics, Altia Acoustique, Jean-Paul Lamoureux and ASC. Париж, Франция, 2015год
. Количество мест: 2400; Объем помещения: 37 700 м3. Время реверберации (октавный диапазон 500 Гц). Зал без зрителей и музыкантов: 3,1 секунды. Занятый зал: 2,6 секунды .![Филармония Парижа: a – продольный разрез; b – план; c – поперечный разрез; d – фото пространства между оболочками; e – фото зрительного зала](/media/images/2024-05-21/3b0f69dc-7cd4-4812-a52e-7185b7d7f908.jpg)
Рисунок 1 - Филармония Парижа:
a – продольный разрез; b – план; c – поперечный разрез; d – фото пространства между оболочками; e – фото зрительного зала
Примечание: по ист. [3]
3. Эльбская филармония, Гамбург, Германия
Архитектура: Herzog & de Meuron. Акустика: Nagata Acoustics
. Место: Гамбург, Германия, 2017 год. Количество мест: 2100; Объем помещения: 23000 м3; Время реверберации, Т30 без зрителей и оркестра: 2,4 сек. Занятый: 2,3 сек. Сила звука, G: 5,4 дБ; Время раннего затухания, EDT: 2,3 сек.; Прозрачность музыки, С80: 0,3 дБ; Центральное время Ts: 135мс.![Эльбская филармония, Гамбург: a – продольный разрез; b – план; c – стены и потолок из акустических панелей; d – фото зрительного зала; e – фото здания](/media/images/2024-05-21/0cd4fc97-277b-436c-a1b1-3503e47ce83c.jpg)
Рисунок 2 - Эльбская филармония, Гамбург:
a – продольный разрез; b – план; c – стены и потолок из акустических панелей; d – фото зрительного зала; e – фото здания
Примечание: по ист. [5]
4. Понятие акустической производительности архитектуры зрительного зала
![Взаимосвязь процессов создания, передачи и восприятия звука](/media/images/2024-05-21/bc77f55b-2b78-441d-98ec-076562a11ef9.jpg)
Рисунок 3 - Взаимосвязь процессов создания, передачи и восприятия звука
Примечание: авторский
![Колесо акустики концертного зала](/media/images/2024-05-21/ae43a18f-4972-4aa7-80af-0ffa71fae84a.jpg)
Рисунок 4 - Колесо акустики концертного зала
Примечание: по ист. [9]
![Модель восприятия в виде фильтров, состоящих из трех доменов: физического, перцептивного и аффективного, разделенные сенсорным и когнитивным фильтрами соответственно](/media/images/2024-05-21/67d20c74-97ba-4b46-ba3c-b60a773f0c7b.jpg)
Рисунок 5 - Модель восприятия в виде фильтров, состоящих из трех доменов: физического, перцептивного и аффективного, разделенные сенсорным и когнитивным фильтрами соответственно
Примечание: по ист. [10]
5. Перечень перцептивных параметров ИСО 3382 и их недостатки
Уже существует стандарт ИСО 3382 , в котором приводятся перцептивные параметры звукового поля, их типовые значения и пороги восприятия изменения параметров (табл.1). В стандарте нет рекомендаций по оптимальному значению перцептивных параметров, в нем лишь описана теория каждого параметра и метод измерений.
Таблица 1 - Перцептивные параметры звукового поля зрительного зала
Субъективный параметр, оцениваемый слушателем | Акустическая величина (наименование и обозначение) | Диапазон усреднения по октавным полосамa, Гц | JND Ощущаемое отличие | Типичный диапазонb |
Ощущаемая реверберация | Время раннего затухания (EDT), с | от 500 до 1000 | 5% | (1,0;3,0) с |
Субъективный уровень звука | Сила звука G, дБ | от 500 до 1000 | 1дБ | (-2; +10) дБ |
Ощущаемая ясность звука | Прозрачность музыки C80, дБ | от 500 до 1000 | 1дБ | (-5; +5) дБ |
Четкость речи D50 | от 500 до 1000 | 0,05 | (0,3;0,7) | |
Центральное время Ts, мс | от 500 до 1000 | 10мс | (60;260) мс | |
Пространственность. Кажущаяся ширина источника (ASW) | Ранняя боковая энергетическая составляющая JLF или JLFC | от 125 до 1000 | 0,05 | (0,05;0,35) |
Окружение слушателя (LEV) | Поздний боковой уровень звука LJ | от 125 до 1000 | Не известно | (-14; +1) дБ |
Примечание: a - усреднение по октавным полосам означает арифметическое среднее для величин в октавных полосах, за исключением уровня, который должен усредняться энергетически; b - усредненные по частоте значения в отдельных точках измерений в незаполненных концертных и многоцелевых залах объемом до 25000 м2
![Диапазоны частот слухового восприятия и измерений](/media/images/2024-05-21/4866a288-a0dc-4bfc-9a9b-0a716a936412.png)
Рисунок 6 - Диапазоны частот слухового восприятия и измерений
Примечание: по ист. [12]
6. Выбор формы зрительного зала на основе акустической производительности
![Модели зрительных залов 4-х форм: R - прямоугольник; F - веер; FR - обратный веер; P - многоугольник](/media/images/2024-05-21/36634400-9e98-4ef7-9d22-f5f6a11fa29f.png)
Рисунок 7 - Модели зрительных залов 4-х форм:
R - прямоугольник; F - веер; FR - обратный веер; P - многоугольник
![Графики зависимости значений акустических параметров D50, C80, G, LF от частоты у 4-х форм зрительных залов с отражающими боковыми стенами](/media/images/2024-05-21/86c74bd6-25a6-412d-89ac-8452c5dba37e.png)
Рисунок 8 - Графики зависимости значений акустических параметров D50, C80, G, LF от частоты у 4-х форм зрительных залов с отражающими боковыми стенами
7. Заключение
Предлагаемое понятие акустическая производительность архитектуры зрительного зала включает в себя все параметры звукового поля, которые могут быть измерены в реальном зале или спрогнозированы с помощью моделей. Дальнейшие исследования в архитектурной акустике, музыкальной акустике, психоакустике и электроакустике позволят дополнить и может даже пересмотреть параметры звукового поля, но архитектурное проектирование зрительного зала на основе акустической производительности можно считать новой парадигмой, которая спустя двадцать веков приближает нас к философии Витрувия: «Всякий, кто усвоил себе эту теорию, сможет …довести театр до того совершенства, которое отвечает природе голоса и наслаждению слушателей»
.