Архитектурная акустика

Основная статья: Акустика

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.

Развитие транспорта и увеличение его скоростей в XX веке вовлекли в сферу архитектурной акустики ландшафтное проектирование, вопросы архитектурного дизайна жилых массивов в целом, их транспортных артерий, вокзалов и проектирование крупных торговых площадей. Развитие авиации также привнесло свои задачи.

В настоящее время архитектурная акустика в массовом применении включает в себя акустику студийных помещений для звукозаписи, акустику жилых комнат, домашних кинотеатров и акустику увеселительных заведений.

Проблемы изоляции помещений от проникающих извне звуков выделены в настоящее время в самостоятельную область — строительную акустику.

Строительная акустика

Основная статья: Строительная акустика

Звукопередача во внешней оболочке здания

Анализ передачи шума от внешней оболочки строения к интерьеру и наоборот. Главные пути проникновения шума в здание — крыши, карниз, стены, окна, дверь.

Звукопередача в стенах

В наибольшей степени определяет свойства приватности помещения, комфорт спальных комнат

Шумы оборудования

Акустика интерьера

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).

История

В открытых театрах и других строениях Древней Греции и Рима уже можно заметить результаты применения примитивных акустических знаний. Уже тогда строители сознательно достигали очень хорошей слышимости в помещениях с большим количеством слушателей.

Считается, что современная архитектурная акустика начинается с работ учёного XIX века У. Сэбина, который показал, что в замкнутом помещении постепенно ослабевающие отражения звука сливаются в гул и сопровождают всякий звук. Он и установил, что скорость затухания этого гула является наиболее существенным показателем слышимости.

Теории

В архитектурной акустике применяют две основных теории распространения звука:

• Волновая, более строгая, точная, но в ряде случаев расчёты по ней оказываются излишне громоздкими.
• Геометрическая — упрощённая, более удобная для технических расчётов.

Волновая теория

Более строгая теория, дающая наиболее точные результаты.

Геометрическая теория

Для представления направления распространения и границ потока звуковой энергии используются прямые лучи.

Геометрические представления тем более правомерны, чем меньше длина звуковой волны по сравнению с размерами препятствия. Практически это означает, что наибольшую точность геометрическая теория даёт в области средних и верхних звуковых частот.

Ссылки

• Архитектурная акустика — статья из Большой советской энциклопедии (Авторы:Г. А. Гольдберг, В. В. Фурдуев.), по:
  • Ганус К., Архитектурная акустика, пер. с нем., М., 1963;
  • Ингерелев Ф., Акустика в современной строительной практике, пер. с англ., М., 1957.