При выборе оптимальных размеров зала следует уделять большое внимание выбору высоты помещения и формы потолка.
Высота потолка имеет настолько большое значение для акустики помещения, что на этом вопросе следует остановиться особо. Плохая акустика, присущая многим большим залам, часто объясняется чересчур высокими потолками или их неудачной формой.
С акустической точки зрения основное назначение потолка – обеспечить полезные отражения звуковых волн. Задача заключается в том, чтобы более всего обеспечить отраженным звуком последние ряды, на которых уровень силы прямого звука меньше, чем на передних и средних. Уровень звука на отдаленных местах будет значительно ниже, чем это можно было ожидать, если исходить только из затухания звука на расстоянии. Причина сильного затухания заключается в поглощении звука вдоль площади пола, занятого слушателями.
Потеря уровня, вызываемого поглощением, может быть компенсирована отраженным звуком, однако при этом необходимо учитывать, что отраженная волна поступает в место приема с запаздыванием.
Допустимое время запаздывания определяется характером исполняемого произведения и не должно превышать:
Отраженные звуковые лучи, запоздавшие на время более указанного, не могут играть полезной роли, так как они уже не коррелированны с первичным сигналом и создают звуковой фон, затрудняющий восприятие сигнала в тем большей степени, чем выше уровень этого фона.
Запаздывание более 50 мс при импульсных сигналах воспринимается как помеха (типа эхо). Особенно опасны отраженные звуковые лучи в первых рядах зала, т.к. именно в первых рядах наиболее велика разность хода прямых и отраженных от потолка и задней стены лучей.
Наличие или отсутствие указанных акустических дефектов проверяется с помощью лучеграммы. Лучеграммой зала называется геометрическое построение траекторий прямых и отраженных звуковых лучей, приходящих к местам слушателей.
При ее построении источник звука обычно размещается на середине сцены на расстоянии 1,2...1,5 м. от края авансцены. При этом считается, что рот исполнителя располагается на высоте 1,6 м. от пола.
Прямые и отраженные лучи должны попадать на плоскость, проходящую через уши сидящих слушателей, т.е. на высоте 1,2 м. от пола. При построении лучеграммы следует помнить, что угол падения равен углу отражения.
Лучеграмма в вертикальной плоскости строится на чертеже вертикального разреза зала. Перед ее построением необходимо вначале спланировать размещение сцены, проходов, дверей и мест слушателей. На вертикальном разрезе должно быть показано поднятие пола, балкон, если таковые необходимы.
Пример построения лучеграммы показан на рисунке 1.3.
Из рисунка 1.3 видно, что при высоте зала h=15 м., разность хода между прямыми и отраженными лучами для передних рядов составляет 20 м и запаздывание составит 59 мс; в то время как для задних рядов запаздывание составит 30 мс. Таким образом, запаздывание отраженного звука в передних рядах превышает допустимую величину для речевых передач, что ухудшит разборчивость речи. Для устранения этого в залах высотой более 12 м применяют отражающие поверхности вблизи источника звука (на рисунке 1.3 эта поверхность показана пунктиром). Угол наклона отражателя подбирают с таким расчетом, чтобы отраженные лучи направлялись в конец зала, где относительное запаздывание прямых и отраженных лучей невелико, а уровень сигнала понижен.
Особенно большое запаздывание имеют звуковые лучи, отраженные от задней стены зала (луч 3, рисунок 1.3), поскольку длина зала, как правило, значительно больше его высоты. Если расстояние между первым рядом и задней стеной более 10...15 м, уже есть основания опасаться возникновения эхо. Применение балкона в зале устраняет эту опасность. Для залов без балконов необходимо принять одну из двух предлагаемых ниже мер:
Задняя стена, а возможно и задняя часть потолка зала должна быть обработана акустическим материалом, обладающим по возможности максимальным коэффициентом поглощения во всем диапазоне частот, свойственном источнику звука;
Задней стене придают определенный наклон, при этом она работает в качестве отражающей поверхности, направляющей звуковую энергию в последние ряды с таким расчетом, чтобы запаздывание отраженных лучей не превышало 20...30 мс. За счет отраженного звука увеличивается уровень громкости в задних рядах, где он обычно ниже желаемого.
Наиболее заметно ослабление звука у последних рядов в залах, в которых кресла расположены на горизонтальной плоскости пола. С целью достижения большей равномерности звукового поля обычно прибегают к следующим конструктивным решениям:
Так в концертных залах и театрах высоту поднятия сцены выбирают в пределах 90...110 см и 30...60 см в залах заседаний, аудиториях и т.д.
Поднятие пола осуществляют, начиная либо с первого ряда, либо с 10...12 ряда. При этом каждый последующий ряд поднимают над предыдущим в клубах на 6...8 см, в кинотеатрах на 10...12 см, в аудиториях - 20 см.
Оба эти мероприятия в сочетании не только улучшают слышимость для второй половины зала, но и улучшают видимость.