umění a věda

převzato z únorového čísla Physics World 2020, kde vyšlo pod názvem “zvukové návrhy”. Členové Fyzikálního ústavu se mohou těšit na celý problém prostřednictvím aplikace Physics World.

rekonstrukce veřejných budov je často složitější, než se na první pohled zdá. Anna Demming hovoří s akustiky a architekty o akustických úvahách za jejich návrhy pro veřejná prostranství, a některé triky, jak řešit protichůdné požadavky na tato místa

Bristol Old Vic foyer
komplexní prostor nový foyer a kavárna v Bristolu Old Vic byla akusticky navržena tak,aby si malé skupiny mohly užít intimní rozhovory (vlevo). V zadní části foyer má stěna hlediště (vpravo) akustické vlastnosti, které umožňují využití této oblasti jako výkonového prostoru. (Zdvořilost: Fred Hawarth)

v historickém centru Bristolu ve Velké Británii, po dlážděné ulici lemované neodpovídajícími budovami, je nejstarší nepřetržitě běžící divadlo v anglicky mluvícím světě-Bristol Old Vic.

budova byla postavena v roce 1766 a původně se jmenovala Theatre Royal a prošla mnohamilionovou rekonstrukcí k 250. výročí svého založení. Práce vyžadovala podrobný a pečlivý design, aby bylo zajištěno, že velké Gruzínské hlediště-renovované v první fázi projektu-může sloužit akustickým potřebám široké škály živého divadla, Hudba a tanec.

stejně složité byly akustické požadavky zbytku budovy, která byla renovována ve druhé fázi. Tato druhá etapa zahrnovala další výkonnostní prostory a kanceláře, stejně jako foyer, který pojme café bar a další potenciální výkonnostní prostor. Všechny tyto různé funkce mají specifické a často odlišné akustické požadavky, které mohou být v rozporu s řadou dalších technických, kulturních a estetických požadavků.

někdo, kdo pomáhá překonat tyto druhy překážek k dosažení ideálního akustického nastavení, je Bob Essert. Po studiu inženýrství I hudby založil v roce 2002 Sound Space Vision (SSV) – londýnskou společnost akustiků a architektonických poradců.

jedním z aktuálních projektů SSV je rekonstrukce dalšího Bristol auditorium ve výši 48,8 mil .: Městská Colston Hall, která leží hned po silnici z Bristolu Old Vic a má být znovu otevřena v roce 2021. Jako místo konání koncertů s kapacitou 1800 míst nabízí Colston Hall dostatek prostoru pro umělce, kteří zde vystupovali od svého prvního otevření v roce 1867, od plnohodnotných symfonických orchestrů po Beatles. Má to, co je často popisováno jako geometrie “krabice od bot” – dlouhá s vysokými stropy, které dávají dostatek prostoru před hudebníky pro bohatý zvuk kolem publika ,a méně prostoru pro to, aby se zvuk ztratil za výkonovou oblastí (viz níže vykreslení Levitt Bernstein Architects). Design shoebox je klasický formát, o kterém někteří říkají, že produkuje nejlepší akustiku, přičemž devět z 10 nejlepších koncertních sálů na světě má tento tvar podle průzkumu společnosti Business Insider z roku 2016.

Colston Hall render by Levitt Bernstein Architects
Shoebox geometry Colston Hall render by Levitt Bernstein Architects.

zatímco Essert říká, že největším determinantem akustiky je měřítko, geometrie je na druhém místě v seznamu faktorů, následovaných použitými materiály. “Všichni tři hrají roli,” říká. Rozlehlost délky, výšky a obecného měřítka ve výkonnostním prostoru však není vždy žádoucí. Essert poukazuje na sál ve škole Yehundi Menuhin v Surrey ve Velké Británii, jako příklad, kde SSV zaměřil na kompaktnější rozměry, které by mohly pojmout 300 lidí v prostoru vytvořeném speciálně pro sólová a komorní představení. “Čím dál jsou hranice místnosti od posluchače a do jisté míry účinkujících, tím slabší je zvuk,” říká Essert.

jednoduše si můžete představit zvukové vlny, které zeslabují a ztrácejí intenzitu, když cestují po rozměrech místnosti. Jak Essert zdůrazňuje, jak hlasitý výkon zní, je klíčovým faktorem pro to, aby se diváci cítili obklopeni a ponořeni do zážitku, a v důsledku toho navrhování speciálně pro sólové umělce znamená ideálně navrhnout menší prostor. Jak tedy může být sólo slyšet v prostoru navrženém pro plný symfonický orchestr a dát pocit intimity v sále, který má kapacitu 1800?

úvahy o zvukovém designu

nakonec dopad produkce na publikum dominuje umění umělců na jevišti. Efekt, který může pomoci představení znít intimně a obklopovat, dokonce i v obrovské hale, se odráží zvuk. Protože se zvuk pohybuje konečnou rychlostí-343 m / s na suchém vzduchu při 20 °C-jakékoli odrazy od hranic místnosti dosáhnou někoho v publiku se zpožděním několika milisekund ve srovnání se zvukem, který putoval přímo od účinkujících. Možná nebudete vědomě slyšet zpoždění, ale Essert poukazuje na to, že když mozek sestavuje zvukový vstup, toto zpoždění – a hlavně amplituda a směr příjezdu – ovlivňuje zážitek.

bytový textil na rozdíl od tvrdých stěn tlumí tyto odrazy, jak ukázal v roce 1895 americký fyzik Wallace Clement Sabine, který je široce uznáván jako zakladatel architektonické akustiky. Během úkolu zlepšit akustiku přednáškového sálu Fogg na Harvardově univerzitě se vyzbrojil varhanní dýmkou a stopkami a pustil se do řady experimentů, podle ucha určoval, jak dlouho zvuk trvá, než se rozpadne, když například změnil počet polštářů v místnosti. Sabine brzy zjistila, že to byla oblast polštářů (nebo jakéhokoli absorbujícího materiálu), která lineárně souvisela s dobou dozvuku.

příchod osciloskopu v roce 1960 posunul akustickou technologii o rychlostní stupeň, což umožnilo přímý obrazový vstup zvuku a analýzu zpoždění z těchto odrazů. Vědci se pak začali dozvědět více o roli směru zvuku. Například odrazy ze stran mohou přimět diváky, aby se cítili více ponořeni do zážitku, jen tím, že jsou obklopeni zvukem.

ocenění role odrazů upozornilo na způsob, jakým je zvuk přiváděn z jednoho povrchu na druhý, a ovlivnilo návrh výkonových prostorů. Základní geometrie krabice od bot je u architektů stále oblíbená, protože byla od výstavby středověkých kostelů, účinně koncertní sály své doby. Ale na počátku 80. let – po výzkumu v 60. a 70. letech Michaela Barrona a Harolda Marshalla ve Velké Británii a výzkumných skupinách v Göttingenu a Berlíně – Essert a další akustici začali formovat geometrie pro vedení zvuku. Tím, že navrhli směr, ve kterém odráželi zvuk, mohli přinést více zvuku ze strany. Mezi příklady této architektury patří Radnice Christchurch na Novém Zélandu, Royal Concert Hall v Nottinghamu ve Velké Británii a Meyerson Symphony Center v Dallasu v USA.

úrovně zvuku

Colston Hall již zažil několik rekonstrukcí a rekonstrukcí (obrázek 1), z nichž poslední byla v roce 1951 vedena Philip Hope Bagenal, nejplodnější britský Akustik koncertního sálu té doby. Renovace v roce 1936 byla zaměřena na kino-které bylo tehdy špičkovým využitím pro sály této povahy-což mělo za následek důraz na zrakové linie, kapacitu publika a zvuk kina. Poté, co přežil Blitz, se koncertní sál stal obětí požáru, který začal cigaretou v roce 1945, a při přestavbě v roce 1951 Bagenal a architekt J Nelson Meredith obnovili interiér, aby upřednostňovali klasická hudební vystoupení. Zejména Bagenal a další akustici ve Velké Británii tehdy cítili, že Britské koncertní sály postrádají definici. Britský hudební život a chuť byly zabarveny zvukem radnic po celé zemi, vysvětluje Essert- “vysoký, ploché podlahové prostory, které vydávaly blátivý zvuk”.

 Obrázek 1
1 Mnohofázová rekonstrukce Bristolova Colston Hall byla několikrát zrekonstruována, včetně 1936 (vlevo nahoře) a 1951 (vpravo nahoře). Pro současný projekt společnost Sound Space Vision provedla prostorová zvuková měření prostoru (vlevo dole) a vytvořila akustický počítačový model navrhovaného návrhu (vpravo dole). (Zdvořilost: Sound Space Vision)

Bagenal schválil stupňovitý obdélníkový plán pro Colston Hall a představil materiály, které by absorbovaly basy “aby se zabránilo rozmachu”. Zejména přidal baldachýn nad jevištěm, aby promítl jasnost smyčcových nástrojů. Přestože osciloskop ještě nebyl založen v roce 1951, takže nebyl k dispozici pro návrh, bylo zjištěno, že markýzy mohou odrážet zvuk zpět hudebníkům, aby se mohli slyšet.

jedním z problémů, které nyní řeší renovace SSV v Colston Hall, je doslovný nedostatek tohoto baldachýnu. Po rozšíření na jeviště pro větší orchestry, baldachýn již nepokrývá smyčcovou část, která sedí v přední části jeviště. Kromě toho se také objevuje na náběžné hraně, směruje zvuk k publiku a ztěžuje to, aby se smyčcoví hudebníci slyšeli. Mezi renovace, které SSV pomáhá implementovat, bude rozšířený a přetvořený baldachýn s větším vybavením, aby splňoval rozsáhlejší technické požadavky.

ne všechny odrazy jsou také užitečné. Balkony v Colston Hall se dříve rozšířily 14 řady hlediště, vytvoření” mrtvé zóny ” pro stovky sedadel: vícenásobné odrazy ze spodní části balkonu oslabily hodně zvuku, nechal to suché a slabé v době, kdy dosáhl sedadel v zadní části úrovně pod balkonem. Projekt rekonstrukce bude zahrnovat rozdělení balkonu z jedné hluboké konstrukce na dvě mělčí, takže pod jedním nízkým stropem nejsou tak hluboká sedadla.

Symbiotická řešení

zpět na Bristol Old Vic se odrazy opět hodily k uspokojení víceúčelových potřeb nového foyeru. Byl chytře navržen tak, aby si lidé mohli užít tichou konverzaci u kávy, aniž by byli ohlušeni zvukem chvění všech ostatních. Nicméně, s tlakem na maximalizaci příjmů z budovy, stejný prostor také musí poskytnout živější atmosféru a je dokonce navržen tak, aby pojal koncerty, kde diváci chtějí být ponořeni do zvuku. Vangelis Koufoudakis – Akustik z designérské firmy Charcoalblue, který pracoval na rekonstrukci Bristol Old Vic-připouští, že snaha splnit víceúčelové požadavky, jako je tento, může být problematická. “Můžete skončit s něčím jako rozkládací pohovka-není to skvělá pohovka a není to skvělá postel.”Naštěstí architekti a akustici na projektu dokázali” vykopat ” jedinečné řešení 250 let ve výrobě.

ve světě akustiky máme rádi nepravidelné tvary, protože přestávají zaostřovat zvuk nebo jiné nežádoucí akustické artefakty

Vangelis Koufoudakis

v případě foyer chtěli architekti poskytnout otevřený prostor, který propojil divadlo s ulicí a městem za ní. Většina stěn café-baru je zvukově pohlcující. Nepravidelné úhly na rozdíl od rovnoběžných stěn se vyhýbají podivným rezonancím a místnost liberálně využívá dřevěné vlny-recyklované dřevo a dřevěné piliny, které absorbují zvuk a přeměňují ho na teplo. Strop foyer je konstrukční diagonální mřížka tvořená lepeným vrstveným dřevem-nosníky” glulam”. Úhlopříčky tvoří nepravidelné úhly, které navazují na historické geometrie místnosti ve zbytku budovy. “Ve světě akustiky milujeme nepravidelné tvary, protože zastavují zaostřování zvuku nebo jiné nežádoucí akustické artefakty,” říká Koufoudakis. V důsledku těchto a dalších akustických triků obchodu poskytuje Obrovská otevřená foyer-kterou byste mohli očekávat, že bude znít cinkavě a echoey – perfektní akustiku pro tiché tête-à-tête. Jak tedy umožnit živější atmosféru ve stejném prostoru v různých časech?

odkrytím původní kamenné zdi budovy do gruzínského hlediště na druhém konci prostoru café-baru byl projektový tým schopen ji využít jako akusticky odrážející kulisu pro představení přímo před domem. Samotná stěna je rozbitá a pockmarked od plynutí času, což znamená, že odráží rozptýlený zvuk bez zvláštních vysokofrekvenčních rezonancí. “Je to úžasný architektonický povrch, který odhaluje historické jizvy divadla,” říká Tom Gibson z Haworth Tompkins a architekt projektu druhé fáze rekonstrukce. Tepelná hmotnost členitého povrchu zdiva také pomáhá regulovat teplotu v café baru.

Level-headed design

foyer těží také z dalšího architektonického vtípku, který se ukázal jako požehnání v přestrojení. Různé doplňky a renovace v průběhu staletí od doby, kdy bylo divadlo poprvé postaveno, vedly k různým úrovním terénu. Projektový tým nechtěl rušit suterénní desku nebo základy 1970, protože by to mohlo být drahé a Archeologické riziko. “V podstatě předsíní protékala stará městská zeď a my jsme se obávali, že bychom mohli najít nějaké historické kostry,” říká Gibson. Jednou z výzev návrhu bylo proto vyřešit rozdíl mezi historickými podlažími, podlažími 1970 a nově navrženými úrovněmi. Řešením bylo rampa nový foyer dolů na úroveň ulice poskytnout univerzální přístup poprvé v historii divadla, zatímco horní přízemí vytváří pohodlné vyvýšené jeviště prostor před původní stěny hlediště.

 obrázek2
2 století při výrobě těchto 3D modelů Nolli ukazují Bristol Old Vic před (a) a po (b) jeho přestavbou 2016-2018. Původní divadelní budova byla záměrně zasazena o vzdálenost od ulice a za její 254letou historii zde bylo mnoho různých vchodů. V 70. letech 20.století byla k tomuto účelu využívána přilehlá budova zvaná Coopers’ Hall. Nový účelový foyer umožnil rekonstrukci Coopersovy haly jako prostor pro akce a malé studiové divadlo. (Zdvořilost: Haworth Tompkins)

architekti také dokázali využít různé úrovně terénu v celém areálu k větrání studiového divadla. Tato relativně malá místnost byla přesunuta ze suterénu a přízemí před hlediště do suterénu a přízemí v části Coopers ‘ Hall, přilehlé budovy, která sloužila jako vstup do divadla v 70. letech (obrázek 2). Tento krok vedl k nevyhovující výšce hlavy v suterénu přímo pod foyer vedle ulice a vytvořil prostorová omezení, která ztěžovala instalaci tradičních mechanických ventilátorů, které potřebují hodně prostoru. “V každém případě byl záměr projektového týmu přirozeně větrat nové studiové divadlo, aby se ušetřily energie a s tím spojené náklady,” dodává Gibson. Suterénní prostory (s nevyhovující výškou hlavy, jakmile byla navržena nová úroveň přízemí foyer) poskytly příležitost k vybudování nového přirozeného větracího “labyrintu”. Nasává vzduch ze střechy foyer zděným bludištěm, které chladí a utišuje hlučný venkovní vzduch. Výsledek: chladný vzduch vstupuje do studiového divadla s minimálním akustickým rušením.

v jemném tvaru

ne všechna architektonická prohlášení však vycházejí ze šťastného sladění pragmatických technických požadavků. Berlínská filharmonie v Německu je široce považována za milník v historii designu koncertních sálů, a udělal mezník odklon od základní geometrie krabice od bot, která tak dlouho dominovala. Byl postaven v letech 1960 až 1963, aby nahradil bývalý domov Berlínského filharmonického orchestru, který byl bombardován za druhé světové války. “Lidé se při neformálním poslechu hudby vždy shromažďují v kruzích,” řekl architekt Hans Scharoun, pozorování, které ho vedlo k návrhu koncertní síně s publikem sedícím kolem orchestru na svazích velké mísy, jako jsou viniční terasy. Tento odvážný design inspiroval řadu architektů, kteří také chtěli udělat “budovu prohlášení” a geometrie vinice byla v minulosti široce přijata 15 let.

Berliner Philharmonie
zní jinak Berliner Philharmonie byla postavena v letech 1960-1963 s designem, který připomíná misku nebo vinici. Šířka je dvojnásobná než u typického designu bot. (Zdvořilost: / posztos)

geometrie vinic však byla u akustiků méně oblíbená. Když je publikum rozloženo tak daleko v tak široké místnosti, intenzita zvuku a subjektivní intenzita hudby se sníží pro všechny. Výsledkem je, že rozšíření prostorové formy na sál s kapacitou 2000 míst bez balkonů snižuje intenzitu a ponoření do zvuku, který byl zamýšlen hudebními skladateli. A protože publikum obklopuje jeviště, lidé sedící za orchestrem uslyší věci jinak než ti vpředu, a nástroje, jako je pozoun, mohou znít jasně na ose, ale jinde tišší. “Možná dostanete koncert pro lesní roh, protože jste od nich jen dva metry,” říká Essert.

to je důvod, proč Essert cítí, že geometrie podobná botě získává oživení. Zájem byl také o psychoakustiku vysokých úzkých koncertních sálů, aby se publikum nemohlo cítit “zabaleno”. Nový strop v Colston Hall, například, bude mít po stranách mírné stoupání, zmírnění negativních zaostřovacích účinků dříve konkávního stropu. Konvexní křivky šíří zvuk užitečným způsobem a odchylují se od čistého kvádru, cítí se méně “hranatý”.

Multitasking

další výzvou v místech, jako je Colston Hall, je obstarávat zesílenou a nezesilněnou hudbu ve stejném prostoru. Zatímco akustika optimalizovaná pro orchestr ideálně obohatí zvuk, návrhy pro zesílenou hudbu usilují o jasnost zvuku s malým dozvukem, takže to, co publikum slyší, je téměř přesně to, co přichází z reproduktorů. Digitální inženýrství může do určité míry upravit úrovně pro zesílený výkon v idealizovaném neutrálním prostoru, ale nemůže plně nahradit to, co by místnost s bohatší akustikou udělala pro živé klasické představení. Práce s omezeními stavebních rozpočtů, zatahovací panely vyrobené ze skleněných vláken nebo dokonce jen závěsy mohou být začleněny, aby absorbovaly dozvuk pro zesílenou hudbu a zavedly určitou akustickou všestrannost.

jedním z projektů SSV, který posunul tyto požadavky na všestrannost na novou úroveň, bylo Centrum Xiqu v Hongkongu, kde prostor musí obstarávat nejen zesílenou a nezesilněnou západní hudbu, ale také různé tradice čínských oper z Pekingu,Šanghaje, Guangdongu a Hongkongu. Optimalizace tohoto koncertního místa znamenala poskytnutí prostředků k vyvážení zvuku zpěváků s ohledem na orchestr, a napodobit akustiku pod širým nebem, na které byly tyto tradice podporovány. Povrchové úpravy místnosti a audio systém v centru Xiqu byly vyvinuty ruku v ruce.

centrum Xiqu
neobvyklé potřeby centrum Xiqu
v Hongkongu má neobvyklé akustické nároky. Představuje širokou škálu hudebních stylů, takže Hlediště bylo navrženo se složitými tvary, mezerami a izolací, aby absorbovalo nebo rozptýlilo zvuk, včetně motorizovaných závěsů, které lze podle potřeby upravit. (Zdvořilost: Sound Space Vision)

situace se však komplikuje, protože akustici již nezajišťují publikum, které očekává skvělý živý orchestrální zvuk. Dnešní návštěvníci koncertů místo toho očekávají, že uslyší něco, co zní jako to, co slyší na svých zvukových systémech doma. Problém je v tom, že tyto nahrávky jsou generovány inženýry, kteří lokalizují mikrofony na pečlivě identifikovaných pozicích kolem haly nebo nahrávacího studia a poté elektronicky míchají úrovně a přidávají kanály, takže můžete slyšet jasnost sóla a mít rezonanci místnosti současně. “Ve skutečnosti nemůžete dostat ten zvuk,” říká Essert. “Ale naše uši byly naladěny na to.”Jedním z přístupů k zajištění současné jasnosti, rezonance a obálky s architekturou je vybudování místnosti v místnosti.

myšlenka se objevila během Essertových projektů s Russellem Johnsonem z Artec Consultants v New Yorku, kde se opakovaně potýkal s problémem navrhování víceúčelových konstrukčních řešení. V roce 1980 Artec představil “dozvukovou komoru” do některých koncertních sálů, jako je Meyerson Symphony Center v Dallasu v USA A Symphony Hall v Birminghamu ve Velké Británii. V podstatě to spojuje vnitřní koncertní sál, který publikum vidí, do sekundárního prostoru, často pomocí betonových dveří na těžkých čepech. Tento sekundární prostor bude mít obvykle objem dalších několik tisíc metrů krychlových a může to být” tvrdý “nebo” měkký ” prostor v závislosti na použití záclon. To mu umožňuje působit jako síťový absorbér nebo čistý generátor dozvuku, ale počáteční časový rozpad místnosti-první 10-20 dB rozpad zvuku po jeho příchodu-je generován geometrií vnitřní místnosti. Myšlenka byla dále rozvíjena společností Artec v Singapuru, Los Angeles, Reykjavíku a Budapešti a také ovlivnila designérský tým pracující na Pařížské filharmonii. Essert použil stejné principy na Sage Gateshead ve Velké Británii, částečně spojil hlavní prostor s jiným nad pohyblivým stropem.

zatímco akustický design je založen na fyzice zvuku, závisí na legii dalších strukturálních a technických úvah, které se množí, když místa přijímají další funkce, které pomáhají jejich příjmovým tokům. A pokud jde o renovaci historických míst, technická řešení musí být nejen citlivá na historii budovy, ale také musí splňovat plánovací omezení a splňovat široká očekávání publika. Vytáhnout tuto složitou kombinaci není žádný zlý výkon. Ale tím, že zajistí, že všechny přispívající faktory se spojily-geometrie místnosti, zrakové linie, pohodlí, architektonické prvky, stavební materiály a tak dále-architekti a akustici mohou poskytnout zážitek, který, ať už je to rap nebo rapsodie, káva nebo kabaret, opouští každého návštěvníka umělce, obsah zákazníka a člena publika.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.

Back to Top