Kunst og videnskab

taget fra februar 2020-udgaven af Fysikverdenen, hvor den optrådte under titlen “lyddesign”. Medlemmer af Institut for Fysik kan nyde det fulde problem via fysik verden app.

renoveringen af offentlige bygninger er ofte mere kompleks, end det ser ud til. Anna Demming taler med akustikere og arkitekter om de akustiske overvejelser bag deres design til offentlige rum, og nogle af tricks til at tackle de modstridende krav til disse spillesteder

Bristol Old Vic foyer
kompleks plads den nye foyer og cafeterist på Bristol Old Vic er akustisk designet, så små grupper kan nyde intime samtaler (til venstre). På bagsiden af foyeren har auditoriumvæggen (til højre) akustiske kvaliteter, der gør det muligt at bruge dette område som et præstationsrum. (Høflighed: Fred)

i det historiske centrum af Bristol i Storbritannien, ned ad en brostensbelagt gade foret med uoverensstemmende bygninger, er det ældste kontinuerligt kørende teater i den engelsktalende verden-Bristol Old Vic.

bygget i 1766 og oprindeligt kaldet Theatre Royal, gennemgik bygningen en renovering på flere millioner pund for at markere sit 250-års jubilæum. Arbejdet krævede detaljeret og omhyggeligt design for at sikre, at det store georgiske auditorium – renoveret i projektets første fase – kan imødekomme de akustiske behov i en bred vifte af live teater, musik og dans.

lige så komplekse var de akustiske krav i resten af bygningen, som blev renoveret i fase to. Denne anden fase omfattede yderligere præstationsrum og kontorer, samt en foyer, der rummer en cafeterist bar og et yderligere potentielt præstationsrum. Alle disse forskellige funktioner har specifikke og ofte forskellige akustiske krav, som kan være i strid med en lang række andre tekniske, kulturelle og æstetiske krav.

en person, der hjælper med at overvinde denne slags forhindringer for at opnå den ideelle akustiske opsætning, er Bob Essert. Efter at have studeret både teknik og musik oprettede han i 2002 Sound Space Vision (SSV) – et London-baseret selskab af akustikere og arkitektkonsulenter.

et af SSV ‘ s nuværende projekter er en renovation på 48,8 m af et andet Bristol auditorium: Byens Colston Hall, der ligger lige nede ad vejen fra Bristol Old Vic og skal genåbnes i 2021. Som et koncertsted med 1800 sæder tilbyder Colston Hall-skalaen masser af plads til de kunstnere, der har optrådt der, siden det først åbnede i 1867, fra symfoniorkestre i fuld skala til Beatles. Det har det, der ofte beskrives som en “skoboks” geometri – lang med højt til loftet, der giver masser af plads foran musikerne til en rig lyd omkring publikum og mindre plads til, at lyden går tabt bag performanceområdet (se Levitt Bernstein Architects’ gengivelse nedenfor). Skoboksdesignet er et klassisk format, som nogle siger producerer den bedste akustik, med ni ud af verdens top 10 koncertsale, der har denne form ifølge en undersøgelse fra 2016 af Business Insider.

Colston Hall render af Levitt Bernstein Architects
skoboks geometri Colston Hall render af Levitt Bernstein Architects.

mens Essert siger, at den største determinant for akustik er skala, kommer geometri på andenpladsen på hans liste over faktorer efterfulgt af de anvendte materialer. “Alle tre spiller en rolle,” siger han. En stor længde, højde og generel skala i et præstationsrum er imidlertid ikke altid ønskeligt. Essert peger på hallen på Yehundi Menuhin School i Surrey, UK, som et eksempel, hvor SSV sigtede mod mere kompakte dimensioner, der kunne rumme 300 mennesker i et rum, der er udformet specielt til solo-og kammerforestillinger. “Jo længere væk rummets grænser er fra lytteren og til en vis grad kunstnerne, jo svagere er lyden,” siger Essert.

enkelt sagt kan du tænke på lydbølger, der dæmper og mister intensitet, når de bevæger sig over rummets dimensioner. Som Essert understreger, hvor højt en forestilling lyder er en nøglefaktor for at få publikum til at føle sig indhyllet og nedsænket i oplevelsen, og som et resultat betyder design specielt til soloartister ideelt at designe et mindre rum. Så hvordan kan en solo høres i et rum designet til at rumme et fuldt symfoniorkester og give en følelse af intimitet i en hal med plads til 1800?

refleksioner om lyddesign

i sidste ende er virkningen af en produktion på publikum domineret af kunstnernes kunstneri på scenen. En effekt, der kan hjælpe en forestilling til at lyde intim og omsluttende, selv i en enorm hal, reflekteres imidlertid lyd. Fordi lyd bevæger sig med en endelig hastighed-343 m / s i tør luft ved 20 liter C – vil eventuelle refleksioner fra rummets grænser nå nogen i publikum med en forsinkelse på flere millisekunder sammenlignet med lyden, der har rejst direkte fra kunstnerne. Du hører måske ikke bevidst forsinkelsen, men Essert påpeger, at når hjernen samler lydindgang, påvirker denne forsinkelse – og afgørende, amplitude og ankomstretning – oplevelsen.

bløde møbler i modsætning til hårde vægge vil dæmpe disse refleksioner som demonstreret tilbage i 1895 af den amerikanske fysiker Clement Sabine, der er bredt anerkendt som grundlæggeren af arkitektonisk akustik. Under en opgave for at forbedre akustikken i Fogg-forelæsningssalen ved Harvard University bevæbnede han sig med et orgelrør og et stopur og indledte en række eksperimenter, hvor han ved øre bestemte, hvor lang tid en lyd tog at henfalde, da han for eksempel ændrede antallet af puder i rummet. Sabine fastslog snart, at det var området med puder (eller ethvert absorberende materiale), der var lineært relateret til efterklangstid.

fremkomsten af oscilloskopet i 1960 ‘ erne flyttede akustikteknologien op i gear, hvilket gjorde det muligt at direkte billedlydindgang og analysere forsinkelserne fra disse refleksioner. Forskere begyndte derefter at finde ud af mere om rollen som lydretningen. For eksempel kan refleksioner fra siderne få publikum til at føle sig mere nedsænket i oplevelsen, bare ved at være omgivet af lyden.

en forståelse af refleksionernes rolle henledte opmærksomheden på den måde, hvorpå lyd tilføres fra en overflade til en anden, og påvirkede designet af præstationsrum. Den grundlæggende skotøjsæskegeometri er stadig populær blandt arkitekter, som den har været siden opførelsen af middelalderlige kirker, effektivt deres koncertsale. Men i begyndelsen af 1980 ‘erne – efter forskning i 1960’ erne og 1970 ‘ erne af Michael Barron og Harold Marshall i Storbritannien og forskningsgrupper i G. Ved at konstruere den retning, hvor de reflekterede lyden, kunne de bringe mere lyd ind fra siden. Eksempler på denne arkitektur omfatter Christchurch Rådhus, Royal Concert Hall i Nottingham, UK og Meyerson Symphony Center i Dallas, USA.

niveauer af lyd

Colston Hall har allerede set flere renoveringer og rekonstruktioner (figur 1), Den seneste i 1951 ledet af Philip Hope Bagenal, Storbritanniens mest produktive koncertsalakustiker i den periode. Renoveringen i 1936 havde været fokuseret på biograf – som dengang var den markedsledende brug for haller af den art-hvilket resulterede i vægt på synslinjer, publikumskapacitet og biograflyd. Men efter at have overlevet lynet blev koncertsalen offer for en brand startet af en cigaret i 1945, og i genopbygningen i 1951 restaurerede Bagenal og arkitekt J Nelson Meredith interiøret for at prioritere klassisk musik forestillinger. Mest bemærkelsesværdigt følte Bagenal og andre akustikere i Storbritannien dengang, at Britiske koncertsale manglede definition. Det Britiske musikliv og smag var blevet farvet af lyden af rådhuse rundt om i landet, forklarer Essert – “høje, flade gulvrum, der producerede en mudret lyd”.

Figur 1
1 Mange-fase makeover Bristols Colston Hall er blevet renoveret flere gange, herunder i 1936 (øverst til venstre) og 1951 (øverst til højre). For det aktuelle projekt tog Sound Space Vision rumlige lydmålinger af rummet (nederst til venstre) og skabte en akustisk computermodel af det foreslåede design (nederst til højre). (Høflighed: Sound Space Vision)

Bagenal godkendte en trinvis rektangulær plan for Colston Hall og introducerede materialer, der ville absorbere bas “for at undgå boom”. Især tilføjede han en baldakin over scenen for at projicere klarheden i strengeinstrumenter. Selvom oscilloskopet endnu ikke var etableret i 1951, så det ikke var tilgængeligt for at hjælpe design, var det blevet indset, at baldakiner kan afspejle lyd tilbage til musikere, så de kan høre sig selv.

et af de spørgsmål, der nu behandles af SSV ‘ s renoveringer i Colston Hall, er en bogstavelig mangel på denne baldakin. Efter udvidelser til scenen for at rumme større orkestre dækker baldakinen ikke længere strengsektionen, der sidder foran på scenen. Derudover dukker det også op i forkant, dirigerer lyden ud til publikum og gør det endnu sværere for strengmusikerne at høre sig selv. Blandt renoveringerne hjælper SSV med at implementere en udvidet og omformet baldakin med mere rigning i den for at imødekomme mere omfattende tekniske krav.

ikke alle refleksioner er nyttige enten. Altanerne i Colston Hall strakte sig tidligere over 14 rækker af auditoriet og skabte et “dødt område” til hundreder af sæder: flere refleksioner fra bunden af balkonen dæmpede meget af lyden og efterlod den tør og svag, da den nåede sæderne bag på niveauet under balkonen. Renoveringsprojektet vil omfatte opdeling af balkonen fra en dyb struktur i to lavere, så der ikke er pladser så dybe under et lavt loft.

symbiotiske løsninger

tilbage på Bristol Old Vic kom refleksioner igen til nytte for at imødekomme den nye foyers multifunktionsbehov. Det er smart designet, så folk kan nyde en stille samtale over en kop kaffe uden at blive bedøvet af lyden af alle andres snak. Imidlertid, med et pres for at maksimere indtægterne fra bygningen, det samme rum skal også give en mere levende atmosfære og er endda designet til at rumme koncerter, hvor publikum ønsker at blive nedsænket i lyd. Vangelis Koufoudakis – en akustiker fra designfirmaet Charcoalblue, der arbejdede med Bristol Old Vic-renoveringen-indrømmer, at det kan være problematisk at prøve at imødekomme multifunktionskrav som dette. “Du kan ende med noget som en sovesofa – det er ikke en god sofa, og det er ikke en god seng.”Heldigvis var arkitekter og akustikere på projektet i stand til at “grave ud” en unik løsning 250 år undervejs.

i akustikens verden elsker vi uregelmæssige former, fordi de stopper lydfokusering eller andre uønskede akustiske genstande

Vangelis Koufoudakis

i foyerens tilfælde var arkitekterne ivrige efter at skabe et åbent rum, der forbandt teatret med gaden og byen ud over. De fleste af væggene i Cafen-bar-området er lydabsorberende. Uregelmæssige vinkler i modsætning til parallelle vægge undgår mærkelige resonanser, og rummet gør liberal brug af træuld – genanvendt træ og træarkiver, der absorberer lyd og omdanner den til varme. Foyerens loft er et strukturelt diagonalt gitter dannet af limet lamineret træ – “lim” bjælker. Diagonalerne danner uregelmæssige vinkler, der sporer tilbage til historiske rumgeometrier i resten af bygningen. “I akustikens verden elsker vi uregelmæssige former, fordi de stopper lydfokusering eller andre uønskede akustiske genstande,” siger Koufoudakis. Som et resultat af disse og andre akustiske tricks i handelen giver den store åbne foyer-som du måske forventer at lyde klangende og ekko – den perfekte akustik til en stille t – priste-prisT-t-priste. Hvordan kan man så give mulighed for en mere levende atmosfære i det samme rum på forskellige tidspunkter?

ved at udgrave bygningens oprindelige stenmur til det georgiske auditorium i den fjerne ende af cafeteriet, var projektteamet i stand til at udnytte det som et akustisk reflekterende baggrund for et performancerum direkte foran. Selve væggen er brudt og pockmarked fra tidens gang, hvilket betyder, at den afspejler en diffust lyd uden mærkelige højfrekvente resonanser. “Det er en fantastisk arkitektonisk overflade, der afslører teatrets historiske ar,” siger Tom Gibson fra Tompkins og projektarkitekten for fase to af renoveringen. Den termiske masse af den robuste murede overflade hjælper også med at regulere temperaturen i cafetrim-baren.

Niveauhovedet design

foyeren drager også fordel af et andet arkitektonisk særhed, der viste sig at være en velsignelse i forklædning. Forskellige tilføjelser og renoveringer gennem århundrederne siden teatret først blev bygget har ført til forskellige jordniveauer. Projektgruppen ønskede ikke at forstyrre kælderpladen eller fundamenterne fra 1970 ‘ erne, da dette kunne have været dyrt og en arkæologisk risiko. “Grundlæggende plejede den gamle bymur at løbe gennem foyeren, og vi var bekymrede for, at vi måske kunne finde nogle historiske skeletter,” siger Gibson. En af designudfordringerne var derfor at løse forskellen mellem de historiske gulvniveauer, 1970 ‘ ernes gulvniveauer og de nyligt foreslåede niveauer. Løsningen har været at rampe den nye foyer ned til gadeniveau for at give universel adgang for første gang i teatrets historie, mens det øverste stueplan skaber et praktisk hævet sceneområde foran den originale auditoriumvæg.

Figur2
2 århundreder i fremstillingen af disse 3D Nolli-modeller viser Bristol Old Vic før (A) og efter (b) dens 2016-2018 ombygning. Den oprindelige teaterbygning blev bevidst sat tilbage en afstand fra gaden, og i løbet af sin 254-årige historie har der været mange forskellige indgange. I 1970′ erne blev en tilstødende bygning kaldet Coopers ‘ Hall brugt til dette formål. Den nye specialbyggede foyer har gjort det muligt for Coopers’ Hall at blive renoveret som et begivenhedsrum og et lille studieteater. (Omdirigeret fra: Tompkins)

arkitekterne har også været i stand til at udnytte de forskellige jordniveauer overalt på stedet til at ventilere stedets studieteater. Dette relativt lille rum blev flyttet fra kælderen og stueetagen foran auditoriet til kælderen og stueetagen i Coopers’ Hall-sektionen, en tilstødende bygning, der fungerede som teatrets indgang i 1970 ‘ ernes design (figur 2). Flytningen førte til en ikke-kompatibel Hovedhøjde i kælderen direkte under foyeren ved siden af gaden og skabte pladsbegrænsninger, der gjorde det vanskeligt at installere traditionelle mekaniske ventilatorer, som har brug for meget plads. “Der var under alle omstændigheder en hensigt fra projektteamet om naturligt at ventilere det nye studieteater for at spare energi og dermed forbundne omkostninger,” tilføjer Gibson. Kælderrummene (med ikke-kompatibel Hovedhøjde, når den nye foyer stueetagen blev designet) gav mulighed for at bygge i en ny naturlig ventilation “labyrint”. Det trækker luft ind fra foyerens tag gennem en murværk labyrint, der kulderystelser og dæmper den støjende udeluft. Resultatet: kold luft kommer ind i studieteatret med minimal akustisk forstyrrelse.

i fin form

ikke alle arkitektoniske udsagn kommer fra en heldig tilpasning af pragmatiske tekniske krav, dog. Berliner Philharmonie i Tyskland betragtes bredt som en milepæl i historien om koncertsaldesign og gjorde en milepæl afvigelse fra den grundlæggende skoboks geometri, der havde domineret så længe. Det blev bygget mellem 1960 og 1963 for at erstatte det tidligere hjem for Berlin Philharmonic orchestra, som var blevet bombet i Anden Verdenskrig. “Folk samles altid i cirkler, når de lytter til musik uformelt,” sagde arkitekten Hans Scharoun, en observation, der fik ham til at designe koncertsalen med publikum, der sad rundt om orkesteret på skråningerne af en stor skål, som vingårdsterrasser. Dette dristige design inspirerede en række arkitekter, der også ønskede at lave “en statement building”, og vingårdens geometri er blevet bredt vedtaget i løbet af de sidste 15 år.

Berliner Philharmonie
lyder anderledes Berliner Philharmonie blev bygget i 1960-1963 med et design, der ligner en skål eller en vingård. Bredden er dobbelt så stor som et typisk skoboks design. (Venligst udlånt: / posstos)

vingårdens geometri har imidlertid været mindre populær blandt akustikere. Når publikum hidtil er spredt i et så bredt rum, reduceres lydintensiteten og den subjektive intensitet af musikken for alle. Som et resultat reducerer udvidelsen af surround-formen til en hal med 2000 sæder uden balkoner intensiteten og nedsænkningen i lyd, der var beregnet af en musikalsk komponist. Og fordi publikum omkranser scenen, vil folk, der sidder bag orkestret, høre ting anderledes end dem foran, og instrumenter som trombonen lyder måske lyse på akse, men mere støjsvage andre steder. “Du får måske effektivt en fransk hornkoncert, fordi du kun er to meter væk fra dem,” siger Essert.

derfor føler Essert, at den skoboks-lignende geometri får en genoplivning. Der har også været interesse for psykoakustikken i høje smalle koncertsale for at forhindre publikum i at føle sig “bokset ind”. Det nye loft i Colston Hall vil for eksempel have en lille stigning i siderne, hvilket mindsker de negative fokuseringseffekter af det tidligere konkave loft. Konvekse kurver spreder lyden på en nyttig måde og afviger fra en ren kuboid, føler sig mindre “bokset”.

Multitasking

en anden udfordring i spillesteder som Colston Hall er at tage højde for forstærket og ikke-forstærket musik i samme rum. Mens akustik optimeret til et orkester ideelt vil berige lyden, design til forstærket musik sigter mod klarhed i lyden med lidt efterklang, så det, publikum hører, er næsten nøjagtigt, hvad der kommer fra højttalerne. Digital engineering kan justere niveauer for en forstærket ydeevne i et idealiseret neutralt rum til en vis grad, men det kan ikke fuldt ud erstatte, hvad et rum med rigere akustik ville gøre for en levende klassisk præstation. Arbejde med begrænsninger af bygningsbudgetter, udtrækkelige paneler lavet af glasfiberplade eller endda bare gardiner kan inkorporeres for at absorbere efterklang til forstærket musik og introducere en vis akustisk alsidighed.

et af SSV ‘ s projekter, der tog disse krav til alsidighed til et nyt niveau, var Hong Kongs centrum, hvor rummet ikke kun skal tage højde for forstærket og ikke-forstærket vestlig musik, men også forskellige traditioner for Kinesiske operaer fra Beijing, Shanghai, Guangdong og Hong Kong. Optimering af dette koncertsted betød at give midlerne til at afbalancere sangernes lyd med hensyn til orkesteret, og at efterligne den udendørs akustik, som disse traditioner blev fremmet på. Rummets finish og lydsystemet i centrum blev udviklet hånd i hånd.

uvanlige behov centret
i Hong Kong har usædvanlige akustiske krav. Det iscenesætter en bred vifte af musikalske stilarter, så auditoriet blev designet med komplekse former, huller og isolering til at absorbere eller sprede lyd, inklusive motoriserede gardiner, der kan justeres efter behov. (Høflighed: Sound Space Vision)

situationen bliver yderligere kompliceret, imidlertid, som akustikere ikke længere catering til publikum forventer stor levende orkester lyd. Dagens koncertgæster forventer i stedet at høre noget, der lyder som det, de hører på deres lydsystemer derhjemme. Problemet er, at disse optagelser genereres af ingeniører, der lokaliserer mikrofoner på omhyggeligt identificerede positioner rundt i hallen eller optagestudiet og derefter blander niveauerne elektronisk og tilføjer kanaler, så du kan høre soloens klarhed og have rumets resonans på samme tid. “Du kan faktisk ikke få den lyd,” siger Essert. “Men vores ører er blevet tilpasset det.”En tilgang til at levere samtidig klarhed, resonans og indhylling med arkitektur er at bygge et rum i et rum.

ideen opstod under Esserts projekter med Russell Johnson fra Artec Consultants i Ny York, hvor han gentagne gange stod over for problemet med at udtænke multifunktionelle designløsninger. I 1980 ‘ erne introducerede Artec et “efterklangskammer” til visse koncertsale, såsom Meyerson Symphony Center i Dallas, USA og Symphony Hall i Birmingham, Storbritannien. I det væsentlige parrer dette den indre koncertsal, som publikum ser til et sekundært rum, ofte ved hjælp af betondøre på tunge drejninger. Det sekundære rum vil normalt have et volumen på yderligere flere tusinde kubikmeter og kan være et “hårdt” eller “blødt” rum afhængigt af brugen af gardiner. Dette gør det muligt at fungere som en netabsorber eller netto efterklangsgenerator, men rummets indledende tidsforfald – det første 10-20 dB forfald af lyd, når det ankommer – genereres af geometrien i det indre rum. Ideen blev udviklet yderligere af Artec i Singapore, Los Angeles, Reykjavik og Budapest og påvirkede også designteamet, der arbejdede på Paris Philharmonie. Essert brugte de samme principper på Sage Gateshead i Storbritannien og koblede delvist hovedrummet med et andet over et bevægeligt loft.

mens akustisk design er baseret på lydens fysik, hænger det på en række andre strukturelle og tekniske overvejelser, der formerer sig, når spillesteder påtager sig yderligere funktioner for at hjælpe deres indtægtsstrømme. Og når det kommer til renovering af historiske spillesteder, skal ingeniørløsninger ikke kun være følsomme over for bygningens historie, men også overholde planlægningsbegrænsninger og imødekomme publikums brede forventninger. At trække den vanskelige kombination ud er ikke en dårlig bedrift. Men ved at sikre, at alle medvirkende faktorer kommer sammen – rumgeometri, synslinjer, komfort, arkitektoniske træk, byggematerialer og så videre – kan arkitekter og akustikere give en oplevelse, der, det være sig rap eller rhapsody, kaffe eller kabaret, efterlader enhver besøgende kunstner, kunde og publikum medlem indhold.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.

Back to Top