Kunst og vitenskap

Tatt fra Februar 2020 utgaven Av Fysikk Verden der det dukket opp under tittelen “Sound designs”. Medlemmer Av Institutt For Fysikk kan nyte hele problemet via Physics World app.

oppussing av offentlige bygninger er ofte mer komplisert enn det som møter øyet. Anna Demming snakker med akustikere og arkitekter om de akustiske hensynene bak deres design for offentlige rom, og noen av triksene for å takle de motstridende kravene på disse stedene

Bristol Old Vic foyer
Kompleks plass den nye foajeen Og café Hos Bristol Old Vic er akustisk designet slik at små grupper kan nyte intime samtaler (venstre). På baksiden av foajeen har auditoriumveggen (til høyre) akustiske egenskaper som gjør at dette området kan brukes som et forestillingsrom. (Høflighet: Fred Hawarth)

I Det historiske Sentrum Av Bristol i STORBRITANNIA, ned en brosteinsbelagt gate med feilaktige bygninger, er den eldste kontinuerlig kjører teater i den engelsktalende verden-Bristol Old Vic.

Bygget i 1766, og opprinnelig kalt Theatre Royal, gjennomgikk bygningen en oppussing på flere millioner pund for å markere sitt 250-årsjubileum. Arbeidet krevde detaljert og forsiktig design for å sikre at det store georgiske auditoriet-renovert i første fase av prosjektet – kan tjene de akustiske behovene til et bredt spekter av live teater, musikk og dans.

like komplekse var de akustiske kravene til resten av bygningen, som ble renovert i fase to. Denne andre fasen inkluderte ekstra ytelse mellomrom og kontorer, samt en foajeen som rommer en café bar og en ytterligere potensiell ytelse plass. Alle disse forskjellige funksjonene har spesifikke og ofte distinkte akustiske krav, som kan være i strid med en rekke andre tekniske, kulturelle og estetiske krav.

Noen som bidrar til å overvinne slike hindringer for å oppnå det ideelle akustiske oppsettet, Er Bob Essert. Etter å ha studert både ingeniørfag og musikk, etablerte Han I 2002 Sound Space Vision (SSV)-Et London-basert selskap av akustikere og arkitektkonsulenter.

ET AV SSVS nåværende prosjekter er en £48,8 m renovering av Et Annet Bristol auditorium: Byens Colston Hall, som ligger rett nede i veien Fra Bristol Old Vic og skal gjenåpnes i 2021. Som en 1800-seters konsertlokal tilbyr skalaen Til Colston Hall god plass til artister som har utført der siden den først åpnet i 1867, fra fullskala symfoniorkestre Til Beatles. Den har det som ofte beskrives som en” skoeske “geometri – lang med høye tak som gir god plass foran musikerne for en rik lyd rundt publikum ,og mindre plass for lyden å gå seg vill bak forestillingsområdet (se Levitt Bernstein Architects’ gjengivelse nedenfor). Skoeske design er et klassisk format som noen sier produserer den beste akustikken, med ni av verdens topp 10 konsertsaler har denne formen i henhold til En 2016 undersøkelse Av Business Insider.

 Colston Hall gjengivelse Av Levitt Bernstein Arkitekter
Skoeske geometri Colston Hall gjengivelse Av Levitt Bernstein Arkitekter.

Mens Essert sier den største determinanten av akustikk er skala, kommer geometri andre på sin liste over faktorer, etterfulgt av materialene som brukes. “Alle tre spiller en rolle,” sier han. En stor lengde, høyde og generell skala i et ytelsesrom er imidlertid ikke alltid ønskelig. Essert peker på hallen På Yehundi Menuhin School I Surrey, STORBRITANNIA, som et eksempel HVOR SSV rettet mot mer kompakte dimensjoner som kunne plassere 300 personer i et rom laget spesielt for solo-og kammerforestillinger. “Jo lenger bort grensene til rommet er fra lytteren og til en viss grad utøverne, jo svakere er lyden,” sier Essert.

enkelt sagt kan du tenke på lydbølger som demper og mister intensitet når de beveger seg over dimensjonene i rommet. Som Essert understreker, hvor høyt en forestilling lyder er en nøkkelfaktor for å få publikum til å føle seg innhyllet og nedsenket i opplevelsen, og som et resultat av å designe spesielt for soloartister betyr det ideelt å designe en mindre plass. Så hvordan kan en solo høres i et rom designet for å imøtekomme et fullt symfoniorkester, og gi en følelse av intimitet i en hall med plass til 1800?

Refleksjoner om lyddesign

til Slutt domineres virkningen av en produksjon på publikum av artisteriet til utøverne på scenen. Men en effekt som kan hjelpe en forestilling til å høres intim og omsluttende, selv i en stor hall, reflekteres lyd. Fordi lyden beveger seg med en begrenset hastighet-343 m / s i tørr luft ved 20 °C – vil eventuelle refleksjoner fra rommets grenser nå noen i publikum med en forsinkelse på flere millisekunder sammenlignet med lyden som har reist direkte fra utøverne. Du kan ikke bevisst høre forsinkelsen, Men Essert påpeker at når hjernen samler lydinngang, påvirker denne forsinkelsen-og avgjørende amplitude og ankomstretning-opplevelsen.

Myke møbler i motsetning til harde vegger vil dempe disse refleksjonene som demonstrert tilbake i 1895 Av DEN AMERIKANSKE fysikeren Wallace Clement Sabine, som er allment anerkjent som grunnleggeren av arkitektonisk akustikk. Under et oppdrag for å forbedre akustikken I Fogg lecture hall Ved Harvard University, bevæpnet han seg med et orgelrør og en stoppeklokke og startet en rekke eksperimenter, og bestemte etter øret hvor lenge en lyd tok å forfalle da han for eksempel endret antall puter i rommet. Sabine oppdaget snart at det var området med puter (eller noe absorberende materiale) som var lineært relatert til etterklangstid.

ankomsten av oscilloskopet på 1960-tallet flyttet akustikkteknologi opp et gir, noe som gjorde det mulig å direkte bilde lydinngang og analysere forsinkelsene fra disse refleksjonene. Forskere begynte da å finne ut mer om rollen som lydens retning. For eksempel kan refleksjoner fra sidene få publikum til å føle seg mer nedsenket i opplevelsen, bare ved å være omgitt av lyden.

en forståelse av rollen som refleksjoner trakk oppmerksomhet til måten lyden mates fra en overflate til en annen, og påvirket utformingen av ytelse mellomrom. Den grunnleggende skoeske geometri er fortsatt populær blant arkitekter som det har vært siden byggingen av middelalderkirker, effektivt konsertsaler i sin tid. Men på begynnelsen av 1980 – tallet – etter forskning på 1960-og 1970-tallet Av Michael Barron og Harold Marshall I STORBRITANNIA og forskningsgrupper I Gö Og Berlin-Essert og andre akustikere begynte å forme geometrier for å veilede lyd. Ved å konstruere retningen der de reflekterte lyden, kunne de få mer lyd inn fra siden. Eksempler på denne arkitekturen er Christchurch Town Hall I New Zealand, Royal Concert Hall I Nottingham, STORBRITANNIA, Og Meyerson Symphony Center I Dallas, USA.

Lydnivåer

Colston Hall har allerede sett flere renoveringer og rekonstruksjoner (figur 1), den siste var I 1951 ledet Av Philip Hope Bagenal, STORBRITANNIAS mest produktive konserthusakoustiker i den perioden. Renoveringen i 1936 hadde vært fokusert mot kino – som da var markedsledende bruk for haller av den naturen-noe som resulterte i vekt på siktlinjer, publikumskapasitet og kinolyd. Men etter å ha overlevd Blitzen, ble konsertsalen offer for en brann startet av en sigarett i 1945, Og I gjenoppbyggingen i 1951 restaurerte Bagenal og arkitekt J Nelson Meredith interiøret for å prioritere klassisk musikkopptredener. Bagenal og andre akustikere i STORBRITANNIA følte da At Britiske konsertsaler manglet definisjon. Det Britiske musikalske livet og smaken hadde blitt farget av lyden av rådhus rundt om i landet, forklarer Essert – “høye, flate gulvrom som produserte en gjørmete lyd”.

 Figur 1
1 Mange-fase makeover Bristol Colston Hall har blitt pusset opp flere ganger, inkludert i 1936 (øverst til venstre) og 1951 (øverst til høyre). For det nåværende prosjektet Tok Sound Space Vision romlige lydmålinger av rommet (nederst til venstre) og opprettet en akustisk datamodell av den foreslåtte designen (nederst til høyre). (Høflighet: Sound Space Vision)

Bagenal støttet En trappet rektangulær plan For Colston Hall og introduserte materialer som ville absorbere bass “for å unngå boom”. Spesielt la han til en baldakin over scenen for å projisere klarheten til strenginstrumenter. Selv om oscilloskopet ennå ikke ble etablert i 1951, så ikke tilgjengelig for å hjelpe design, hadde det blitt innsett at baldakiner kan reflektere lyd tilbake til musikere slik at de kan høre seg selv.

ET av problemene SOM NÅ tas opp AV SSVS renoveringer På Colston Hall er en bokstavelig mangel på denne baldakinen. Etter utvidelser til scenen for å imøtekomme større orkestre, dekker canopy ikke lenger strengen delen som sitter på forsiden av scenen. I tillegg dukker det også opp i forkant, styrer lyden ut til publikum og gjør det enda vanskeligere for strykemusikerne å høre seg selv. BLANT renoveringer SSV hjelper implementere vil være en utvidet og omformet baldakin med mer rigging i det å møte mer omfattende tekniske krav.

Ikke alle refleksjoner er nyttige heller. Balkongene På Colston Hall tidligere utvidet over 14 rader av auditoriet, skape en” dead zone ” for hundrevis av seter: flere refleksjoner fra bunnen av balkongen dempet mye av lyden, forlater det tørt og svakt da den nådde setene på baksiden av tier under balkongen. Renoveringsprosjektet vil omfatte å dele balkongen fra en dyp struktur til to grunne, slik at det ikke er seter så dypt under ett lavt tak.

Symbiotiske løsninger

tilbake På Bristol Old Vic kom reflections igjen til nytte for å møte flerbruksbehovene til den nye foajeen. Det har blitt smart utformet slik at folk kan nyte en rolig samtale over en kaffe uten å bli døvet av lyden av alle andres skravling. Men med et press for å maksimere inntektene fra bygningen, må samme plass også gi en mer levende atmosfære og er til og med designet for å imøtekomme konserter, der publikum ønsker å bli nedsenket i lyd. Vangelis Koufoudakis – en akustiker fra designfirmaet Charcoalblue som jobbet med Bristol Old Vic-oppussingen-innrømmer at det kan være problematisk å prøve å møte multifunksjonskrav som dette. “Du kan ende opp med noe som en sovesofa – det er ikke en god sofa, og det er ikke en god seng.”Heldigvis kunne arkitekter og akustikere på prosjektet “grave ut” en unik løsning 250 år å lage.

i akustikkens verden elsker vi uregelmessige former fordi de stopper lydfokusering eller andre uønskede akustiske gjenstander

Vangelis Koufoudakis

i foajeen var arkitektene opptatt av å gi et åpent rom som koblet teatret til gaten og byen utover. De fleste veggene i café-bar-området er lydabsorberende. Uregelmessige vinkler i motsetning til parallelle vegger unngå merkelige resonanser og rommet gjør liberal bruk av treull-resirkulert tømmer og tre filings som absorberer lyd og konvertere den til varme. Taket på foajeen er et strukturelt diagonalt rutenett dannet av limt laminert tømmer – “limtre” bjelker. Diagonalene danner uregelmessige vinkler som sporer tilbake til historiske romgeometrier i resten av bygningen. “I akustikkverdenen elsker vi uregelmessige former fordi de stopper lydfokusering eller andre uønskede akustiske gjenstander,” sier Koufoudakis. Som et resultat av disse og andre akustiske triks av handelen, den store åpen planløsning foajeen-som du kanskje forventer å høres klingende og echoey – gir den perfekte akustikken for en rolig [email protected]à-tê. Hvordan da å tillate en mer levende atmosfære i samme rom til forskjellige tider?

ved å grave opp bygningens originale steinmur til det georgiske auditoriet i enden av café-bar-området, kunne prosjektteamet utnytte det som et akustisk reflekterende bakteppe for et forestillingsrom rett foran. Selve veggen er ødelagt og pockmarked fra tidens gang, noe som betyr at den reflekterer en diffust lyd uten merkelige høyfrekvente resonanser. “Det er en fantastisk arkitektonisk overflate som avslører de historiske arrene i teatret,” sier Tom Gibson Fra Haworth Tompkins og prosjektarkitekten for fase to av oppussingen. Den termiske massen til den robuste muroverflaten bidrar også til å regulere temperaturen i café-baren.

Nivåhodet design

foajeen drar også fordel av en annen arkitektonisk quirk som viste seg å være en velsignelse i forkledning. Ulike tillegg og renoveringer gjennom århundrene siden teatret ble bygget har ført til ulike bakkenivå. Prosjektgruppen ønsket ikke å forstyrre 1970-tallets kjellerplate eller fundamenter, da dette kunne ha vært dyrt og en arkeologisk risiko. “I utgangspunktet pleide den gamle bymuren å løpe gjennom foajeen, og vi var bekymret for at vi kunne finne noen historiske skjeletter,” sier Gibson. En av designutfordringene var derfor å løse forskjellen mellom de historiske gulvnivåene, 1970-tallets gulvnivåer og de nylig foreslåtte nivåene. Løsningen har vært å rampe den nye foajeen ned til gatenivå for å gi universell tilgang for første gang i teaterets historie, mens øverste etasje gir et praktisk hevet sceneområde foran den opprinnelige auditoriumveggen.

 Figure2
2 Århundrer I å lage Disse 3d Nolli-modellene viser Bristol Old Vic før (a) og etter (b) sin 2016-2018 ombygging. Den opprinnelige teaterbygningen ble bevisst satt tilbake en avstand fra gaten og over sin 254-årige historie har det vært mange forskjellige innganger. På 1970-tallet ble en tilstøtende bygning Kalt Coopers’ Hall brukt til dette formålet. Den nye spesialbygde foajeen har tillatt Coopers ‘ Hall å bli pusset opp som en hendelse plass og et lite studio teater. (Høflighet: Haworth Tompkins)

arkitektene har også vært i stand til å utnytte de ulike bakkenivåene i hele området for å ventilere stedets studio teater. Dette relativt lille rommet ble flyttet fra kjelleren og første etasje foran auditoriet til kjelleren og første etasje I Coopers Hall-delen, en tilstøtende bygning som fungerte som teaterets inngang i 1970-tallets design (figur 2). Flyttingen førte til en ikke-kompatibel hodehøyde i kjelleren rett under foajeen ved siden av gaten og skapte plassbegrensninger som gjorde det vanskelig å installere tradisjonelle mekaniske ventilatorer, som trenger mye plass. “Det var uansett en hensikt fra prosjektteamet å naturlig ventilere det nye studio theatre for å spare energi og tilhørende kostnader,” legger Gibson til. Kjellerrommene (med ikke-kompatibel hodehøyde når den nye foajeen i første etasje ble designet) ga mulighet til å bygge inn en ny naturlig ventilasjon “labyrint”. Det trekker inn luft fra taket av foajeen gjennom en mur labyrint, som frysninger og roer støyende uteluft. Resultatet: kjølig luft kommer inn i studio teater med minimal akustisk forstyrrelse.

i fin form

Ikke alle arkitektoniske uttalelser kommer fra en heldig tilpasning av pragmatiske tekniske krav, men. Berliner Philharmonie i Tyskland er ansett som en milepæl i historien om konsert-hall design, og gjorde et landemerke avgang fra grunnleggende skoeske geometri som hadde dominert så lenge. Det ble bygget mellom 1960 og 1963 for å erstatte Det Tidligere hjemmet Til Berlin Philharmonic orchestra, som hadde blitt bombet i Andre Verdenskrig. “Folk samles alltid i sirkler når de lytter til musikk uformelt,” sa arkitekten Hans Scharoun, en observasjon som førte ham til å designe konserthuset med publikum som satt rundt orkesteret i bakken av en stor bolle, som vingårdsterrasser. Denne dristige designen inspirerte en rekke arkitekter som også ønsket å lage “en statement building” og vingårdens geometri har blitt mye vedtatt de siste 15 årene.

Berliner Philharmonie
Høres annerledes Berliner Philharmonie ble bygget i 1960-1963 med et design som ligner en bolle eller en vingård. Bredden er dobbelt så stor som en typisk skoeske design. (Høflighet: /posztos)

vinmarkens geometri har imidlertid vært mindre populær blant akustikere. Når publikum er spredt så langt i et så stort rom, reduseres lydintensiteten og den subjektive intensiteten til musikken for alle. Som et resultat, utvide surround form til en 2000-seters hall uten balkonger reduserer intensiteten og nedsenking i lyd som var ment av en musikalsk komponister. Og fordi publikum omkranser scenen, vil folk som sitter bak orkesteret høre ting annerledes enn de foran, og instrumenter som trombone kan høres lyse på axis, men roligere andre steder. “Du kan effektivt få en fransk hornkonsert fordi du bare er to meter unna dem,” sier Essert.

Derfor Føler Essert at den skoeske-lignende geometrien får en vekkelse. Det har også vært interesse for psykoakustikken i høye smale konsertsaler for å stoppe publikum fra å føle seg “innestengt”. Det nye taket På Colston Hall vil for eksempel ha en liten tonehøyde på sidene, noe som reduserer de negative fokuseringseffektene av det tidligere konkave taket. Konvekse kurver sprer lyden på en nyttig måte og avviker fra en ren kuboid, føler seg mindre “boxy”.

Multitasking

En annen utfordring i arenaer som Colston Hall er å imøtekomme forsterket og ikke-forsterket musikk i samme rom. Mens akustikk optimalisert for et orkester vil ideelt berike lyden, design for forsterket musikk mål for klarhet i lyd med lite etterklang slik at det publikum hører er nesten nøyaktig hva som kommer fra høyttalerne. Digital engineering kan justere nivåer for en forsterket ytelse i en idealisert nøytral plass til en viss grad, men det kan ikke fullt ut erstatte hva et rom med rikere akustikk ville gjøre for en live klassisk ytelse. Arbeide med begrensninger av bygningen budsjetter, uttrekkbare paneler laget av glass-fiber bord eller bare gardiner kan være innarbeidet for å absorbere etterklang for forsterket musikk og innføre noen akustisk allsidighet.

ET AV SSVS prosjekter som tok disse allsidighetskravene til et nytt nivå, var Xiqu-Senteret I Hong Kong, hvor plassen ikke bare skal imøtekomme forsterket Og ikke-forsterket Vestlig musikk, men også ulike tradisjoner Av Kinesiske operaer fra Beijing, Shanghai, Guangdong og Hong Kong. Å optimalisere denne konsertarenaen betydde å gi midler til å balansere lyden av sangerne med hensyn til orkesteret, og å etterligne friluftsakustikken disse tradisjonene ble fostret på. Rommets finish og lydanlegget I Xiqu-Senteret ble utviklet hånd i hånd.

Xiqu Centre
Uvanlige behov Xiqu Centre
I Hong Kong har uvanlige akustiske krav. Det iscenesetter et bredt spekter av musikalske stiler, så auditoriet ble designet med komplekse former, hull og isolasjon for å absorbere eller spre lyd, inkludert motoriserte gardiner som kan justeres etter behov. (Gjengitt med tillatelse: Sound Space Vision))

situasjonen blir imidlertid ytterligere komplisert, da akustikere ikke lenger serverer publikum som forventer god live orkesterlyd. Dagens konsertgjengere forventer i stedet å høre noe som høres ut som det de hører på lydsystemene hjemme. Problemet er at disse opptakene er generert av ingeniører som finner mikrofoner på nøye identifiserte posisjoner rundt hall eller studio og deretter elektronisk blande nivåene og legge til kanaler slik at du kan høre klarhet i solo og har resonans i rommet på samme tid. “Du kan faktisk ikke få den lyden,” sier Essert. “Men våre ører har blitt tilpasset det.”En tilnærming til å levere samtidig klarhet, resonans og innhylling med arkitektur er å bygge et rom i et rom.

ideen dukket opp under Esserts prosjekter med Russell Johnson fra Artec Consultants I New York, hvor Han gjentatte ganger møtte problemet med å utarbeide flerbruksdesignløsninger. På 1980-tallet introduserte Artec et “etterklangskammer” til visse konsertsaler, Som Meyerson Symphony Center I Dallas, USA, Og Symphony Hall I Birmingham, STORBRITANNIA. I hovedsak dette par den indre konsertsal som publikum ser til en sekundær plass, ofte ved hjelp av betong dører på tunge svinger. Det sekundære rommet vil vanligvis ha et volum på ytterligere flere tusen kubikkmeter og kan være et” hardt “eller” mykt ” rom avhengig av bruk av gardiner. Dette gjør det mulig å fungere som en netto absorber eller netto etterklang generator, men den første tiden forfall av rommet – den første 10-20 dB forfall av lyd etter at den kommer – genereres av geometrien i det indre rommet. Ideen ble videreutviklet av Artec I Singapore, Los Angeles, Reykjavik Og Budapest, og påvirket også designteamet som jobbet På Paris Philharmonie. Essert brukte de samme prinsippene på Sage Gateshead I STORBRITANNIA, delvis kopling hovedrommet med en annen over et bevegelig tak.

mens akustisk design er basert på lydens fysikk, henger det på en legion av andre strukturelle og tekniske hensyn som multipliserer som arenaer tar på seg tilleggsfunksjoner for å hjelpe sine inntektsstrømmer. Og når det gjelder renovering av historiske lokaler, må tekniske løsninger ikke bare være følsomme for bygningens historie, men også overholde planleggingsbegrensninger og oppfylle de omfattende forventningene til publikum. Å trekke av den vanskelige kombinasjonen er ikke noe feat. Men ved å sørge for at alle medvirkende faktorer kommer sammen – romgeometri, siktlinjer, komfort, arkitektoniske trekk, byggematerialer og så videre – arkitekter og akustikere kan gi en opplevelse som, det være seg rap eller rhapsody, kaffe eller kabaret, etterlater hver besøkende artist, kunde og publikum innhold.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert.

Back to Top