Kunst en wetenschap

ontleend aan het februari 2020 nummer van Physics World, waar het verscheen onder de titel “Sound designs”. Leden van het Instituut voor Natuurkunde kunnen genieten van de volledige uitgave via de Physics World app.

de renovatie van openbare gebouwen is vaak complexer dan men denkt. Anna Demming spreekt met akoestici en architecten over de akoestische overwegingen achter hun ontwerpen voor openbare ruimtes, en enkele trucs om de tegenstrijdige eisen aan deze locaties aan te pakken

Bristol Old Vic foyer
complexe ruimte de nieuwe foyer en het café van Bristol Old Vic zijn akoestisch ontworpen zodat kleine groepen kunnen genieten van intieme gesprekken (links). Aan de achterkant van de foyer heeft de auditoriumwand (rechts) akoestische kwaliteiten die het mogelijk maken om deze ruimte als performance ruimte te gebruiken. (Hoffelijkheid: Fred Hawarth)

in het historische centrum van Bristol in het Verenigd Koninkrijk, in een geplaveide straat omzoomd met mismatched gebouwen, is het oudste continu lopende theater in de Engels-sprekende wereld – de Bristol Old Vic.Het gebouw werd in 1766 gebouwd en heette oorspronkelijk The Theatre Royal, maar onderging een renovatie van een miljoen pond ter gelegenheid van zijn 250ste verjaardag. Het werk vereiste een gedetailleerd en zorgvuldig ontwerp om ervoor te zorgen dat het grote Georgische auditorium – gerenoveerd in de eerste fase van het project – kan voldoen aan de akoestische behoeften van een breed scala aan live theater, muziek en dans.

even complex waren de akoestische eisen van de rest van het gebouw, dat in fase twee werd gerenoveerd. Deze tweede fase omvatte extra performance ruimtes en kantoren, evenals een foyer die een café bar en een andere potentiële performance ruimte herbergt. Al deze verschillende functies hebben specifieke en vaak verschillende akoestische eisen, die in strijd kunnen zijn met een groot aantal andere technische, culturele en esthetische eisen.Iemand die dit soort hindernissen helpt overwinnen om de ideale akoestische opstelling te bereiken, is Bob Essert. Na zijn studie techniek en muziek richtte hij in 2002 Sound Space Vision (SSV) op, een in Londen gevestigd bedrijf van akoestici en architectuuradviseurs.Een van de huidige projecten van SSV is de renovatie van een ander Auditorium in Bristol.: de stad Colston Hall, die ligt net aan de weg van Bristol Old Vic en is naar verwachting heropenen in 2021. Als een 1800-seat concertzaal, de schaal van Colston Hall biedt veel ruimte voor de artiesten die hebben opgetreden sinds het voor het eerst geopend in 1867, van full-scale symfonieorkesten aan The Beatles. Het heeft wat vaak wordt omschreven als een “schoenendoos” geometrie – lang met hoge plafonds die veel ruimte geven voor de muzikanten voor een rijk geluid rond het publiek, en minder ruimte voor het geluid om te verdwalen achter de performance gebied (zie Levitt Bernstein Architecten’ weergave hieronder). Het ontwerp van de schoenendoos is een klassiek formaat dat volgens sommigen de beste akoestiek produceert, met negen van ‘ s werelds top 10 concertzalen die deze vorm hebben volgens een enquête van Business Insider uit 2016.

Colston Hall render door Levitt Bernstein Architects
schoenendoos geometrie Colston Hall render door Levitt Bernstein Architects.Hoewel Essert zegt dat schaal de grootste determinant van de akoestiek is, komt geometrie op de tweede plaats op zijn lijst van factoren, gevolgd door de gebruikte materialen. “Alle drie spelen een rol”, zegt hij. Een uitgestrektheid van lengte, hoogte en algemene schaal in een performance ruimte is echter niet altijd wenselijk. Essert wijst naar de zaal van de Yehundi Menuhin School in Surrey, UK, als een voorbeeld waar SSV gericht was op compactere afmetingen die plaats konden bieden aan 300 mensen in een ruimte speciaal ontworpen voor solo-en kamervoorstellingen. “Hoe verder de grenzen van de ruimte verwijderd zijn van de luisteraar en tot op zekere hoogte van de performers, hoe zwakker het geluid is”, zegt Essert.

in eenvoudige termen kunt u denken aan geluidsgolven die de intensiteit verminderen en verliezen terwijl ze door de afmetingen van de ruimte reizen. Zoals Essert benadrukt, hoe hard een performance klinkt is een belangrijke factor voor het maken van het publiek voelen omhuld en ondergedompeld in de ervaring, en als gevolg daarvan specifiek ontwerpen voor solo performers betekent idealiter het ontwerpen van een kleinere ruimte. Dus hoe kan een solo worden gehoord in een ruimte die is ontworpen om plaats te bieden aan een volledig symfonieorkest, en een gevoel van intimiteit geven in een zaal die plaats biedt aan 1800?

Reflections on sound design

uiteindelijk wordt de impact van een productie op het publiek gedomineerd door het kunstenaarschap van de uitvoerders op het podium. Echter, een effect dat kan helpen een voorstelling te klinken intiem en omhullend, zelfs in een enorme zaal, wordt gereflecteerd geluid. Omdat geluid met een eindige snelheid beweegt-343 m / s in droge lucht bij 20 °C – zal elke reflectie van de grenzen van de ruimte iemand in het publiek bereiken met een vertraging van enkele milliseconden in vergelijking met het geluid dat rechtstreeks van de performers is gereisd. Je hoort misschien niet bewust de vertraging, maar Essert wijst erop dat als de hersenen audio-input assembleert, deze vertraging – en cruciaal, de amplitude en richting van aankomst – de ervaring beïnvloedt.Zachte meubels in tegenstelling tot harde muren zullen deze reflecties dempen, zoals de Amerikaanse natuurkundige Wallace Clement Sabine in 1895 aantoonde, die algemeen erkend wordt als de grondlegger van de architecturale akoestiek. Tijdens een opdracht om de akoestiek van de Fogg lecture hall aan de Harvard University te verbeteren, bewapende hij zich met een orgelpijp en een stopwatch en begon aan een reeks experimenten, waarbij hij aan de hand van het oor vaststelde hoe lang het duurde om een geluid te bederven, bijvoorbeeld door het aantal kussens in de kamer te veranderen. Sabine stelde al snel vast dat het het gebied van kussens (of elk absorberend materiaal) was dat lineair gerelateerd was aan de nagalmtijd.De komst van de oscilloscoop in de jaren zestig bracht de akoestiektechnologie in een hogere versnelling, waardoor het mogelijk werd om direct geluid in te voeren en de vertragingen van deze reflecties te analyseren. Onderzoekers begonnen toen meer te weten te komen over de rol van de richting van geluid. Reflecties van de zijkanten kunnen bijvoorbeeld het publiek meer laten onderdompelen in de ervaring, alleen al door omringd te zijn door het geluid.

een beoordeling van de rol van reflecties vestigde de aandacht op de manier waarop geluid van het ene oppervlak naar het andere wordt gevoerd en beïnvloedde het ontwerp van de prestatieruimten. De fundamentele schoenendoos geometrie is nog steeds populair bij architecten zoals het is sinds de bouw van middeleeuwse kerken, effectief de concertzalen van hun tijd. Maar in de vroege jaren 1980 – na onderzoek in de jaren 1960 en 1970 door Michael Barron en Harold Marshall in het Verenigd Koninkrijk en onderzoeksgroepen in Göttingen en Berlijn – Essert en andere akoestici begonnen met het vormgeven van geometrieën om geluid te sturen. Door de richting te bepalen waarin ze het geluid weerkaatsten, konden ze meer geluid van de zijkant naar binnen brengen. Voorbeelden van deze architectuur zijn Christchurch Town Hall in Nieuw-Zeeland, De Royal Concert Hall in Nottingham, Verenigd Koninkrijk, en het Meyerson Symphony Center in Dallas, Verenigde Staten.Colston Hall heeft al verschillende renovaties en reconstructies meegemaakt (figuur 1), waarvan de meest recente in 1951 onder leiding van Philip Hope Bagenal, de meest productieve akoesticus van die periode in de concertzaal. De renovatie van 1936 was gericht op de cinema – die toen de marktleider was voor dergelijke zalen-wat resulteerde in een nadruk op zichtlijnen, publiekscapaciteit en bioscoopgeluid. Maar na de Blitz te hebben overleefd, werd de concertzaal het slachtoffer van een brand die door een sigaret in 1945 werd gesticht, en in 1951 herbouwden Bagenal en architect J Nelson Meredith het interieur om klassieke muziekvoorstellingen te prioriteren. Vooral Bagenal en andere akoestici in het Verenigd Koninkrijk vonden toen dat de Britse concertzalen geen definitie hadden. Het Britse muzikale leven en de smaak waren gekleurd door het geluid van gemeentehuizen in het hele land, legt Essert uit – “hoge, vlakke vloerruimtes die een modderig geluid produceerden”.

figuur 1
1 Many-phase makeover Bristol ‘ s Colston Hall is meerdere malen gerenoveerd, waaronder in 1936 (linksboven) en 1951 (rechtsboven). Voor het huidige project nam Sound Space Vision ruimtelijke geluidsmetingen van de ruimte (linksonder) en creëerde een akoestisch computermodel van het voorgestelde ontwerp (rechtsonder). (Hoffelijkheid: Geluid ruimte visie)

Bagenal onderschreven een stepped rechthoekig plan voor Colston Hall en introduceerde materialen die bas zou absorberen “om boom te vermijden”. In het bijzonder, hij voegde een luifel over het podium om de helderheid van snaarinstrumenten te projecteren. Hoewel de oscilloscoop nog niet was opgericht in 1951, dus niet beschikbaar voor het ontwerp te helpen, was het gerealiseerd dat luifels geluid terug naar muzikanten kan reflecteren, zodat ze zichzelf kunnen horen.Een van de problemen die nu worden aangepakt door SSV ‘ s renovaties in Colston Hall is een letterlijke tekortkoming van deze luifel. Na uitbreidingen van het podium om grotere orkesten tegemoet te komen, dekt de luifel niet langer de snaarsectie die aan de voorkant van het podium zitten. Daarnaast duikt het ook op aan de leading edge, richt het geluid naar het publiek en maakt het voor de strijkmuzikanten nog moeilijker om zichzelf te horen. Onder de renovaties SSV helpt implementeren zal een uitgebreide en gerenoveerde luifel met meer tuigage in het om meer uitgebreide technische eisen te voldoen.

ook niet alle reflecties zijn nuttig. De balkons in Colston Hall voorheen uitgebreid over 14 rijen van het auditorium, het creëren van een “dode zone” voor honderden stoelen: meerdere reflecties vanaf de onderkant van het balkon verzwakt veel van het geluid, waardoor het droog en zwak tegen de tijd dat het bereikte de stoelen aan de achterkant van het niveau onder het balkon. Het renovatieproject omvat het verdelen van het balkon van een diepe structuur in twee ondiepere, zodat er geen zitplaatsen zo diep onder een laag plafond zijn.

symbiotische oplossingen

terug in de Bristol Old Vic kwamen reflecties weer van pas om tegemoet te komen aan de multifunctionele behoeften van de nieuwe foyer. Het is slim ontworpen, zodat mensen kunnen genieten van een rustig gesprek tijdens een koffie zonder te worden doof door het geluid van ieders gebabbel. Echter, met een druk om de inkomsten uit het gebouw te maximaliseren, dezelfde ruimte moet ook een meer levendige sfeer te bieden en is zelfs ontworpen voor optredens, waar het publiek wil worden ondergedompeld in geluid. Vangelis Koufoudakis – een akoesticus van het ontwerpbureau Charcoalblue die werkte aan de Bristol Old Vic renovatie-geeft toe dat het proberen om te voldoen aan multifunctionele eisen als deze kan problematisch zijn. “Je kunt eindigen met zoiets als een slaapbank – Het is geen geweldige bank en het is geen geweldig bed.”Gelukkig konden architecten en akoestici aan het project 250 jaar lang een unieke oplossing “uitgraven”.

in de wereld van de akoestiek houden we van onregelmatige vormen omdat ze geluidsknooppunten of andere ongewenste akoestische artefacten stoppen

Vangelis Koufoudakis

in het geval van de foyer wilden de architecten graag een open ruimte bieden die het theater verbond met de straat en de stad daarbuiten. De meeste muren van de café-bar zijn geluidsabsorberend. Onregelmatige hoeken in tegenstelling tot parallelle wanden te voorkomen dat vreemde resonanties en de kamer maakt liberaal gebruik van hout wol – gerecycled hout en hout vijlsel dat geluid absorberen en omzetten in warmte. Het plafond van de foyer is een structureel diagonaal raster gevormd door gelijmd gelamineerd hout – “glulam” balken. De diagonalen vormen onregelmatige hoeken die terug te voeren op historische ruimte geometrieën in de rest van het gebouw. “In de wereld van de akoestiek houden we van onregelmatige vormen omdat ze geluidsknooppunten of andere ongewenste akoestische artefacten stoppen”, zegt Koufoudakis. Als gevolg van deze en andere akoestische kneepjes van het vak, biedt de grote open foyer-waarvan je zou verwachten dat het klinkt rinkelend en echoey – de perfecte akoestiek voor een rustige tête – à-tête. Hoe kunnen we dan een meer levendige atmosfeer in dezelfde ruimte op verschillende tijdstippen toestaan?

door de oorspronkelijke stenen muur van het gebouw op te graven naar het Georgische auditorium aan de andere kant van het café-bargebied, kon het projectteam het benutten als een akoestisch reflecterende achtergrond voor een ruimte direct voor de voorstelling. De muur zelf is gebroken en gepot uit het verstrijken van de tijd, wat betekent dat het een diffuus geluid weerkaatst zonder vreemde hoogfrequente resonanties. “Het is een verbazingwekkend architectonisch oppervlak dat de historische littekens van het theater onthult”, zegt Tom Gibson van Haworth Tompkins en de projectarchitect voor fase twee van de renovatie. De thermische massa van het robuuste metselwerk oppervlak helpt ook bij het regelen van de temperatuur in de café bar.

vlak ontwerp

de foyer profiteert ook van een andere architectonische grill die een zegen bleek te zijn. Verschillende uitbreidingen en renovaties door de eeuwen heen, sinds het theater voor het eerst werd gebouwd, hebben geleid tot verschillende grondniveaus. Het projectteam wilde de kelderplaat of funderingen uit de jaren 70 niet verstoren, omdat dit duur en een archeologisch risico had kunnen zijn. “In principe liep de oude stadsmuur door de foyer en we waren bang dat we Historische skeletten zouden vinden,” zegt Gibson. Een van de ontwerpuitdagingen was daarom om het verschil tussen de historische vloerniveaus, de jaren zeventig vloerniveaus en de nieuw voorgestelde niveaus op te lossen. De oplossing was om de nieuwe foyer voor het eerst in de geschiedenis van het theater voor iedereen toegankelijk te maken, terwijl de bovenverdieping voor de oorspronkelijke auditoriummuur een handig verhoogd podium creëert.

Figuur 2
2 eeuwen in de maak deze 3D Nolli modellen tonen Bristol Old Vic voor (A) en na (B) zijn 2016-2018 herontwikkeling. Het oorspronkelijke theatergebouw werd bewust een afstand van de straat verwijderd en over de 254-jarige geschiedenis zijn er veel verschillende ingangen geweest. In de jaren zeventig werd hiervoor een aangrenzend gebouw, Coopers ‘ Hall, gebruikt. De nieuwe speciaal gebouwde foyer heeft de Coopers ‘ Hall laten renoveren als evenementenruimte en een klein ateliertheater. (Met dank aan: Haworth Tompkins)

de architecten hebben ook gebruik kunnen maken van de verschillende grondniveaus over het hele terrein om het ateliertheater van de locatie te ventileren. Deze relatief kleine zaal werd verplaatst van de kelder en begane grond voor het auditorium naar de kelder en begane grond in de Coopers’ Hall sectie, een aangrenzend gebouw dat diende als de ingang van het theater in de jaren 1970 ontwerp (figuur 2). De verhuizing leidde tot een niet-conforme hoofdhoogte in de kelder direct onder de foyer naast de straat en creëerde ruimtebeperkingen die het moeilijk maakten om traditionele mechanische ventilatoren te installeren, die veel ruimte nodig hebben. “Er was in ieder geval de intentie van het projectteam om het nieuwe studiotheater op natuurlijke wijze te ventileren om energie en bijbehorende kosten te besparen”, voegt Gibson toe. De kelderruimtes (met een niet-conforme hoofdhoogte na het ontwerp van de nieuwe foyer begane grond) bood de mogelijkheid om een nieuwe natuurlijke ventilatie “labyrint”in te bouwen. Het trekt lucht van het dak van de foyer door een metselwerk doolhof, die de luidruchtige buitenlucht rilt en stiller maakt. Het resultaat: koele lucht komt het studio Theater binnen met minimale akoestische verstoring.

in fijne vorm

niet alle architectonische statements komen echter voort uit een gelukkige afstemming van pragmatische technische eisen. De Berliner Philharmonie in Duitsland wordt algemeen beschouwd als een mijlpaal in de geschiedenis van het ontwerp van concertzalen, en maakte een mijlpaal afwijking van de basis schoenendoos geometrie die zo lang domineerde. Het werd gebouwd tussen 1960 en 1963 ter vervanging van het voormalige huis van het Berlijnse Philharmonisch Orkest, dat was gebombardeerd in de Tweede Wereldoorlog. “Mensen komen altijd in cirkels bij het informeel luisteren naar muziek,” zei de architect Hans Scharoun, een observatie die hem ertoe bracht om de concertzaal te ontwerpen met het publiek rond het orkest op de hellingen van een grote kom, zoals wijngaardterrassen. Dit gedurfde ontwerp inspireerde een aantal architecten die ook een “statement building” wilden maken en de geometrie van de wijngaard is de afgelopen 15 jaar op grote schaal toegepast.

Berliner Philharmonie
klinkt anders de Berliner Philharmonie werd gebouwd in 1960-1963 met een ontwerp dat lijkt op een kom of een wijngaard. De breedte is het dubbele van die van een typisch schoenendoosontwerp. (Hoffelijkheid: / posztos)

de geometrie van de wijngaard is echter minder populair bij akoestici. Wanneer het publiek zo ver verspreid is in zo ‘ n brede ruimte, worden de geluidsintensiteit en de subjectieve intensiteit van de muziek voor iedereen verminderd. Als gevolg hiervan, de uitbreiding van de surround vorm naar een 2000-zits hal zonder balkons vermindert de intensiteit en onderdompeling in geluid dat was bedoeld door een muzikale componisten. En omdat het publiek het podium omcirkelt, zullen de mensen die achter het orkest zitten de dingen anders horen dan de voorgangers, en instrumenten zoals de trombone klinken misschien helder op de as, maar stiller elders. “Misschien krijg je wel een hoornconcert omdat je er maar een meter vandaan bent”, zegt Essert.

daarom vindt Essert dat de schoenendoos-achtige geometrie een revival krijgt. Er is ook interesse in de psychoakoestiek van lange smalle concertzalen om te voorkomen dat het publiek zich “ingesloten” voelt. Het nieuwe plafond in Colston Hall, bijvoorbeeld, zal een lichte toonhoogte aan de zijkanten, het verminderen van de negatieve scherpsteleffecten van de eerder concave plafond. Convexe curven verspreiden het geluid op een behulpzame manier en wijken af van een pure balk, die minder “boxy”aanvoelt.

Multitasking

een andere uitdaging in locaties als Colston Hall is het verzorgen van versterkte en niet-versterkte muziek in dezelfde ruimte. Terwijl akoestiek geoptimaliseerd voor een orkest ideaal zal verrijken het geluid, ontwerpen voor versterkte muziek streven naar helderheid van het geluid met weinig galm, zodat wat het publiek hoort is bijna precies wat er komt uit de speakers. Digital engineering kan niveaus aanpassen voor een versterkte performance in een geïdealiseerde neutrale ruimte, maar het kan niet volledig vervangen wat een kamer met een rijkere akoestiek zou doen voor een live klassieke performance. Werken met beperkingen van het gebouw budgetten, intrekbare panelen gemaakt van glasvezel board of zelfs gewoon gordijnen kunnen worden opgenomen om nagalm te absorberen voor versterkte muziek en introduceren sommige akoestische veelzijdigheid.Een van SSV ‘s projecten die deze veelzijdigheid vereisten naar een nieuw niveau bracht was het Xiqu Centre in Hong Kong, waar de ruimte niet alleen moet voorzien in versterkte en niet-versterkte Westerse muziek, maar ook verschillende tradities van Chinese opera’ s uit Beijing, Shanghai, Guangdong en Hong Kong. Het optimaliseren van deze concertzaal betekende het verschaffen van de middelen om het geluid van de zangers in evenwicht te brengen ten opzichte van het orkest, en om de open-air akoestiek na te bootsen die deze tradities werden bevorderd. De afwerking van de kamer en het audiosysteem in het Xiqu Centre werden hand in hand ontwikkeld.

Xiqu Centre
ongebruikelijke behoeften het Xiqu Centre
in Hongkong heeft ongewone akoestische eisen. Het ensceneert een breed scala aan muziekstijlen, dus het auditorium werd ontworpen met complexe vormen, gaten en isolatie om geluid te absorberen of te verstrooien, inclusief gemotoriseerde gordijnen die naar behoefte kunnen worden aangepast. (Met dank aan: Sound Space Vision)

de situatie wordt echter nog ingewikkelder, omdat akoestici niet langer catering voor het publiek verwacht grote live orkestgeluid. De huidige concertgangers verwachten in plaats daarvan iets te horen dat klinkt als wat ze thuis op hun geluidssystemen horen. Het probleem is dat deze opnames worden gegenereerd door ingenieurs die Microfoons lokaliseren op zorgvuldig geïdentificeerde posities rond de hal of opnamestudio en vervolgens elektronisch mengen de niveaus en kanalen toe te voegen, zodat u de helderheid van de solo kunt horen en hebben de resonantie van de kamer op hetzelfde moment. “Dat geluid krijg je eigenlijk niet”, zegt Essert. “Maar onze oren zijn erop afgestemd.”Een aanpak om gelijktijdig helderheid, resonantie en omhulling met architectuur te leveren, is het bouwen van een kamer binnen een kamer.Het idee ontstond tijdens Essert ‘ s projecten met Russell Johnson van Artec Consultants in New York, waar hij herhaaldelijk geconfronteerd werd met het probleem van het ontwerpen van multifunctionele ontwerpoplossingen. In de jaren 80 introduceerde Artec een” galmkamer ” in bepaalde concertzalen, zoals het Meyerson Symphony Center in Dallas, VS, en Symphony Hall in Birmingham, UK. In wezen koppelt dit de innerlijke concertzaal die het publiek ziet aan een secundaire ruimte, vaak met behulp van betonnen deuren op zware draaipunten. Die secundaire ruimte zal meestal een volume van een paar duizend kubieke meter en kan een” harde “of” zachte ” ruimte, afhankelijk van het gebruik van gordijnen. Dit maakt het mogelijk om op te treden als een net absorber of net nagalm generator, maar de eerste tijd verval van de kamer – de eerste 10-20 dB verval van geluid nadat het aankomt – wordt gegenereerd door de geometrie van de binnenruimte. Het idee werd verder ontwikkeld door Artec in Singapore, Los Angeles, Reykjavik en Boedapest, en beïnvloedde ook het ontwerpteam dat werkte aan de Paris Philharmonie. Essert gebruikte dezelfde principes op de Sage Gateshead in het Verenigd Koninkrijk en koppelde de hoofdruimte gedeeltelijk aan een andere boven een verplaatsbaar plafond.

akoestisch ontwerp is gebaseerd op de fysica van geluid, maar hangt af van een groot aantal andere structurele en technische overwegingen die zich vermenigvuldigen naarmate locaties extra functies krijgen om hun inkomstenstromen te ondersteunen. En als het gaat om het renoveren van historische locaties, moeten engineeringsoplossingen niet alleen gevoelig zijn voor de geschiedenis van het gebouw, maar ook voldoen aan planningsbeperkingen en voldoen aan de brede verwachtingen van het publiek. Die lastige combinatie is niet zomaar een prestatie. Maar door ervoor te zorgen dat alle bijdragende factoren bij elkaar komen – geometrie van de ruimte, zichtlijnen, comfort, architectonische kenmerken, bouwmaterialen en ga zo maar door – kunnen architecten en akoestici een ervaring bieden die, rap of rhapsody, koffie of cabaret, elke bezoekende kunstenaar, klant en publiek content laat.

Geef een antwoord

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd.

Back to Top