Sale wielofunkcyjne – zmienna akustyka

W ostatnich latach z wie­lu powodów, m.in. ekono­micznych, praktycznych czy lokalizacyjnych, występuje coraz większa potrzeba budowy wielofunk­cyjnych sal widowiskowych np. w ma­łych miastach. Zakłada się, że w tego typu miejscu mają się odbywać pro­jekcje kinowe, koncerty wspomagane systemem nagłośnieniowym, spek­takle teatralne czy różnego rodzaju prelekcje itp. Ogólnie rzecz biorąc, organizowane tam będzie to, co za­rządcy wpadnie do głowy. Założenie jest genialne, ale z akustycznego punktu widzenia bardzo problema­tyczne. Różne funkcje wymagają różnych wartości parametrów aku­stycznych. W związku z tym bardzo korzystnym, czasami wręcz niezbęd­nym, rozwiązaniem jest stosowanie elementów architektonicznych oraz elektronicznych zmieniających warun­ki akustyczne wnętrza.

© psdesign1- Fotolia.com

Dlaczego jest to takie ważne? Warun­ki akustyczne wnętrza projektowa­nej sali widowiskowej mają znaczący wpływ na subiektywny odbiór i ocenę docierających do słuchacza dźwięków. W celu przedstawienia problemu sku­pimy się na jednym parametrze, cza­sie pogłosu, dlatego że w akustyce wnętrz jest na tyle istotny, iż określa w pewnym sensie przydatność danej sali do konkretnych zadań, jakim po­winna sprostać. Dla przypomnienia, czas pogłosu to parametr opisujący czas, w jakim poziom dźwięku zmniej­sza się o 60 dB w pomieszczeniu po wyłączeniu źródła. Najlepszym przy­kładem miejsca, w którym pogłos, czyli zanik dźwięku, słychać wyraź­nie, są kościoły czy katedry. Często można się spotkać z sytuacją, że dźwięk w tych miejscach wybrzmiewa tak długo, że pierwsze słowo masku­je każde kolejne. Tym podstawowym i jednym z najpopularniejszych para­metrów operuje się, aby dostosować pomieszczenie do danej funkcji. War­tość, przy której dana funkcja będzie zrealizowana z najwyższą jakością, nazywa się optymalnym czasem po­głosu. W przypadku sali wielofunkcyj­nej sala wymaga kilku takich optymal­nych czasów.

Dlaczego i skąd wiadomo, że dany czas jest optymalny? Zbiór optymal­nych wartości czasu pogłosu został zestawiony na podstawie zmierzonych czasów pogłosu pomieszczeń, które zostały uznane przez publiczność, krytyków muzycznych i teatralnych oraz samych wykonawców za najle­piej dopasowane akustycznie do danej funkcji. W znacznej mierze wartości te zależą więc od subiektywnych ocen słuchaczy. Ponadto są one zależne od kubatury danego wnętrza. Istotę „do­pasowania” akustycznego wnętrza do funkcji przedstawię na przykładzie sal kinowych, gdzie wszystkie efekty przestrzenne związane z pogłosem zarejestrowane są na nośniku dźwię­kowym filmu. Ze względu na to, że są one dobierane na etapie produkcji, sala kinowa pod względem zjawisk pogłosowych powinna wpływać mini­malnie na dźwięk, czyli charaktery­zować się krótkim czasem pogłosu. W innym przypadku słuchacz może mieć problemy z rozróżnianiem kie­runków, z których dochodzi dźwięk, ponieważ wszystko będzie się zlewać w jedność, a cały zabieg producencki zostanie zmarnowany.

Rys. 1 Schematyczne przedstawienie kurtyn akustycznych

W celu zrozumienia problemu przyj­rzyjmy się wymaganiom dla konkret­nych funkcji. W tabeli przedstawiono zestawienie optymalnych wartości czasu pogłosu dla różnych funkcji w zależności od kubatury pomieszcze­nia. Zestawienie zostało opracowane na podstawie wielu zaleceń spotyka­nych w literaturze fachowej, w związ­ku z tym zamiast konkretnych warto­ści przedstawione są zakresy.

Tabela pokazuje, jak istotne jest wprowadzenie możliwości zmiany pa­rametrów akustycznych wewnątrz pomieszczenia. W przypadku sal o zmiennych funkcjach różnica mię­dzy optymalnymi czasami pogłosu dla kubatury 1000 m³ może wynosić po­nad 300%. W związku z tym, przyj­mując w projekcie czy realizacji jedną ze skrajnych wartości, dopuści się do tego, że sala nie będzie w stanie oddać w pełni walorów muzycznych prezentowanego materiału lub że mowa będzie niezrozumiała, a efekty dźwiękowe projekcji kinowych nie będą brzmiały odpowiednio.

Biorąc pod uwagę przedstawione dane i założenie uzyskania wielofunkcyjności sali o odpowiednich, zgod­nych z wytycznymi literaturowymi, warunkach, niezbędne jest osiągnię­cie zmiennych parametrów akustycz­nych w pomieszczeniu. Na szczęście są metody to umożliwiające. Intere­sujący nas parametr, czyli czas po­głosu, można regulować na dwa głów­ne sposoby: architektonicznie – przez zmiany fizyczne w geometrii lub ele­mentach wykończeniowych sal, oraz elektronicznie – przez zmianę wra­żenia pogłosowości z użyciem syste­mów elektroakustycznych.

Tab. Zestawienie zakresów optymalnych wartości czasu pogłosu w zależności od funkcji

Metody architektoniczne nazywa się również sposobami mechanicznymi lub pasywnymi. W tym przypadku bezpo­średni wpływ na parametry akustycz­ne mają fizyczne zmiany w danym po­mieszczeniu. Rozwiązania te opierają się najczęściej na ruchomych elemen­tach wystroju, ruchomych elementach technicznego wyposażenia danej sali oraz komorach sprzężonych akustycz­nie z salą. Są to niestety metody czę­sto ingerujące w odbiór wizualny wnę­trza, co nie tylko nie musi być dobrze odebrane przez użytkowników, ale nie jest lubiane również przez samych ar­chitektów. Pasywne sposoby regula­cji czasu pogłosu można podzielić na dwa, wynikające z czynników wpływają­cych na parametr, główne typy rozwią­zań: zmienna kubatura pomieszczenia oraz zmienna chłonność akustyczna pomieszczenia.

Rozwiązanie zmiennej kubatury głów­nie polega na zwiększaniu objętości sali bez stosowania dodatkowej chłon­ności akustycznej. Należy zauważyć, że wartość parametru czasu pogłosu jest bezpośrednio zależna od kubatu­ry danego pomieszczenia. Im większa jest kubatura, tym dłuższy jest czas pogłosu. Osiągnięcie dużych zmian w objętości pomieszczenia wymaga jednak wiele kunsztu oraz pomysło­wości od architektów i technologów, gdyż są to rozwiązania skomplikowa­ne. Można wyróżnić dwie główne me­tody uzyskiwania zmiany czasu pogło­su przez zmianę objętości.

Po pierwsze, uzyskuje się to przez zastosowanie dodatkowych pomiesz­czeń, tzw. komór pogłosowych, połą­czonych z salą. Są to pomieszczenia przylegające do danej sali połączone z nią odpowiednio dużymi, dokładnie określonymi przez akustyka, otwo­rami. Pomieszczenia takie są wtedy sprzężone akustycznie, czyli wpływają na siebie wzajemnie w procesie two­rzenia zjawiska pogłosowego.

Rys. 2 Schematyczne przedstawienie paneli otwieranych

Drugą metodą związaną ze zmianą objętości wnętrza jest zastosowanie przegród pionowych lub poziomych ruchomych. Obniżenie sufitu czy przesunięcie ściany w głąb pomiesz­czenia powoduje zmniejszenie kubatu­ry, a co za tym idzie skrócenie czasu pogłosu. Jeżeli takie rozwiązanie się stosuje, to najczęściej są to rucho­me sufity podwieszane pod stropem. Te metody są jednak niezwykle skom­plikowane i wymagające. Systemy umożliwiające poruszanie sufitami muszą być zaprojektowane z niezwy­kłą uwagą, mając na względzie nie tylko czynniki akustyczne, ale głównie czynniki związane z bezpieczeństwem widzów i muzyków.

Metody polegające na zmianie chłon­ności akustycznej sali są znacznie łatwiejsze od metod związanych ze zmianami objętości i dają wyraźnie słyszalne efekty. Jak sama nazwa sugeruje, sposoby te opierają się na wprowadzeniu do sali dodatkowej chłonności akustycznej w postaci np. ustrojów akustycznych. Najprościej mówiąc, skrócenie czasu pogłosu jest efektem tego, że fala, padając na dodaną powierzchnię pochłaniają­cą, wytraca energię wskutek tarcia. Jest to również metoda najbardziej zrównoważona architektonicznie, gdyż nie wymaga, w porównaniu z metodą zmiany objętości, dodatkowych prze­strzeni. Co więcej, wymienione metody są znacznie bardziej przystępne ceno­wo i łatwiejsze w obsłudze. Najpopularniejszym rozwiązaniem w różnego rodzaju obiektach są kota­ry oraz banery akustyczne. Jest to rozwiązanie architektonicznie przyjaz­ne, ponieważ elementy systemu mogą się chować w przeznaczonych do tego przestrzeniach. W przypadku wysuwa­nych banerów kasety można zabudować w elementach sali, na przykład pod bal­konami. W efekcie schowane nie zakłó­cają koncepcji wizualnej pomieszczenia. Równie ciekawym rozwiązaniem ma­jącym na celu zmianę czasu pogłosu za pomocą zmiennej chłonności akustycznej są otwierane oraz rozsuwa­ne panele.

Rys. 3 Schematyczne przedstawienie paneli rozsuwanych

W przypadku gdy panel jest zamknięty, cała powierzchnia jest twarda i mocno odbijająca. Gdy zależy nam na skróce­niu czasu pogłosu, panel należy otwo­rzyć i odsłonić materiały pochłaniające będące po jego drugiej stronie. Wyko­rzystując to rozwiązanie, można uzy­skać stosunkowo dużą różnorodność efektów. Jego skuteczność w znacz­nej mierze jest zależna od materiału umieszczonego za panelem.

Panelami opierającymi się na podobnej zasadzie jak otwierane są panele roz­suwane oraz żaluzjowe. W przypadku gdy jest to typ przesuwany, zain­stalowane są dwie płyty perforowa­ne, które po zamknięciu powinny się szczelnie zazębiać, a gdy są otwarte, nałożyć się na siebie. W efekcie moż­na zmieniać właściwości akustycz­ne z pochłaniających na odbijające przy zachowaniu płynnej regulacji.

W związku z tym istnieje możliwość dość dokładnej zmiany parametrów. Rzadko stosowaną, jednak bardzo ciekawą metodą są panele obrotowe. Mogą to być panele dwu- lub trzystronne, które się obracają wo­kół własnej osi. Każda ze stron wy­kończona jest w inny sposób, tak aby powierzchnie miały różne parametry akustyczne. Najczęściej spotyka się panele dwustronne o powierzchni pochłaniającej oraz odbijającej.

Drugą główną metodą regulacji czasu pogłosu w salach wielofunkcyjnych jest wykorzystanie systemów elektroaku­stycznych. Systemy takie dają bardzo duże możliwości zmiany parametrów akustycznych przy niewielkim wpływie wizualnym na wnętrze obiektu. Wielu specjalistów twierdzi nawet, że uzy­skanie odpowiedniej akustyki sali do­brej dla mowy oraz muzyki jest często niemożliwe bez użycia systemów elek­tronicznych, co może wskazywać na to, jak wiele zalet ma ten system. Rozwiązanie takie można zdefiniować jako system, który umożliwia zwięk­szenie naturalnego czasu pogłosu w pomieszczeniu przy jednoczesnym równomiernym rozproszeniu energii dźwięku. Rozwiązanie to nazywa się często wirtualną akustyką lub aktyw­ną akustyką. Jest to związane z regu­lacją parametrów w sposób elektro­niczny w porównaniu ze sposobami architektonicznymi (pasywnymi), które wymagają zmian fizycznych pomiesz­czenia. Wirtualna akustyka nawiązuje do efektu, jaki przynosi taki system. Można powiedzieć, że tworzona jest iluzja, w której słuchacz znajduje się w wirtualnym akustycznie środowisku. Może ono być całkowicie inne od prze­strzeni, w której aktualnie przebywa. Sens stosowania takiego systemu wynika z jego dużych możliwości oraz ograniczeń związanych z rozwiązania­mi architektonicznymi.

Rys. 4 Schematyczne przedstawienie paneli obrotowych dwustronnych

Dzięki wykorzystaniu nowoczesnych technologii związanych z zaawanso­wanym cyfrowym przetwarzaniem dźwięku, wzmacniaczami dźwięku, sys­temami głośnikowymi oraz mikrofono­wymi elektroniczna imitacja właściwości akustycznych daje możliwość dużych zmian, m.in. czasu pogłosu przy bardzo małej, w stosunku do rozwiązań archi­tektonicznych, ingerencji w wystrój wnętrza. Elementy systemu elektro­akustycznego, mikrofony i głośniki mogą być umieszczane w obiekcie w sposób wręcz niezauważalny. Jeżeli system jest planowany już na etapie projektowania całego obiektu, jego elementy można zintegrować z salą i ukryć je całkowi­cie. Gdy jednak system jest instalowany w gotowym obiekcie, nie są wymagane znaczące zmiany budowlane, a kon­strukcyjne praktycznie są niepotrzebne, co w wielu przypadkach jest czynnikiem najistotniejszym.

Rafał Zaremba