При проектировании звуковой системы актового зала СибАГС специалистами группы компании SBL была построена трехмерная математическая модель зала с учетом особенностей архитектуры, декоративных и отделочных материалов мебели и т.д. Акустическое моделирование осуществлялось с учетом требуемых технических характеристик исходя из показателей мощности и равномерности распространения звукового спектра. Для получения четкого, разборчивого и равномерного звука рассчитывались необходимые акустические свойства отделочных материалов.
3d модель зала
Рис. 1. Трехмерная математическая модель актового зала.
Основными зонами прослушивания в зале являются зрительские места. В трехмерной математической модели они выделены зелеными полигонами с наименованием А-1…А-5. (рис. 1.). Главными источниками звука служат восемь акустических систем, которые расположены в различных точках зала. Системы обозначены фигурами с названиями S1 и S1* - фронтальные акустические системы, S2 и S2*,S3 и S3* - тыловые акустические системы. Спектральные характеристики сабвуферов и мониторной линии в расчете не учитывались. Мониторная линия в концертных мероприятиях применяется для создания отдельного звукового канала с учетом требований артистов. Исходя из свойств низкочастотных волн, сабвуферы могут корректно работать в любой фронтальной точке зала и равномерно покрывать зрительские места. С учетом экономии и сохранности, сабвуферы предложено разместить под сценой справой и левой стороны. На основании введенных данных характеристикакустических материалов и полярных данных акустических систем, профессиональной программой для архитектурно-акустического моделирования были получены следующие данные:
- измерения разборчивости речи в зале;
- измерения времени реверберации;
-измерение и анализ технических и эксплуатационных характеристик существующегоо борудования.
Измерения разборчивости речи в зал
На рисунке. 2 и 3 приведены результаты измерения коэффициента разборчивости речи RASTI и коэффициент артикуляции произносимых согласных ALCONS в выбранных точках размещения измерительного микрофона (значения RASTI указаны таблица 1.)
Графие коэффициента RASTI
Рис. 2. График коэффициента RASTI
( синий - максимум, - средний, зеленый - минимум)
График коэффициента ALCONS
Рис. 3. График коэффициента ALCONS
( синий - максимум, красный - средний, зеленый - минимум)
Таблица 1.
Значение
RASTI
0,75-1
0,6-0,75
0,45-0,60
0,3-0,45
0,00-0,30
Разборчивость
речи
отличная
хорошая
удовлетворительная
плохая
недопустимая
Поскольку в зале помимо звука акустических систем может создаваться посторонний шум от зрителей и т. д., на графиках RASTI и ALCONS приведены три уровня этих коэффициентов характерных для нескольких ситуаций.
На рисунке 4 и 5 показаны спектральные схемы RASTI и ALCONS. Поним видно, что четкий и ясный звук обеспечен практически в любой точке зрительного зала.
Спектральная схема коэффициента RASTI
Рис. 4. Спектральная схема коэффициента RASTI
Спектральная схема коэффициента ALCONS
Рис. 5. Спектральная схема коэффициента ALCONS
Измерения времени реверберации.
Объем зала – около 1200 м3. Согласно техническому заданию основное назначение зала – проведение спектаклей, концертов, совещаний и просмотра фильмов, то есть он может рассматриваться как зал многоцелевого назначения.
Оптимальное время реверберации в зале многоцелевого назначения такого объема, согласно СНиПу 23-03-2003, около 1с при допустимом разбросе ±20%. Таблица рекомендованного время реверберации по СНиП 23-03,2003 приведена на рисунки 6. Рекомендуемое время реверберации
Рис. 6. Рекомендуемое время реверберации на средних частотах (500 - 1000 Гц) для залов различного назначения в зависимости от их объема:
1 - залы для органной музыки;
2 - залы для симфонической музыки;
3 - залы для камерной музыки и оперных театров;
4 - залы для многоцелевого назначения, спортивные залы,
залы музыкально - драматических театров
5 - залы заседаний, лекционные залы, залы драматических театров.
Измерение характеристик звукового оборудования
Рис. 7. Измерение и анализ технических и эксплуатационных характеристик
звукового оборудования
Исходя из сложной архитектуры зала с боковыми карманами и того, что две боковые стены с окнами завешаны шторами, необходимо максимально заглушить отражаемый от поверхностей звук. Для этого потолок и открытые стены необходимо закрыть акустическими отделочными материалами.
На рисунке 7 показан график времени реверберации с учетом штор и акустических материалов в частотном диапазоне от 0,062 до 16kHz. Желтой линией показано существующее время реверберации, верхней и нижней черными линиями показано предельный и минимальный показатель. В СНиП 23-03,2003 за расчетную частоту берется диапазон от 0,5 до 1 kHz. Согласно полученным данным в рабочей частоте время реверберации колеблется от 9 до 9,2 с., что является хорошим результатом для данного помещения.
Основной целью выбранной акустической системы в зале предполагается не только проведения концертов, праздников, публичных выступлений, но и просмотра фильмов с поддержкой многоканального звука 5,1. Для достижения этой цели предусмотрены тыловые колонки, которые при просмотре фильмов работают как отдельный стереоканал. Поскольку зал имеет справа и слева два кармана, то для более равномерного звучания тыловой стереопары используется два комплекта колонок. Первый S3 и S3* установлены в глубине зала и работают на последние ряды и центральную часть зрительских мест, см. рисунок 8. Вторые S2 и S2* установлены в углах боковых карманов и работают на боковые и первые ряды зала, см. рисунок 9.
Зона покрытия первой тыловой стереопары S3 и S3*
Рис. 8. Зоны покрытия первой тыловой стереопары S3 и S3*
Зона покрытия второй тыловой стереопары S2 и S2*
Рис. 9. Зоны покрытия второй тыловой стереопары S2 и S2*
На фронтальную часть зала установлены колонки S1 и S1*, они почти в два раза мощнее и равномерно покрывают весь зал, см. рисунок 10. Акустические системы находятся на разном расстоянии относительно центра зала и звук от колонок до слушателей, сидящих на центральных местах, будет доходить с разным запозданием. Такой эффект ухудшает разборчивость звуковой картины. Для решения этой проблемы в цепь между микшерным пультом и усилителями установлен процессор динамической обработки. Одной из многих его возможностей является функция Delay, которая позволяет задерживать определенный звуковой сигнал на необходимое время. Необходимое время задержки для разных колонок представлено на рисунке 11.
Зоны покрытия фронтальной стереопары S1 и S1*
Рис. 10. Зоны покрытия фронтальной стереопары S1 и S1*
График задержки времени для разных колонок
Рис. 11. График необходимого времени задержки для разных колонок
На основании результатов акустического моделирования, разработчики проекта осуществили подбор акустических отделочных материалов, обеспечивающие те только расчетным акустическим показателям, но и соответствующим нормативам по пожарной безопасности, влагостойкости и санитарно-гигиеническим свойствам.
Для потолка актового зала рекомендовано использовать потолочные подвесные акустические панели толщиной 20мм. Для получения более высокого КПД потолочная система подвешивается по всей площади потолка на расстоянии 300 мм от плит перекрытия помещения.
Для облицовки стен актового зала предложены акустические стеновые панели, толщиной 40мм, с использованием профильной металлической или пластиковой крепежной системы. Потолочные и стеновые панели, поставляемые группой компании SBL, изготовляются на основе базальтового волокна. Внешняя поверхность стеновых панелей – прочная ткань на основе стекловолокна, что предает панелям ударопрочные свойства.