Бюро акустических расчетов компании «АРИС»: современные решения проблем плохого звука

Автор: Ольга Пашинина

Каждому из нас не раз приходилось сталкиваться с проблемой некачественного звука в концертных и театральных залах, студиях и других помещениях: конференц-залах, спортивных залах, торговых центрах, аэропортах, вокзалах, залах гостиниц и ресторанов.

Плохая разборчивость речи, повышенный шум, гулкость, сильное эхо, – все это вызывает дискомфорт, провоцирует утомляемость слуховой системы, и, как следствие, мы наблюдаем падение рейтинга площадки и снижение продаж.

Причина, как правило, кроется в нарушении норм и правил архитектурной акустики в результате неграмотного проектирования помещений при строительстве или реконструкции.

Единственным решением в таком случае становится помощь профессионалов, специализирующихся в области акустических расчетов.

Бюро акустических расчетов (БАР) компании «АРИС» более 10 лет работает на российском рынке, помогая создавать хороший звук.

Бюро было создано в 2012 году Михаилом Юрьевичем Ланэ (1950–2015) – известным русским акустиком, председателем московской секции AES. Именно научный подход к звуку, установленный Михаилом Юрьевичем, передовые современные технологии, а также высокий профессионализм инженеров БАР являются надежной гарантией качества звука.

В числе заказчиков компании «АРИС» – театры в различных городах России (включая Большой театр, Малый театр, Театр Наций в Москве), концертные залы, выставочные центры, гостиницы, правительственные и административные учреждения, торговые центры, образовательные учреждения, спортивные площадки, храмы и соборы, промышленные объекты, рестораны и банкетные залы.

Один из показательных проектов, успешно реализованных БАР в 2021 году, – Большой зал Музыкального театра под руководством Геннадия Чихачева в Москве (ныне Московский детский музыкально-драматический театр «Поколение»), который расположен по адресу: 1-я Новокузьминская улица, дом 1.

По словам звукорежиссера театра Артема Тарасова, проблема, с которой столкнулся коллектив, заключалась в следующем: «Большой зал театра Чихачева изначально планировался для постановок исключительно акустических, с оркестром в яме, с живым звуком на сцене, соответственно, – с минимальным звукоусилением. В процессе реконструкции акустические характеристики зала изменились, стало не совсем комфортно».

Плохой звук осложнял работу художественного руководителя, музыкантов, актеров. Зрители театра также жаловались на некачественный звук, неравномерно распределенный в зале. Именно с этими проблемами руководство театра обратилось в БАР компании «АРИС».

Большой зал театра, рассчитанный на 479 посадочных мест, имеет прямоугольную форму (25 м в длину и 15 м в ширину). Стены и потолок зала спроектированы по ломаным линиям, материал отделки стен – акустическая штукатурка, потолок отделан панелями Ecophon. На полу – ковровое покрытие.

На первом этапе специалистами компании была проведена экспертиза, целью которой стало выявление проблем, негативно влияющих на звук в зале.

Инженеры компании «АРИС» используют профессиональное измерительное оборудование, в которое вложены значительные средства для того, чтобы обеспечить клиентам максимальную точность измерений и расчетов. В арсенале инженеров БАР:

• анализатор NTI,
• измерительный комплекс Октава,
• цифровая радиосистема TG 1000 с измерительными капсюлями ММ1.

Один из важнейших для театральных залов параметров – время реверберации (RT60). Это время в секундах, за которое импульсный сигнал в помещении спадет по громкости на 60 дБ. RT60 определяет такие дефекты акустики помещения, как эхо, гулкость, гудение.

В данном случае акустические измерения проводились с помощью всенаправленного источника тестового сигнала Outline GSR и измерительной станции NTI.

Измерение обязательно проводится в нескольких точках, в нашем случае были выбраны 8 точек:

Усредненное время реверберации в зале составило 0,97 с.

Оптимальное время реверберации определяется нормативом и зависит от двух составляющих: объема и назначения помещения. Полученный показатель оказался меньше нормативной величины, так как, согласно СП 51.13330 «Защита от шума», значение времени реверберации для музыкально-драматических театров (зависимость № 3) объемом 3200 м³ должно соответствовать значению 1,3–1,4 с.

В целом в результате экспертных исследований был выявлен целый ряд проблем.

• Зал театра переглушен из-за отделки потолка панелями Ecophon, которые имеют высокий коэффициент звукопоглощения.
• Зафиксирован эффект порхающего эха, что является акустическим дефектом зала. Аудиограмма импульсного отклика зала показала регулярные пики в области поздних отражений 0,35–0,9 с.

• Измерение АЧХ системы звукоусиления в диапазоне 1–15 кГц показало так называемую гребенку из-за неудачно расположенных фронтфилов.

• Исполнители на сцене получают недостаточно звуковой энергии из оркестровой ямы. Это приводило к необходимости задействовать дополнительные громкоговорители (прострелы сцены) для озвучивания исполнителей. При этом звучание оркестра из оркестровой ямы, слышимое в зале, было обеднено высокими частотами. Причиной могла быть как неправильная геометрия оркестровой ямы, так и не оптимальная форма козырька над ней.
• Неудачным решением было также поместить ритм-секцию оркестра в нишу оркестровой ямы. Ниша работала в качестве низкочастотного резонатора, добавляя гулкости и неразборчивости звучанию оркестра.

• Некорректный системный дизайн, при котором громкоговорители были размещены на портале сцены, сзади оркестровой ямы.

• Соответственно, звук из колонок запаздывал относительно живого оркестра.

На втором этапе акустического проектирования инженеры построили контурную модель зала в программе EASE 4.44 (Enhanced Acoustic Simulator for Engineer – электроакустический симулятор для инженеров), которая позволяет исследовать акустические свойства помещений и моделировать работу системы звукоусиления.

Поскольку программа EASE оперирует плоскостями, чем сложнее форма помещения, тем больше работы предстоит проделать акустику, строя модель.

Далее каждой поверхности присваивается материал, из которого она сделана. В EASE встроена огромная библиотека материалов, также можно создать кастомный материал, зная его коэффициент звукопоглощения. Для наглядности в модели разные материалы отмечаются разными цветами.

Для исследования распространения звука из оркестровой ямы применен метод Ray Tracing. На рисунке ниже видно, что поверхности сцены достигают единичные лучи.

Инженер-акустик выяснил при расчете, что ~600 лучей из 1000 остаются в объеме оркестровой ямы, т.е. наружу попадает только 40% звуковой энергии, создаваемой оркестром. Большинство лучей, выходящих из оркестровой ямы в направлении сцены, попадают в колосниковый настил и заднюю стену сцены, не достигая ушей исполнителей на сцене. Естественно, артистам было крайне сложно работать в таких условиях.

Если говорить о том, как звук распространяется из оркестровой ямы в зал, здесь также имеются проблемы. Из-за неоптимальной формы потолочных панелей энергия распределяется по залу очень неравномерно. Потолочная панель 1 концентрирует звук на передних рядах, а панель 2 направляет звук в заднюю стену зала.

Для исправления ситуации специалисты предложили применить звукоотражающие щиты и панели:

• над сценой – чтобы отправить звук оркестра артистам на сцену;
• над залом – чтобы звук от оркестра распределялся по залу более равномерно.

Для оркестровой ямы были предложены дополнительные звукоотражающие щиты. Часть из них отправляет звук на сцену, часть – в зал.

Нишу для ритм-секции было предложено заглушить.

Моделирование методом Ray Tracing показало, что предложенные меры исправляют дефекты архитектурной акустики, которые были выявлены при обследовании и расчетах. Это хорошо видно на рисунках ниже.

Распространение звука из оркестровой ямы на сцену (с примененными панелями)

Распространение звука из оркестровой ямы в зал (с примененными панелями)

Третий этап реализации решений был осуществлен непосредственно специалистами «АРИС».

Монтажники под руководством инженера перевесили громкоговорители, разместив их перед оркестровой ямой, и «свели» их с оркестром с помощью задержки колонок. Также были смонтированы новые прострелы сцены – узконаправленные звуковые колонны RCF L2406.

Специалисты самостоятельно изготовили звукоотражающие панели. В условиях жестко ограниченного бюджета панели были сделаны из окрашенной фанеры и алюминиевого профиля.

Затем, обследовав запотолочное пространство и выяснив, как и к чему можно крепить панели, специалисты осуществили их монтаж.

Помимо ограниченного бюджета особые сложности в реализации проекта составляли:

• высотные работы по подвесу звукорассеивающих конструкций на потолке;
• совмещение монтажных работ с графиком работы театра: специалистам приходилось работать между спектаклями и репетициями, в основном по ночам, и каждое утро приводить зал в готовность к приходу зрителей.

Таким образом, специалистами БАР компании «АРИС» был выполнен следующий круг работ:

• экспертиза зала: натурные измерения, выдача заключения;
• акустическое проектирование в программе EASE с применением алгоритма Ray Tracing;
• изготовление и монтаж рассеивающих конструкций на потолке и в оркестровой яме;
• электроакустическое проектирование в программе EASE4;
• перевес и перенастройка имеющейся СЗУ;
• поставка дополнительных АС.

По словам главного дирижера театра Владимира Янковского, результат превзошел все ожидания: «И нам, и зрителю стало комфортнее, удобнее, звук стал более полноценным и правильно распределенным по залу».

Заместитель директора театра Дмитрий Семушкин: «Я хочу выразить благодарность компании «АРИС», благодаря профессиональной помощи которой мы смогли получить новую инсталляцию звука на нашей площадке, и благодаря их усилиям теперь можем проводить полноценно сложные музыкальные спектакли. Спасибо вам большое!»

С другими проектами Бюро акустических расчетов компании «АРИС», а также с деталями технологических процессов вы можете ознакомиться на сайтах: https://arispro.ru/ и https://special.avclub.pro/acoustics.