Следовательно, архитектурная акустика – это старейшая научная дисциплина. Архитектурная акустика и научно-практические достижения в этой области непосредственно влияют на формирование общественной среды обитания человека, на создание архитектурной формы, на духовную жизнь человека с древних времён.

Законы распространения прямого и отраженного звуков, оценка их совместного воздействия на восприятие человеком в организованном пространстве достаточно хорошо известны современной науке.

В то же время, с великим сожалением отмечаем, что на практике в разные времена возникло (да и теперь существует) немало сооружений с неблагоприятными акустическими условиями – залы ожидания вокзалов, некоторые залы метро, гулкие учебные аудитории большого объема, музыкальные залы с плохой слышимостью и т.п., где невозможно понять речевые сообщения или музыкальные фразы; где очевидны зачастую непоправимые акустические дефекты.

Названные акустические дефекты могут быть и скрытыми, но и в этом случае (особенно в этих случаях) надеяться на высокое акустическое качество зрительного зала или спортивно-зрелищного сооружения не приходится.

Акустические дефекты в уже построенных зданиях и сооружениях исправлять всегда или очень дорого, или – совсем невозможно. В течение длительного времени с ними приходится просто мириться.

Для древних театров характерны формы планов, близких к концентрическим окружностям. Такая схема планировки характеризуется различного типа фокусированием звука. Долгое время данная схема планировки театров считалась неприемлемой или нежелательной из-за наличия потолка и стен криволинейной формы.

Однако именно такая форма плана становится приемлемой, а, иногда, и предпочтительной, если для стен выбраны конструкции, исключающие фокусирование звука. Подобные конструкции мы подробнейшим образом рассмотрим в следующих главах.

Рисунок 1.12

Схема фокусирования звука при внецентренном размещения источника звука (центр фокусирования смещён)

а ) расчётная схема отражений; b ) план театра в Аспенде

Для примера скажем, что в древних театрах орхестра и сцена устраивались так, что фокусирование звука возможно было только в зоне орхестры, а в зоне зрительских мест – исключено (рисунок 1.12 (b)). Уклон зрительских мест по направлению к сцене так велик (рисунок 1.7), что зоны фокусирования находятся в плоскостях гораздо выше мест зрителей.

Не смотря на то, что древние театры не имели ни стен, ни крыши (на первый взгляд – и любые резонаторы отсутствовали) многие авторы в древние времена придерживались мнения, что акустика современных им театров была очень хорошая; а также о том, что в греческих амфитеатрах использовались резонаторы. Однако современные археологи таковых не обнаружили [6, 7]!!.

Сейчас можно пояснить, почему археологи не обнаружили никаких резонаторов, ни в виде амфор, ни в каком ином виде.

Скорее всего это произошло потому, что археологи и историки не увидели очевидное для акустиков.

На самом деле резонаторы были; они сохранились до наших дней и остаются в очень хорошем состоянии; – в таком состоянии, что их можно увидеть (рисунок 1.5; позиции 2 и 3), их можно описать и показать, как они работают.

Конечно, начнём с существующих в реальных объектах и известных всем резонаторов в виде сосудов с горлом – это амфоры в древности или «голосники» в средние века и в современности.

Резонаторы-голосники и резонаторы-волноводы имеют, например, вид, представленный на рисунке 1.13. Некоторые варианты резонаторов-голосников разработаны автором для гончарной и литьевой технологий в главах 5 и 6.

Акустические, энергетические и геометрические их (резонаторов-голосников) характеристики описаны в пятой главе. Там же я напоминаю и методику расчёта резонаторов.

Второй вид этих резонаторов – это резонаторы с трубчатым поперечным сечением и с одним или двумя торцевыми отверстиями. Такие резонаторы применяются в музыкальных инструментах, например, в оргàнах; – рупорных мегафонах и т.д..

Рисунок 1.13

Варианты поперечных сечений резонаторов-голосников

а ) – резонатор-волновод; b ) и с ) – резонаторы – голосники

Форма концентрических резонаторов-волноводов по типу резонаторов с очень коротким горлом или без горла на рисунке 1.13,а (их количество равно числу рядов зрительских мест) совпадает с формой каждого из рядов ступеней мест для зрителей на рисунке 1.14, b.

Рисунок 1.14

Множество направлений отражённого звука от плит ступеней радиальных лестниц и от ступеней зрительских мест. Наблюдается возможность концентрации звуковой энергии в верхней части концентрических и радиальных резонаторов

а) расчётная схема отражений; b) часть множества отражений по общей расчётной схеме; взаимное положение концентрических резонаторов (по числу рядов зрительских мест); с) план театра в Аспенде с расположением источника звука в зоне орхестры или сцены

Число радиальных резонаторов равно числу радиальных лестниц (20 во втором ярусе и 10 – в первом ярусе). Форма их совпадает со ступенчатой формой «узких коридоров» радиальных лестниц.

Рисунок 1.15

«Шёпотная» галерея. Звук «вращается» в круговом вихре

а) расчётная схема отражений в «шёпотной» галерее; b) план театра в Аспенде с указанием направлений распространения звука по принципу «шёпотной» галереи

Если размеры резонатора (и горла резонатора) малы по сравнению с длиной волны действующих на резонатор колебаний, то практически можно рассматривать такую систему, как систему с сосредоточенными параметрами.

В этом случае (рисунок 1.14) резонатор представляет собой систему с распределенными параметрами, так как размеры резонатора могут быть равны (в поперечном направлении) либо больше (по направлению концентрических направлений рядов мест) по сравнению с длиной волны действующих на резонатор колебаний. Следовательно данный резонатор – это система с распределенными параметрами; и он является многорезонансным (достаточно) широкополосным.

Звуки по множеству направлений отражаются от ступеней радиальных лестниц и воздействуют на концентрический резонатор-волновод, а также на слух ближайших к лестнице зрителей (рисунок 1.14, b). Они (отражённые звуки) являются также источниками в шёпотной галерее; и передаются по направлениям, подобным тем, что представлены на рисунке 1.15.

Данный процесс преобразований характерен для каждого ряда мест зрителей; он сопровождается многократным фокусированием с генерацией звука и соответствующим (весьма существенным) усилением звука, характерным для шёпотной галереи.

Весьма интересен и ещё один фактор акустического благоустройства в театре, в рядах мест для уважаемых (почётных) гостей [5, 7] и постоянных зрителей (рисунок 1.16).

Эти зрители располагались в мраморных креслах с очень высокой мраморной спинкой криволинейной формы (рисунок 16, b).

Спинки кресел имеют специально подобранную высоту – такую, что к голове зрителя в кресле поступает много звуковых отражений от спинки этих кресел. Спинки кресел имеют также специально подобранную кривизну в горизонтальном направлении для формирования отражений в направлении к голове зрителей (рисунок 16, а).