Тревор Кокс - Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес

Книга рекордов Гиннесса описывает это явление как «самое долгое эхо», однако это неверный термин. Мои коллеги, специалисты по архитектурной акустике, используют термин «эхо» для описания случаев четко различимого повторения звука, что можно часто наблюдать в горах. Постепенное затухание звука акустики называют реверберацией .

Реверберация — это звук, сохраняющийся в помещении после того, как умолкнет речь или музыкальная нота. Музыканты и инженеры студий звукозаписи различают живые и мертвые помещения. Живое помещение похоже на ванную комнату — оно отражает голос, возвращая его к вам и вызывая желание петь. Мертвое помещение подобно роскошному гостиничному номеру: звук голоса поглощается мягкой обивкой мебели, шторами и ковром и быстро затухает. Ощущается ли помещение звонким или глухим, зависит в основном от реверберации. Слабая реверберация приводит к удлинению звука — этот эффект немного усиливает слова и ноты. В чрезвычайно живых местах, например в соборе, реверберация словно живет собственной жизнью и длится достаточно долго, чтобы ею можно было насладиться. Реверберация усиливает музыку и играет главную роль в богатстве звучания оркестра в большом концертном зале. Умеренная реверберация может усилить голос и облегчить разговор людей, находящихся в разных концах комнаты. Имеющиеся данные позволяют предположить, что размер помещения, воспринимаемый с помощью реверберации и других акустических признаков, определяет эмоциональную реакцию на нейтральные и приятные звуки. Маленькие помещения мы склонны воспринимать как более спокойные, безопасные и приятные, чем большие [12] Tajadura-Jiménez A., Larsson P., Väljamäe A., Västfäll D., Kleiner M. When Room Size Maters: Acoustic Influences on Emotional Responses to Sounds //Emotion 2010. 10. 416–422. .

Мне представилась возможность исследовать известный своей акустикой мавзолей Гамильтона во время конференции акустиков в Глазго, программа которой включала экскурсию в часовню. Ранним воскресным утром я присоединился к двадцати специалистам в области акустики, стоящим у входа в мавзолей. Это величественное сооружение в романском стиле из хорошо подогнанных блоков песчаника, высотой 37 метров, охраняемое двумя громадными каменными львами. Дотошный наблюдатель может попытаться сделать какие-либо выводы о мужских достоинствах 10-го герцога Гамильтона по форме здания, которое представляет собой приземистый цилиндр с куполом. Мавзолей был построен в середине XIX в., но все захоронения из него давно убрали. Здание просело на 6 метров из-за расположенных под землей шахт, и крипту могло затопить водами реки Клайд.

Восьмиугольная часовня расположена на втором этаже и освещается неярким светом через стеклянный купол. В часовне четыре ниши и мозаичный мраморный пол из черных, коричневых и белых плит. Оригинальные бронзовые двери, источник рекордного эха (по образцу ворот Гиберти в баптистерии Сан-Джованни во Флоренции), установлены во второй нише. Напротив новых деревянных дверей находится постамент из одного куска черного мрамора, на котором раньше стоял древний алебастровый саркофаг египетской царицы, где покоилось забальзамированное тело герцога, и наш экскурсовод с удовольствием рассказывал ужасные истории, что тело пришлось укоротить, чтобы оно поместилось в саркофаге. В тот день, когда я был в часовне, постамент был заставлен ноутбуками, усилителями звука и другими инструментами для акустических измерений.

Часовня предназначалась для богослужений, но молиться в ней было невозможно. Акустикой она напоминала большой готический собор, и я мог разговаривать с коллегами, только если они стояли рядом, поскольку звук, отражающийся от стен часовни, делал мою речь неразборчивой. Но действительно ли это самое звучное место в мире? Это важно для меня как для инженера-акустика, поскольку изучение реверберации заложило основу современных научных методов, применяемых в архитектурной акустике.

Научная дисциплина, получившая название архитектурной акустики, появилась в XIX в. в результате работы Уоллеса Клемента Сэбина, блестящего физика, который, по свидетельству энциклопедии Британника, «не удосужился получить докторскую степень; его статьи немногочисленны, но превосходны по содержанию» [13] Encyclopedia Britannica. Wallace Clement Sabine. htp://www. britannica.com/EBchecked/topic/515073/Wallace-Clement-Sabine, accessed May 30, 2013. . В 1895 г. Сэбина, молодого профессора Гарвардского университета, попросили исправить ужасную акустику лекционного зала Музея Фогга, который (по словам самого Сэбина) «считался непрактичным и не использовался» [14] Sabine W. C. Architectural Acoustics: Correction of Acoustical Difficulties // Architectural Quarterly of Harvard University, 1912. March. . Зал представлял собой просторное полукруглое помещение со сводчатым потолком. Речь в помещении звучала крайне невнятно — какой-то вязкий суп, который ожидаешь услышать скорее в мавзолее Гамильтона, чем в специально спроектированном лекционном зале. Особенно был недоволен залом Чарльз Элиот Нортон, читавший курс изящных искусств.

Представьте профессора Нортона, стоящего перед большой аудиторией и пытающегося рассуждать об искусстве, — строгий костюм, пышные усы, бакенбарды, редеющие волосы. Студенты сначала услышат звук, который идет непосредственно от профессора к их ушам — по прямой, по кратчайшему пути. Но за ним сразу же следуют отражения — звук, отразившийся от стен, сводчатого потолка, столов и других твердых поверхностей.

Эти отражения и определяют архитектурную акустику — то есть как люди воспринимают звук в помещении. Инженеры воздействуют на акустику, меняя размер, форму и планировку помещения. Вот почему мои коллеги акустики испытывают непреодолимое желание хлопнуть в ладоши и послушать, как отражается звук. (Моя жена пришла в ужас, когда я хлопнул в ладоши в крипте французского собора. Наверное, это один из самых необычных способов смутить супруга.) Хлопнув в ладоши, я слушаю, как долго затухают отражения. Если для угасания звука требуется много времени — время реверберации слишком велико, — то речь в таком помещении будет невнятной, поскольку соседние слова накладываются друг на друга и сливаются в одно. Как писал в XIX в. Генри Мэтьюз, реверберация «не станет вежливо ждать, пока оратор закончит; с момента начала и до самого конца речи она высмеивает его десятью тысячами языков» [15] Beyer R. T. Sounds of Our Times: Two Hundred Years of Acoustics. N. Y.: Springer, 1998. Оригинал появился в Mathews H. Observations on Sound (publisher unknown, 1826). . Именно это и происходило, когда профессор Нортон пытался прочесть лекцию. Студенты могли острить, что большинство лекций недоступно для понимания даже при хорошей акустике, но профессор Нортон был блестящим оратором и опытным преподавателем. В данном случае виновата была действительно аудитория, а не лектор.