Джирл Уокер - Новый физический фейерверк

Иногда концерты проводятся в помещениях, которые в смысле акустики ужасны: публика не слышит как следует, что говорят или поют артисты. Например, музыкальный концерт, устроенный в зале для баскетбола, превратится в какофонию звуков. Хотя на рок-концертах громкость часто увеличивают до такой степени, что уже никто из слушателей не думает о качестве звучания. Какой фактор определяет, насколько акустика помещения соответствует требованиям?

ОТВЕТ •Звуки, которые приходят к слушателям, можно разделить на три группы: прямой звук , идущий непосредственно от источника звука, ранние отражения от стен или потолка, которые приходят вскоре после прямого звука (в пределах 0,05 секунды) и поздние отражения , которые приходят позже. Ранние отражения должны быть громкими. Поскольку они приходят после прямого звука с такой маленькой задержкой, в мозге слушателя они сливаются с ним. Эти ранние отражения должны приходить к слушателю в основном слева или справа и усиливать у него ощущение того, что он находится в помещении, а также создавать иллюзию, что источник звука больше, чем он есть на самом деле. Без этих боковых отражений слушатель будет ощущать зал «мертвым», а источник звука — небольшим.

А вот поздние отражения не должны быть слишком громкими, иначе они перекроют, или замажут любой прямой звук, дошедший до слушателя одновременно с ними, и слушатель уже не сможет отличить прямой звук от отражений. С таким замазыванием прямого звука мы встречаемся, когда выкрикиваем что-то в замкнутом помещении с сильным эхом. Однако совсем убирать поздние отражения неправильно, поскольку они дают слушателю ощущение погруженности в звук.

Исследование психологического воздействия ранних и поздних отражений ведется постоянно, равно как и проектирование новых концертных залов. Конструкция зала зависит от его предназначения: для собраний и произнесения речей, пения или исполнения музыки. Обычно стены концертного зала имеют сложный рельеф, например на них делается много выступов, чтобы отраженный звук направлялся в аудиторию. Для уменьшения громкости эха задняя стенка иногда завешивается шторами или часть сцены покрывается ковром.

Акустические свойства оркестровой ямы имеют решающее значение для звучания оркестра. Музыканты слышат не только прямой звук других инструментов, но и отражения этих звуков. Однако больше всего неприятностей музыкантам, сидящим в оркестровой яме под сценой, доставляет резонанс звуковых волн в пространстве между полом ямы и перекрытием сцены (потолком ямы). При резонансе звуковые волны усиливают друг друга, и результирующая звуковая волна получается большой. Если возникают большие перепады давления на уровне уха музыканта, источник звука как бы оказывается расположенным на уровне головы, а не в том месте ямы, где он действительно расположен. Если правильно выбрать высоту ямы и правильно разместить в яме шумопоглотители, это раздражающее музыкантов обстоятельство можно ликвидировать или значительно уменьшить.

Старые церкви имеют твердые каменные стены, полы и своды, и в них обычно возникает сильное эхо, длящееся несколько секунд. В этих церквях звуки органа вместе с его отражениями от твердых поверхностей создают ощущение переизбытка звуков. Например, в лондонском соборе Святого Павла эхо длится 13,5 секунды. В современных церквях эхо длится меньше, поскольку современные стены поглощают звук лучше, чем старые каменные, поэтому проповеди, произносимые священником с кафедры, хорошо слышны отовсюду. Однако иногда и в современных церквях используется покрытие стен, позволяющее звуку лучше отражаться. Тогда звучание органа становится «более готическим», как в старых соборах.

В некоторых замкнутых объемах имеются такие помещения, в которых слова, произнесенные шепотом в одном месте, могут быть услышаны в другом, даже если эти места расположены далеко друг от друга. Согласно легенде, пещера-тюрьма «Ухо Диониса» в Сиракузах обладала таким свойством: слова, сказанные узниками, неведомым образом достигали уха тирана. Похожие вещи происходят и в старом зале заседаний Палаты представителей (ротонде), расположенной в здании Капитолия в Вашингтоне. Купол, который покрывает ротонду, отражает звуки, так что слова, сказанные по секрету шепотом в одном конце ротонды, могут быть слышны на противоположном конце, и если там окажется член партии политических противников, он может услышать слова, не предназначенные для его ушей.

Еще более неприятная ситуация сложилась однажды в соборе Сан-Джерландо в городе Агридженто на Сицилии. Один из служителей церкви обнаружил, что, если стоять в определенном месте собора, можно услышать произносимую шепотом исповедь священнику в исповедальне, расположенной в дальнем конце собора. Он и его приятели очень развлекались, подслушивая сокровенные тайны прихожан, до того дня, пока туда на исповедь не пришла его жена.

ОТВЕТ •Вряд ли галереи шепотов, встречающиеся в различных сооружениях, были специально заложены в их конструкции. Обычно такие галереи оказываются в помещениях со стенами, расположенными по эллипсу, когда звуковые волны могут фокусироваться в определенных точках — фокусах. А у эллипсов таких фокусов два. Если кто-то говорит, стоя в одном фокусе, звуковые волны отражаются от потолка и собираются в другом фокусе, если только отражению волн от потолка не мешают орнамент или люстры.

Под куполом собора Святого Павла в Лондоне расположена галерея, с которой посетители могут разглядеть внутреннее убранство собора и увидеть издалека детали первого яруса. Галерея имеет форму окружности с радиусом около 32 м. Если вы с приятелем встанете лицом к лицу у противоположных сторон галереи и он захочет что-то сказать вам, чтобы вы услышали его слова, ему придется громко крикнуть. Но если он повернется лицом к стене и скажет это шепотом, вы прекрасно его услышите при условии, что вы тоже повернетесь лицом к стене. В действительности вы хорошо расслышите его и в любой другой точке галереи, если будете стоять лицом к стене. Другими словами, вы не обязательно должны находиться на противоположной стороне галереи, так что это не эффект фокусировки, как было в предыдущей задаче. Как слова долетают до вас, почему приятель должен приблизиться к стене и повернуться к ней лицом, если хочет быть вами услышанным? Почему слова более разборчивы, если их произносят шепотом?

ОТВЕТ •Когда ваш приятель произносит слова, он создает звуковые волны, и некоторые из них как бы «зацепляются» за стену, отражаясь опять и опять по мере удаления от вашего приятеля. Другие волны могут пару раз отразиться, а потом «затеряться» в сложном рельефе купола. Волны, которые зацепляются за стену, называются поверхностными волнами, или волнами Рэлея .