Akustyka budowalana. Optymalny czas pogłosu

Jedną z pierwszych czynności podczas projektowania sal widowiskowych jest określenie ich funkcji. Projektowany obiekt może mieć jedną konkretną funkcję (np. filharmonia, teatr, opera, audytorium), ale można się również spotkać z salami o jednej głównej oraz kilku drugoplanowych, np. teatr, w którym realizuje się również projekcje kinowe. Coraz popularniejszym typem sal, ze względów ekonomicznych i funkcjonalnych, są jednak sale wielofunkcyjne, w których powinna być możliwość realizowania wielu rodzajów widowisk, od kina po koncerty symfoniczne. Problemem w tym przypadku są różnorodne wymagania odnośnie parametrów akustycznych, które zapewniają odpowiednie warunki. Z uwagi na to, że czas pogłosu jest wciąż podstawowym i jednym z najważniejszych parametrów opisujących właściwości akustyczne pomieszczenia, najczęściej tym parametrem operuje się dostosowując pomieszczenie do jego funkcji. Ponadto parametr ten jest jednym z nielicznych, który może być projektowany oraz następnie uzyskiwany z dostateczną dokładnością. Należy podkreślić, że inne parametry akustyki wnętrz są także niezwykle istotne, jednak czas pogłosu jest najistotniejszy ze względu na percepcję oraz fakt, że jest on jednym z najprostszych do zmiany i dostosowania do wymagań funkcjonalnych.

Z uwagi na to że nie każde widowisko brzmi dobrze przy każdych warunkach akustycznych – w naszym przypadku przy każdej długości czasu pogłosu – zaleca się pewien zakres wartości optymalnych, pozwalających najlepiej oddać charakter danej formy. Niektórzy, głodni wiedzy, zadadzą pytanie: skąd wiadomo, że ten konkretny wymagany czas jest optymalny? Otóż zbiór optymalnych wartości czasu pogłosu został zestawiony ze zmierzonych czasów pogłosu pomieszczeń, które zostały uznane przez publiczność, krytyków muzycznych i teatralnych oraz samych wykonawców za dopasowane akustycznie do danej funkcji. Wartości te zależą więc w znacznej mierze od subiektywnych ocen słuchaczy.

Przejrzyjmy podstawowe funkcje, jakie mogą przyjmować sale i optymalne dla nich czasy pogłosu.

KINO

Dla sal o funkcji kinowej najważniejsze jest, aby do możliwie jak największej liczby słuchaczy dotarł dźwięk źródłowy, tworzący w pomieszczeniu pewnego rodzaju sztuczną przestrzeń. Wszystkie efekty przestrzenne związane z pogłosem zarejestrowane są na nośniku dźwiękowym filmu i dobrane na etapie realizacji produkcji, dlatego sala kinowa pod względem zjawisk pogłosowych powinna być czynnikiem neutralnym. W systemach kinowych takich jak 5.1, 7.1 czy najnowszy Dolby Atmos, który potrafi stworzyć teoretycznie nieograniczoną liczbę indywidualnych kanałów dźwiękowych, bardzo ważne jest uzyskanie separacji słyszalności poszczególnych źródeł. Słuchacz powinien usłyszeć poszczególne dźwięki przetwarzane niezależnymi kanałami jako dochodzące z różnych głośników umieszczonych w danym pomieszczeniu. W przypadku zbyt długiego czasu pogłosu przestrzenność może być zaburzona z uwagi na powstające pole pogłosowe w pomieszczeniu. Słuchacz nie będzie w stanie rozróżnić poszczególnych kierunków, z których dochodzi dźwięk, ponieważ wszystko będzie się „zlewać” w jedność.

W przypadku zbyt krótkiego czasu pogłosu wystąpi zjawisko akcentowania różnicy dźwięków pochodzących z różnych głośników. Niewielki pogłos ma służyć jedynie uzyskaniu równomiernego rozprowadzenia dźwięku w pomieszczeniu. Firmy zajmujące się technologią kinową (np. Dolby Laboratories, THX) publikują sugestie dotyczące warunków akustycznych, między innymi czasu pogłosu, w tego typu pomieszczeniach. Na podstawie wymogów stawianych przez wspomniane wcześniej firmy czas pogłosu, w zależności od kubatury, zamyka się w granicach 0,1-1,2 s. Na rysunku 1 zaprezentowano przykładowe wytyczne firmy Dolby.

AUDYTORIA, TEATRY DRAMATYCZNE

W obiektach przeznaczonych do mowy, takich jak audytoria, teatry dramatyczne czy sale kongresowe, najważniejsza jest zrozumiałość przekazywanej treści. W poprzednim artykule opisałem wpływ zbyt długiego i zbyt krótkiego czasu pogłosu na percepcję mowy. Dla przypomnienia – zbyt długi czas pogłosu sprawia, że słowa „zlewają się”, utrudniając ich zrozumienie. W przypadku zbyt krótkiego, w dalszych rzędach widowni, mowa – z uwagi na małą energię dźwięku odbitego – może być coraz słabiej słyszalna. W związku z tym, w przypadku omawianych obiektów, najważniejsze jest znalezienie wartości optymalnej między pomieszczeniem bezechowym a wyraźnie pogłosowym. W specjalistycznej literaturze określono bardzo wiele danych, jednak można przyjąć , że czas pogłosu powinien, w zależności od kubatury, mieścić się w granicach 0,6-1,4 s, gdzie górna granica dotyczy obiektów o bardzo dużej objętości. Na rysunku 2 przedstawiono przykładowe wymagania ogólne dla sal, w których najważniejszym czynnikiem przy ich wykorzystaniu jest mowa.

Podczas projektowania sal o omawianym typie konieczne jest również wzięcie pod uwagę zależności między czasem pogłosu a częstotliwością. Zbyt duże odchylenia od wartości zalecanych mogą spowodować pogorszenie zrozumiałości mowy, a nawet zmianę barwy głosu, co może być bardzo istotne podczas spektakli w teatrach. Gdyby ten czynnik zaniedbano, część gry aktorskiej związana z mową mogłaby być zmarnowana. Przyjmuje się, że w salach o funkcjach związanych głównie z mową, charakterystyka częstotliwościowa pogłosu w szerokim paśmie powinna spełniać zależność T(f)=const+/-10% .

Ponadto istnieją pomieszczenia, w których pod uwagę trzeba przyjąć dodatkowe czynniki wpływające na określenie optymalnego czas połogu. Na przykład, w przypadku sal, w których mogą przebywać osoby, u których występują problemy ze słuchem, sugerowany jest krótszy czas pogłosu. Długi czas pogłosu pogarsza zrozumiałość mowy u osób niedosłyszących w dużo większym stopniu niż u osób ze słuchem normalnym.

Co więcej, w przypadku gdy sala wyposażona jest w system nagłośnieniowy, optymalny czas pogłosu powinien być o 10-20% krótszy od nagłaśnianego w sposób naturalny, czyli tylko głosem ludzkim. Zdecydowanie ułatwi to pracę i da większe pole do manewru realizatorowi.

SALE KONCERTOWE I OPEROWE

Kolejnym, bardzo ważnym – a niektórzy mogą nawet określić, że najważniejszym – pod względem akustyki typem pomieszczeń są sale koncertowe oraz operowe. Pod pojęciem sali koncertowej rozumiem takie sale, w których wykonuje się koncerty tzw. muzyki poważnej. W Polsce istnieje duży problem z poprawnym określeniem tego typu muzyki, dlatego pomogę sobie w tym przypadku Słowniczkiem Muzycznym autorstwa Habeli, który mówi: „muzyka koncertowa: symfoniczna, kameralna, solistyczna operowa itp., jest to przeciwieństwo do muzyki rozrywkowej”. Pojęcie „muzyka poważna” jest więc bardzo szerokie, można je zatem rozbić na muzykę poszczególnych epok, tj. barok, klasycyzm, romantyzm itp., które charakteryzują się innymi optymalnymi wartościami czasu pogłosu. W tym przypadku, tak jak w poprzednim artykule, zajrzymy w karty historii, a dokładniej historii muzyki, aby nie tylko wiedzieć, ale także rozumieć, dlaczego optymalny czas pogłosu w przypadku tych sal przyjmuje przedstawione niżej wartości.

Załóżmy, że interesujący nas początek jest w średniowieczu, w którym królowała muzyka chóralna. Śpiewy te głównie były wykonywane w kościołach oraz wielkich katedrach, w których czas pogłosu był bardzo długi. Kompozytor pisząc utwór chciał, żeby brzmiał on jak najlepiej, a że wykonywano je – jak to dzisiaj powiemy – w bardzo niewdzięcznym akustycznie miejscu, brał pod uwagę (świadomie lub nie) wpływ sali. Stąd utwory chóralne oparte są głównie na melodiach o długich nutach lub krótkich, granych w sposób punktowy (staccato), dzięki czemu jest ona czytelna i zrozumiała przy długim czasie pogłosu. W związku z tym optymalny czas pogłosu dla muzyki chóralnej (liturgicznej) mieści się w zakresie, w zależności od kubatury, 2–2,5 s.

W czasach baroku muzyka nadal wybrzmiewała w obiektach sakralnych, gdzie coraz częściej pojawiały się organy. Optymalnym czasem pogłosu dla muzyki organowej jest zakres 2,5–3 s. Muzykę można było również spotkać w pałacach oraz zamkach, w których w wielkich salach odgrywano koncerty dla arystokracji. W związku z mniejszą kubaturą takich miejsc zmienił się również czas pogłosu, co nie uszło uwadze kompozytorów. Zaczęli oni dostosowywać techniki kompozytorskie, a w efekcie muzykę, do tego typu przestrzeni. Optymalny czas pogłosu dla muzyki kameralnej, w zależności od kubatury, mieści się w zakresie 1,4–1,7 s. Ciekawostką jest, że w tym okresie w pewnym sensie również kościół zwrócił uwagę na akustykę w swoich wnętrzach. W czasie Soboru Trydenckiego zdecydowano, że kazania głoszone przez duchownych powinny w łatwiejszy sposób docierać do wiernych. W związku z tym w wielu powstających obiektach zaczęto dostosowywać architekturę wnętrz tak, aby zbliżyć źródło dźwięku do słuchacza, zwiększając tym samym zrozumiałość mowy.

W kolejnej epoce muzycznej, czyli klasycyzmie, muzyka zaczęła wkraczać na pałacowe salony, w których czas pogłosu jeszcze bardziej się skrócił. Ponadto zaczęły powstawać sale koncertowe, w których wartości omawianego parametru były krótsze niż dla obiektów sakralnych, a dodatkowo coraz większą popularność zdobywała opera. I w tym przypadku kompozytorzy dostosowywali się do istniejących obiektów, w których wykonywano muzykę. Optymalny czas pogłosu dla muzyki epoki klasycyzmu (czyli klasycznej), a dokładniej dla muzyki Mozarta, określa się na około 1,5 s.

W romantyzmie muzyka z jednej strony przeniosła się do salonów mieszczan oraz małych pałaców. Dzięki graniu jej w niewielkich przestrzeniach, o krótkim czasie pogłosu, stała się ona intymna oraz bardzo wirtuozerska. Z drugiej strony zaczęły powstawać wielkie sale koncertowe, w których wybrzmiewała muzyka symfoniczna pokroju tej komponowanej przez Beethovena. Tu kompozytorzy musieli dostosować się do dłuższych czasów pogłosów, stąd optymalne wartości tego parametru dla muzyki epoki romantyzmu mieszczą się w granicach 1,6–2,3 sekund, w zależności od kubatury sali.

Ponadto w salach koncertowych na całym świece wykonuje się muzykę współczesną. Pod tym pojęciem kryje się wiele kierunków, styli i technik kompozytorskich, między innymi impresjonizm, neoklasycyzm, muzyka konkretna, sonoryzm, surrealizm itp. Mnogość i różnorodność, jaką niesie za sobą tak duża liczba „typów” muzyki przynosi kolejny problem projektowy. Każdy typ ma inne wymagania odnośnie optymalnych dla niego parametrów akustyki wnętrza, w tym czasu pogłosu.

Oznacza to, że biorąc pod uwagę powyższe odpowiednie byłoby przyjęcie założenia, że sale powinny być projektowane pod konkretną epokę czy kierunek muzyczny, co w praktyce jest szaleństwem. Ogólnie jednak przyjmuje się, że optymalny czas pogłosu sali koncertowej przeznaczonej dla różnych rodzajów muzyki powinien mieścić się w zakresie 1,3–1,7 s.

Do tego należy dodać, że często w salach koncertowych poszerza się ofertę obiektu i wystawia również formy muzyczne mające zawartość tekstową, takie jak oratorium, opera, dramat muzyczny czy musical. Oznacza to, że sala taka powinna być przystosowana do odbioru słowa. Mimo wszystko, zachowując zdrowy rozsądek, nie powinno się jednak stawiać wymagań takich, jak do sal przeznaczonych konkretnie dla mowy. Najważniejszy jest ogólny odbiór całości, jako danej formy muzycznej, uwzględniającej wszystkie elementy, czyli przekaz muzyczny oraz słowny, z naciskiem na ten pierwszy.

Jakby wszystkiego było mało, w omawianym typie sal coraz częściej można spotkać się z koncertami muzyki rozrywkowej (rockowa, jazzowa, taneczna itp.). Istotną częścią tego rodzaju muzyki jest warstwa rytmiczna, często w szybkim tempie. Odnosząc ten fakt do akustyki wnętrz powinno się przyjmować krótki czas pogłosu, zbliżony do wymogów pomieszczeń do transmisji mowy. W innym przypadku prezentowana muzyka może być nieczytelna pod względem muzycznym, jak i słownym, ponieważ kolejne frazy będą się „zlewać”. Ponadto nie muszę chyba wspominać, jak ciężko nagłaśnia się przestrzenie o długim czasie pogłosu. Zaczyna się robić gorąco, bo wymogi dla jednego obiektu stają się naprawdę szerokie.

Na rysunku 3 przedstawione są przykładowe wymagania dla sal koncertowych o różnym przeznaczeniu. Krzywe reprezentują: 1. Muzyka organowa, 2. Muzyka symfoniczna, 3. Występy solowe i muzyka kameralna, 4. Teatry operowe, 5. Teatry o przeznaczeniu słownym. Bardzo łatwo można zaobserwować duże różnice w wymaganiach dla poszczególnych rodzajów muzyki.

SALE WIELOFUNKCYJNE

W dzisiejszych czasach istnieje trend projektowania obiektów o wielu funkcjach, z uwagi na warunki ekonomiczne czy lokalizacyjne (np. jeden obiekt tego typu w małym miasteczku). Bardzo często są to sale koncertowe wyposażone w systemy kinowe, w których dodatkowo odbywają się konferencje oraz przedstawienia kabaretowe. W takim przypadku, aby sala spełniała swoje funkcje pod względem akustycznym, musi spełniać wytyczne odpowiednio dla każdego przeznaczenia. Najniższe wartości optymalnego czasu pogłosu wymaga kino, najwyższe – funkcja koncertowa, w której prezentowana będzie muzyka organowa. Warto podkreślić, że różnica między optymalnymi wartościami dla tej samej funkcji, określonymi na podstawie różnych źródeł literatury specjalistycznej, może wynosić 100%, a w niektórych przypadkach, gdy sala ma być wykorzystywana do koncertów muzyki poważnej oraz projekcji kinowych, niezbędna jest redukcja czasu pogłosu o nawet 300%!

W takim razie, jaką wartość optymalną należy przyjąć w przypadku sali wielofunkcyjnej? To jest dobre pytanie, na które nie ma jednoznacznej odpowiedzi, jednak jest sposób, który pozwala sobie poradzić z tym problemem – zmienność parametrów akustycznych w sali. Interesujący nas parametr, czyli czas pogłosu, można regulować na dwa sposoby: architektonicznie – poprzez zmianę powierzchni ścian – oraz elektronicznie – poprzez zmianę wrażenia pogłosowości z użyciem systemów elektroakustycznych. I już teraz zaznaczę, że metoda elektroniczna, ściśle mówiąc, nie reguluje czasu pogłosu, ale o tym, dlaczego i jak działają pozostałe sposoby, w następnym artykule.

Rafał Zaremba