Акустика Рахманиновского зала

А.Г. МУНИН, д-р техн. наук, проф.
Е.А. ДИЕВА, инж.-акустик

Сохранение объектов историко-культурного наследия прошлого является залогом будущего культурного развития нации. В любую историческую эпоху, в любом государстве эти объекты составляли своеобразный "золотой фонд" страны. Древние пирамиды, знаменитые мосты и арки, картинные галереи, башни и соборы притягивают к себе внимание людей во всем мире. Среди огромного перечня таких объектов особенное место занимают сооружения, предназначенные для исполнения музыки. Они поражают не только красотой архитектурных форм и богатством внутренней отделки, но и - что самое ценное - качеством звучания в них. Что может сравниться по силе эмоционального воздействия с исполнением оперных партий в Миланском театре "Ла Скала", звучанием органа Домского собора в Риге или выступлением Венского симфонического оркестра в Золотом зале Grosser Musikverein?

И у нас в стране есть немало соборов и музыкальных залов с поистине уникальной акустикой. В процессе эксплуатации возникает необходимость в проведении ремонтно-реставрационных работ в таких зданиях. При этом очень важно сохранить не только их внешний и внутренний облик, но и что самое главное, хорошую акустику. Не секрет, что зачастую непродуманная реконструкция таких помещений приводит к потере качества звучания в них. Поэтому при выполнении любых видов строительных и отделочных работ в музыкальных помещениях необходимы консультации специалистов и проведение акустической экспертизы.

Одним из примеров музыкальных залов с прекрасной акустикой является Рахманиновский зал Московской государственной консерватории. Здание (ныне третий учебный корпус) было построено еще в начале XIX века. В 1886-1918 гг. здесь находилось Синодальное певческое училище, для которого в 1898 г. был открыт большой зал с хорами, обладающий хорошей акустикой (его пристроили со двора). В 1968 г. это здание присоединили к консерватории, была проведена реставрация здания, и, наконец, в 1983 г. красивейший бело-голубой зал был открыт концертом гениального советского пианиста Святослава Рихтера. В конце 1986 г. он получил название Рахманиновского - в честь выпускника Московской консерватории, выдающегося русского композитора и пианиста С.В.Рахманинова, многие страницы жизни которого связаны с Синодальным училищем. В зале проходит множество камерных и хоровых концертов, в нем часто звучит как старинная, так и современная музыка.

В связи с запланированной реконструкцией здания, администрация Московской государственной консерватории обратилась к специалистам акустической лаборатории "Дизайн-акустика" ООО "Экспертиза-Р" с целью провести исследование акустического качества Рахманиновского зала. В начале 2006 г. эти работы были проведены и дано заключение об акустических параметрах зала.

При проведении исследований использовалось измерительное оборудование и программное обеспечение датской фирмы "Brul&Kjaer". Моделирование помещений и расчет их акустических параметров проводились с помощью программного комплекса ODEON-7,0. Для проведения измерений использовалась система анализа сигналов PULSE на базе пятиканального анализатора спектра 3560 с использованием микрофонов типа 4187С, а также всенаправленный источник звука модели 4296 с усилителем мощности модели 2716С. Измерения проводились в 1/3-октавных и в октавных полосах частот. В качестве тестового сигнала использовался "белый" и "розовый" шум (уровень суммарного звукового давления источника составлял 105 дБ). При установке оборудования в помещении зала генератор сигнала располагался в зоне предполагаемого источника звука (на сцене), а приемные микрофоны - в зонах предполагаемого нахождения слушателей. Измерения проводились в ночное время, чтобы избежать возможных помех.

Акустическое качество любого музыкального зала полностью определяется его архитектурными параметрами: формой, размерами, очертаниями и отделкой поверхностей и элементов заполнения. Наиболее распространенными критериями являются реверберация (гулкость), ясность, пространственность, громкость и тембр звучания. В классических залах наблюдается, как правило, значительное время реверберации и высокая степень диффузности звукового поля, которая обеспечивается особенностями внутренней отделки стен и потолка, наличием колонн и балконов.

Анализ параметров лучших концертных залов мира позволяет выявить определенные зависимости геометрических размеров с акустичеcким качеством помещений. Так, для залов, предназначенных для выступлений симфонического оркестра, объем помещения на одно зрительское место должен составлять 10-12 м³, в залах для камерной музыки - 6-7 м³. Рахманиновский зал имеет партерную и балконную части и рассчитан на 252 зрительских места. Площадь зала составляет 300 м², высота помещения - 8.25 м. Таким образом, на одно зрительское место приходится около 10 м³. Определенные ограничения накладываются на длину концертного зала, которая в зале для симфонической музыки не должна превышать 45 м, а в зале для камерной музыки - 20 м. Длина Рахманиновского зала составляет 24 м, следовательно, зал полностью соответствует рекомендуемым значениям геометрических размеров.

Основным критерием акустического качества закрытого помещения является время реверберации, предложенное Сэбином еще в конце прошлого столетия для количественной оценки процесса спадания плотности звуковой энергии. Первоначальные исследования реверберации были ограничены частотой простого тона 512 Гц, и эта частота остается эталонной, когда говорят об оценке реверберации в архитектурной акустике. Средние измеренные значения времени реверберации, полученные в ходе исследования в Рахманиновском зале, составляют 2.1 с на частоте 500 Гц при пустом зале и 1.8 - при заполнении зала слушателями.

Оптимальные значения времени реверберации на частоте 512 Гц составляют от 1.3 с (камерная музыка) до 2 с (симфоническая и оперная музыка) для сравнительно небольших концертных залов. С увеличением объема зала эти значения, как правило, возрастают. Эти данные основаны на измерениях и вычислениях времени реверберации в музыкальных помещениях Европы и Америки. Например, Вагнеровский Оперный театр в Бейруте имеет время реверберации 2 с, Симфонический зал в Бостоне - 1.8 с, Гроссер-Мюзик-ферейнсаал в Вене - 2.05 с. Зал Гевандгауз в Лейпциге рассматривается как идеал концертных залов. Измеренное время реверберации в нем составляет 2.4 с при пустом зале. В Концертном Зале Дома Союзов время реверберации составляет 1.72 с, в Карнеге-холле в Нью-Йорке - 1.8 с при заполненном зале и 2.1 - при пустом. Обычно рекомендуется, чтобы время реверберации на частоте 125 Гц увеличивалось на 20% по сравнению со временем реверберации на частоте 500 Гц. Для Рахманиновского зала на частоте 125 Гц средние измеренные значения составляют около 2.5 с, т.е. на 19 % выше, чем на частоте 500 Гц. В области более высоких частот наблюдается плавное уменьшение значений времени реверберации до 0.6 с на частоте 8000 Гц.

Таким образом, сравнение значений времени реверберации, полученных в ходе экспериментального исследования Рахманиновского зала консерватории, с ведущими музыкальными залами мира свидетельствуют о том, что по качеству звучания этот зал соответствует лучшим мировым музыкальным площадкам.

Кроме оценки времени реверберации в ходе исследований в Рахманиновском зале был проведен анализ других акустических параметров, характеризующих качество звучания в музыкальных помещениях. Важнейшим акустическим свойством помещения является ясность звучания, то есть степень, с которой отдельные звуки в музыкальном произведении четко разделяются друг от друга. Композитор использует специальные приемы, чтобы ее обеспечить: темп, повторение тонов во фразе, относительную громкость последовательных тонов и т.д. Музыкальные помещения характеризуются индексом ясности (прозрачности) С80, который определяется отношением ранней (до 80 мс) и поздней (от 80 мс до полного затухания) звуковой энергии. "Ранний звук" - это прямой звук и отражения, поступившие к слушателю в первые 80 мс. Причем существенное значение имеет направление прихода этих ранних звуков. Так, например, звуки, пришедшие от боковых стен в первые 80 мс, создают ощущение пространственного расширения источника звука, что улучшает качество восприятия музыки. Для характеристики пространственного распределения звуковой энергии, поступающей в зону слушателя в первые 80 мс, служит параметр LF80, а для оценки ослабления уровня звука с увеличением расстояния от сцены - время раннего затухания EDT. Полученные расчетным и экспериментальным путем значения всех вышеперечисленных параметров для Рахманиновского зала соответствуют оптимальным значениям для прослушивания классической музыки. Отдельно следует отметить высокие значения индекса ясности (от 4.8 до 14 дБ) для микрофонов, размещенных на сцене, что особенно важно для исполнителей, так как позволяет каждому отдельному музыканту слышать собственную музыку, смешанную со сложной музыкой ансамбля.

Отличительной положительной особенностью Рахманиновского зала является и то, что значения акустических параметров, полученные для различных зон прослушивания как в паркетной, так и в балконной частях зала, практически совпадают, что свидетельствует о равномерном распределении звука во всех частях помещения. В зале не было выявлено зон, в которых фиксировалось бы эхо интерферирующих отражений или сопряженных фокусов.

Одним из основных условий обеспечения качественной акустики в музыкальных помещениях является хорошая изоляция от внешнего шума. Внимание исполнителей и слушателей не должно отвлекаться шумом как внутреннего, так и наружного происхождения. В идеальном музыкальном помещении такой шум не должен превышать 25 ÷ 30 дБ. С этой точки зрения существенным фактором, оказывающим влияние на акустику Рахманиновского зала, являются звукоизолирующие свойства примыкающих к залу помещений. Во второй части работы были проведены исследования в двух артистических помещениях, примыкающих к Рахманиновскому залу. Звукоизоляция несущей капитальной стены составляет ≈ 50 дБ, что свидетельствует о высокой защите от внешних шумовых воздействий.

Анализируя все полученные в ходе проведенных расчетов и измерений параметры, можно сделать вывод о том, что Рахманиновский зал Консерватории в настоящее время представляет собой уникальное с точки зрения акустики помещение и соответствует самым высоким требованиям, предъявляемым к качеству звучания музыкальных произведений.

В настоящее время большой интерес вызывают новые направления в музыкальной акустике, связанные с созданием музыки (спектральной, микротоновой и др.) с помощью компьютерных технологий, а также с развитием физических моделей музыкальных инструментов. Наряду с этим значительно усовершенствуются системы воспроизведения и звукоусиления (электроакустика). Однако развитие этих направлений не может и не должно заменить возможность восприятия "живого звука", которая обеспечивается в залах с естественной акустикой. Создание таких концертных залов было и остается сложнейшей задачей, "искусством на научной основе". Не существует единого архитектурного решения для концертных залов - большинство акустических требований может быть решено различными архитектурными приемами; различные жанры музыки требуют разных акустических характеристик в концертном зале; акустические характеристики, оптимальные для слушателей и для исполнителей, существенно различаются. И, в конечном счете, акустическое качество зала определяется субъективной оценкой условий слухового восприятия слушателей и исполнителей. Совокупности всех этих требований соответствуют только лучшие концертные залы мира, к которым по праву можно отнести Рахманиновский зал Московской государственной консерватории.