Теги: Изобретения

15:37 01 февраля 2019

текст

Эволюция и революция слышимости

Долгое время бытовала легенда об акустике театра в древнегреческом городе Эпидавр – настолько совершенной, что слова, произнесенные на сцене шепотом, были слышны даже в последнем ряду. Исследования физиков опровергли этот миф: говорить актерам приходилось громко. И все же грекам удавалось обеспечить приличную слышимость в театре, вмещавшем 15 тысяч зрителей. В чем же секрет?

2965 0 0

отправить по e-mail

Актерdiv> Никаких равнин

Гуляя по Санкт-Петербургу, вы не станете жаловаться на возвышенности, которые отнимают много сил при восхождении и спуске. Вы никогда не скажете: «Вон там, за холмом, будет Александринский театр», «Спуститесь под гору, в низине стоит театр “На Литейном”». Все потому, что наш город находится на равнине. Греки такой местностью похвастаться не могли. Их окружал в основном холмистый ландшафт, который они грамотно использовали при постройке театров.

Схема древнегреческого театра. Иллюстрация: Leftexi

В низине располагалась орхестра – место, где выступали актеры, и там же скена – временное крытое пространство, где они переодевались перед выходом на сцену. Зрительский сектор – театрон – располагался на вершине. Голос актера доходил до слушателей последних рядов, многократно отражаясь от возвышающихся зрительских мест. Если бы все было наоборот – все слушатели внизу, а актеры на возвышенности, – то до публики доходило бы меньшее количество звуковых волн, и большую часть представления было бы не слышно. Конечно, зрителям бы это быстро надоело, и вряд ли они пришли бы еще раз.

Проходы поднимают звук

Представьте: скоро начнется спектакль, зрители спешат по проходам между ярусами, второпях заполняют театр, занимая отведенные для них места. Публика шумит, с нетерпением ждет зрелищ. И вот долгожданное действие начинается, зрители разом смолкают. Они даже не подозревают, что проходы, по которым они спешили еще десять минут назад, теперь поднимают звук вплоть до слушателей верхних рядов. Все дело в многократном отражении звуковых волн. Правильно построенные коридоры, не имевшие больших выступов и впадин, не задерживали звук, и зритель мог слышать актеров без опоздания. А при отражении от неровностей волны затухали бы, создавая неприятный гул, который заставлял бы зрителей чувствовать себя некомфортно.

Присаживайтесь на известняк

Спектакль в самом разгаре, внимание публики приковано к сцене, но вдруг представление принимает неожиданный оборот. Люди удивлены и начинают перешептываться. Вроде бы ничего необычного, спектакль продолжается, актеры играют. Но вообразите, как перешептываются 15 тысяч человек. Это уже ропот, гул – звук низкой частоты, из-за которого и сами актеры себя не услышали бы. Но греки и здесь вышли из затруднительного положения.

Недавно ученые из института Georgia Institute of Technology исследовали места для зрителей в древнегреческом театре и пришли к удивительному выводу. Известняк, из которого высечены эти ступени, способен гасить низкочастотные колебания. Значит, ропот, мешающий актерам играть, поглощался самим театроном.

Обойдемся без микрофона

Конечно, вы слышали о древнегреческих театральных масках. Они превращали обычного человека в героя повествования, вызывали смех или сострадание зрителей. Но главным их эффектом было усиление голоса актера за счет формы отверстия для рта. Оно имело форму воронки. Грубо говоря, это был рупор вроде тех, который используется режиссерами. Амплитуда звука увеличивалась за счет многократного отражения звуковой волны от стенок воронки, а чем больше амплитуда колебаний звуковых волн, тем громче получается звук. Рот маски обычно обрамлялся металлом, а сама она могла быть покрытой изнутри медью или серебром для создания резонанса.

Римский амфитеатр Аммана. Вид из цитадели Аммана, Иордания. Фото: Bernand Gagnon

Посадите меня рядом с сосудом

Как мы выяснили, хорошая слышимость обеспечивалась, в первую очередь, тщательной планировкой театра – с ее помощью архитекторы стремились получить резонанс для усиления звука. Но это еще не все. Резонанс создавался также специальными резонирующими сосудами. Звуковая волна попадала в сосуд и, отражаясь, накладывалась на другую падающую волну. Так образуется стоячая волна, амплитуда которой больше, чем у одиночных волн. Резонирующие сосуды помещались среди зрительских мест, чтобы слушатели могли услышать как можно больше.

Архитектурная акустика

В XIX веке талантливый американский физик Уоллес Клемент Сэбин проводил многочисленные опыты по улучшению акустики в залах и в конце концов основал науку под названием архитектурная акустика. Он собрал в ней все известные знания, начиная от греков.
Создатель архитектурной акустики очень хотел улучшить слышимость одного из лекционных залов Гарвардского университета, хотя большинство не верило, что это осуществимо. По ночам Сэбин проводил измерения в театре Сандерса и сравнивал его акустические условия с лекционным залом. Молодой физик определял время реверберации в выбранных помещениях: засекал, за сколько секунд звук, испущенный в зале, стихнет при многократных отражениях от различных поверхностей. Если время реверберации слишком большое, появляется неприятный гул из-за наложения звуковых волн друг на друга. Слова человека сливаются в единый шум, и понять, что он говорит, невозможно. При короткой же реверберации звук очень отрывистый: слова резко обрываются, что также создает дискомфорт. Соответственно, для приятного звучания необходимо добиться идеального времени реверберации, чтобы звук не обрывался, едва начавшись, и не длился слишком долго, заглушая речь актера. И Сэбину это удалось.

Театральные маски, римская мозайка на вилле Адриана в Тиволи, II в. www.epodreczniki.pl

Клемент Сэбин выявил интересный факт: тело среднего человека уменьшает время реверберации точно так же, как и шесть мягких кресел.

Глухие зоны

Допустим, вы сидите на втором ярусе роскошного театра, на сцену выходит оперный певец и начинает свою партию. Спустя несколько минут вы осознаете: что-то не так. Вы не различаете слова, произносимые артистом. В чем же дело?

Все просто: вы сидите в глухой зоне. Она образовалась из-за того, что волны звука, которые так старается посылать вам оперный певец, заглушили друг друга, отражаясь от потолка, стен, люстры, колонн и так далее. После отражения волны наложились друг на друга в противофазе, и их исходная амплитуда стала меньше, следовательно, громкость звука уменьшилась. Поэтому именно вам ничего не слышно. Тому виной могут быть многие причины, например, особенность стен театра или слишком высокий потолок. Выбирайте в следующий раз другое место.

В 1970 году, когда проводился ремонт Мариинского театра, рабочие вскрыли пол под оркестровой ямой и обнаружили осколки хрусталя. Их посчитали результатом чьей-то неаккуратности и выкинули. Никто из рабочих не догадался, что эти осколки значительно улучшали акустику театрального зала, зато зрители заметили ухудшение слышимости после реконструкции.

Если подняться на сцену, то можно увидеть, что в зависимости от спектакля микрофоны прикреплены по-разному, www.prokatastrofy.com

Сейчас компьютер все просчитает

Современные театры давно уже не строятся по технологиям времен древних греков, царской власти или СССР – новейшие компьютерные программы позволяют создавать 3D-модели пространства театра и рассчитывать в них акустику. В такой программе можно расположить громкоговорители в наилучших местах, составить карту звукового покрытия, в общем, сделать все, чтобы избежать глухих зон и других причин, ухудшающих слышимость. Это довольно сложный процесс, но дающий потрясающий результат.

Большой театр. Фото: Михаил Колобаев, www.elrahir.livejournal.com

Без микрофонов не обойдемся

Актер может истошно кричать со сцены, чтобы его наверняка было слышно в последнем ряду, но будет ли спектакль органичным? Тем более если по сценарию должна быть трогательная сцена, а Джульетта надрывается, признаваясь Ромео в любви. Древнегреческие маски испортят всю романтическую картину, а резонирующие сосуды между зрителями совсем некстати. Хорошо, что за окном уже XXI век и актерам не нужно идти на хитрости, чтобы их услышали даже на галерке. Им помогают микрофоны, подвешенные на определенной высоте. Вы, скорее всего, этого даже не замечали, но если подняться на сцену, то можно увидеть, что в зависимости от спектакля микрофоны прикреплены по-разному. Они могут висеть на передней линии, каскадом идти в глубь сцены, чтобы звук равномерно затихал по мере удаления героя, а могут быть прикреплены на авансцене, но при этом создавать помехи из-за зрителей. В общем, чтобы продумать звуковую составляющую спектакля, нужно учитывать все, начиная с перемещения актера по сцене и заканчивая шумом зала.

Акустическая эволюция Большого театра

Если вы когда-нибудь слушали оперу в Большом театре, то наверняка отметите превосходную слышимость в огромном зале. Но прежде чем стать достоянием Москвы, театр перестраивался бесчисленное количество раз из-за пожара, понижения грунтовых вод и других причин.

Театральный архитектор Альберт Кавос для создания хорошей акустики осуществил довольно смелую идею. Он построил зал в форме скрипки, а стены, пол и конструкции балконов сделал из резонирующего дерева. Из него же изготавливаются музыкальные инструменты, чтобы качество их звучания сохранялось на долгие годы. Скорость прохождения звука в таком дереве в 15–16 раз больше, чем в воздухе. Все потому, что звук в твердой среде распространяется быстрее, чем в газообразной, а такая древесина вдобавок очень упругая и легкая. Все эти факторы значительно влияют на распространение звуковых волн.

Позже зал ремонтировали еще несколько раз, вследствие чего акустика ухудшилась. В оркестровой яме, которая имела очень сложное устройство, под деревянным помостом находился бочкообразный барабан – он играл роль резонатора. Помост был изготовлен из резонирующей ели, благодаря этому он улавливал вибрацию, а барабан ее усиливал. Но в 1920 году уровень оркестровой ямы подняли, а барабан залили бетоном.

Подвижный пол и потолок

Потолок Большого театра был подвешен, что позволяло ему вибрировать и отражать звук, равномерно распределяя его по огромному залу. Позже потолок закрепили и тем самым нанесли ущерб акустике.

Поскольку в театре не только играли спектакли, но и устраивали маскарады и балы, пол в храме искусств тоже был особенный. Его не закрепляли и устанавливали под небольшим наклоном для спектаклей, а во время балов и маскарадов, которые проводились два раза в неделю, делали горизонтальным. Сам пол опирался на восемь опор, что позволяло ему работать в роли резонатора. Но во время ремонта опоры заменили бетонной основой, и менять угол наклона пола стало невозможно, а это лишило его резонирующих свойств.

Устройство подземных этажей Большого театра в Москве, www.ak-ock.ru

Сейчас на основной сцене театра планируется использовать два вида пола: один – для оперных постановок, а второй – для балета. Оперный пол должен отражать звук для лучшей слышимости, а балетный – поглощать, чтобы зрители не слышали стуки прыжков. Конечно, идеальных театров не существует, невозможно учесть все нюансы строительства или последствия ремонта. Однако новые технологии помогают архитекторам учитывать все большее количество нюансов, создавая поистине завораживающую акустику.

Автор заглавной иллюстрации: Тамара Мартынова, www.vk.com/mirstraa

Наш журнал ММ Поддержать ММ

Технологии

Дарья Боголюбова

Машины и Механизмы

Статья опубликована в журнале «Машины и механизмы» (№161, февраль 2019).

Эту статью поддерживают: Юлия Братишко, Борис Акулин

Теги: Изобретения

Всего 0 комментариев

Комментарии

Авторизуйтесь

Участвовать в дискуссии могут только зарегистрированные пользователи, после модерации.
Пожалуйста, войдите в свой аккаунт или зарегистрируйтесь.