مهندسی آکوستیک : سکوت بیشتر، رضایت بیشتر

شرکت طراحی مهندسی ایده نگاران آراد، طراح و مجری سالن های کنفرانس، همایش، کنسرت، آمفی تئاتر و سینما

 مهندسین یک سالن همایش با شکوه و راحت را طراحی می کنند. پیمانکار کارهای صوتی یک سیستم به نظر عالی را نصب می کند. مردم در مراسم با شکوه افتتاحیه شرکت می کنند و با دیدن شکوه و جلال مرکز تحت تاثیر قرار می گیرند، اما آنها تنها برای مشاهده معماری خیره کننده، نورپردازی، سیستم های صوتی، موکت ها، شیشه کاری ها، پوشش های دیوار ها و نقاشی ها در این مکان جمع نشده اند. آنها آمده اند تا در یک سالن همایش حضور داشته باشند، جایی که می توانند صحبت ها و مطالب را بشنوند و یا بهتر بگوییم مکانی که بتوانند گوش دهند و از سخنرانی ها و یا خطابه و نطقی که جریان دارد مطالبی را یاد بگیرند. زیبایی خارجی یک سالن همایش به شکل ظاهر آن است، اما زیبایی و یا کارایی داخلی آن یقینا به نحوه بازتاب صدا در آن بستگی دارد. این شروعی است برای ماجراجویی ما در رابطه با آکوستیک سالن های همایش.

صدای زیاد، اما درصد پایین مطالب شنیده (درک) شده

یک موج صدا در بلند گویی که در بالای قسمت جلویی سالن آویزان شده است ایجاد می گردد. مردمی زیادی که برای شنیدن آن صدا جمع شده اند در صندلی هایی که با فاصله زیاد در پایین بلند گو قرار گرفته اند نشسته اند. هرچقدر تعداد حضار بیشتر باشد، آنها مجبور هستند با فاصله بیشتری از بلندگو بنشینند. اگر قرار باشد سالن گنجایش ۱۰۰۰ نفر را داشته باشد به فضایی برابر با ۷۴۳ متر مربع نیاز است. بعضی از حضار لزوما ممکن است در فاصله ۱۵ متری از بلندگو نشته باشند. امواج صدایی که از بلندگو ساطع می شوند به شکل یک ربع کره در حال رشد منتشر می شوند. زمانیکه این امواج به حضار می رسند شعاعی در حدود ۱۵ متر پیدا کرده اند. یعنی امواج به یک ربع کره با محیط ۷۲۹ متر مربع و یا حدود ۱۳/۱ میلیون اینچ مربع square inches تبدیل شده اند.

هر گوش انسان حدود یک اینچ مربع صدا را دریافت می کند و آن را مانند قیفی به پایین و داخل پرده گوش هدایت می کند. هر یک از حضار که در سالن حظور دارند حدود دو اینچ مربع از امواج صدا را دریافت می کنند که تنها حدود ۰۰۰۱۷/۰ درصد از مجموع صدای ساطع شده توسط بلندگوی مرکزی را تشکیل می دهد. این بخش بسیار کوچک از صدا “صدای مستقیم” نامیده می شود، چراکه مستقیما از بلندگو به گوش شنونده می رسد. (تصویر شماره ۱)

acoustics
آکوستیک

شنونده تنها یک دهم از یک درصد صدای ساطع شده از بلندگو را می شنود

اگر ۱۰۰۰ نفر در سالن حظور داشته باشند، گوش های آنها مجموعا تنها ۱۷/۰ درصد از امواج صوتی که مستقیما از بلندگو ساطع شده اند را دریافت می کند. مابقی صوت که ۸۳/۹۹ درصد آن را تشکیل می دهد “صدای غیر مستقیم” نامیده می شود. اما اتفاقی که برای این صدای غیر مستقیم می افتد همان چیزی است که آکوستیک سالن همایش را تعریف می کند. درصورتیکه صدای غیر مستقیم نادیده گرفته شود و یا به درستی مورد استفاده قرار نگیرد سالن همایش صدای خوبی نمی تواند به شنونده ها ارائه دهد و از این صدا استفاده درستی صورت بگیرد سالن همایش به ارائه صدای باکیفیت مشهور می شود.

اگر بخواهیم خلاصه بیان کنیم طراحی و یا بازسازی سالن همایش نیاز به کار تخصصی در سه بخش است. مهندسین ساختمانی را طراحی می کنند که جذاب و راحت باشد و برای افراد این امکان را فراهم آورد تا اتفاقاتی که در جریان است را به خوبی مشاهده نمایند. پیمانکاران صوتی سیستم صوتی را برای سالن فراهم می کنند که صدای مستقیم با بلندی مورد نیاز برای شنیده شدن صحبتها توسط شنوندگان را تامین می کند. اما تقریبا تمامی صدای تولید شده توسط سیستم های صوتی به هدف نهاییشان که گوش شنوندگان است نمی رسند.  جمع آوری و هدایت این امواج صوتی سرکش وظیفه مهندسین آکوستیک است. این امر که این امواج چگونه جمع آوری و پردازش می شوند تفاوت بین یک سالن همایش با کیفیت صدای خوب و یا بد را تایین می کند.

شرکت طراحی مهندسی ایده نگاران آراد، طراح و مجری سالن های کنفرانس، همایش، کنسرت، آمفی تئاتر و سینما

سر و صدا مانع شنیدن می شود

مهمترین هدف سالن همایش، درک کامل صحبت ها و اتفاقات در جریان است. این محل باید سکوت لازم را تامین نماید تا شنوندگان بتوانند صحبت ها را بشنوند و درک کنند. صحبت ها در یک سالن همایش باید بلندی لازم را داشته باشند و به صورت شفاف و روشن شنیده شوند. سر و صدا شفافیت صدا را از بین می برد. ما همگی تصاویری که در مه گرفته شده اند را دیده ایم. سر و صدا و هیاهوی معمول در سالن از صدای سیستم های تهویه هوا گرفته تا صدای پای افرادی که در راهروها در رفت و آمد می باشند می تواند هیاهوی پیوسته ای ایجاد کند و محیطی را ایجاد کند که سخنرانی که می توانست به بهترین شکل اجرا و شنیده شود تبدیل به یکسری اصوات نامفهوم گردد.

ما همچنین تصاویری را مشاهده کرده ایم که در یک روز صاف گرفته شده اند اما به دلیل تکان دوربین مات و کدر شده اند. اکو و انعکاس و بازتاب صوت هم به همین شکل عمل می کنند و صدا را نامفهوم می کنند و حتی تشخیص صدا را هم دچار مشکل می کنند. دو دسته صدا وجود دارند: هیاهوی پیوسته که “صدای ضمیمه” نامیده می شود، و صدای اکو و انعکاس اصواتی که از بلندگو ساطع می شود که صدای “آکوستیک” نامیده می شود. (تصویر شماره ۲).

آکوستیک
آکوستیک

سر و صدا مانع شنیده شدن صحبت ها می شود.

توان شنیدن و درک بستگی به نسبت میزان سر و صدا به سیگنال ها دارد. تمایل بر به حداکثر رسانیدن دریافت سیگنال های مستقیم و به حداقل رساندن صداهای مزاحم است. به نظر می رسد اگر سر و صدا زیاد باشد می توان به سادگی صدای سیگنال مستقیم (بلندگو) را هم زیاد کرد و مشکل را از این طریق حل نمود، اما این کار نتیجه خوبی نخواهد داشت. صدای بلند ناراحت کننده است. صدای بلند همچنین قادر به بهبود نسبت میزان سر و صدا به سیگنال نیست، چرا که بلندی صدای آکوستیک بصورت مستقیم به بلندی صدای بلندگو وابسته است.

از دیگر عوامل مهم شرایط محیط است. مردم انتظار دارند تا یک بحث یا گفتمان را با صدای استاندارد گفتگو بشنوند (۶۰ dB-A)، صداهای آرام به همان شکل آرام (۴۰ dB-A) به گوششان برسد و وقتی صدا بالا می رود این امر را به همان شکل طبیعی (۷۰ dB-A) درک نمایند. زیاد کردن صدا اجرا را خراب می کند و باعث می شود تناسب با شرایط محیطی و حرکات سخنگو از بین برود و به بیان ساده تر اجرا حالت طبیعی خود را از دست می دهد.

برای قابل درک شدن صحبت ها حداقل ۲۰ dB فاصله بین آرام ترین بخش سیگنال های مطلوب و صداهای ضمیمه باید وجود داشته باشد، و باید توجه داشت که آرامترین بخش سخنرانی ها در رنج ۴۰ dB-A و یا پایین تر هستند. در یک سالن همایش خوب صداهای ضمیمه باید در حد ۲۰ dB-A نگاه داشته شوند. همچنین باید حداقل ۱۰ dB تفاوت بین سیگنال ها و صدای ضمیمه آکوستیک وجود داشته باشد.

شرکت طراحی مهندسی ایده نگاران آراد، طراح و مجری سالن های کنفرانس، همایش، کنسرت، آمفی تئاتر و سینما

صدای ضمیمه

صدای ضمیمه شامل تمامی صداهایی می شود که شخص در هنگامی که سخنران در حالت سکوت است می شنود. سه نوع صدای ضمیمه وجود دارد. به راحتی در یک فضای همایش بنشینید و توجه کنید که می توانید صداهای مربوط به بخش فنی و عملیاتی سالن، صداهای مزاحم بیرونی و صدایی که توسط حضار ایجاد می شود را بشنوید. برای به دست آوردن نسبت مطلوب بین صدای ضمیمه و صدای سیگنال ها باید صدای ضمیمه تا حد امکان کاهش داده شود.

صداهای مربوط به بخش فنی سالن شامل تمامی دستگاه هایی است که در حال کار هستند تا شرایط رفاهی حضار تامین گردد و اجرای برنامه ها میسر شود. در این بخش صداهایی از سیستم های تامین کننده انرژی برق، آب و تهویه هوا در ساختمان به گوش می رسند. صدای مربوط به ترانس های لامپ ها، صدای هیس هیس سیستم های صوتی، صدای فن های سقفی جریان هوا و فن های ویدئو پروژکتور ها، صدای دستگاه تهویه هوا و لوله های آب که شامل آب آشامیدنی و فاضلاب است همه باعث ایجاد این صدای ضمیمه می شوند. (تصویر شماره ۳). سایر صداهای مربوط به سیستم ها مربوط به صدای گاه گاه ماشین های ظرف شویی، ماشین های حمل زباله، یخچال ها، سیستم های گرمایشی، سرویس های بهداشتی، شیر آب، آب پاشی، و ابزار هایی مانند دستگاه کپی و دستگاه سرو نوشابه و آبسرد کن ها می شوند. سیستم  های تهویه هوا معمولا از بارزترین تولید کننده های سر و صدا هستند که با فرستادن هوا به داخل سالن و صدای فن به وضوح خود نمایی می کنند.

آکوستیک
آکوستیک

تصویر شماره ۳

صداها از طرق مختلف ایجاد می شوند

صداهای مزاحم بیرونی از طریق پنجره ها، در ها، اتاق ها و دیوارهای ساختمان وارد می شوند. صدای ترافیک از خیابان ها و یا صدای هواپیما های در حال گذر وارد سالن می شوند. صدای پارکینگ ساختمان، ماشین های در حال حرکت، استارت زدن ها، باز و بسته شدن درب و سر و صدای عابرین در حال رفت و آمد همگی باعث ایجاد صدای مزاحم در سالن همایش می شوند. باران و باد هم می تواند عامل ایجاد صدا باشد. وسایل و تجهیزاتی که در اطراف سالن مشغول کار هستند نیز از قبیل مبدل های حرارتی و آب پاش های خودکار صداهایی را ایجاد می کنند. حتی می توان به دستگاه های HVAC که در بالای سقف کار گذاشته شده اند اشاره نمود که صدایشان از طریق سقف و پنجره های بالایی به داخل نفوذ می کند و شاید حتی ستون های ساختمان را هم به لرزه در می آورند. صدای فعالیت های که در قسمت های دیگر ساختمان در حال انجام می باشند به راحتی با عبور مستقیم از دیوار ها به داخل سالن می آید و همچنین از طریق هوا به چرخش در می آیند و از راهرو ها پایین می آیند و از زیر در ها و یا از منفذ های سیستم های تهویه هوا از اتاقی به اتاق دیگر سفر می کنند.

صدای حضار هم باعث بالا رفتن سر و صدا در داخل سالن می شود. در این بخش می توان به صدای ورق زدن جزوه ها و کتاب ها، در آوردن و پوشیدن کت و لباس، صدای کفش، باز کردن شکلات، صحبت کردن بچه ها و تلاش والدین برای ساکت کردن آنها با صدای هیس، عطسه و سرفه حضار،  جیغ زدن، ناله کردن و در نهایت گریه کودکان اشاره نمود. حتی هنگامی که حضار نفس می کشند هم صدایی ایجاد می شود و همینطور وقتی آنها صداهای کوتاهی برای ابراز موافقت با سخنران و یا تحسین وی تولید می کنند و با یکدیگر پچ پچ می کنند. برای روشن شدن مطلب به فردی فکر کنید که سعی دارد کاملا ثابت بایستد و به آرامترین شکل ممکن نفس بکشد اما با این وجود تا فاصله ۱۰ پایی صدایی برابر با ۲۰ dB-A تولید می کند.

یکی از ویژگی های صداهای ضمیمه این است که وجود هر صدایی تولید کننده صداهای بیشتری می شود. سکوت یک کتابخانه شاهد خوبی بر این ادعا است. این محیط با سکوت کارش را آغاز می کند و در تمام طول روز ساکت می ماند. وقتی صدای ضمیمه در حد بالایی قرار می گیرد مردم احساس می کنند آنها هم می توانند صدایی را ایجاد کنند بدون اینکه کسی متوجه شان شود. اما اگر این امر را برای همه ۱۰۰۰ نفری که در این مکان حضور دارند در نظر بگیرید صدایی که حضار تولید می کنند بسیار قابل توجه می شود. این امر باعث بالا رفتن سر و صدای سالن می شود و یکبار دیگر باعث می شود مردم راحت تر صدایشان را حتی بالاتر ببرند.

این امر باعث می شود محیط سالن بسیار پر سر و صدا شود و در جریان اجرا یا سخنرانی ها اختلالاتی ایجاد شود و از میزان توجه به شکل قابل ملاحظه ای کاسته شود. در سالنی که صدای ضمیمه آن در حد پایین ۲۰ dB-A نگاه داشته شود، بعد از جمع شدن حضار هم ساکت می ماند.

شرکت طراحی مهندسی ایده نگاران آراد، طراح و مجری سالن های کنفرانس، همایش، کنسرت، آمفی تئاتر و سینما

صدای آکوستیک، اکو و انعکاس صدا

صدا از بلندگو ها ساطع می شود. بیشتر صدای تولیدی قابل شنیدن به صورت مستقیم نیست، اما از حضار می گذرد و شروع به انعکاس در سراسر سالن می کند. اگر انعکاس صدا قوی باشد و دقیقا بدانیم منبع صدا در کجا قرار دارد این صدا اکو نامیده می شود. در مقابل اگر انعکاس های زیادی از صدا در یک لحظه به گوشمان برسد به گونه ای که جهت مشخصی را برای آن نتوان تشخیص داد این صدا بازتاب reverberation نامیده می شود.

به طور معمول اکوی صدا هیچوقت خوب و مطلوب نیست. همچنین بازتاب بلند صدا هم دلنشین و مطلوب نیست. اما انعکاس ملایم صدا می تواند جالب باشد در صورتیکه در حد محدودی نگاه داشته شود.  بازتاب و اکوی صدا هر دو در درک زمانبندی مطالبی که در حال ارائه می باشند تاثیر منفی می گذارند. اکو های بلند و قوی برهم زننده زمانبندی صحبت ها و موسیقی می باشند، و می توان گفت که اکو صدا بیش از هر کس دیگری در سالن سخنران را اذیت می کند.

اکو صدا معمولا با برخورد امواج به دیوار انتهایی سالن ایجاد می گردند و از آنجاییکه شخصی که روی صحنه قرار دارد فاصله اش تا دیوار عقبی از همه بیشتر است اکو صدا با بیشترین تاخیر به او می رسد. این امر که شخص سخنران از اختلال اکو اذیت نشود اهمیت بسیاری در سالن های همایش دارد. جریان خواننده معروف پاواروتی را به خاطر دارید که از صحنه یک سالن بسیار بزرگ که جمعیت زیادی هم در آن جمع شده بودند پایین آمد و اجرا منصرف شد چراکه اکو صدا آنقدر زیاد بود که نمیتوانست بخواند – اما مطمئنا وقتی ما آکوستیک را درک کنیم می توانیم شرایط او را هم درک کنیم و عذر او را بپذیریم.

بازتاب بخش پایدار صدا است که در یک سالن بزرگ به آرامی از بین می رود، یک حضور بی نظم و مدت دار از صداهای مستقیم قبلی، یک بازتاب صوتی، یک یادآوری. صدای بلند بازتاب باعث برهم خوردن زمان بندی برنامه های پی در پی و متوالی می شود و همه چیز را با هم ادغام می کند. این امر بیشترین تخریبگری را در سخنرانی ها و موسیقی هایی که در اتاق های کوچک با سطح سخت اجرا می شوند دارد. این پدیده اگرچه می تواند یک تفریح شخصی جالب تلقی شود، مانند خواندن زیر دوش حمام، اما در این مورد خاص خواننده و شنونده یک فرد واحد است و نگرانی در مورد بهینه ساختن برقرای ارتباط وجود ندارد.

در مقابل بازتاب ملایم و دلنشین می تواند این حس را ایجاد نماید که یک تجربه فوق بشری در حال شکل گیری است. این امر سخنرانی ها را به صورت قابل توجهی جذاب تر می کند. این پدیده همچنین یک همراه خوب و لازم برای آلات موسیقی ارکستر، هم نوازی و سرایندگان کر و ارگ است. اما به طور معمول بازتاب اجرای گروه های مدرن موسیقی با آلات الکترونیک را خراب می کند.

سه موضوع در ارتباط با بازتاب باید مورد توجه قرار بگیرد. تاخیر زمان شروع فاصله بین شنیده شدن سیگنال مستقیم است تا اولین زمانیکه بازتاب صدا شنیده می شود. دومین موضوع این است که بازتاب تا چه حد بلند می شود. سومین موضوع این است که شنیده شدن بازتاب چقدر به طول می انجامد و عمر آن چقدر است؛ “زمان طنین” به تعداد ثانیه هایی گفته می شود که طول می کشد تا صدای کامل ۶۰ dB به طور کامل از بین برود. بازتاب در سالنی که برای سخنرانی، کنفرانس و گفتمان مورد استفاده قرار می گیرد باید دارای یک سوم ثانیه تاخیر شروع باشد، حداقل به میزان ۱۰ dB-A آرام تر از سیگنال مستقیم باشد و زمان از بین رفتن طنین تا ۲۵/۱ ثانیه باشد.

اگر بازتاب با سرعت بیشتری شروع شود با امواج صدای مستقیم ادغام می شود و در درک روشن و واضح سیگنال های مستقیم اخلال ایجاد می کند. بازتاب سریع زمان سکوت که از ارزش بسیار بالایی برخوردار است را پر می کند و ترتیب صدا ها را برهم می زند. صدای جدید ایجاد شده توسط طنین بازمانده از صدای قبلی نامفهوم می شود. شاید صحبت کردن بصورت آهسته تر راه حلی برای این مشکل باشد اما این آرام صحبت کردن اجباری در بهترین حالا باز هم یک راه حل و چاره موقت است نه راه حلی اساسی برای این مشکل. صدایی که بصورت آکوستیکی نامفهوم شده باشد به سختی قابل فهم است. زمان تاخیر شروع بازتاب مناسب باید حدود یک سوم ثانیه باشد.

صدای ضمیمه در بهترین شکل آن باید حداقل ۲۰dB پایین تر از صدای سخنران نگاه داشته شود. به طور معمول هر شخص در هر ثانیه سه صدای مجزا تولید می کند. در بعضی از زبان ها افراد آرامتر صحبت می کنند و در برخی زبان ها سریعتر. آکوستیک سالن های همایش باید با توجه به نوع سخنرانی ها و برنامه هایی که در آن اجرا می گردد طراحی شود.

بلندی بازتاب صدا از اهمیت ویژه ای برخوردار است، بازتاب حداقل ۱۰ dB-A پایین تر از سطح صدای مستقیم، یک سخنرانی واضح و مطلوب را بوجود می آورد. (تصویر شماره ۴). سطح طنین ۱۰ dB-A پایین تر از سیگنال مستقیم بسیار مطلوب است. بلندی طنین صدا با توجه به شرایط خاص هر سالن متفاوت است. یک سالن همایش با محیط دوستانه و کنج و گرم نیاز به فاصله زیاد بین سطح سیگنال مستقیم و طنین دارد برای مثال ۱۸ dB-A. اما یک سالن سرد و خشک و رسمی نیاز به فاصله کمتری بین این دو سطح دارد و لازم است این فاصله تا ۵ dB-A کاهش داده شود.

آکوستیک
آکوستیک

تصویر شماره ۴

نسبت مطلوب سیگنال به صدای طنین ۱۰ dB و نسبت مطلوب سیگنال به صدای ضمیمه ۲۰dB است

در آخر مدت زمانیکه صدای بازتاب قابل شنیدن باقی می ماند باید تنظیم گردد. معمولا در سالن های بزرگ که برای سخنرانی طراحی می شوند صدای طنین تا ۵/۱ ثانیه می تواند باقی بماند. سالن های کوچکتر و خودمانی تر باید این زمان را تا ۹/۰ ثانیه کاهش دهند. سالن های کوچکی که بیشتر برای گفتمان طراحی شده اند و در این زمان بسیار متداول شده اند تنها می توانند برای ۷/۰ ثانیه این صدا را حفظ نمایند.

این سه عامل تایین کننده صدای طنین معمولا برای سالن های همایشی که برای سخنرانی ها و اجرا ها و یا کنسرت و موسیقی مدرن مورد استفاده قرار می گیرند یکسان تعریف می شوند. برای موسیقی های سنتی معمولا بهتر این است که زمان تاخیر شروع بازتاب بیشتر باشد، صدای طنین صدا بالاتر باشد و زمان از بین رفتن طنین هم بیشتر باشد. برخی سالن ها به صورت چند منظوره برای اجرای تئاتر و اپرا و سمفونی طراحی می گردند. آنها باید از سیستم آکوستیک قابل تنظیم استفاده نمایند. پنل های بازتاب کننده و جذب کننده صدا حرکت داده می شوند، آشکار و یا پنهان می شوند تا این سه عامل مربوط به بازتاب صدا را بصورت هدفمندی تنظیم نمایند.

یک ضرب المثل قدیمی می گوید قبل از پریدن خوب نگاه کن

سالن های همایش برای اهداف خاصی طراحی می شوند، برای شنیدن. قبل از طراحی مهندس طراح باید بخوبی درک کند که قرار است از این سالن چه استفاده هایی صورت بگیرد. قبل از اینکه پیمانکار سیستم های صوتی دستگاه های مناسب را انتخاب و نصب نماید باید هدف نهایی ساخت سالن را بخوبی درک نماید. قبل از اینکه مهندس آکوستیک بتواند صدای سالن را تنظیم نماید باید به خوبی ماهیت و سبک اجراهایی که در آن سالن قرار است اجرا شود را درک نماید. صدا پردازی سالن همایش به معنای تصمیم گیری برای این امر است که با ۹۹ درصد از صدایی که توسط بلندگو تولید می شوند اما بصورت مستقیم شنیده نمی شوند چکار باید کرد. یک سالن همایش زیبا و با شکوه مردم را جذب می کند، اما سکوت لازم و کیفیت خوب صدا چیزی است که مردم را دوباره به آنجا می آورد.

نویسنده:  آرتور نوکسون

مترجم: نرگس علیپور حیدری

شرکت طراحی مهندسی ایده نگاران آراد، طراح و مجری سالن های کنفرانس، همایش، کنسرت، آمفی تئاتر و سینما

شرکت طراحی و مهندسی ایده نگاران آراد با تجربه ای طولانی در طراحی،  ساخت و تجهیز سالن های آمفی تئاتر، کنفرانس و سینما و همچنین بهره گیری از آخرین تکنولوژی و دانش صنعت آمفی تئاتر و تحقیق و مطالعه پیوسته در این صنعت، پیشرفته ترین سیستم های صوتی و ویدئویی را در کنار طراحی دکور زیبا و جذاب و در عین حال کاربردی، با در نظر گرفتن مسائل علمی صوت و آکوستیک و نورپردازی، ارائه می دهد.

طراحی و اجرای دکور

تجهیزات صوت و تصویر

نورپردازی و محاسبات لوکس نوری

طراحی صوت و محاسبات آکوستیک