Vývoj akustické vědy v historii
-Zpět do minulosti
Všechny fyzikálně myslitelné mechanické vlny – od zemských vibrací až po hudbu, tepelné vibrace a další – patří do vědy o akustice. Hudební akustika zahrnuje hudební teorii, fyziku hudebních nástrojů, psychoakustiku (která se zabývá fungováním našich uší a vnímáním mozku) a technickou akustiku.
Vývoj vědy o akustice sahá až do dávné historie.
Při stavbě starověkých maltských chrámů (stavěných přibližně před 6 000 lety) se možná dbalo především na vhodnou akustiku a zvukovou kulisu.
Šíření zvuku!
Již ve starověku se vědělo, že řeč a zvuk lze slyšet a rozumět pouze na malou vzdálenost ve volném prostoru na rovném povrchu. Bylo také zjištěno, že zvuk je srozumitelnější a je slyšet dále nahoru. Tyto postřehy se používají při řečnických projevech a veřejných vystoupeních. Akustika stěn budov také umocňovala požitek z divadelních her pod širým nebem. Dalším starobylým objevem je půlkruhové stoupající uspořádání sedadel. Bylo zjištěno, že srozumitelnost je ovlivněna vzdáleností. V divadlech řeckého typu bylo pro dokonalou akustiku důležité také použití materiálů.
Význam povrchu jeviště:
Pochozí plocha jeviště byla obvykle dřevěná a kamenné stěny hrály roli při odrazu a rozptylu zvuku. Při vystoupení většího počtu sborů se na kamenné pódium (taneční parket, pódium pro sbory) rozprostřela sláma, aby se snížil dozvuk zvuku. Hlediště (theatron) bylo rovněž navrženo s ohledem na směr a vzdálenost lidské řeči. Aby bylo dosaženo dokonalé srozumitelnosti a hlasitosti, nesměli se do bočních ani zadních prostor divadla dostat žádní diváci. Výsledkem bylo eliptické hlediště s úhlem sklonu 25-30 stupňů.
Kamenné židle v divadle rozptylovaly zvuky a zabraňovaly vzniku ozvěny. Pod řadami byly umístěny kamenné kostry, které snižují vibrace zvuku a zlepšují jeho hlasitost i srozumitelnost.
Účinek stupňovitého uspořádání sedadel ve starořeckých divadlech byl přirovnán k účinku na míru vyrobených zvukově pohltivých materiálů používaných jako izolace v moderním nahrávacím studiu nebo akustické laboratoři. Řady sedadel tlumí zvuky nižší než 500 Hz a odfiltrují nejběžnější zvuky, jako je šumění diváků, šumění větru nebo šplouchání. Tento frekvenční rozsah je podle odborníků ideální pro odfiltrování šumu.
Zvuk byl slyšet až na vzdálenost 60 metrů!
Díky této metodě bylo v Epidauru, kde se do slavného divadla vešlo 14 000 diváků, možné rozumět tomu, co herci říkají v poslední řadě, 60 metrů od jeviště.Římská divadla prošla významnými změnami. Jeviště a hlediště se stalo půlkruhovým a diváci se přiblížili k jevišti. Plná uzavřenost divadla vedla k obrovským zvukovým plochám, které zvýšily distribuci zvuku. Zvětšila se také šířka a hloubka jeviště, což zhoršilo akustiku. Za horními řadami byla vytvořena oblouková střešní konstrukce, aby se dosáhlo správné kvality zvuku a využilo se odrazivosti těchto stěn.
Objevily se také řady krabic a závěsy.
Tyto uzavřené tržní haly, vynález Římanů, v nichž se konala lidová shromáždění, s plochým stropem a dobrými proporcemi, jsou předchůdci hlediště s vynikající akustikou. Ve starověku se akustika týkala pouze budov divadel. Ve středověku získalo na významu při stavbě kostelů. V nově postavených bazilikách a kostelech byl kladen důraz na ideální zvuk pro kázání a společný zpěv. Menší budovy v románském slohu stále dobře akusticky fungovaly. Kupole, typické pro gotický sloh, situaci ještě zhoršily. V architektuře se stále častěji objevují obrovské prostory, které mají za následek nezvladatelný zvuk. Během renesance se akustické podmínky ještě zhoršily, protože se ještě zvětšily.
Vzhledem ke stagnaci vědeckého pokroku ve středověku se věda o akustice po staletí nerozvíjela.
První kostely a katedrály upravené pro hudbu byly postaveny v
16. století. Jeden z těchto slavných chrámů, Thomaskirche v Lipsku, kde Johann Sebastian Bach provedl mnoho svých děl, byl pro skladatele velmi důležitý pro dosažení vytříbeného a optimálního zvuku. V
17. století došlo k dalšímu rozmachu divadelní výstavby. Jejich uspořádání se podobalo řecko-římským divadlům s tím rozdílem, že řady sedadel byly umístěny nad sebou a byly zastřešeny. Postupně se stavěla divadla, operní domy a koncertní sály.
Byl už Galileo akustikem?
Galileo jako první v 17. století publikoval dílo o akustice, v němž se zmiňuje o geometrických derivacích, tvarování zvuku, plánech vedení zvuku a zabývá se ozvěnou a dozvuky. V této době byla také určena přibližná rychlost šíření zvuku. Většina divadel a koncertních sálů byla postavena v 18. a 19. století.
Dnešní haly se v mnoha ohledech liší od těch minulých.Při snaze o výstavbu víceúčelových hal se často zohledňují finanční důvody. Existuje mnoho případů, kdy se architektonicky, funkčně i finančně dobře navržené sály snaží napravit jinak špatnou akustiku elektronickými zvukovými systémy, které nejsou vždy řešením.
Šíření zvuku ve venkovním prostředí je charakteristické
tím, že šíření fyzikálního zvuku nebrání žádný pohlcující nebo odrážející povrch.
V praxi tomu tak není, např.
-
Odrazivost zemského povrchu
-
a pohlcování zvuku vzduchem.
Vztah mezi hladinou akustického výkonu zdroje zvuku a hladinou akustického tlaku v prostoru závisí na stavu prostoru:
-
teploty,
-
vlhkost,
-
vítr.
Ve vrstvách vzduchu s různou teplotou se zvuk šíří různou rychlostí. Na rozhraní dvou médií o různých teplotách se vždy láme směrem k chladnějšímu z nich.
V letních dnech způsobuje teplo vyzařované masou lidí ohyb zvuku směrem k výše položeným vrstvám studeného vzduchu. Ve vzduchu se rychlost šíření zvuku zvyšuje s rostoucí teplotou. Tlak a vlhkost, které se běžně vyskytují, nemají na rychlost šíření zvuku žádný vliv. rychlost šíření zvuku od větru se zvyšuje, takže zní dál, ale je vytlačován do větru a zvuk zaniká.
V případě interiérů lze rozlišit dva typy zvukových prostorů:
-
diffúz
-
a přímé zvukové pole.
Když se v místnosti zapne zdroj zvuku, vytvoří nejprve přímé zvukové pole a poté odražené zvukové pole, které vzniká odrazem zvuku od stěn. Právě interakce těchto dvou prostorů nám dává pocit prostorového směru a vzdálenosti.
V nedostatečně větrané místnosti stoupá teplota směrem vzhůru a v důsledku ohybu zvukových vln může dojít k eliminaci několika důležitých odrazů od stropu. Pokud se teplotní podmínky změní, k posluchačům se dostane méně přímé zvukové energie v důsledku vychýlení zvukových vln směrem nahoru. Z tohoto důvodu by měla být sedadla navržena tak, aby stoupala vzhůru. Zvuk se mezi dvěma body šíří po nejkratší cestě, tj. po přímce.
Dalším nejdůležitějším zvukovým jevem v interiéru je odraz.Když zvuková vlna narazí na stěnu, její energie se rozdělí na tři části. První část se odráží, druhá část vstupuje do stěny, kde se část pohlcuje a přeměňuje na teplo. Třetí část vyjde ze zdi a pokračuje dál. Před výstupem se malá část znovu odrazí a pohltí.
Při navrhování interiéru budovy je třeba dodržet nejen architektonické, ale i akustické zásady, aby vznikl vhodný object, akustika. Důležité je, aby místnost byla odhlučněna zvenčí i zevnitř a aby její vnitřní zvuk byl z hudebního i prozaického hlediska co nejoptimálnější. Povrchová úprava je také velmi důležitá pro pohlcování a odraz zvuku.
Například:
-
polystyren
-
nebo některé pěnové houby jsou velmi špatné materiály pohlcující zvuk, protože póly v jejich vnitřní struktuře nejsou propustné, takže nedochází k řádnému proudění. Tvrdší, pružinové dřevěné konstrukce jsou ideální pro pohlcování zvuku. Pro pohlcování nízkých frekvencí (pod 200-300 Hz) je nezbytné mít správné vybavení, aby bylo možné vyvážit celý rozsah zvuku v místnosti.
Slovy italského humanisty Leona Battisty Albertiho se společnost Perfect Acoustic snaží svými výrobky dosáhnout dokonalého zvuku.
“Dokonalost je dokonalá harmonie všech detailů, kdy nelze nic přidat ani ubrat, aniž by to poškodilo celek.”
