3. SCALE MODEL MEASUREMENTS
큰 홀의 음향 설계를 위해서는 여러가지 음향 환경과 건축환경을 고려한 물리적인 시뮬레이션과 컴퓨터 시뮬레이션의 작업이 수행된다. 물리적인 시뮬레이션은 The NIISF Research Institute의 엄격한 기준에 의해 수많은 다목적 홀에 적용되었다.
관객으로 채워진 객석의 흡음 모델과 객석의 흡음성질과의 일치에 관한 요구 조건들은 모델에 공기를 포함시켜 과도한 흡음으로 보상하고 있다. /2,3/
앞서 말한 요구조건에 기초하여 6mm 두께의 하드 폼 재질(Phorex)의 대극장의 모델(1:25 스케일)을 만들었다. 객석의 열들은 특별한 가죽 팰트로 커버되었는데 이것은 관객이 중간의 소프트 의자에 수용됨으로 인해 흡음되는 것을 아주 정확하게 모사한 것이다./4/. Bruel & Kjaer Company의 측정장비를 사용하였으며, 음원은 8에서 25kHz의 광대역 스팩트럼의 범위를 갖는 무지향성 스파크 트렌스 미터였다./2/
대극장의 음향 연구는 두 단계로 진행되었다. 첫 번째는 홀의 주 건축 구조의 윤곽과 형태를 세밀히 조사(천정 판넬, 두번째 개별 케노피의 설계, 벽과 무대 근처 배너의 상부 커들) 하여 본질적으로 원 프로젝트와 조화롭게 되어지는 것이다.
충분히 좋은 조건들에도 불구하고 실내 음향적으로 두 가지 문제점이 있다.
1) 홀의 중심축에서 반사구조의 불균일성, 벽의 오목한 형태에서 음의 포커싱 경향
2) 홀의 최적 잔향시간 조절의 어려움; 심포닉 콘서트를 위해 약2.0, 챔버 뮤직을 위해 약1.7초, 오르간 뮤직를 위해 최소 2.2초에서 2.3초가 필요하다.
음향적 단점을 해소하고 공연장 프로젝트의 정확성을 위해 다음을 제안했다.
l <> 천정 패널의 제거와 무대 위 캐노피를 2개(現)에서 3개로 확장
l 홀 볼륨의 부분적인 변화나 오르간 주변 음향 블라인의 재배치에 의한 음향 트랜스미터 시스템의 설치, 그러므로 위에 언급된 한계 내에서 잔향시간을 다양하게 가져갈 수 있다.
l 홀의 천장, 발코니 상부, 상부 벽에 둥근 천정, 무대 근처 배너 구조에 추가적인 시스템을 설치, 확산성의 방법으로 음을 확산할 수 있게 하였다.
위에서 제안된 사항들은 건축가에 의해 반영되었고 그 후 물리적 모델이 재건축 되었다.
측정은 무대의 음원 리시버의 다른 조화와 함께 컴퓨터-제어 시뮬레이션과 함께 음원이 무대에 같은 위치에 배치되어 만들어졌다. 객석지역에서 리시버는 첫번째 열의 모델 조사하는 동안 Computer-aid calculations 함께 배치했던 것처럼 같은 26 위치에 배열하였다.
측정은 홀의 음 반사하는 구조를 조정하는 동안을 보여주는 것이다. (바닥-아래측 앞자리, 벽, 천정 – 우드, 치장 벽토) 홀의 잔향 시간은 3개 모델을 위해 최적 값을 따르기 위해 음향 변형에 의해 적용될 수 있다.
1) Symphony concert (the canopy is closed, the acoustic blinds are drawn);
2) Chamber concert (the canopy is opened, the acoustic blinds are back);
3) Organ recitals (the canopy is closed, the acoustic blinds are drawn)
다음의 그림은 모든 음향적 변환 모드 동안 대극장의 모델에서 잔향시간을 측정한 결과를 보여준 것으로, 컴퓨터 시뮬레이션과 비교한 결과이다.
여기서 “Calc”은 AURA 시뮬레이션에 의해 얻어진 것을 나타낸 것이고 “phys”는 스케일 모델에서 측정에 따른 결과를 보여준다.
음향적 변환의 구조는 건축가에 의해 적용되었다.
임펄스 레스폰스의 평가는 모델 조사의 첫 째 열과 비교해서 본질적인 개선을 보여준다. 청중 지역의 용적에서 초기 반사음 증폭 구조는 실질적으로 <>의 형태와 닮았고/2/, 음향인들이 주로 사용하는 말로, 홀에서 음의 좋은 확산을 표현하는 말이고 음향 기준에 관련된 모든 것에서 결과적으로 좋은 값을 나타내었다. 향상된 반사 구조는 홀에 대부분의 임계 위치에서 실질적으로 - 축에서, 두 발 코니 지역의 중심에서,(Location3) 그리고 중심 발코니의 상부- 에서 명백한 결과를 나타내었다.
모델 연구의 첫 번째에서 초기 강한 반사음의 부족을 나타내고 70에서 90ms의 딜레이와 더불어 반사의 집중되는 경향이 보이는 단지 3개의 지점이 있었는데, 다음 그림과 비교해 보면 상부 파트는 스케일 측정(in black)을 나타낸다. 횡좌표 스케일 하나의 영역은 그림에서 내추럴 조건하의 25ms에 일치한다.
낮은 부분은 EASE 4.0에서 AURA module에서 시뮬레이션 것과 같은 응답을 나타냈다.
지금 이들 지점에서 등록된 반사기록 그래프는 음원을 다양하게 배열한 것과 함께 충분하게 만족스런 흐름을 나타낸다. 선형적으로 측정된 임펄스 음답(IR)은 단지 이상적이지 않은 것처럼 보인다. 그러나 만약 사람의 귀의 인티그레이션과 스무싱 능력을 고려해 본다면, 측정된 ETC는 실질적인 상황과 함께 우리의 평가에 매우 잘 부합한다. 마지막 그림은 S3에서 음원을 사용하고 지점 3에서 하나를 측정한 EASE Mapping echogram의 비교를 나타낸다. 양 반사기록 그래프는 아주 좋은 감쇄특성을 나타낸다.
다음의 EASE 표시는 녹색에서 ear weighted response와 추가적으로 summation energy(in red)를 나타낸다.
컴퓨터-콘트롤 시뮬레이션의 도움을 받은 음향전문가의 정교함에 의해, 대극장 프로젝트의 재작업에 관련된 권고사항들의 정확성은, 연구가 홀의 물리적 모델로 수행되어 짐으로 전적으로 보증되었다.
4. LITERATURE
/1/ SCHMITX, O,; FEISTEL, S. ; AHNERT, W,; VORLANDER, M.: Merging software for sound reinforcement systems and for room acoustics, 110th AES Convention, Amsterdam/Holland, May 2001, preprint 5352
/2/ MAKRINENKO, L.J. : Acoustics of Auditoriums in Public Buildings, ASA-AIP. 1994
/3/ SHIRJETSKI, C : The Influence of Sound Absorption in Air on the Results of Acoustic Scale Model Measurements. The 98th AES. 3942. Paris. 1995.
/4/ LANNIE, M. ; SOUCHOV, V. : “Acoustics of the new Opera House in Moscow”, 106th Convention AES. 4936. Munich. 1999.