الصوتيات في المسارح

الصوتيات في المسارح







اليكم احبائي موضوع مهم جدا جدا جدا
ارجو ان تعم الفائده علي الجميع وان ينال الموضوع اعجابكم
مع تحياتي لالكم جميعا
شيييييييييييرين
الصوتيات في المسارح





الصوت أحد الظواهر الطبيعية الفيزيائية التي وجدت مع الإنسان والطبيعة، ويعتبر الصوت وسيلة من وسائل الاتصال و التعبير عن الرأي. وفي تقريرنا هذا سيكون الصوت هو ما سندرسه.


مقدمة
الصوت أحد الظواهر الطبيعية الفيزيائية التي وجدت مع الإنسان والطبيعة، ويعتبر الصوت وسيلة من وسائل الاتصال و التعبير عن الرأي.
وفي تقريرنا هذا سيكون الصوت هو ما سندرسه، فالصوت عنصر أساسي يجب دراسته عند التصميم الداخلي للفراغات المعمارية أين كانت.
وخصوصا الفراغات التي يكون الصوت عامل أساسي فيها كالمسارح وقاعات المؤتمرات وقاعات الاستماع.
ومن المؤكد انه تقع على عاتق المهندس المعماري المسئولية الأولى والأهم في تصميم مثل هذه القاعات مما يستدعي الإلمام بمبادئ الدراسات الصوتية المتمثلة بصورة أساسية في سلوك الصوت في الفراغات المغلقة حيث يمكن من خلال هذه المعرفة اختيار شكل القاعة والتصميم الداخلي الأكثر ملاءمة لنوع النشاطات المطلوب تخصيص المبنى فيها.
وهذا ما يتضمنه هذا التقرير حيث سندرس سلوك الصوت في الأماكن المغلقة و الأساليب المعمارية للتحكم في مستوى الصوت بالإضافة إلى دراسة الأداء الصوتي في المسارح.
وكذلك سنعرض حالات دراسية لقاعات استماع ومؤتمرات.

تعريف الصوت:

هو أي إحساس يمكن لأذن الإنسان أن تستقبله
ANY SENATION PERCEPTIBLE TO HUMANING
أما التعريف الحديث للصوت فهو طريقة تمرير الطاقة من خلال الهواء وأي وسط مرن آخر على شكل موجات ضغطية حيث أن الطاقة تتحول باستمرار و بسرعة من شكل إلى آخر وبشكل عام من الطاقة الحركية إلى الطاقة الوضعية.



ظاهرة فيزيائية تثير حاسة السمع ويختلف معدل السمع بين الكائنات الحية.
والموجة الصوتيةهي موجة طولية وحركة الموجة تنتشر للخارج من مركز الاضطراب فإن جزيئات الهواء المفردة التي تحمل الصوت تتحرك جيئة وذهابا بنفس اتجاه حركة الموجة ومن ثم فان الموجة الصوتية عبارة عن سلسة من الضغوط والخلخلات المتناوبة في الهواء.

توليد الصوت:

يحتاج الصوت إلى ثلاثة عناصر لحدوثه وهي:
المصدر الصوتي
وسط لانتقاله
المستقبل
والمصدرهو جسم فيزيائي يهتز بفعل مصدر طاقة خارجي، أما الوسط اللازم لانتقال الصوت قد يكون وسطا غازيا (الهواء) أو وسطا صلبا (الحديد)، أما المستقبل فهو عبارة عن أذن الإنسان أو أي جهاز الكتروني يستخدم لاستقبال الصوت.

انتشار الصوت في المجال الحر:

يعتمد انتشار الصوت بشكل عام على الوسط الذي ينتقل فيه وعلى وجود عوائق في طريقه وفي حالة انتشار الصوت فإننا نتعامل مع مفهوم الصوت_ الوسط _ السامع.
في حالة المجال الحر المفتوح تنتشر الأمواج الصوتية في كافة الاتجاهات دون الاصطدام بعائق وتكون الأمواج الصوتية كروية الشكل وهي التي تنتقل من مركز الصوت (الكرة) في جميع الاتجاهات محدثة تمددا وتقلصا لجزيئات الهواء المحيطة بالمركز وتنتقل هذه التمددات والتقلصات مبتعدة عن المركز ما يهمنا هنا هو تغيير شدة الصوت مع المسافة والموجة الصوتية عبارة عن طاقة يرسلها مركز الصوت في جميع الاتجاهات.

انتشار الصوت في الغرف:

في حالة الغرف فان الصوت الصادر عن مصدر صوتي ينتشر في كافة الاتجاهات في الغرفة ويصطدم بعوائق تتمثل في جدار الغرفة التي تصد الصوت.
إذا كان لدينا مصدر صوتي يرسل أمواج صوتية ساقطة على الجدار وبشكل عام فان الصوت يخضع لما يلي:
قسم منه ينعكس على هذا الجدار
قسم منه يمر عبر هذا الجدار
قسم من الصوت يتحول إلى اهتزازات في الوسط وجزء منها يتحول إلى اهتزازات رنينية.
جزء بسيط من الصوت الذي يمر والذي تحول إلى اهتزازات يتحول إلى حرارة.


أي أن السطح يتعامل مع الصوت الساقط عليه كما يلي:
يعكس قسما منه
يمتص قسما منه
يمرر قسما منه

ولا بد أن نلاحظ أن جزءا من الصوت الممتص يتحول إلى حرارة لذلك يمكن التعامل مع مشكلة الصوتيات في المباني من ثلاث زوايا:
عازلية الصوت
امتصاص الصوت
انتشار الصوت

ولقد اكتسبت الحضارات القديمة خبرة كبيرة في تحسين الأداء الصوتي للمسارح القديمة باستخدام العوامل التالية:
تم وضع عاكس خلف الممثل على المسرح
صنعوا أقنعة يلبسها الممثل على وجهه لإخفاء تعابير الوجه ولها بوق على فتحة الفم وذلك لزيادة مستوى ضغط الصوت.

وفيما يلي توضيح لأهم سلوكيات الموجات الصوتية في الأماكن المغلقة:

من المهم جدا التعرف على أهم سلوكيات الموجات الصوتية في الأماكن المغلقة وكيفية التعامل معها عند التصميم المعماري للقاعات وبالنسبة للمعماري يكتفي بدراسة هذه السلوكيات بطرق هندسية باعتبار أن الصوت ينتشر على هيئة أشعة مستقيمة ومتعامدة على سطح الموجه وبالتالي يمكن إخضاعه لقواعد الضوء فيزيائيا.

أولا: الانعكاس
عند سقوط الموجات الصوتية على سطح صلب تنعكس بزاوية مساوية تماما لزاوية السقوط شريطة أن تكون أبعاد هذا السطح أكبر من طول الموجة الساقطة عليه.


ويؤثر على الشكل النهائي للانعكاس عدة عوامل أهمها:

1-شكل السطح العاكس فالسطح المحدب يكس الصوت في جميع الاتجاهات اى له خاصية الانتشار بينما الصوت المنعكس عن السطح المقعر له خاصية التركيز في مكان واحد.
2-مساحة السطح العاكس تؤثر في إمكانية تطبيق قوانين الضوء عليه حيث يجب أن يكون عرض سطح الانعكاس على الأقل اكبر من ربع طول الموجة الصوتية
3-كما أن الملمس النهائي للسطح العاكس يؤثر في قدرته على الانعكاس فكلما كان السطح مصمتا و متماسكا و مصقولا كلما كان أكثر انعكاسا للموجات الصوتية.

ثانيا:الحيود
إن الشرط الأساسي لانعكاس الصوت عن سطح ما هو أن يكون عرض هذا السطح اكبر من طول ربع الموجة الصوتية أما إذا كان عرض هذا السطح اقل من ذلك فان الموجات الصوتية تنحني حول السطح و يسمى ذلك بظاهرة الحيود اى هي الظاهرة التي ينتج عنها انحناء موجات الصوت حول العوائق أو حواف الأسطح
فإذا ما صادفت الموجة الصوتية حاجزا في مكان مغلق فالاعتماد على عرض سطح هذا الحاجز و طول الموجة الصوتية الساقطة عليه يمكن أن يتشكل ظلا صوتيا حينما يكون سطح الحاجز اكبر من ربع طول الموجة الصوتية أو حيودا عندما يكون اصغر من ذلك (يكون الحيود اكبر ما يمكن الأمواج الصوتية ذات التردد القليل أي ذات الطول الموجي الكبير)
كما أن الظلال الصوتية تكون واضحة عند الترددات العالية بالقدر الكافي لإحداث مناطق تضعف فيها إمكانية السمع أسفل البروز الخاص بالبلكونات والشرفات الطويلة.

رابعا: التشتت
يعتبر الصوت في حالة تشتت عندما تكون شدة الصوت في أي نقطة في المكان المغلق متساوية ( تقريبا 9 وكانت الأشعة الصوتية في أي نقطة تأتي من مختلف الاتجاهات ويتحقق ذلك عندما تكون الموجات الصوتية الساقطة على السطح المشكل بصورة نمطية ( بشرط أن يكون تشكيل السطح شديد الانحدار بالقدر الكافي ) مما يؤدي إلى تحطم هذه الموجات إلى عدد من الموجات الصغيرة والضعيفة.

خامسا:الامتصاص
الامتصاص هي العملية العكسية لظاهرة انعكاس الصوت حيث يمتص الجسم جزءا من الطاقة الصوتية وتعتبر المواد ذات التركيب المسامي من أحسن المواد الماصة لوجود فراغات هوائية.
يتم امتصاص الصوت بطرق عدة أهمها:
• التغلغل في المواد المنفذة.
• الاهتزاز الرنيني لمواد التكسية التضاؤل الجزئي للمواد اللينة.
• الانتقال خلال الهيكل الإنشائي.

ويمكن تقسيم المواد الماصة إلى ثلاثة أنواع وهي :

المواد الأساسية مثل المواد الليفية والصوف الصخري وبطانيات العزل وغيرها.v
المواد الغشائية.v
مرنات هيلمولتز وهو المرنان التجويفي والمكون من حاوية بفتحة رقبية صغيرة وتعمل برنين الهواء داخل التجويف.v
وعلى ذلك فان المواد الناعمة والصلبة والعالية الكثافة والثقيلة تكون قليلة الامتصاص للموجات الصوتية, أما المواد الخشنة والخفيفة والمسامية فإنها تكون أكثر امتصاصا للموجات الصوتية كما يتم امتصاص الصوت المتولد في قاعة الاستماع بأربع طرق (مجمعة أو متفرقة) وهي:
• الامتصاص في الهواء.
• الامتصاص بالأسطح المجلدة ( التكسيات).
• الامتصاص في المفروشات والأثاث.
• الامتصاص بواسطة الجمهور.

كما انه يمكن الإشارة إلى نوع إضافي من الامتصاص عن طريق مواد صوتية خاصة و هذه المواد هي المشققة والمبطنة بمواد منفذة مثل بعض أنواع الخشب والألياف الزجاجية والصوف الصخري وبطانيات العزل ويتم الامتصاص بواسطة الجيوب الهوائية أو خلف كل ثقب ويمكن تحسين معامل الامتصاص لهذه المواد بزيادة سماكتها.
وتقاس قدرة المادة على الامتصاص بما يعرف بمعامل الامتصاص والذي يمثل النسبة بين الطاقة الممتصة والطاقة الساقطة وعادة ما يتراوح ما بين 0.02 و 0.05 ويختلف معامل الامتصاص للمادة باختلاف زاوية السقوط, تردد الموجات الصوتية, كيفية توزيع الأسطح فمثلا.
مجموعة قطع من المواد الماصة مساحة كل منها (0.6x0.6) تكون أفضل من قطعة واحدة لها نفس مجموع المساحة وذلك لحيود نسبة من الموجات الصوتية عند الحواف في الحالة الأولى بنسبة اكبر نظرا لزيادة عدد الحواف فيها.

أنواع المواد الماصة:
• طبقات مسامية: يزداد الامتصاص فيها مع ازدياد التردد أما الامتصاص القوي للأصوات ذات التردد المنخفض فيتطلب مواد ذات ألياف رخوة وسماكتها كبيرة 10ملم لكل طبقة وأما ما يزيد عن ذلك فليس له تأثير وبالتالي فان الصفائح ذات الألياف الصلبة له امتصاص ضعيف لذلك فان إدخال فاصل هوائي أو وضع ألواح مسامية فوق ألواح خشبية يكون مفيد و في حالة الطلاء يجب عدم وضع طبقات متجانسة ومرصوصة.
• الصفائح المثقبة: لها عدة أشكال منها صفائح من ألواح الخشب وأخرى من الجص على شكل شباك معدني للسقوف والتدفئة بالإشعاع.
• المواص الفراغية: وهي عبارة عن أجسام فراغية تعلق بالسقف وتتكون من سطح من الخشب أو الالومنيوم أو البلاستيك المثقبة وتأخذ شكل المكعب أو المخروط أو الاسطوانة وتبطن بمواد ماصة مثل الصوف الصخري.
• المواص المتغيرة: وتتناسب مع الفراغات المعمارية التي تستخدم لأكثر من غرض وهي عبارة عن سطحين احدهما ماص والآخر عاكس مع إمكانية التحكم في تعريض السطح المطلوب للموجات الصوتية وبالمساحة المناسبة للاستخدام.
• الأغشية الرنانة: قادرة على الاهتزاز وتثبت على الجدار مع فراغ هوائي وتهتز بواسطة أمواج رنانة وبالتالي يمتص الصوت ويتعلق الرنين بوزن وطبيعة الصفائح وسمك الفراغ الهوائي الموجود بالخلف.
• الرنانات:وتوجد منها العديد من الأنواع مثل:
o الفراغات المرنانة والتي تأخذ شكل يشبه القنينة.
o الوحدات المرنانة مثل الأوعية الفخارية ذات الأحجام المختلفة وقوالب البلكونات الخرسانية المفرغة.
o البانوهات المرنانة المثقبة وهي عبارة عن بانوهات ذات ثقوب دائرية أو مستطيلة وغالبا ما تحتوي على مادة ماصة.
o الشقوق المرنانة وهي عبارة عن سدايب من الخشب أو المعدن أو البلاستيك مرتبة بحيث تترك فراغات طويلة تؤدي عمل الأعتاق بحيث لا تقل نسبة الفراغات عن 35% وهي أكثر الأنواع انتشارا.
o البياض الصوتي والمواد المرشوشة وتتوقف كفاءتها على سمك الطبقة وتركيب مادتها ونوعية البطانة وكيفية.

الترددية:
وهي استمرار سماع الصوت بعد انقطاع الصوت المباشر من المصدر ويكون ذلك بسبب الانعكاسات التي لا تزال تتردد في المكان المغلق وعلى ذلك يستمر تلاشي الصوت تدريجيا, ويطلق على الزمن اللازم لانخفاض مستوى الصوت – بمقدار 60 ديسبل بعد انقطاع المصدر الأصلي- بزمن الارتداد
ويتوقف زمن الارتداد على كل من الامتصاص وحجم المكان المغلق فكلما زاد مقدار الامتصاص الكلى بالمكان المغلق كلما زاد الارتداد

حساب زمن الترددية
من تحليل النتائج التجريبية اكتشف (سابين ) صيغة لحساب زمن الترديد وهى
ن=(ح*00.16)/ص
حيث ن:زمن الترددية بالثانية
ح:حجم الغرفة بالمتر المكعب
ص:الامتصاص الكلي للغرفة (بوحدات الشباك المفتوح السابين.م)

صدى الصوت

ينتج الصدى الصوتي بسبب وصول صوت منعكس بعد سماع الصوت الأصلي بفارق زمني يتوقف على طبيعة الصوت ويعتبر الصدى من أخطر العيوب الصوتية ويسمى بالصدى الركني
إذا ما نتج من انعكاسين متتالين عند ركن تقابل جدارين أو جدار وسقف وهناك الصدى الرعاش
وهو الذي ينتج عن تعاقب سريع لأصداء قصيرة تعقب صوتا شديدا وينشأ بسبب وجود جدارين عاكسن متوازيين يتوسطهما المصدر الصوتي.

التحكم الصوتي

يمكن تلخيص أهداف التحكم الصوتي أو ما يطلق عليه الصوتيات البيئية في هدفين أساسيين هما:
أولا: توفير الظروف المواتية لإصدار ونقل واستقبال المرغوب فيه ويسمى هذا الفرع (صوتيات الفراغ)
ثانيا:استبعاد أو تخفيف الضوضاء والاهتزازات ويطلق على هذا الفرع (التحكم في الضوضاء)



المشاكل الصوتية التي تواجه المعماري

تواجه المعماري المعاصر عند دراستها للصوتيات في العمارة المعاصرة كثير من التحديات التي تفرضها طبيعة العصر وما يتبعها من تغيرات في المفاهيم والأساليب المعمارية والإنشائية ويمكن إجمالها فيما يلي:
1_التزايد المطرد في أعداد وأنواع قاعات الاستماع وما يصاحب ذلك من مشاكل ناجمة عن زيادة السعة وعن المرونة في التصميم وتعدد وظائف الاستعمال

2_التعارض بين الاتجاهات المعمارية الحديثة وبين متطلبات الخصوصية الصوتية سواء عن طريق التكامل البصري للفراغات مثل المكاتب المفتوحة أو عن طريق مرونة توزيع عناصر المبنى المختلفة والذي قد ينشأ عنه وجود مصادر للضوضاء بجوار فراغات تتطلب الهدوء

3_استعمال مواد البناء الخفيفة مثل استبدال الحوائط الخارجية الغير حاملة بحوائط ستائرية أو إبدال الحوائط الداخلية بقواطع حيث تفتقد معظم هذه المواد لخاصية العزل الصوتي

4_التوسع في استخدام الأجهزة والماكينات داخل المبنى كأجهزة التدفئة والتبريد وماكينات المصاعد والآلات ومعدات المكاتب والأجهزة المنزلية

5_ استخدام الطوابق السفلية كمواقف سيارات ولبعض المعدات الميكانيكية مثل مولدات الكهرباء الاحتياطية ومضخات المياه

6_التزايد المطرد في مصادر الضوضاء الخارجية مثل صوت القطارات والطائرات والسيارات


ولكن ما الهدف من دراسة الصوتيات داخل المباني؟؟

أولا: تحسين عملية انتشار الصوت في كافة الاتجاهات

ثانيا: التخلص من الإزعاج والضجيج

لذلك لا بد من الانتباه إلى العناصر المعمارية التي تشوه الصوت المباشر والصوت الغير مباشر أو الصوت المنعكس والناتج عن انعكاس الصوت المباشر عن سطوح القاعة أو الحيز المغلقويختلف الصوت المباشر عن الصوت الغير مباشر في الأمور التالية:
1_يصل الصوت المباشر إلى السامع من مصدر الصوت فقط بينما الصوت الغير مباشر يصل السامع من اتجاهات مختلفة بسبب انعكاسه على السطوح المختلفة ولذلك فله خاصية الانتشار ويسمى صوتا منتشرا(diffuse sound)
2_وبينما أن طبيعة الصوت غير المباشر هي طبيعة انتشارية فإن شدته تقريبا ثابتة داخل القاعة بينما شدة الصوت المباشر تتناسب عكسيا مع المسافة عن مصدر الصوت
3_يتوقف الصوت المباشر بمجرد توقف مصدر الصوت بينما يبقى الصوت الغير مباشر يتردد في القاعة فترة من الوقت بعد توقف مصدر الصوت

ويعتبر الصوت الغير مباشر تقوية للصوت المباشر ويسمع الإنسان كلا الصوتين كصوت واحد أما إذا كان الفرق الزمني بين الصوتين أكثر من 50ملم /ثانية فإن السامع يسمع الصوت المباشر أولا ثم يسمع الصوت الغير مباشر ثانيا أي يسمعهما كصوتين منفصلين وتسمى هذه الظاهرة بالصدى(echo)
لذلك فإن أهم صفات الحيز المغلق هو ظاهرة ترديد الصوتreverberation) )
ومن هنا يمكن القول عن زمن الترددtime) reverberation ) والذي يعرف بأنه الزمن اللازم للصوت حتى تقل شدته بمقدار 60 ديسبل عن الشدة الأصلية فعند انقطاع مصدر الصوت فجأة فإن الصوت المباشر يتلاشى مباشرة اى إن الزمن اللازم لتلاشي الصوت المباشر هو صفر ولكن في نفس الوقت فهناك صوت غير مباشر لا يزال يتردد في السطوح ويلزم هذا الصوت فترة زمنية حتى يتلاشى وهذه الفترة الزمنية اللازمة اصطلح على تسميتها بزمن التردد

التحكم في مستوى الصوت

الأساليب المعمارية المستخدمة في أعمال التحكم في مستوى الصوت تشمل مجالات عديدة للحفاظ على مستوى الصوت المناسب للإنسان في الفراغ بأنواعه

الأساليب المعمارية في التحكم في مستوى الصوت:
أولا: أساليب تخطيطية بتحديد وضع مصادر الصوت وربطها بالمباني والبيئة وهذا في مجال تخطيط الموقع والتصميم الحضري
ثانيا: أساليب تصميمية لأشكال الفراغ الداخلي وهذا في مجال التصميم المعماري وتصميم الفراغ الداخلي
ثالثا: الأساليب التنفيذية باستخدام أسقف ماصة للصوت(بلاطات جبسية مخرمة تركب على شاسية حديد مثبت في السقف ويوجد أنواع تركب بدونه)
بالنسبة لعزل الصوت في الحوائط تستخدم بلاطات جبسية تثبت شاسية خشبية مدهونة بالبيتومين مع استخدام طبقات من الصوف الزجاجي
تستخدم أيضا الاسيترويور ذات الكثافة العالية بالإضافة إلى مونة الامينت (الاسبتوس)

الضوضاء وكيفية التحكم بها:
الضوضاء
وهي عبارة عن سماع مجموعة كبيرة من الأصوات المتداخلة المزعجة التي يكون لها أكثر من مصدر واحد في وقت واحد

مصادر الضوضاء

وسائل المواصلات والطائرات وغيرها
المصاعد ودورات المياه ومواسير المياه والمكاتب الإدارية

المصدر: منتديات معماري - من قسم: المكتبة المعمارية [كتب | مجلات | ابحاث | دراسات]

*** منقول ***