Акустическая реконструкция Большого театра

Юрген Рейнхольд, руководитель проектов

компании Mueller BBM

Вместе с командой на протяжении шести лет, начиная с 2005 года, мы работали над проектом акустической реконструкции Большого театра.

Когда мы говорим об акустической реконструкции в таком всемирно известном и выдающемся здании, на первый план выходят следующие ключевые слова: охрана памятников и реставрация, сохранение исторического наследия, модернизация и расширение и, разумеется, улучшение акустики.

При этом сразу же становится ясно, что два последних пункта (модернизация и расширение) противоречат двум первым (охрана памятников и сохранность).

Степень свободы для улучшения акустики была очень малой, геометрия помещения и его объем, включая выразительно отделанные поверхности, были заданы и в принципе не подлежали изменению. Таким образом, реальные возмож-ности заключались не в больших изменениях, а во множестве мелких, чтобы из них, как мозаику, сложить прекрасную картинку, т.е. получить оптимальную акустику.

К счастью, в Большом театре основные акустические предпосылки: большой объем помещения, ровный деревянный потолок, идеально сформированные ограждения и т.д., имеют оптимальные характеристики, что и прежде являлось основой столь знаменитой прекрасной акустики.

До 2005 года в театре практически не было подземных помещений. Поскольку внешний вид здания изменять нельзя, то реализовать необходимую театру программу расширения можно было, создав новые помещения под землей. При таком подходе появилась возможность удвоить прежнюю кубатуру здания с 60000 м3 до 120000 м3.

Теперь обширная подземная часть простирается и за пределы здания. Вследствие этого получилось достаточно места для репетиционного зала балета, находящегося над арьерсценой, для Бетховенского зала, а также для нижней механизации сцены и мно-гочисленных складских помещений. Кроме того, в подземной зоне, а значит, акустически идеально, удалось расположить аппаратные всех важнейших инженерно-технических коммуникаций.

В середине 2005 года во время нескольких посещений театра удалось получить субъективные впечатления от акустики зала при восприятии на слух и произвести объективные акустические контрольные измерения в зале с публикой и без публики. В результате бесед с дирижерами, музыкантами и сотрудниками теат-ра удалось сформировать общую картину и выявить акустически сильные и слабые стороны. На основании имеющегося у нас большого опыта в реставрации исторических театральных зданий была разработана концепция акустической реконструкции.

При этом оказалось, что, как и в большинстве исторических ярусных театров, время реверберации было относительно коротким и уже не соответствовало современным представлениям любителей оперы.

Следовательно, основной задачей акустического проектирования стало уменьшение площади постоянных звукопоглощающих поверхностей с целью увеличения времени реверберации.

Внимательное рассмотрение зрительного зала очень скоро показало, что у нас помимо работы со множеством мелких элементов имеются и другие акустически существенные возможности, не затрагивающие требований по охране памятников. Так, например, оказалось возможным вторгнуться в геометрию зала, увеличив угол наклона партера, расширив оркестровую яму и дополнительно создав оркестровую раковину.

Важным мероприятием в плане акустики стала реконструкция зоны партера: установленная здесь бетонная плита была заменена легкой деревянной конструкцией

Были проверены материалы отделки поверхностей и там, где необходимо, применены материалы лучшего качества. Потребовалось принять меры по звукозащите на инженерно-техническом оборудовании, в частности, в системе вентиляции зала, на оборудовании механизации сцены и меры по защите от вибраций, исходящих от поездов метро.

В исторических театрах первоначально в зоне партера и в ярусах создавались чисто деревянные конструкции пола. Во многих театрах, в том числе и в Большом, эти конструкции были утрачены в ходе более ранних работ по реконструкции. По соображениям статики в Большом театре в начале 1920-х годов инженером Рербергом в зоне партера была залита бетонная плита, непосредственно на которую был наклеен деревянный паркет. Вследствие этого деревянная конструкция пола потеряла способность колебаться, тем самым была утрачена и возможность для возбуждения в полу ощутимых вибраций. Поэтому бетонное перекрытие демонтировали и заменили его полностью деревянной конструкцией. В связи с этим появилась возможность слишком малую по сравнению с первым зрительским рядом высоту сцены увеличить с 65 см до 100 см. С этой целью пол в партере около оркестровой ямы был опущен, вследствие чего увеличился наклон партера с прежних 5% до почти 8%. В результате значительно улучшились и визуальные связи со сценой для зрителей, находящихся в партере, и условия распространения прямого звука, поступающего со сцены.

Пространство, которое возникает под деревянным покрытием на деревянной конструкции пола, служит сборной камерой приточного воздуха; при этом приточный воздух бесшумно, не создавая сквозняков, через круглые выпускные отверстия в полу, находящиеся под каждым зрительским стулом, поступает в зал и отсасывается через отверстие в потолке над центральной люстрой.

Другими очень важными поверхностями являются облицовки стен и потолков, которые изначально были сделаны из высококачественной ели. В советское время эти очень качественные деревянные поверхности частично были утрачены и заменены обычными фанерными листами. Реставраторам удалось сохранить и отреставрировать около 65 % оригинальных деревянных поверхностей. На остальных участках были использованы, как и ранее, высококачественные панели из ели.

Ограждающие стенки балконов в Большом театре являются важнейшим акустическим элементом. С их помощью возникают необходимые боковые отражения, а за счет идеальной формы, т.е. выпуклой кривизны поверхности, обеспечивается диффузное рассеивание звука в диапазоне средних частот. Богатый элементами декор и неоднородная поверхность балконных парапетов обеспечивают высокочастотную диффузность и соответственно равномерное и мягкое звучание.

В некоторых местах элементы декора разрушились, в этом случае их восстанавливали из папье-маше в строгом соответствии с оригиналом.

Мягкую набивку по верхнему краю ограждающих стенок уменьшили до минимума для того, чтобы сократить величину постоянного звукопоглощения в зале.

Преимущественно ровный потолок зала имеет акустически идеальную форму, что обуславливает равномерное распределение звуковых отражений во всех зрительских зонах. Оригинальные деревянные кассеты и их несущие деревянные конструкции удалось сохранить полностью, а небольшие трещины и дефекты были заделаны. Холст с выполненной на нем росписью потолка на больших участках пришлось снять и роспись отреставрировать. Сегодня этот холст снова на всей поверхности потолка наклеен на деревянные кассеты.

Стульям в театре с точки зрения акустики придается очень большое значение. Звукопоглощение пустого стула должно приблизительно соответствовать звукопоглощению стула с сидящим на нем зрителем.

Все стулья в Большом театре были заменены новыми, которые по внешнему виду точно соответствуют историческим образцам. На примере партера мы видим нетипичную для сегодняшних театров форму стула, т.е. стул с жестко закрепленным сиденьем с мягкой набивкой и спинкой без набивки. 12 исторических стульев исследовались в реверберационной камере «Мюллер-ББМ», и на основе результатов этих исследований создавались новые стулья. Для этого измерялось сопротивление потоку у современных вспененных материалов, пригодных с точки зрения пожарной безопасности, и у тканей, использованных для обтяжки. Новые стулья не обладают такой высокой поглощающей способностью, как у современных театральных стульев, однако и при характерной для них небольшой набивке достигнуты очень хорошие результаты.

Оркестровая яма считается «сердцевиной» театра. Театр выдвинул требование о значительном увеличении оркестровой ямы. Прежняя была слишком вытянутой в одном направлении и имела неблагоприятные пропорции для расстановки оркестра, пол был жестко смонтирован и отсутствовала перекрытая часть ямы. Требуемое увеличение оркестровой ямы было достигнуто за счет отрезания приблизительно 1,5 м кромки сцены до исторической линии 1856 года. Кроме того, была создана перекрытая часть ямы под авансценой. Положение ограждающей стенки ямы при этом не изменилось. За счет использования пяти сценических площадок можно изменять высоту пола в зависимости от необходимой величины ямы и величины оркестра. С помощью передвижных стеновых элементов можно, как и раньше, ограничить размер ямы по линии кромки сцены, т.е. выбрать конфигурацию ямы без перекрытой части.

Конструкция Cassa Acustica – пустое пространство в форме полубочки под полом оркестровой ямы – была демонтирована в ходе более ранних реставрационных работ, так что пол в оркестровой яме был уложен непосредственно на бетонную плиту.

В ходе этой реставрации конструкция Cassa Acustica была восстановлена. На фотографии видна эта конструкция, состоящая из деревянных шпангоутов, образующих округлую полубочку Cassa Acustica. Поверх полубочки уложено два слоя деревянных несущих балок, которые принимают на себя деревянный пол оркестровой ямы. Таким образом, Cassa Acustica является эффективной камерой-резонатором и замыкает пространство под музыкантами.

Когда помимо балетов и опер в Большом театре будут происходить симфонические концерты, оркестровые площадки будут перемещаться вверх на уровень партера, и на этой площади будут устанавливаться четыре дополнительных зрительских ряда. Оркестр и хор будут располагаться внутри большой оркестровой раковины на сцене. Эта раковина обеспечит идеальный акустический контакт между музыкантами оркестра. Большой объем сцены будет при этом экранирован, что обеспечит идеальную передачу сбалансированного звучания в зрительный зал.

Оркестровая раковина имеет модульную конструкцию, состоящую из выпуклых деревянных элементов. Таким образом, можно приспосабливать раковину к величине оркестра с хором или без хора. Значительная высота, достигающая почти 15 м, позволила создать такую систему, когда стеновые элементы подвешиваются на траверсах, удерживаемых точечными подъемами. Таким путем, несмотря на чрезвычайно большую высоту, обеспечивается стабильность и надежность конструкции.

За счет применения оркестровой раковины объем зала можно увеличить почти на 5000 м3, т.е. более чем на 25 %. Вследствие этого время реверберации заметно увеличивается и достигает значений, приблизительно соответствующих концертному залу.

В ноябре 2011 года на блестящем концерте Orchestra della Scala под управлением Даниэля Баренбойма, когда исполнялся «Рек-вием» Верди, состоялось освящение оркестровой раковины, и в полной мере проявились выдающиеся акустические качества зрительного зала с оркестровой раковиной. Восхищение выражали в равной мере и сам маэстро, и музыканты, и публика.

До реконструкции театра в 2005 году и после реконструкции в 2012 году производились обширные пространственно-акустические измерения. У нас была возможность произвести измерения до и после реставрации во время оперы «Борис Годунов». Таким образом, представилась прекрасная возможность для сопоставления результатов измерений, которые в значительной мере определяются декорациями на сцене.

На левой диаграмме сравниваются значения времени реверберации при открытом сценическом занавесе с декорациями к опере «Борис Годунов». Верхняя линия соответствует заметно увеличившимся значениям времени реверберации в сегодняшнем зале по сравнению со значениями времени реверберации до реставрации. На правой диаграмме сопоставляется время реверберации в зале с публикой при закрытом главном занавесе; на этой диаграмме также видно, что время реверберации, измеренное после реконструкции, заметно увеличилось.

Все техническое оснащение сцены оказывает влияние на акустическое качество театра. Для того, чтобы оптимальные акустические условия в полной мере проявились в зрительном зале, в оркестровой яме и на сцене, необходимо обеспечить очень низкий уровень фонового шума. По этой причине, например, вентиляционное оборудование проектировалось так, что-бы его не было слышно. Уровень звукового давления соответствует величине < 25 дБ(A).

Серьезными источниками шума на сцене являются лебедки верхней механизации, платформы нижней механизации, распределительные шкафы с вентиляторами и освещение сцены.

В сотрудничестве с компанией «Бош Рексрот» в процессе разработки были протестированы и оптимизированы все лебедки. Кроме того, приводы и распределительные шкафы поместили в специальном ослабляющем шум машинном пространстве.

Достигнутые на сегодня результаты можно обобщить следующим образом.

Механизация сцены удовлетворяет самым строгим акустическим требованиям, этого оборудования практически не слышно. Шумы от отдельных лебедок находятся в пределах 30 – 35 дБ(A) в зависимости от скорости перемещения. Выборочно представленные здесь величины отражают шум от группы из пяти подъемов с нагружаемыми штангами и трех точечных подъемов, при этом максимальный уровень шума составляет 40 дБ(A).

Приемка оборудования нижней механизации посредством измерений еще не производилась.

Со сценическим светом ситуация несколько иная. На рынке представлено большое количество готовых изделий различных производителей. Попытки контактов с производителями с просьбой разработать малошумные осветительные системы оказались безуспешными. При этом особенно большой проблемой являются вращающиеся светильники и устройства для смены цвета (скроллеры), которые, к сожалению, и сегодня оснащаются очень шумными вентиляторами.

Достигнутое оптимальное акустическое качество Большого театра заметно ухудшается из-за снижения динамики звука. У дирижерского пульта уровень звукового давления по результатам измерений составляет до 36 дБ(A), а в задних рядах партера – около 33 дБ (A). Эти значения заметно превышают акустически приемлемую величину.

Остается надеяться на то, что при дальнейшем совершенствовании систем управления светом излучение шума будет значительно снижаться.

В завершение хотел бы еще раз высказать глубокую благодарность техническому директору Вячеславу Юрьевичу Ефимову за превосходное конструктивное и исполненное доверия сотрудничество на протяжении всех этих лет. Позвольте мне также высказать благодарность всей моей команде!