Najsłynniejsze sale koncertowe, które bywają studiami nagrań
i najsłynniejsze studia, które publiczności nie wpuszczają.
(część dwunasta)

Ostatnia część cyklu jest próbą wyjaśnienia fenomenu aury akustycznej pomieszczeń, które na co dzień spełniają inne role niż dla celów artystycznych…

  • Wpływ akustyki architektonicznej na kreowanie tożsamości sonorycznej kościołów [1]
  • Specyfika akustyki sal gotyckich kościołów [2]
  • Zmienna akustyka w Kościele św. Jerzego w Wismarze [3]
  • Muzyka w kościele [4]

 


[1] Pan Adam Rosiński (Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie) w wykładzie „Wpływ akustyki architektonicznej na kreowanie tożsamości sonorycznej kościołów” stwierdza:
Podczas budowy już pierwszych kościołów wskazywano, że obiekty sakralne muszą charakteryzować się znakomitą akustyką, ponieważ wzmiankowany element ma bezpośredni związek i odzwierciedlenie w prawidłowym odbiorze treści mówionych przez kapłana, możliwości niezakłóconej modlitwy i medytacji. Akustyka jest związana z kształtem architektonicznym budowli, wyposażeniem wnętrza oraz materiałami, z jakich zostało zbudowane samo pomieszczenie. Przemyślany i prawidłowo wykonany plan architektoniczny kościoła, charakteryzuje się bardzo dużą ilością drobnych zdobień, które wpływają na rozproszenie się dźwięku a nie jego kumulację w wybranych miejscach w budynku świątynnym, co jest bardzo dobrym rozwiązaniem, ponieważ przez naturalny kształt projektu architektonicznego (a nie systemów elektroakustycznych) zmienia się kierunek rozchodzenia fal akustycznych. Podstawy akustyki, a więc propedeutyczność rozchodzenia się fal akustycznych była znana architektom już od bardzo dawna. Przed wiekami, konstruktorom udawało się sprostać powstałym problemom w zakresie akustyki i rozwiązać zaistniałe komplikacje z wielką starannością i świadomością, bez stosowania oprzyrządowania cyfrowego, które wykorzystywane jest dzisiaj nagminnie […]

Należy zwrócić uwagę na duchowy aspekt przestrzeni sakralnej, na który ma wpływ również akustyka. Zachowanie pewnych kryteriów akustycznych a przez to brzmienie kościoła wydaje się koniecznym aspektem, który decyduje o duchowym wymiarze kościoła oraz religijnym (uduchowionym) przeżyciu Mszy Św. przez przebywające w tej przestrzeni osoby w wyciszeniu, harmonii, spokoju i skupieniu w modlitwie, pozwalając na głęboką i świadomą refleksję wiernych. Właściwy i świadomy projekt architektoniczny, a przez to akustyczny – budowli sakralnej decyduje o tożsamości i identyfikacji dźwiękowej w formie spoistego brzmienia wnętrz sakralnych, które powinny być głęboko rozważone już wcześniej, na etapie samego projektu architektonicznego. […] Już od czasów starożytnych wykorzystywano zjawisko rezonansu Helmholtza do zmiany i poprawy akustyki obiektów sakralnych, stosując w tym celu naczynia gliniane,  mosiężne, misy i wazy o specjalnie wyrobionych kształtach, czyniąc to z takim znawstwem, wiedzą i precyzją, która zaskakuje do dzisiaj, ponieważ aktualnie stosuje się  do tego specjalne oprogramowanie cyfrowe do symulacji i pomiarów akustyki architektonicznej [o rezonatorach używanych w architekturze, ale nie tylko mozna przeczytać tu: „Rezonatory akustyczne„]. Średniowieczne kościoły również charakteryzowały się wykorzystaniem specjalnych naczyń glinianych w ścianach lub wnękach, które będąc zamurowane, skierowane były otworami do wnętrza kościoła. Naczynia wypełniano często piaskiem, aby zmienić częstotliwość rezonansową lub popiołem, w celu zmiany tzw. dobroci rezonatora, czyli sposobu działania, który charakteryzował się zwiększeniem wychwytywanych rezonansów na wybranych częstotliwościach oraz zmniejszeniem na innych, bliskich częstotliwości podstawowej, nie „wychwytując” i nie zmieniając brzmienia częstotliwości podstawowej.

Prawidłowe wykorzystanie rezonansu Helmholtza polega na nastrojeniu naczynia na pochłanianie częstotliwości dźwięków rezonujących. Najprostszą postacią wzmiankowanego rezonatora jest pusta szklana butelka. Dmuchając do butelki przez szyjkę, słyszymy dźwięk o pewnej częstotliwości. Częstotliwość dźwięku, którą usłyszymy jest częstotliwością rezonansową dla danej butelki, którą butelka jest w stanie wychwycić.

Naczynia, których zadaniem było kształtowanie akustyki obiektów sakralnych znajdowane są w różnych świątyniach na przestrzeni wieków na całym świecie, poczynając od czasów starożytnej Grecji i Rzymu, poprzez Bizancjum aż po średniowieczne kościoły znajdujące się na terenie Europy. Często miały one bardzo różne kształty oraz wielkość w zależności od częstotliwości, na które były nastrojone. Naczynia tego typu szczególnie można znaleźć na terenie Bizancjum i prawosławia (używane są we współczesnym, prawosławnym budownictwie cerkiewnym), gdzie były stałym elementem wykończenia wnętrz. Ważnym elementem wykorzystania tego rodzaju naczyń w budownictwie sakralnym w ścianach i kopułach, są również korzyści pozamuzyczne, ponieważ naczynia te zmniejszają wagę budowli. Rezonatory odnajdowane w obiektach kościelnych o znaczeniu historycznym są prekursorami współcześnie używanych ustrojów akustycznych w formie ceramiki otworowej przymocowanej do ścian lub sufitu otworami do wnętrza pomieszczenia, różnego rodzaju boazerii szczelinowych, perforowanych płyt drewnianych, za którymi znajduje się materiał dźwiękochłonny, nacinanych i perforowanych płyt gipsowo-kartonowych używanych również, jako element wykończeniowy.

[Ważnym aspektem akustycznych warunków w pomieszczeniach jest] pogłosowość pomieszczeń sakralnych. Pogłosem nazywamy czas, jaki „mija od chwili zamilknięcia źródła dźwięków do chwili, gdy zanikną po wielokrotnych odbiciach wszystkie fale wysłane uprzednio przez to źródło, a czasem istnienia w przestrzeni fal dźwiękowych niedziałającego już źródła dźwięków nazywamy czasem pogłosu lub rewerberacji. Ponieważ fale dźwiękowe bez przerwy odbijają się od różnych elementów wnętrza z coraz to większą stratą energii i teoretycznie istnieją w przestrzeni nieskończenie długo, przeto jako praktyczny czas pogłosu przyjęto czas mierzony w sekundach, w którym natężenie pola dźwiękowego spada do milionowej części pierwotnej wartości, co odpowiada spadkowi poziomu natężenia o 60 dB”.

Pogłosowość pomieszczeń sakralnych wpływa w znacznej mierze na odbiór muzyki organowej jak i zrozumiałości mowy podczas kazania, głoszonego przez kapłana. Czas trwania pogłosu można już szacować na bazie projektu wstępnego budynku świątynnego, co ma bezpośredni wpływ na całą strukturę budowli sakralnej, dodatkowo czas ten wpływa psychoakustycznie na odczuwalną wysokość dźwięku organów (poczucie wystrojenia instrumentu w zależności od temperatury, wilgotności i kubatury pomieszczenia). Im większa kubatura pomieszczenia tym dłuższy czas pogłosu, ponieważ słyszalny jest przez wiernych dźwięk bezpośredni oraz różnice w czasie dochodzenia dźwięków odbitych od elementów wyposażenia oraz przegród limitujących dane pomieszczenie. Muzyka w kościele oraz zrozumiałość mowy charakteryzuje się zupełnie odmiennymi parametrami akustycznymi, stąd bardzo trudne jest projektowanie architektoniczne wnętrz sakralnych, które muszą spełniać kryteria i parametry obowiązujące dla poprawnej percepcji muzyki oraz mowy. Dobranie i ustawienie względem siebie materiałów akustycznych wewnątrz świątyni, które wpływają na czas (długość) pogłosu jest elementem najistotniejszym, ponieważ od elementów wyposażenia pomieszczenia zależy jak wierni będą odbierali wszelkie bodźce akustyczne dochodzące do ich uszu. Zbyt długi czas pogłosu oznacza nieprawidłowość i wielowątkowość dużej ilości nachodzących na siebie problemów akustycznych o różnej złożoności, natomiast zbyt krótki czas pogłosu należy również traktować, jako zaburzenie, ponieważ krótki czas pogłosu powoduje złe rozchodzenie się dźwięku mowy w przestrzeni, a przez to zły odbiór przez wiernych słów mówionych przez kapłana w dalszych rzędach, poprzez występujące zanikanie dźwięku. Pogłos o długim czasie wybrzmiewania występuje w pomieszczeniach jednoprzestrzennych o dużej kubaturze (wysokich i długich) jak np. kościoły. Materiały sprzyjające wydłużeniu czasu trwania pogłosu, a więc silnie odbijające dźwięk to: beton, tynk, marmur i jego odmiany, parkiet, kafelki ceramiczne, płyta kartonowa lub gipsowa itp.. Bardzo duże kościoły, katedry, w których czas pogłosu jest duży wynoszący ponad 3 sekundy, powoduje niską zrozumiałość mowy. Przy pełnym zapełnieniu kościoła wiernymi, wzrasta poprawa komunikatów słownych, lecz w dość wąskim i małym aspekcie, natomiast małe kościoły i kaplice nazywane są kościołami intymnymi ze względu na bardzo dobrą zrozumiałość mowy, wynikłą z krótkiego czasu pogłosu wynoszącego zazwyczaj do 1,5 sekundy.

Zredukowanie czasu pogłosu polega na pokryciu znacznych przestrzeni w kościele tworzywami absorbującymi fale dźwiękowe. Zastosowanie specjalnych rozwiązań akustycznych (płyty perforowane, specjalne absorbery materiałowe, pułapki basowe itp.), gdzie używa się do budowy tych elementów specjalnych włókien z atestami akustycznymi powoduje, że materiał taki znakomicie sprawdza się w wygłuszeniu pomieszczeń sakralnych, pozwalając na uzyskanie, co najmniej dobrych rezultatów akustycznych w domu modlitwy. Czas pogłosu nie jest stały, lecz jest zależny od długości fali dźwiękowej, czyli od wysokości dźwięku, dlatego czas pogłosu może być zupełnie odmienny dla dźwięków o różnej wysokości, na co zawsze należy zwracać uwagę i nie uśredniać pomiarów, lecz wykonując pomiary dla dźwięków o różnej wysokości.[…] Warto pamiętać, że pogłos jest naturalnym i zarazem potrzebnym zjawiskiem występującym w pomieszczeniach zamkniętych. Tworzą go fale dźwiękowe wielokrotnie odbijające się od przegród limitujących dane pomieszczenia, jak np. ściany, strop, sufit, podłoga, co dalej może powodować osłabienie lub wzmocnienie się pewnych wybranych zakresów częstotliwości dźwięku. Przed wiekami dzięki świadomemu wykorzystaniu naturalnego pogłosu, głos kapłana oraz dźwięk organów słyszalny był w całym domu modlitwy, nawet o najokazalszych wymiarach. W kościołach wznoszonych po II Soborze Watykańskim z racji na ich prostą architekturę występuje zjawisko pogłosu, lecz często jest znacznie zaburzone, ze względu na występujące wady architektoniczne, co zmusza do korzystania z elektronicznych systemów nagłaśniających itp.

Współcześnie wznoszone domy modlitwy (głównie od czasów reformy liturgicznej po II Soborze Watykańskim) nastręczają wiele kłopotów akustycznych, ponieważ nie brzmią tak jak powinien brzmieć kościół, stwarzając właściwą „atmosferę” wewnątrz budynku. Akustyka obiektów sakralnych często jest pomijana przez architektów. […] Istnieje swoisty rodzaj pewnej mody w posoborowym budownictwie kościelnym, że współczesne budynki sakralne budowane są na planie różnego rodzaju figur owalnych, co zapewnia bardzo dobre warunki wizualne – nawet np. możliwość otoczenia ołtarza przez wiernych (w wyniku reformy liturgicznej z lat 60. XX w. ołtarze w kościołach powinny być wolnostojące), jednakże takie budynki, charakteryzują się bardzo złymi właściwościami akustycznymi. Budowanie kościoła na bazie figur owalnych, powoduje powstanie niespójnej akustyki, która rozprasza dźwięk dookólnie, wpływając na opóźnienia podczas akompaniowania przez organistę w pieśniach i psalmach oraz na niezrozumiałość mowy kapłana. […] Stosowanie filarów w kościele zawsze służyło rozbiciu dźwięków dochodzących do filaru, lecz nie zapominajmy, że  sam owalny filar może nie działać dobrze, jeżeli na jego powierzchni nie znajdzie się duża ilość drobnych zdobień, która rozproszy dźwięki w różnych kierunkach. Filary również mogą limitować dźwięk, co jest często zapominane, ponieważ dźwięk odbity od filaru może wrócić do punktu początkowego, z którego został wygenerowany, co może prowadzić do niewłaściwych zjawisk akustycznych w kościele. Wybór niewłaściwych i zarazem najprostszych rozwiązań architektoniczno- budowlanych jest problemem wielu współcześnie wybudowanych świątyń. Niepotrzebne montowanie bardzo drogiego sprzętu elektroakustycznego z modelowaniem przestrzeni dźwiękowej kościoła, który jest od podstaw źle zaprojektowany, nie naprawi wcześniejszych wszystkich błędów, jak często się powszechnie sądzi. Dobranie drewna, z których mają być zbudowane ławki kościelne jest bardzo istotną sprawą, ponieważ od rodzaju drewna oraz profilu i perforacji na oparciach i siedziskach można uzyskać ciekawy efekt akustyczny. Często zarzuca się pewien trudny do rozwiązania problem akustyczny występujący nagminnie w kościołach, że dom modlitwy zupełnie inaczej brzmi, jeżeli jest całkowicie zapełniony (ubrania ludzi pochłaniają dźwięk), niż gdy zapełnienie kościoła jest bardzo małe. Właściwe wybranie drewna do budowy ławek oraz ich profil i perforacja powodują, że niezależnie od zapełnienia kościoła ludźmi akustyka nie zmienia się w drastyczny sposób i jest bardzo podobna, niezależnie od ilości osób będących w kościele […]

Właściwe rozumienie i interpretacja zarówno słów kapłana jak i muzyki liturgicznej wynika z wpływu dobrze zaprojektowanej akustyki budowli świątynnej, która pozwala osiągnąć cele dźwiękowe oraz pozamuzyczne, wyznaczone przez prawidłowy projekt architektoniczny kościoła.” [Fotografie zostały dołączone, nie są częścią oryginalnej wersji wykładu]

 

[2] Jak widać z wpisów zamieszczonych w poprzednich częściach cyklu, wcale nierzadkie wykorzystywanie sal gotyckich kościołów do nagrań zespołów grających klasyczną muzykę na akustycznych instrumentach nie bierze się znikąd… Według Jürgena Meyera (Music Academy Detmold, a wcześniej Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig):
Akustyczna atmosfera gotyckich kościołów jest ważną częścią ich dziedzictwa kulturowego. Głównie powstaje w wyniku dość długiego pogłosu i odbić zależnych od częstotliwości od kolumn. Pomiary w ponad 50 niemieckich gotyckich kościołach wykazują wąski zakres pogłosu o średniej częstotliwości w zależności od głośności typowej dla tego stylu architektonicznego ale różni się w przypadku kościołów z tynkiem lub cegłą. Wymiary kolumn prowadzą do efektu, że pierwsze odbicia wysokiej częstotliwości (pochodzące z kierunków bocznych) docierają do słuchacze wcześniej niż odbicia niskiej częstotliwości (pochodzące z góry). […] Pierwotnie duchowni i wierni byli silnie podzieleni używając oddzielnych części kościoła. Podczas gdy duchowieństwo miało wygodne miejsca, chór świecki musiał stać w czasie mszy, gromadził się wokół różnych  ołtarzy. Pulpity pojawiły się nie wcześniej niż w XV wieku, a zadaszenia nad amboną weszły w życie około 1500 roku. Z powodu reformacji Lutra kazanie zyskało na znaczeniu i w związku z tym wprowadzono ławki dla laików, nie tylko w kościołach luterańskich, ale także w kościołach katolickich. Z drugiej strony muzyka kościelna stawała się coraz bardziej ważna: w wiekach średnich istniały tylko proste pieśni liturgiczne i później chorały gregoriańskie (jednogłosowy śpiew liturgiczny), które mogłyby rozwinąć swoje pełne brzmienie w dobrze rozbrzmiewających kościołach tworząc bardzo emocjonalny efekt. Zwłaszcza w okresie baroku muzyka stała się bardziej polifoniczna i zrozumiałe teksty śpiewane stały się istotną częścią semantycznego zrozumienia usługi. Ta sytuacja spowodowała zmianę wymagań środowiska akustycznego. […] Dlatego pytanie powstaje takie- czy istnieją typowe właściwości akustyczne gotyckich kościołów, które muszą być utrzymane w ramach aspektów ochrony zabytków i – mimo to – jakie możliwości mogą istnieć w celu poprawy sytuacji akustycznej zarówno dla słuchaczy, jak i dla nagłośnienia i dla muzyków zgodnie z obecnymi wymaganiami. Ponieważ istnieją duże różnice w koncepcjach architektonicznych i szczegółów gotyckich kościołów znajdujących się w różnych krajach europejskich, pytania te powinny być omówione ograniczając rozważania wyłącznie do kościołów niemieckich (lub innych w miarę jednolitych).

Jak wiadomo, czas pogłosu jest najważniejszym fizycznym parametrem do opisu akustycznego zachowania historycznych kościołów. Do jakiego stopnia pole akustyczne wytwarzane w tych pomieszczeniach wykazuje wysoki stopień rozpowszechnienia w przeciwieństwie do wielu współczesnych kościołów. Czas pogłosu, w tym jego zależność od częstotliwości, zależy przede wszystkim od ograniczenia w pomieszczeniach zróżnicowanych powierzchni, w tym mebli, dekoracji oraz publiczności. Ponadto, objętość pomieszczenia odgrywa ważną rolę. Objętość gotyckich kościołów różni się bardzo szeroko- od małych wiejskich kościołów o kubaturze około 1.000 m3 do dużych katedr z większą kubaturą niż 100 000 m3, na przykład: katedra w Kolonii ma pojemność 235 000 m3 [na fotografii niżej].

Z uwagi na to, że największa część powierzchni pomieszczenia składa się z gipsu lub odkrytych kamieni, szorstkość i porowatość tych obszarów determinuje główną część pochłaniania dźwięku. Należy wspomnieć, że kolumny lub filary powiększają całą powierzchnię pomieszczeń w zasadniczy sposób: w większości kościołów stosunek powierzchni ścian do powierzchnia filarów jest rzędu od 1: 0,25 do 1: 0,3, co oznacza, że filary powiększają absorpcję ścian o jedną czwartą lub więcej; w szczególnych przypadkach ekstremalnie grubych filarów powiększenie powierzchnia ściany przy słupach sięga 50%. […] Pomiary czasu pogłosu w ponad 50 gotyckich kościołach dają ciekawy wynik, że istnieje raczej wąski zakres czasu pogłosu średniej częstotliwości, który rośnie wraz ze wzrostem głośności od wartości około 2,5 do 3,8 s przy 3000 m3 do 9 do 10 s przy 100 000 m3. […] Oczywiście ten zakres czasu pogłosu średniej częstotliwości jest związany ze stylem gotyckich kościołów tworzących typową akustyczną atmosferę tych pomieszczeń. Istnieją jednak dwie grupy wyjątków: w północnych Niemczech powstało wiele kościołów z cegły i mniej więcej duża część tych materiałów są odsłonięte lub tylko pomalowane. Ponieważ cegła ma wyższą porowatość niż kamienie naturalne lub tynk, pochłanianie dźwięku jest wyraźnie wyższe […] Niektóre gotyckie kościoły mają znacznie dłuższy czas pogłosu, niż to co opisano powyżej jako typowe. Czas pogłosu średniej częstotliwości w takich kościołach osiągają wartości nawet dwukrotnie wyższe od wartości charakterystycznych kościołów o otynkowanych powierzchniach. Na przykład w kilku kościołach o objętości około 20 000 m3, zmierzono czas pogłosu między 9 s a 11,5 s. Powodem tego wyjątkowo długiego czasu pogłosu jest fakt, że pomieszczenia te zostały przywrócone (po zniszczeniu podczas wojny) lub odnowione później przy użyciu bardzo ciasnego i nieporowatego tynku i pokrycia farbą. Ponadto meble i dekoracje zostały zredukowane do minimum w purystyczny sposób. Porównując te wyjątkowo długie czasy pogłosu z wartościami związanymi ze stylem wspomnianym powyżej, należy stwierdzić, że nie zgadzają się z charakterystyczną akustyczną aurą typową dla gotyckich kościołów.  

Oprócz pogłosu średniej częstotliwości, zależność czasu pogłosu od częstotliwości odgrywa ważną rolę w charakteryzowaniu akustycznego zachowania kościołów, ponieważ zmiana czasu pogłosu wraz z częstotliwością jest znacznie wyraźniejsza niż na spektaklu w salach koncertowych lub operowych. Ze względu na styl architektoniczny dominują twarde powierzchnie i istnieją tylko małe obszary nadające się do pochłaniania wibracji, takie jak drewniane części podłogi, okna lub – rzadko – drewniane galerie. […] Najważniejszymi obszarami pochłaniania niskiej częstotliwości są okna. […] Jeśli za płytą wibracyjną nie ma zamkniętej wnęki powietrznej, to prawie nie występuje efekt rezonansu, a pochłanianie dźwięku przez okna obejmuje również bardzo niskie częstotliwości. […] W gotyckich kościołach część powierzchni pomieszczenia (nie tylko ścian) zajmowały okna i waha się w dość szerokim zakresie od około 2 do 12%. W związku z tym wpływ na pogłos niskich częstotliwości jest silniejszy. Nawet jeśli niektóre inne detale architektoniczne mogą przyczyniać się do pochłaniania dźwięku o niskiej częstotliwości, statystyczną zależność od obszaru okna jest zauważalna […] Czas pogłosu przy wyższych częstotliwościach nie zależy tak bardzo od architektonicznego stylu, ponieważ z jednej strony porowatość i szorstkość używanych głównych materiałów (a zatem współczynniki absorpcji) nie różnią się tak bardzo, a z drugiej strony straty energii na rozpraszanie wzrastają według częstotliwości. Wpływ rozproszenia na pogłos wzrasta z objętością pomieszczenia- stosunek między tymi stratami energii a pochłanianiem dźwięku przez powierzchnię podnosi się poprzez zwiększenie objętości. W Ulm Münster (pojemność 105 000 m3) czas pogłosu dla 4000 Hz wynosi 5,7 s, gdy nie jest zajęty przez wiernych […] Nawet w średnich kościołach (pojemność około 15 000 m3) wpływ rozproszenie czasu pogłosu przy 4000 Hz jest rzędu 30%.  W gotyckich kościołach propagacja bezpośredniego dźwięku i pierwszych odbić jest szczególna, bo zależna od struktury architektonicznej budynku; dotyczy to filarów i kolumn, które dzieliły pomieszczenia na trzy lub pięć naw, a także kształt sklepienia.

Przede wszystkim bezpośrednie dźwięki promieniowane w stronę naw bocznych są zasłonięte przez filary. Kolumny i filary mogą być więcej lub mniej grube, zwykle stosunek między średnicą filarów a otwartą przestrzenią między nimi są (kolejno) od 1:2 do 1:4,5. Prowadzi to do tego, że 30 do 50% powierzchni korytarzy nie widać z pozycji nagłośnienia; dla brzmienia instrumentu ta część byłaby jeszcze wyższa. Dodatkowo, biorąc pod uwagę, że bezpośredni dźwięk, który po prostu dotyka filarów, jest tłumiony o około 5 dB dla średnich i wysokich częstotliwości z powodu zaginania, można więc oczekiwać, że część siedzeń, na którą nie ma wpływu dźwięk bezpośredni, może być niekorzystna w jeszcze większym procencie niż wymieniony powyżej. Z drugiej strony, niskie częstotliwości będą rozmieszczone w bardziej wyrównany sposób na całym obszarze korytarzy. […] Dla słuchaczy siedzących w nawie głównej wpływ filarów na dźwięk jest szczególnie znaczący, a że filary działają jak odbłyśniki o ograniczonym rozmiarze, występuje skuteczna częstotliwość graniczna odbicia. Oprócz wielkości obszaru odbijającego, kąta padania dźwięku, odległości od odbłyśnika do źródła dźwięku oraz od słuchacza wpływa na to ograniczenie sama częstotliwość: im większe odległości, tym wyższa częstotliwość graniczna. Dla źródła dźwięku w galerii organów, typowe wartości częstotliwości granicznej wahają się między 1000 i 1500 Hz, w przypadku bardzo grubych filarów można go obniżyć do około 750 Hz. Powyżej wartości granicznej, można oczekiwać w przybliżeniu całkowitego odbicia. Poniżej tej częstotliwości energia odbita jest tłumiona o 6 dB / okt. Jeśli częstotliwość jest niższa o dwie oktawy, energia odbitego dźwięku jest stłumiona o 13 dB, co oznacza, że 95% energii dźwiękowej padającej jest zaginana na powierzchni filaru […] Rozproszona wysoka częstotliwość odbicia generowana przez kolumny lub filary dociera do słuchaczy z bardzo krótkim opóźnieniem. Ponieważ szerokość nawy przeważnie nie przekracza 8 do 9 m, typowe czasy opóźnienia dla pierwszego odbicia od bocznych komponentów są krótsze niż 10 ms. Tytułem kontrastu, pierwsze odbicia niskiej częstotliwości pojawiają się znacznie później: jeśli źródło dźwięku zostanie ustawione zaledwie kilka kroków od publiczności, pierwsze odbicia niskiej częstotliwości pochodzących od bocznej ściany będą o czasach opóźnienia około 30 ms i więcej; jeśli źródło dźwięku znajduje się na organowej galerii, pierwsze odbicia niskiej częstotliwości przechodzą przez sklepienie, więc czasy opóźnienia mogą być niewiele krótsze, szczególnie w przypadku dość wysoko położonych organów (rzędu „tylko” 20 ms), ale wciąż wyraźnie później niż odbicia wysokiej częstotliwości. Wydaje się, że efekt pierwszego odbicia wysokiej częstotliwości dociera z kierunków bocznych i pierwszego odbicia niskiej częstotliwość przybywającego później i z góry w istotny sposób przyczynia się do szczególnej „sakralnej” atmosfery gotyckiego kościoła. […]

Kolejnym interesującym punktem jest wpływ różnych kształtów sklepienia na dźwięk poprzez odbicia od jego powierzchni. Przeważnie gotyckie kościoły mają tak zwane sklepienia kolebkowe [jak na fotografii niżej]. W przypadku wielu z nich górna linia w kierunku długości jest w przybliżeniu linią prostą na całej długość kościoła; na filarach są tylko cztery dość małe trójkątne części. Przy tego rodzaju sklepieniu około 70% powierzchni sklepienia nie jest niższe niż 0,5 m poniżej szczytu. Oznacza to, że sklepienie działa jak zwykły sufit z elementami rozpraszającymi i odznacza się dobrą propagacją dźwięku przez odbicia sięgające pełnej długości kościoła. […]

Zupełnie inny efekt występuje w przypadku sklepień wachlarzowych [które zbudowane są na żebrach promieniście rozchodzących się z przyściennych punktów podparcia wznoszących się do szczytu- tzw. zwornika. Różnica wysokości w tym przypadku może wynieść nawet około 4m. Jak na fotografii niżej] Dźwięk organów lub innych źródeł, prowadzi do efektu bezpośredniego dźwięku przebiegającego przeciwko obszarom sklepienia i odbija się stromo w dół (w pierwszej zatoce) lub do tyłu (w pozostałych zatokach). Dlatego może się zdarzyć, że średnia i wysoka częstotliwość odbić docierają tylko do widowni siedzącej w pierwszych dwóch zatokach i że przy przejściu do trzeciej zatoki wrażenie dźwiękowe natychmiast zmienia się w mniej doskonały barwowo dźwięk o zmniejszonej klarowności. Producent organów musi to zrekompensować raczej ostrą intonacją szczególnie w wyższych rejestrach.

Z powodu dość długiego czasu pogłosu w wielu większych kościołach zbory są często niezadowolone z właściwości akustycznych, co często wywołuje chęć jej poprawienia. Dotyczy to nie tylko zrozumiałości mowy, którą może poprawić nagłośnienie, ale także czystości muzyki. Z drugiej strony organy potrzebują długiego pogłosu z dwóch powodów: po pierwsze, czas wygaszania dźwięku w organach jest wyjątkowo krótki, a nagły koniec akordu to bardzo niekorzystne zjawisko, a po drugie, duża część muzyki organowej została skomponowana z uwzględnieniem długiego pogłosu w pomieszczeniu  (dotyczy niemieckich kompozycji barokowych, ale też francuskiej muzyki romantycznej). Szeroko zakrojone badania dotyczące subiektywnej oceny czasu pogłosu zaowocowały dobrze zdefiniowanym zakresem „dobrej” akustyki niezajętych kościołów: wzrasta dolna granica czasu pogłosu o średniej częstotliwości od wartości 1,2 przy 1.000 m3, ponad 2 s przy 3.000 m3, do 4 s przy 20 000 m3. Górna granica wzrasta od 1,9 s przy 1.000 m3, ponad 3,3 s przy 3000 m3, do 5,5 s przy 20 000 m3. Wyższy zakres jest korzystniejszy dla muzyki, ale prowadzi do istotnych ograniczeń mowy, jednak tak może być zalecane, jeśli koncerty kościelne z wielką publicznością odgrywają ważną rolę dla kongregacji.
Porównanie tego zalecanego zakresu pogłosu z zakresem związanym ze stylem gotyckim kościołów pokazują, że istnieje dobry zbieg okoliczności tylko w przypadku małych kościołów do 2.000 m3. Z rosnącym wolumenem gotyckich kościołów przekraczany jest zalecany zakres […] Powstaje zatem pytanie, do którego zakresu czasu pogłosu może zostać skrócony bez szkody dla wizerunku (akustycznego!) budynków historycznych. Podstawą odpowiedzi może być próg rozróżnienia różnych czasów pogłosu dla doświadczonych słuchaczy- wynoszącego rząd 5%. W związku z tym można zaakceptować fakt, że większość słuchaczy może nie odczuwać rozbieżności między wrażeniami akustycznymi zmienianego pomieszczenia, jeśli czas pogłosu jest około 10% poniżej dolnej granicy zakresu związanego ze stylem, a w przypadku  bardzo dużych kościołów  (objętość około 100 000 m3) nawet 15% poniżej tego limitu. W kościołach, gdzie czas pogłosu zasadniczo przekracza zakres związany ze stylem architektonicznym, musi on zostać skrócony z powodów konserwatorskich.

Aspekty wizualne konserwacji zabytków wymagają trwałych przebudów […] W związku z tym liczba materiałów i konstrukcji pochłaniających, które nadają się do stałego montażu, jest znacznie bardziej ograniczona niż w innych budynkach i jednocześnie ruchome elementy mogą mieć szczególne znaczenie. Poniżej przedstawione są niektóre przykłady takich stałych usprawnień (punkty 1-6) i rozwiązań mobilnych (7–11) stosowanych współcześnie w budowlach gotyckich:

  1. drewniana podłoga nad małą wnęką w obszarze pokrytym ławkami,
  2. podłoga wykonana z płyt z porowatych kamieni, takich jak lawa bazaltowa,
  3. porowate płyty dźwiękochłonne w małej wnęce, pokryte specjalnym tynkiem akustycznym,
  4. cienkie płyty ze sklejki w małej wnęce, bezwpływowo pomalowane,
  5. amortyzatory szczelinowe zainstalowane pod spodem ławek lub krzeseł
  6. konstrukcja dwupłytowa balustrad galerii,
  7. wyściełane warstwy na ławkach,
  8. mała wnęka wypełniona wełną mineralną za gobelinem lub obrazami,
  9. zasłony przechowywane w skrzyniach i możliwość wyciągnięcia (lub opuszczenia) w pewnej odległości od ściany
  10. wolnowiszące zasłony – w miarę możliwości podwojone z pewną odległością – przymocowane do trawersów z możliwością zdejmowania i przechowywania w ruchomych skrzyniach,
  11. ruchome ściany jak parawany z pochłaniającym tyłem i odbijającym frontem do generowania krótko opóźnionych odbić śpiewaków i muzyków.

Gotyckie kościoły wykazują charakterystyczne zachowanie pogłosowe związane ze stylem architektonicznym i tworzą typową sakralną atmosferę. Dlatego zgodnie z ogólnie przyjętymi zasadami konserwacji zabytków, dba się aby w tych kościołach właściwości akustyczne były zachowane lub przywracane w taki sposób, aby pasowały do typowego ich charakteru. Aspekty akustyczne muszą być brane pod uwagę w ten sam sposób jak aspekty wizualne, które jako wyłączne najczęściej są brane pod uwagę przez konserwatorów. Niemniej jednak w wielu przypadkach istnieją techniczne możliwości lepszego osiągnięcia właściwości akustycznych, zwłaszcza w przypadku muzyki organowej i chóralnej…”

 

[3] Kościół św. Jerzego to imponująca budowla gotycka w centrum miasta- Wismar. Katedra została zbudowana w całości z naturalnego kamienia, w stylu gotyckim charakterystycznym dla północnych Niemiec. To miejsce dziś spełnia, oprócz obrzędów liturgicznych, rolę edukacyjną i kulturalną-  odbywają się również wykłady, przedstawienia teatralne i koncerty, a to wymagało zmiennej akustyki. Adaptacja akustyczna stała się szczególnie ważna podczas koncertów z muzyką wzmocnioną elektrycznie, by zredukować czas pogłosu. Aby to osiągnąć firma Gerriets na początku 2016 roku zamontowała tam swój nowy system akustyczny G-SORBER.

Akustyczne banery rolowane w dużym stopniu pomogły zoptymalizować akustykę budynku. Zastosowano sześć banerów zainstalowanych w celu ustawienia czasu pogłosu. Cztery banery G-SORBER miały wymiary 4.5m x 8.5m, a dwa pozostałe: 8.8m x 8.5m.

System G-SORBER składa się z pojedynczego mechanizmu zwijającego z podwójną warstwą tkaniny akustycznej ABSORBER CS. Za pomocą tych rolet absorpcja dźwięku może być uzyskana na poziomie 0.95. Dla adaptacji innych obiektów możliwe jest wykonanie banerów o wymiarach: do 4.50 m szer. na 10 m wys. Firma umożliwia zarówno wybór koloru na zamówienie, jak i cyfrowy druk na tkaninach, a więc system GERRIETS G-SORBER może być zintegrowany z każdym typem budynku, zapewniając skuteczne rozwiązania na polu akustyki, nie zakłócając przy tym estetyki miejsca.
Adaptacja w kościele Św. Jerzego jest tylko jednym z przykładów, że obiekty atrakcyjne ze względu na rozmiary, walory estetyczne czy budujące korzystną atmosferę artystyczną mogą być skutecznie poprawiane pod kątem akustycznym, a nawet akustycznie zmieniane w zależności od potrzeb.

 

[4]  Niech poniższe słowa spełnią rolę podsumowania (w dużej części na podstawie ):

Wiedza akustyczna o budowaniu obiektów tak zaprojektowanych, by zachować wysoką zrozumiałość mowy i czystość muzyki, nie sięga czasu wydania dzieła Lorda Rayleigha „Theory of Sound” w 1877 lecz dużo wcześniejszych czasów- była znana od wieków. Przykładem są przecież antyczne greckie teatry o wysokiej zrozumiałości mowy przy widowni kilku tysięcy osób. Ta sama wiedza była doskonale znana budowniczym kościołów, a pomimo tego rzadko powstawały kościoły akustycznie dostosowane do przekazu mowy. Zwyciężało kryterium, by tworzyć świątynię o długim czasie pogłosu, co intuicyjnie jest odbierane jako pomieszczenie o dużej kubaturze i twardych, solidnych ścianach.

Pomieszczenie takie między innymi przez swoją akustykę jest bardziej wyjątkowe od innych, które wierny zna. Zjawisko długiego czasu pogłosu wywołuje uczucia związane z transcendencją poprzez zmianę poczucia czasu. Zmiana poczucia czasu wiąże się z pozostawaniem pogłosowego śladu po każdym krótkim wydarzeniu akustycznym, a fakt występowania dźwięku po zakończeniu emisji ze źródła daje wrażenie żywej przestrzeni.

Muzyka w kościele ma, obok zachowania zrozumiałości mowy, znaczenie podstawowe, ale też to pojęcie jest dla akustyka stosunkowo pojemne. Można wyodrębnić następujące sposoby wykorzystania kościołów z towarzyszeniem muzyki:

  • dla muzyki organowej towarzyszącej wiernym w formie przewodniczenia lub akompaniamentu
  • dla innej muzyki instrumentalnej
  • dla śpiewu organisty lub kantora, solowego lub przewodniczącego, z towarzyszeniem organów lub innych instrumentów
  • dla muzyki a`capella,
  • dla śpiewu wiernych

Kościół Rzymski stworzył w przeciągu swej tradycji przedsoborowej formę kościoła o ważnych walorach techniczno-funkcjonalnych, Jednym z objawów działania tej tradycji jest jednogłosowy śpiew kościoła rzymskokatolickiego: chorał gregoriański. W swej prostocie chorał zawiera harmonię i piękno linii melodycznych. Te cechy chorału można zauważyć dopiero, gdy rozlega się on we wnętrzu, które mówiąc w przenośni, go ukształtowało. Wyczuwalna jest symbiotyczna potrzeba dla tego rodzaju śpiewu dużego, pogłosowego wnętrza. Do ważniejszych cech chorału mających związek z akustyką pomieszczenia należą: pojedyncza sylaba śpiewana jest w stosunkowo długim czasie, powtórzenia tekstu i wolne tempo.
Architekt, projektując kościół i wynikającą z niego akustykę, powinien zdawać sobie sprawę z uwarunkowań jakie kształtowały miejsce słowa i muzyki w kościele tradycyjnym. Niekiedy warunki stworzone dla słowa stoją w opozycji do wymogów stawianych muzyce. Najbardziej trudnym wydaje się wybór pomiędzy budową kościoła w typie tradycyjnym a nowoczesnym od wyboru którego spora część inwestorów i projektantów wydaje się uciekać.  Na podstawie realizacji funkcji muzycznej i słownej można podać prostą typologię form akustycznych kościołów:

  • Katedra, albo duży kościół, w którym muzyka liturgiczna pełni istotną rolę:
    Chorał gregoriański był pierwszą muzyką jaka wypełniała taki kościół, dopiero później dołączyła muzyka organowa. Muzyka organowa jest służebna wobec śpiewu i pełni funkcję akompaniamentu. Bardzo ważne jest rozumienie funkcji organów, które nie mogą uniemożliwiać rozumienia tekstu i konkurować ze śpiewem. Ich zadaniem jest podtrzymanie intonacji i pulsu. Organy przez użycie odpowiednich cichych rejestrów o barwach przypominających barwę głosu ludzkiego być zaledwie słyszalne i powinny zlewać się z barwą śpiewu.
  • Kościół mały:
    Intymne miejsce spotkań religijnych o wymaganiach przeciwnych do stylu katedry. Obowiązuje wysoka zrozumiałość mowy i  związany z tym krótki czas pogłosu rzędu 0.8s – 1.2s. Funkcja muzyczna pozostaje w sferze drugoplanowej.
  • Kościół w stylu ewangelickim:
    Istotne są zarówno przekaz mowy i muzyki. Taki kompromis wymogów prowadzi do czasu pogłosu wnętrza w zakresie 1.0s – 1.5s. Taki kościół przypomina akustycznie operę i duży teatr.
  • Kościół w stylu sali koncertowej:
    Jest to wnętrze o średniej kubaturze z wiodącą funkcją muzyczną przy zachowaniu dostatecznej zrozumiałości mowy. Czas pogłosu waha się od 1.8s do 2.0s.

Należy pamiętać, że z problemami związanymi z akustyką wnętrza kościołów, które przybierają najczęściej formę surową i oszczędną, można (i tak często postępowano) walczyć stosując ustroje dźwiękochłonne i rozpraszające. Można uciekać się do przemyślnego wkomponowywania i ukrywania ustrojów we wnętrzu. Historycznym  przykładem są rezonatory częściowo wypełnione popiołem, które montowano w ścianach kościołów. Skracano w ten sposób czas pogłosu. Innym przykładem są dźwiękochłonne ławki, które przez swoją znaczącą powierzchnię mogą być jedynym ustrojem, który poprawiał akustykę kościoła. Można było stosować odpowiednio skonstruowane drewniane kasetony na suficie. Dziś spotyka się wykończenia ścian i łuków perforowaną płytą gipsowo-kartonową,  natryskowymi tynkami akustycznymi, niestałymi ekranami dźwiękochłonnymi lub innymi metodami.
Każde działanie na rzecz poprawy atmosfery akustycznej pomieszczeń musi być poprzedzone odpowiedzią na pytanie: „Na czym polega wybitna akustyka?”: głosy i instrumenty po prostu bardzo dobrze brzmią, miedzy innymi dzięki temu, że dźwięki instrumentów i dźwięki odbijające się od ścian i stropów tworzą spójną całość oraz temu, że dźwięki sprzyjają słowu i jego artykulacji.

 

 


Kolejne części:

            

Tematy pokrewne:
Akustyka sal koncertowych >>