ODİTORYUM AKUSTİĞİ 2012-2013 Güz yy. Prof. Dr. Zerhan YÜKSEL CAN Yıldız Teknik Üniversitesi Mimarlık Fakültesi Yapı Fiziği Bilim Dalı
İçerik Hacim Akustiği Açık Hava/Kapalı Mekan Öznel ve Nesnel Hacim Akustiği Parametreleri Yansışım/Yansışım süresi Netlik/Netlik Gürlük/Güç Hacimlilik/Yanal enerji oranı Sıcaklık ve parlaklık/bas oranı Destek (icracılar için) Birliktelik (icracılar için) Hacmin Tasarımı Salonun fiziksel sınırlarının belirlenmesi Hacim büyüklüğü Hacmin biçimlenişi Dinleyici alanı Balkonlar Sahne tasarımı Akustik kusurlar ve önlemler Bileşik hacimler Salonun iç yüzeylerinin biçimlendirilmesi ve yüzey gereçlerinin seçimi Yansıtıcı yüzeyler Dağıtıcı yüzeyler Yutucu yüzeyler 2
Hacim büyüklüğü Hacim büyüklüğü her tür tasarımda ilk ele alınması gereken konudur. Hacim büyüklüğü işleve ve dinleyici sayısına bağlı olarak saptanmalıdır. Konuşma ve müzik amaçlı salonların hacim büyüklüğü gereksinimleri farklıdır. Tasarımda özel önlemler alınmadığı sürece amplifiye edilmemiş hacimlerde, anlaşılabilirlik 9-12 m kaynak dinleyici uzaklığı ile sınırlıdır. 3
SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ / Konuşma amaçlı salonlar Hacim büyüklüğü Konuşma amaçlı salonların hacmi, hacmin işlevine bağlıdır. Göreceli olarak küçük olan 30-40 kişilik tipik derslikler için 55-60 m³,yeterlidir. Küçük konferans salonları 50 ile 100 kişi kapasiteli olabilir. 100 kişiden fazla dinleyicili konferans salonları seslendirme sistemi desteği kullanılacak biçimde tasarlanmalıdır. 4
/ Müzik amaçlı salonlar Hacim büyüklüğü Salonların işletme giderleri özellikle de destek yoksadinleyici kapasitesi ile sağlanır, bu nedenle de her zaman dinleyici sayısının arttırılması yolunda baskı oluşur. Ancak bilinmelidir ki en iyi salonlar dikdörtgen planlı ve göreceli olarak düşük dinleyici kapasiteli salonlardır. Beranek in 1996 daki çaılşmasında yaptığı sıralamada en üst sırayı alan dokuz salonun ortalama kapasitesi 1850 iken en az beğenilen sekiz salonun ortalama kapasitesi 2800 dür. Konser amaçlı salonların kapasitesinin 1750 ile 2200 olması durumunda başarılı akustik tasarımlar yapmak çok daha kolaydır. 5
/ Müzik amaçlı salonlar Hacim büyüklüğü Salon hacmi hem yansışım süresini hem de ses düzeyini etkiler. Düşük kapasiteli salonlarda gereğinden yüksek ses düzeyini denetlemek için büyük hacimler tercih edilir. Yüksek kapasiteli salonlar da ise akustik enerjiyi korumak için düşük hacimler yeğlenir. Hacim büyüklüğünde aşılmaması gereken sınır değer 30 000 m³ tür. Bu da dinleyici başına 10 m² alan göz önüne alındığında, max dinleyici sayısının 3000 i aşmaması gerektiğini gösterir. Öte yandan genel deneyimler orta büyüklükteki salonların (20 000 m³ ten az) tasarımının daha güvenilir olduğunu göstermiştir. Hacmin artması yüksek frekanslarda yutuculuğun kontrolsüz artması ve yansıtıcı ya da dağıtıcı yüzeylerin heterojen dağılımı gibi sorunlar çıkarır. 6
Hacim büyüklüğü Dinleyici sayısı Hacmin amacı N = 1,54 V 0,75 N = Maksimum dinleyici sayısı V = 1000 m³ N = 1,54x 1000 0,75 = 274 kişi V = 5000 m³ N = 1,54 x 5000 0,75 = 915 kişi Amaç Kişi başına hacim (m³) Konuşma 2,5-4 Tiyatro, sinema 4-6 Opera 6-8 Çok amaçlı salonlar Konser salonları 6-8 8-11 7
Hacim biçimlenişi Hacmin biçimi, genel geometrik yapısı, hacmin yanıt eğrisi ile simgelenen önemli bir akustik kriterin belirleyicisidir. İyi akustik gerektiren bir yapı temel tasarım aşamasından başlayarak bir akustik danışman eşliğinde ilerlemelidir. Hacmin boyutlar arasındaki oranlar hacmin öz frekanslarını belirler. Hacmin öz frekanslarının olabildiğince düzgün dağılımı iyi akustik tasarımın koşuludur. 8
Hacim biçimlenişi/ Eski salonlardan örnekler Eski salonlar en uzaktaki dinleyiciye sesi ulaştırabilmeyi amaçlayan akustik odaklanma yı hedefleyerek tasarlanmıştır. Katedraller ve eski tiyatrolar bu ilkenin gözlendiği mekanlardır. Yansıtıcı özelliklerinden dolayı taş kullanılmıştır. Rönesans döneminde İtalya da mimari biçimlenişi eski Roma tiyatrolarından esinlenen çok sayıda tiyatro yapılmıştır. Bunların Roma tiyatrolarından tek farkı üstlerinin kapalı olmasıdır. Vicenza daki ünlü Teatro Olimpico Palladio;1580) dinleyicilere tümüyle açık sahneden birbirleri ile sahne çerçevesi aracılığı ile ayrılmış iki ayrı sahneye (arka ve ön sahneler) geçişin ilk uygulandığı örneklerdendir. 9
Hacim biçimlenişi/ Eski salonlardan örnekler Sonraları etkileyici gösterilerin yapımı isteği arka sahnenin gelişmesine ve ön sahnenin küçülmesine yol açmıştır. 1632 de Italian mimar, Cosimo Lotti, İspanya da El Buen Retiro tiyatrosunu yapmıştır. Arka sahne genişlemiş ve parterde dinleyici alanı darlmıştır. Buradaki en önemli yenilik dinleyicilerin bir bölümünü duvarlardaki kutulara (Localara) yerleştirmektir. 10
Hacim biçimlenişi/ Eski salonlardan örnekler Arka sahnenin genişlemesinin en abartılı örneği Bayreuth Opera sında görülür. Arka sahnenin hacmi salon hacminin yaklaşık üç katıdır. Yan duvarlar birbirlerine paralel olmakla beraber dinleyicilerin yerleşimi yelpaze biçimindedir. Boş alanı doldurmak için sahneye yaklaştıkça parter alanını daraltan kolonlar kullanılmıştır. 11
ÖDEV Bayreuth Festspielhaus un akustik özellikleri nelerdir? 12
Hacim biçimlenişi/ Eski salonlardan örnekler Aynı dönemde yarım elipsten U biçimine kadar değişik tasarımlar görülür. Çok sayıdaki dinleyicinin kabul edilebilir akustik kalite ile buluşmasını dengeleyen bu balon biçimlenişinin 19. yy da da korunduğu görülmektedir.. Teatro Filarmonico, 1720. U plan 13
Hacim biçimlenişi/ Eski salonlardan örnekler Erken salon tasarımları bir biçimde dairesel formları esas alsa da sonraki yüz yıllarda dikdörtgen ve açılı biçimler tercih edilmiştir. Aspendos tiyatrosu, Antalya (161-180) Teatro Olimpico, Vicenza (1580) Grosser Musikvereinssall; Vienna (1870) Berlin Philarmony (1963) 14
Hacim biçimlenişi (a) Dikdörtgen plan (b)yelpaze plan (c) At nalı plan (d) Elmas kesimli veya gelişigüzel plan 15
SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ Hacim biçimlenişi Klasik sahne Merkezi sahne Merkezi sahneli salonlar mimari tasarım açısından daha esnektir, ancak akustikte klasik sahne düzenine göre sorun yaratır. Tüm temel biçimler merkezi sahneli olarak tasarlanabilir. Merkezi sahneli hacimler mimarlar ve seçici komiteler tarafından tercih edilir. dikdörtgen yelpaze elmas At nalı 16
Hacim biçimlenişi / Dikdörtgen planlı salonlar Uygun hacim boyut oranları için çok sayıda öneriler geliştirilmiştir. Bu oranlar genellikle tam dikdörtgenler prizması biçimli hacimler için öngörülmüştür. Yine de bu oranların hacmin ortalama en, boy ve yüksekliği alınarak uygulanmasında yarar vardır. 17
Hacim biçimlenişi / Dikdörtgen planlı salonlar Dikdörtgen planlarda akustik açıdan uygun boyut oranları Boyut oranları Oranın adı 1 : 2 : 3 Uyumlular 1 : 1,9 : 2,5 Vern. O. Knudsen 1 : 1,7 : 2,7 Avrupa 1: 1,6 : 2,5 John. E. Volkman 1 : 1,6 : 2,6 Altın Oran 1: 1,5 : 2,5 P. Sabine 18
Hacim biçimlenişi / Dikdörtgen planlı salonlar Dikdörtgen planlı salonlara örnekler 19
Hacim biçimlenişi / Dikdörtgen planlı salonlar 20
SALONUN FİZİKSEL SINIRLARININ BELİRLENMESİ Hacim biçimlenişi / Yelpaze planlı salonlar Yelpaze biçimi daha çok dinleyicinin sahneye eşit uzaklıkta konumlandırılmasına olanak tanır bu nedenle de mimarlar tarafından tercih edilir. Ancak geniş ve büyük yelpaze biçimli salonlarda dinleyici alanının ortasındaki akustik koşullar yanal yansımaların yetersizliğinden ötürü kötüdür. Bu alanlar hacimlilik ve ses gücü (strenght) açısından da yetersizdir. Bu nedenle yelpazenin açıklık açısı önem kazanır. Yelpaze biçimi salonlarda arka duvar nedeni ile odaklanma ve yankıya yol açabilir. 21
Hacim biçimlenişi / Yelpaze planlı salonlar 22
Dikdörtgen ve yelpaze plan tiplerinin karşılaştırılması 23
Dikdörtgen ve yelpaze plan tiplerinin karşılaştırılması Değişik plan tiplerinin yararlı yanal yansıtma alanlarının karşılaştırılması A dikdörtgen B yelpaze C ters yelpaze D yanal yansıtıcılı dikdörtgen E iyileştirilmiş yanal yansıtıcılı ters yelpaze E Ters yelpaze daha çok yanal yansıma sağlar. 24
Hacim biçimlenişi / At nalı planlı salonlar LA SCALA MİLANO 1778 BURGTHEATER VİYANA, 1741 25
Hacim biçimlenişi / At nalı planlı salonlar At nalı planlı salonlarda daha fazla sayıda dinleyiciyi sahneye eşit uzaklıkta yerleştirme imkanı vardır. At nalı planlı salonlarda dinleyici yutuculuğu düşeyde de düzgün dağılır. Süslemeler ve girinti çıkıntılar sesin hacme yayılmasını kolaylaştırır. Bununla birlikte at nalı salonlarda toplam yutuculuk arttığından RT göreceli olarak daha kısa olur. Yapım teknolojilerindeki gelişmeler ve değişen mimari beğeniler günümüzde mimarların at nalı biçimini tercih etmemelerine yol açmaktadır. LA SCALA MİLANO 1778 26
Hacim biçimlenişi / At nalı planlı salonlar LA SCALA MİLANO 1778 BURGTHEATER VİYANA, 1741 27
Hacim biçimlenişi Elmas biçimli ya da gelişigüzel planlı salonlar Bu salon biçimlerinin kökeni salonun akustik kalitesini koruyarak orkestra alanını dinleyici alanına yakınlaştırma isteğinden kaynaklanmıştır. Bu istek, karmaşık çözümler gerektirir. Kaynağa yakınlık çok sayıda yansıma sağlamaya yönelik olarak konumlandırılmış yansıtıcı yüzeyler sayesinde yüksek açıklık (definition) ve samimilik sağlar. Gelişigüzellik doğal bir ses dağıtımı ya da en azından farklı yansıtıcı yüzeyler eklenmesi ile değişiklik yapılmasına olanak sağlar. 28
Hacim biçimlenişi Elmas biçimli ya da gelişigüzel planlı salonlar 29
Hacim biçimlenişi Elmas biçimli ya da gelişigüzel planlı salonlar Dinleyicilerin yakınlığı kesitte değişik yansıtıcı yüzeyler kullanılmasını kolaylaştırır.bu salonlara ÜZÜM BAĞI tipli salonlar da denir. Christchurch Town Hall Philharmony Hall, Munich 30
Özet Dikdörtgen plan genelde iyi yanal yansıma sağlar ve yüksek akustik kalite oluşturur. Bu biçim özellikle müzik için tercih edilir. Yelpaze planın akustik performansı genişliğine ve işlevine bağlıdır. Daha fazla dolaysız ses ve yanal ses gerektiren konuşma amaçlı işlevler için bu biçim daha uygundur. At nalı plan tiyatro ve opera için uygundur ancak klasik müzik için uygun değildir. Merkezi ya da gelişigüzel planların akustik başarısı yanal ve tavan yansıtıcılarının tasarımına bağlıdır. 31
Unutmayın Tüm hacim tiplerinin olumlu ve olumsuz yönleri vardır. Akustik danışmanın rolü mimari konsept ile akustik kalite arasındaki dengeyi sağlamaktır. 32
Dinleyici alanı Kaynaktan dinleyiciye ulaşan dolaysız ses hacmin duvarları ve tavanından etkilenmez. Bununla birlikte, dolaysız ses hacmin geometrisine bir başka deyişle alıcıya ulaşıncaya kadar geçen yola ve belli bir dinleyiciye ulaşan ses enerjisinin hacim açısına bağlıdır. 33
Dinleyici alanı Kaynak dinleyici uzaklığı kısaldıkça dolaysız ses düzeyi artar. Plan tipleri dinleyici alanına oranla ortalama kaynak-dinleyici uzaklığı dikkate alınarak karşılaştırılabilir. 34
Dinleyici alanı Kaynak-dinleyici uzaklığı kısaldıkça dolaysız ses düzeyi artar. Plan tipleri dinleyici alanına oranla ortalama kaynak-dinleyici uzaklığı dikkate alınarak karşılaştırılabilir. Şekildeki oranlar normalize edilmiş ortalama uzaklıkları göstermektedir. Kaynağın kısa kenarda olduğu dar dikdörtgen salonda kaynak-dinleyici uzaklığının uzun, yarım daire planda ise kısa olduğu görülmektedir. 35
Dinleyici alanı d = T c [ F E] Eğimsiz döşemede kaynaktan maksimum uzaklık 36
Dinleyici alanı Dolaysız sesin dinleyicilerdeki yutulma nedeniyle azalması dinleyici alanının eğimlendirilmesi ile azaltılabilir. Artarak yükselen eğim, sabit eğime göre daha iyi sonuç verir. 37
Dinleyici alanı Optimum eğim (görüş açısı için de geçerli olan) her dinleyicinin kaynaktan gelen sesi, eşit geliş açısıyla (ț) almasıyla sağlanır. Belli bir kaynak konumu için bu durum aşağıdaki denklemle hesaplanabilir. r(φ) = r 0 exp (φ tan ț) r(φ) kaynaktanφaçısı ile yayılan ses ışının yolu r 0 ise bir sabittir. 38
Dinleyici alanı Sabit geliş açısı gereksinimi görüş açısı gereksinimi ile hemen hemen aynıdır. Sabit geliş açısı sağlamak için dinleyicilerin göz hizaları arasında 10cm uzaklık uygun kabul edilir. Bununla birlikte eğimi değişen parter uygulamada sorunlar yaratabilir. Bu sorun dinleyici alanı birkaç bloğa ayrılarak farklı sabit alanlar oluşturularak aşılabilir. 39
Dinleyici alanı Basamak yüksekliği R = cd T d ( F E) 40
Dinleyici alanı Dolaysız ses ters kare yasasına göre azalır. Dolaysız sesin yeterli olması için kaynakla dinleyici arasındaki uzaklık en fazla 40 m olmalıdır. Öte yandan erken yanal yansımalar da hacim etkisi için önemlidir. Bu açıdan salon genişliği 32 m yi aşmamalıdır. Müzik için : D max = 40 m Konuşma için : D max = 25 m Tiyatrolarda : D max = 20 m 41
Balkonlar Balkon, kaynak dinleyici uzaklığını azaltırken salonu düşeyde ayrı hacimlere böler. Balkon, uzaklığı azaltmak için kullanımı 42
Balkonlar Uzaklığı azaltmak : balkon kullanımı ve akustik gölge Gölge alanı Derin balkonlar akustik gölgeye yol açar. Derin balkonun altında yansışmış enerji ve dinleyicinin sesle sarmalandığı etkisi daha azdır, ayrıca yansışım süresi de daha kısadır. 43
Balkonlar Buna bağlı olarak balkon altı derinliği az ve ağız açıklığı fazla olmalıdır. Beranek konser salonları için D/H oranının 1 den, operalar içinse 2 den küçük olmasını önermiştir. Less than D 2H 44
Balkonlar Barron (1993), en arkadaki dinleyici ile balkon altı arasındaki açının konser salonları için 45 den operalar için ise 25 den büyük olması gerekir, der. 45
Sahne tasarımı Sahne tasarımı salonun akustik kalitesini belirlemede birincil önem taşır. Sahne; Çalgılardan çıkan sesleri toplamalıdır. Sesleri sahnede harmanlamalıdır. Sesleri dinleyici alanına yüksek ses kalitesi ile iletmelidir. Ses enerjisinin bir kısmını icracılara geri göndermelidir. 46
Sahne tasarımı Sahnede icracılara ayrılan alan, hem onların duyulmasına hem de kendilerinin duymasına uygun olmalıdır. Genellikle küçük sahneler daha uygun sonuç verir. Orkestraya ayrılan alan icracıların rahatlığı ile akustik arasındaki uzlaşmayla belirlenir. 47
Sahne tasarımı/platformlar Beranek icracı başına 1,9 m² alan öngörür, bu da 100 kişilik bir orkestra için 190 m² alana gereksinim duyulduğunu ortaya koyar. En iyi salonların sahne alanları bundan küçüktür. Musikvereinssaal 163 m², Amsterdam, 160 m², ve Boston 152 m² dir. Barron 100 kişilik orkestra için 150 m² önerir. 48
Sahne tasarımı/platformlar Barron çalgı tipine göre değişen alanlar öngörür: 1,25 m²: küçük yaylılar ve nefesliler için, 1,5 m² : büyük yaylılar ve nefesliler için, 1,8 m² : kontrbaslar için 10 m² : timpani. 0,5 m²: oturan koristler için. Koro orkestranın arkasında konumlanır, ve koro olmadığında dinleyici alanı olarak kullanılabilir. 49
Sahne tasarımı/platformlar Orkestra platformu en fazla 11-12 m derinlikte olmalıdır. Bu da Beranek in alan tanımına göre sahne genişliğinin yaklaşık 17 m olması gerektiğini ortaya koyar. İcracıları olabildiğince birbirlerine ve arka duvara yakın konumlandırmak gereklidir. Orkestrayı yansıtıcı yüzeye yaklaştırmak sesin düzeyini, bas sesleri ve birlikteliği arttırmada yarar sağlar. 50