Смычки резко касаются струн, и нежное пиано мгновенно сменяется ярким, мощным фортиссимо… Многие любители симфонических концертов склонны думать, что сила и красота звуков, извлекаемых оркестром, зависят лишь от мастерства музыкантов и качества инструментов. Но часто забывают о той роли, которую играет акустика зала.

Теперь ученые хельсинкского Университета Аалто сравнили звучание музыки в десяти концертных залах Европы, включая Берлинскую и Кельнскую филармонии, а также залы в Мюнхене, Штутгарте, Вуппертале, Вене, Амстердаме. Исследователи устанавливали на сцене специально разработанный ими для этих целей имитатор симфонического оркестра - комплекс из 34 динамиков, каждый из которых воспроизводил выполненную в безэховой камере запись партии отдельного музыканта.

Такой подход позволил финским исследователям стандартизировать игру оркестра, сделать ее неизменным фактором, что дало возможность сосредоточиться на эффектах, связанных с акустикой зала. С помощью специальных микрофонов, установленных в различных точках помещения, а также встроенных в наружные слуховые проходы рассаженных вместо слушателей манекенов, ученые регистрировали акустические характеристики залов.

Анализ полученных данных подтвердил и обосновал давно бытовавшее среди дирижеров и музыкантов мнение, что динамичнее всего симфоническая музыка воспринимается в помещениях традиционной прямоугольной формы, которую ученые окрестили "обувной коробкой". Во многих современных залах, спроектированных по принципу амфитеатра или виноградника (когда задние ряды расположены выше передних) музыкальные произведения звучат куда менее экспрессивно.

"Коробки" против "виноградников"

По словам исследователей, это объясняется сочетанием нескольких факторов. Дело в том, что хотя музыка на концерте доходит до присутствующих в первую очередь напрямую со сцены, важную роль играет также звук, отраженный от различных поверхностей, направление которого определяется геометрией зала. Так как скорость звука в воздухе при комнатной температуре составляет около 345 м/с, слушатель, сидящий где-нибудь в центре партера, услышит сыгранные музыкантом ноты примерно через 0,05 секунды (50 микросекунд). В классическом прямоугольном зале боковые стены - это первая значимая поверхность, от которой отражается звук. Отразившись, он достигнет ушей любителей музыки на 10-30 микросекунд позже прямого. А вот когда именно и откуда он придет, зависит как раз от формы концертного зала.

"Например, в Кельнской филармонии, построенной наподобие древнегреческого или древнеримского амфитеатра, боковые стены как таковые отсутствуют, вы окружены только людьми, - рассказывает в интервью DW руководитель исследования Юкка Пятюнен (Jukka Pätynen). - Так что звук отражается лишь от поверхности сцены, от стен, расположенных прямо за ней, и от потолка".

В "обувных коробках" ситуация иная. "Скажем, в довольно узком Большом зале венского Музыкального общества боковые стены вместе с нижней поверхностью балкона дают очень сильное отражение звука. При этом от самой сцены - из-за того, что она высокая, а пол в зале горизонтальный - отражений практически нет. А звук, отраженный от очень высокого потолка, доходит до слушателей со значительным опозданием", - поясняет ученый.

Особенности восприятия

Звуковые колебания воспринимается человеком по-разному в зависимости от фазы, амплитуды, частоты и направления. В частности, особенности строения головы и ушных раковин модифицируют поступающие звуки, в результате чего способность определять положение источника звука в пространстве растет с ростом частоты. На частотах около 2 килогерц звуки, приходящие со стороны, воспринимаются как более громкие по сравнению с такими же звуками, но пришедшими спереди. К этому добавляется еще один эффект: когда оркестр играет громко, большее значение в восприятии музыки слушателем обретают обертона, частота которых выше, чем у основного тона. Это не только делает звук более насыщенным, но и придает ему особую окраску.

Таким образом, если геометрия зала такова, что отраженный звук приходит преимущественно от боковых стен, воспринимаемый слушателями динамический диапазон произведения будет более широк, а ведь именно он придает исполнению экспрессивность. "Другими словами, в традиционных залах фортиссимо звучит еще громче", - поясняет Юкка Пятюнен. Форма "обувной коробки" субъективно увеличивает диапазон между самыми громкими и самыми тихими пассажами произведения, что делает восприятие музыки более эмоциональным.

Так что теперь слава таких концертных залов, как Большой зал венского Музыкального общества, амстердамский Консертгебау или бостонский Симфони-холл - самых знаменитых "обувных коробок", - получила научное обоснование. И пусть с последних рядов этих залов музыкантов плохо видно, зато их отлично слышно.