Kõlakoda — kõlakoja kaja sõltub ümbritsevast kultuurist

Tiit Kändler EPL/teadus.ee

Rooma Panteon on ainulaadne ehitis. See on alt kui tünnisõitjate tünn, silindriline. Pealt aga on silinder kaetud poolkeraga. Keiser Hadriandus, kes selle ehitise projekteeris, on Rooma linna lasknud ehitada veel teise vähemalt sama omapärase ehitise. Seda hoonet tuntakse Hadrianuse mausoleumi nime all.

Panteoni lagi on betoonist – ehitusainest, mida roomlased tundsid, ent mis pärast Rooma riigi langust unustati sootumaks. Panteoni laes on ringikujuline auk. Küllap selleks, et valgustada hiiglaslikuna tunduvat ruumi. Kuid hiljuti tuldi välja hüpoteesiga, et see auk laes tegi Panteonist omapärase hiiglasliku päikesekella. Kindlasti hoidis too auk kokku betooni, nõrgestamata koorikut kuigivõrd. Tavaliselt räägitaksegi Panteoni betoonkatusest. Miks aga unustatakse akustika? Panteonis on sammudelgi kummaline kaja, eriti siis, kui seisate ruumi keskel, kus iga sein ja  ka lae tipp on teist võrdsel kaugusel. See muudab helid omamoodi müstiliseks, sest tavaliselt sellist järelkajade koosmõju ei kohta. Ameerika avangardistlik helilooja John Cage on ütelnud umbes nii, et kui uuendad oma loomingus 20 protsenti, siis kaotad 80 protsenti kuulajatest. Kõlakodade ehk ruumide kohta, kus muusikat esitatakse, kehtib see veel rangemalt, sest heli levimist seal reguleerivad füüsikaseadused ja meie kõrvakuulmise füsioloogia.  Siin midagi muuta oleks riskantne.

Silbitamine on vältimatu

Kontserdisaal on tegelikult peeglisaal, ainult et nende peeglite pealt ei saa inimene end näha, küll aga muusika kaja kuulda. Kui heli satub tahkele ja kõvale pinnale, siis peegeldub see ja jõuab nõnda kuulaja kõrva ühes heliga, mis jõuab sinna otse esinejalt. Kivisein, klaas, puit ja krohv peegeldavad heli üsna väheste kadudega. Nõnda tekib ruumis leviv heli tegelikult  tuhandete peegeldunud ja otse levinud helide koosmõjul. Kontserdisaalis neelavad heli tõhusalt vaid tooliread ja kuulajad. Nii sõltubki kuulajani leviva heli kvaliteet ka sellest, kui palju on saalis kuulajaid. Täpsemalt öeldes sellest, millist saalitäituvust on akustikud saali projekteerides silmas pidades. 1980. aastatest on akustikud hakanud üha enam arhitektidega koos töötama, mis on viinud vähem riskantsete saalilahendusteni. 

Modernse arhitektuuri koht on õues, mitte kontserdisaalis, arvavad akustikud. Kuulmisaparaat peab hakkama saama kogu selle helide virvarriga, mis kuulaja peale langeb. Kuna inimesel on kaks kõrva, saab ta heli lähtesuuna kindlaks teha. Kuidas see täpselt käib, pole küll teada, kuid püüdke heli lokaliseerida, kui teil üks kõrv on lukus või selle lihtsalt käega kinni katate. Ometi on meie kõrvade vahekaugus vaid paarkümmend sentimeetrit.  Ja lokaliseerida suudab inimene selle siis, kui heliallikast lähtuva heli tugevus on vaid tühine osa peegelduva heli kogutugevusest, võib-olla vaid viis protsenti. Just see ime võimaldabki meil üldse kontserdisaalis muusikat nautida. Tavaliselt kuulame muusikat või kõnet, mis koosneb lühikestest silpidest või nootidest, mis muutuvad ajas. Meie aju suudab selle muutuva jada kaudu välja peilida, kust heli tuleb. Palju raskem on lokaliseerida pidevat  heli – katsuge kindlaks teha, kuskohas just täpselt ventilaator sahiseb.

Nii et silbitamine ja noodistamine pole mitte harrastus, vaid hädavajalik, et helisid üldse korralikult tajuksime. Just silbitamise tõttu surub meie kuuldeaparaat alla helipeegeldused. Me küll tajume ka varaseid peegeldusi, kuid ei ole nende mõjust teadlikud. Evolutsiooni käigus arenes välja võime kuulda heliallikat – see oli ellujäämiseks vältimatu.. Katedraalis kuuleme muidugi kajasidki,  nagu on tajunud igaüks, kes mõnes kirikus käinud. Kuid kuuleme seetõttu, et katedraali seinad ja lagi on meist ikkagi kaugel ning ajavahe kaja ja otsese heli vahel nii suur. Heli, mida me seal kuuleme, nimetatakse reverberatsiooniks ehk järelkõlaks. See tekib igas ruumis, kuid pisemates me seda ei kuule, sest aju ei lahuta järelheli põhihelist. Kirikus on lugu tegelikult keerulisem. Nagu kirjutab Tartu observatooriumi teadlane  Jaan Pelt ajakirjas Horisont, on iga orelivile summutus- ja võimenduspiirkond isesugune. Piirkondade paigutuse määrab nii pühakoja geomeetria kui ka inimeste hulk ja paigutus. Igal kirikul on oma konkreetne häälestus. Ühes kirikus võib teatud helistikes laulmine olla lihtsam, teistes jälle raskem. Nii võivad näiteks otse tuleva laine ja peegeldunud laine tihendused olla vastasfaasis, mistõttu peegeldunud laine summutab osa otselainest. Kirik on justkui filter, mis eraldab ühed sagedused teistest. Peegeldumisel tekkivad seisevlained jäävad helisema. Selleks peab kahe seina vahele mahtuma täisarv kordi laineharju. Seetõttu püüdlesid keskaegsed ehitusmeistrid selle poole, et kirikus esitatava puhul oleks eelis la-minoor helistikul.

Järelkõla olgu optimalne

150–100 aasta eest ehitati kontserdisaale ajaloolisest kogemusest lähtudes ja akustika  pandi paika katse-eksituse meetodil. Kuna mingeid arvutusi ei tehtud, tuli iga kord jälle justkui otsast alustada. Ruumiakustika kui teadus sai alguse umbes 1900. aasta paiku. 1895. aastal sai Harvardi ülikooli füüsik Wallace Clement Sabine ülesandeks uurida ülikooli uue kunstimuuseumi saali hirmuäratavalt kehva akustikat. Sabine kahtlustas järelkõla, ent otsustas asja põhjalikumalt uurida. Nõnda jõudis ta fundamentaalse valemi, Sabine’i võrrandini,  mille kohaselt on järelkõla aeg võrdeline ruumi ruumalaga, jagatuna heli neelava materjali hulgaga. See võrrand on siiani ruumi akustilise plaanimise aluseks. Kõnealune loengusaal tuli kõigest hoolimata siiski lammutada. Selleks, et kõne oleks arusaadav, peab järelkõla olema lühike: tüüpiliselt 0,8 ja 1,0 sekundi vahel. Sümfooniakontserdisaali optimaalne järelkõla aeg on kaks sekundit. Muusika puhul lisab järelkõla värve. Nii ei ole puupüsti saal just  kõige parem paik muusika nautimiseks, sest seal on järelkõla optimaalsest lühem. Ka peab saali lagi olema kõrgem kui puhtalt visuaalsest seisukohast võiks olla. Ruumala peab olema parajalt suur. Kui XX sajandi esimesel poolel hakati kontserdisaale istmeid suurendades mugavamaks tegema, läks nende akustika paigast. Heli neeldumist hinnati lihtsalt üle. Lahenduseks on lae tõstmine, kuid kes ikka hakkaks tõstma hirmkalli  saali lage. Psühholoogilisest küljest asja uurides jõuti järeldusele, et muusika selgus sõltub kuulaja kõrva varem ja hiljem saabunud helide omavahelisest suhtest. Nendeks uuringuteks valmistati Göttingenis ja Berliinis 1970. aastatel koguni inimese kunstpead, mille kõrvad olid varustatud mikrofonidega. Nende tummpeade abil saadi täpselt mõõta järelkajade saabumise aega. 

Kuid kontserdisaal pole ainult arhitekti ja akustiku looming, see sõltub ka tellijast – ja siin lisanduvad mängu pragmaatilised aspektid. Kui aga saal on ehitatud, pole selle akustikat just lihtne parandada. Paraku tähendab kehv akustika ka majanduslikku kaotust. Sabine’i valem ei ütle midagi saali kuju kohta, ent kõige lollikindlam on siiski ehitada täisnurkne karpsaal. Või siis terrassidega saal. Ühendkuningriigi Bathi ülikooli arhitektuuri ja  tsiviilehituse osakonna lektor Michael Barron arvab, et akustika intensiivse uurimise periood on otsas. Kuid hääbumas on ka ultrakonservatiivse projekteerimise ajastu. Nii näiteks ehitatakse Pariisis plaanide kohaselt 2012. aastaks filharmoonia kontserdisaal, kus püütakse saavutada muusika selgust ühes järelkaja rikka mõjuga, laotades istepingid suuremale pinnale. Nii tahetakse püüda kaks vastassuunas tegutsevat kärbest ühe hoobiga. Näis, kuidas  see õnnestub.

 

Kui sulle meeldis see postitus jaga seda oma sõpradega

[LoginRadius_Share]
 

Leia veel huvitavat lugemist

Värske Rõhk
Hea laps
LR
Keel ja kirjandus
Akadeemia
Kunstel
Muusika
Õpetajate leht
Täheke
TeaterMuusikaKino
Vikerkaar
Looming