Ακουστική Προσοµοίωση Τελετουργικών και ηµόσιων Χώρων της Αρχαίας Ελλάδας

Transcript

1 Ακουστική 2002 AcP015 Ακουστική Προσοµοίωση Τελετουργικών και ηµόσιων Χώρων της Αρχαίας Ελλάδας Σταµάτης. Λ. Βασιλαντωνόπουλος Ηλ/γος Μηχ/κός, Ε.Ε. Ι.Π Πανεπιστήµιο Πατρών Ιωάννης. Ν. Μουρτζόπουλος Αναπληρωτής.Καθηγητής Πανεπιστήµιο Πατρών ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η εικονική ακουστική, µε τις σύγχρονες εξελίξεις της τεχνολογίας των υπολογιστικών συστηµάτων και προγραµµάτων ακουστικής προσοµοίωσης, δίνει µια άλλη διάσταση στον τρόπο επίλυσης και παρουσίασης ακουστικών συµπεριφορών των χώρων. Η τεχνική αυτή µπορεί να βοηθήσει στην ακουστική ξενάγηση και µελέτη των ακουστικών ιδιοτήτων ηµόσιων και τελετουργικών χώρων της αρχαιότητας. Σε αυτή την µελέτη παρουσιάζονται παραδείγµατα εικονικής ανακατασκευής τέτοιων χώρων του αρχαίου ελληνικού κόσµου και προκύπτουν νέα ευρήµατα της ακουστικής τους συµπεριφοράς, ειδικότερα όσον αφορά την λειτουργικότητά τους και τον τρόπο επικοινωνίας. Acoustic simulations of Ritual and Public spaces of Ancient Greece Stamatis.L.Vassilantonopoulos Dipl.El. Eng., E.E.DI.P University of Patras John.N.Mourjopoulos Ass. Professor University of Patras ABSTRACT Modern acoustic, computer-based simulation methods achieve efficient analysis and representation of acoustic properties for different spaces. With these techniques, acoustic navigation and auralisation of various closed spaces of Ancient Greece has been developed. In this study, some examples of such auralisations are presented, together with findings concerning the functionality and modes of communication in such spaces.

2 Hellenic Institute of Acoustics (HELINA) Acoustics Εισαγωγή Η ακουστική προσοµοίωση χώρων της Αρχαιότητας είναι µια µέθοδος ανακατασκευής, και µελέτης µε την βοήθεια του ηλεκτρονικού υπολογιστή των παραµέτρων της ακουστικής. Αυτή σε συνδυασµό µε την εικονική ακουστική ακρόαση (auralisation), επιτρέπει την ακουστική ξενάγηση και διερεύνηση αυτών των χώρων. Μελετώντας λεπτοµερώς τις ακουστικές συµπεριφορές και έχοντας ταυτόχρονα άµεση ακουστική αντίληψη του σήµατος οµιλίας ή µουσικής [1], εξάγονται βασικά συµπεράσµατα για τον τρόπο επικοινωνίας και την χρήση των χώρων αυτών [2]. Σε αυτή την εργασία περιγράφεται ο τρόπος εφαρµογής της τεχνικής της ακουστικής προσοµοίωσης και τα αποτελέσµατά της. Εξετάζονται κλειστοί και ηµίκλειστοι χώροι της ελληνικής αρχαιότητας που επελέγησαν µε κριτήριο τις περιγραφές, και αφορούν διάφορες συγκεντρώσεις, οµιλίες, µυστηριακές τελετές, µουσικούς αγώνες κ.ά. Αυτοί οι χώροι δεν διατηρούνται σήµερα όπως ήταν στην αρχική τους µορφή και είναι µεγάλης ιστορικής σηµασίας. Τα αρχιτεκτονικά τους στοιχεία έχουν καταγραφεί από τις διάφορες αρχαιολογικές ανασκαφές [2]. Ολοκληρώνοντας αυτή την µελέτη αυτών, παραδείγµατα και εικονική ακρόαση παρουσιάζονται στην ηλεκτρονική διεύθυνση: 2. Μεθοδολογία Για την προσοµοίωση των ακουστικών χαρακτηριστικών των χώρων της ελληνικής αρχαιότητας ακολουθήθηκε η παρακάτω διαδικασία: 1. Έγινε επιλογή αντιπροσωπευτικών κτιρίων, µε ξεχωριστά ακουστικά χαρακτηριστικά και µεγάλης ιστορικής σηµασίας. 2. Συγκεντρώθηκαν και µελετήθηκαν σχέδια, πρακτικά αρχαιολογικών ανασκαφών, άλλες περιγραφές που δίνουν πλήρη εικόνα της γεωµετρίας, της χρήσης και των υλικών κατασκευής των χώρων όπως ήταν στην αρχική τους µορφή σύµφωνα µε τις διάφορες καταγραφές. 3. Έγινε επιτόπια µέτρηση στους αρχαιολογικούς χώρους για την διασταύρωση των γεωµετρικών στοιχείων. 4. Κατασκευάστηκαν ηλεκτρονικά τα γεωµετρικά µοντέλα των χώρων µε το εµπορικό σχεδιαστικό πακέτο AutoCad (έκδοση 14) και στη συνέχεια εισήχθηκαν οι γεωµετρικές συντεταγµένες των σηµείων στο εµπορικό πρόγραµµα ακουστικής προσοµοίωσης Catt-Acoustic [3] και κατασκευάστηκε ηλεκτρονικά το ακουστικό µοντέλο των χώρων. Για τις εικονικές ακροάσεις ακολουθήθηκε η αµφιωτική διαδικασία (binaural postproccesing) προσοµοίωσης των κρουστικών αποκρίσεων των χώρων [1], η οποία προέρχεται από την εκτίµηση των ηχογραµµάτων για τις επιλεγµένες θέσεις πηγής και δεκτών. Ο ξαναδηµιουργηµένος ήχος παράγεται από την συνέλιξη της κρουστικής απόκρισης µε ανηχόϊχα ηχογραφηµένο µονοφωνικό υλικό (σε 16-bit,44.1KHz Wavformat).

3 Ελληνικό Ινστιτούτο Ακουστικής (ΕΛΙΝΑ) Ακουστική Παραδείγµατα προσοµοιώσεων 3.1 Το Νεκροµαντείο του Αχέροντα Το Νεκροµαντείο του Αχέροντα, ένα από τα σπουδαιότερα της αρχαιότητας, βρίσκεται στη δυτική Ήπειρο, στο νοµό Πρέβεζας στη Βόρεια όχθη του ποταµού Αχέροντα. Οι αρχαίοι Έλληνες συχνά επισκέπτονταν τέτοια µέρη που πίστευαν ότι οδηγούσαν στον κάτω κόσµο για να πάρουν χρησµό από τα µαντεία που λειτουργούσαν εκεί. Οι χώροι του Νεκροµαντείου που εξετάζονται ακουστικά είναι µια υπόγεια αίθουσα (Σχ.1α) λαξευµένη σε βράχο (το ανάκτορο του Άδη και της Περσεφόνης) και πάνω από αυτή ένα ισόγειο τετράγωνο κτίσµα το οποίο αποτελείται από το κυρίως ιερό και παράπλευρους χώρους (Σχ.1β). α) β) Σχήµα 1. Τα ακουστικά µοντέλα του Νεκροµαντείου του Αχέροντα. 3.2 Η Στοά της Ηχούς (Echo Collonade) Η στοά της Ηχούς, βρίσκεται στον χώρο της Αρχαίας Ολυµπίας δίπλα από το ολυµπιακό στάδιο. Αρχικά ήταν δίκλιτη ωρικού ρυθµού και είχε στην πρόσοψη µία κιονοστοιχία που αποτελούνταν από 44 ωρικούς κίονες (Σχ.2). Όλες οι άλλες πλευρές της ήταν κλεισµένες µε τοιχοποιία διακοσµηµένη από ζωγραφιστούς πίνακες και γι αυτό λεγόταν και «ποικίλη». Ο περιηγητής Παυσανίας την αναφέρει σαν «επτάηχο» επειδή αν κάποιος φώναζε, η φωνή του επαναλαµβανόταν εφτά φορές ή ακόµη πιο πολλές. Η στοά ήταν χώρος συγκέντρωσης, περιπάτου και συζητήσεων καθώς και προστασίας του κοινού από την βροχή και την ζέστη. 3.3 Το Άβατον ( Εγκοιµητήριον ) της Επιδαύρου Το Άβατον η Εγκοιµητήριον είναι µια µεγάλη στοά που βρίσκεται στην αρχαία Επίδαυρο και περιλαµβάνεται στο κτιριακό συγκρότηµα του ιερού Ασκληπιείου της Επιδαύρου. Ο ισόγειος χώρος του Αβάτου που εξετάζεται ακουστικά είχε δύο βασικά τµήµατα: το ένα τµήµα ήταν ένας κλειστός χώρος, σκοτεινός όπου µόνο οι µυηµένοι ασθενείς είχαν πρόσβαση και καταλάµβανε το µισό του ολικού µήκους της στοάς έχοντας ακριβώς στην µέση ένα ισχυρό τοίχο που χώριζε το κτίριο κατά µήκος σε δύο µέρη και το άλλο τµήµα ήταν ένας ηµίκλειστος χώρος που χρησίµευε σαν χώρος

4 Hellenic Institute of Acoustics (HELINA) Acoustics 2002 διηµέρευσης των πιστών. Στην µπροστινή πλευρά το Άβατο είχε µια κιονοστοιχία µε 31 Ιωνικούς κίονες και διαφράγµατα (Σχ.3). α) β) Σχήµα.2. α) 3-D απεικόνιση και β) κάτοψη της στοάς της Ηχούς. Σχήµα 3. Τρισδιάστατη απεικόνιση του µοντέλου της στοάς του Αβάτου µε τις θέσεις πηγής S1 (A0) και δεκτών στον κλειστό χώρο. 4. Αποτελέσµατα Από τις προσοµοιώσεις τόσο του υπόγειου (9) όσο και του ισόγειου χώρου (12) του Νεκροµαντείου του Αχέροντα (Σχ.1) υπολογίστηκαν διάφορες ακουστικές παράµετροι όπως RASTI, EDT, T-30, SPL (για στάθµη πηγής 70dB-SPL), D-50,C-80 [4,5,6] κ.λ.π. Τα αποτελέσµατα έδειξαν ότι και οι δύο χώροι είναι ακουστικά «ξηροί» [2], µε χαµηλή αντήχηση (υπόγειο 0.24s και ισόγειο 0.50s) πράγµα που τους καθιστά κατάλληλους για επικοινωνία οµιλίας, και επιτρέπει την καλή καταληπτότητα για τις περισσότερες θέσεις ακρόασης. Επίσης από τα αποτελέσµατα φαίνεται ότι η πλήρης ακουστική αποµόνωση του κυρίως ιερού σε συνδυασµό µε τον χαµηλό περιβαλλοντικό θόρυβο και το απόλυτο σκοτάδι (όπως προκύπτει από τις ιστορικές καταγραφές ), επέτρεπαν την επικοινωνία οµιλίας χαµηλόφωνα και από διαφορετικές θέσεις, αποπροσανατολίζοντας έτσι τον προσκυνητή που σε συνδυασµό µε την διαδικασία µύησης δηµιουργούσαν ένα είδος έκστασης καθιστώντας έτσι αυτούς τους χώρους λατρευτικούς και µυστηρίου σκοπό για τον οποίο εξάλλου προορίζονταν. Στην στοά της Ηχούς έγιναν 10 προσοµοιώσεις για τυπικές θέσεις πηγής και δεκτών όπως φαίνονται στο Σχήµα 2β και εκτιµήθηκαν οι ακουστικές παράµετροι όπως: RASTI, SPL (για στάθµη πηγής 70dB-SPL), D-50,C-80 κ.λ.π., λαµβάνοντας υπ όψιν ότι ο χρόνος αντήχησης µόνο προσεγγιστικά [4] µπορεί να εκτιµηθεί από τον κεντρικό χρόνο (T S ), αφού η στοά είναι ηµίκλειστος χώρος. Όπως δείχνουν τα αποτελέσµατα φαίνεται ότι αυτός ο χώρος µε την επαναλαµβανόµενη ηχώ, ήταν περισσότερο για τουριστική επίδειξη (ζωγραφιές στους τοίχους) παρά για επικοινωνία

5 Ελληνικό Ινστιτούτο Ακουστικής (ΕΛΙΝΑ) Ακουστική 2002 οµιλίας. Η καταληπτότητα οµιλίας περιορίζονταν σε µια ακτίνα 5m γύρω από τον οµιλητή, αλλά στην πράξη αυτή η απόσταση ήταν ακόµη µικρότερη λόγω της πιθανότητας ύπαρξης ψηλού περιβαλλοντικού θορύβου (σύµφωνα µε τα ιστορικά στοιχεία). Αυτό σηµαίνει ότι θα µπορούσαν να συγκεντρωθούν περίπου 300 άτοµα να ακούσουν έναν οµιλητή, µε την προϋπόθεση ότι δεν θα µιλούσαν άλλοι ούτε θόρυβος θα υπήρχε στην αίθουσα. Για την στοά του Αβάτου έγιναν συνολικά 9 προσοµοιώσεις (6 για τον κλειστό και 3 για τον ηµίκλειστο χώρο). Από αυτές εκτιµήθηκαν οι ακουστικές παράµετροι RASTI, SPL (για στάθµη πηγής 70dB-SPL), D-50,C-80,LEF, κ.λ.π. Εξετάζοντας τα αποτελέσµατα που προέκυψαν κατά την προσοµοίωση του κλειστού χώρου της στοάς του Αβάτου, διαπιστώθηκε ότι, ο στενόµακρος και ψηλός αυτός χώρος που προοριζόταν για την εγκοίµηση των ασθενών, είναι ακατάλληλος για οµιλία και προσφέρεται µόνο για εκκλησιαστική µουσική (ύµνοι, ψαλµοί κ.λ.π.). Αυτό οφείλεται στον ψηλό χρόνο αντήχησης (~3s), στο ψηλό διάχυτο πεδίο, που σε συνδυασµό µε τις ψηλές πλευρικές ανακλάσεις (µέσος όρος 40%) στους τοίχους και στην οροφή, δίνουν την αίσθηση ενός «πολύ ζωντανού» και µε ακουστικό βάθος χώρου. Τα παραπάνω έχουν σαν αποτέλεσµα να περιορίζεται η καταληπτότητα και η ευκρίνεια λόγου σε χαµηλές τιµές (< 40%). Ο ηµίκλειστος χώρου του Αβάτου, που προοριζόταν για την διηµέρευση των ασθενών, δείχνει ότι δεν είναι κατάλληλος για οµιλία. Αυτή περιορίζεται σε µία απόσταση όχι µεγαλύτερη των 3-4 m γύρω από τον οµιλητή. Ο ψηλός χρόνος αντήχησης (υπολογίστηκε προσεγγιστικά ~ 1.3 s), οι αυξηµένες πλευρικές ανακλάσεις στους τοίχους και κίονες του Αβάτου καθώς επίσης και κάποιες τρίτης τάξεως καθυστερηµένες ανακλάσεις από τους απέναντι πλευρικούς τοίχους επιδρούν αρνητικά στην καταληπτότητα και ευκρίνεια λόγου. Επιπλέον η αύξηση του περιβαλλοντικού θορύβου επιδεινώνει ακόµη περισσότερο την επικοινωνία λόγου µε την αύξηση της απόστασης από τον οµιλητή. 5. Συµπεράσµατα Από την εξέταση των ακουστικών παραµέτρων στα κλειστά και ηµίκλειστα αρχαία ελληνικά κτίρια (έχουν γίνει αντίστοιχες µελέτες στο ναό του Ολυµπίου ιός, στην ιερά οικία της ωδώνης, κ.ά.) φαίνεται ότι, τα ακουστικά χαρακτηριστικά κάθε χώρου αξιοποιούνται διαφορετικά, χωρίς ειδικές ακουστικές παρεµβάσεις, προκειµένου να επιτευχθεί κάποιο επιθυµητό αποτέλεσµα. Συγκεκριµένα ο υπόγειος και ισόγειος χώρος του Νεκροµαντείου του Αχέροντα ήταν χώροι υποβλητικοί δηλώνοντας τον λατρευτικό τους χαρακτήρα, πέραν από την αρχιτεκτονική τους δοµή, µε την ξηρότητα του ήχου οµιλίας λόγω του πολύ µικρού βαθµού αντήχησης και της ψηλής απορρόφησης, δίνοντας έτσι στον επισκέπτη προσκυνητή ταυτόχρονα µε τη διαδικασία µύησης την αίσθηση του µυστηρίου. Αντίθετα ο χώρος της στοάς της Ηχούς δίνει µια άλλη ξεχωριστή ηχητική διάσταση για τον επισκέπτη, λόγω της γεωµετρικής της διάταξης, παρουσιάζοντας ένα ηχητικό εφφέ (επανάληψη του ήχου), πράγµα το οποίο επιβεβαιώνει τα όσα αναφέρει ο περιηγητής Παυσανίας. Όπως είναι προφανές, το φαινόµενο αυτό της Ηχούς δηµιουργούσε, αρνητικά αποτελέσµατα στην επικοινωνία λόγου των επισκεπτών που συγκεντρωνόντουσαν, περιορίζοντας έτσι την καταληπτότητα οµιλίας σε αποστάσεις µικρότερες των 5 µέτρων γύρω από τον οµιλητή. Η στοά του Αβάτου της Επιδαύρου δηλώνει και αυτή το τελετουργικό της χαρακτήρα, παρουσιάζοντας γενικά ψηλούς δείκτες αντήχησης, ψηλές πλευρικές και

6 Hellenic Institute of Acoustics (HELINA) Acoustics 2002 διάχυτες ανακλάσεις, καθώς επίσης και κάποιες καθυστερηµένες ανακλάσεις που µειώνουν την ηχητική ποιότητα περιορίζοντας έτσι την καταληπτότητα και την ευκρίνεια λόγου και καθιστώντας τον χώρο κατάλληλο για τον σκοπό τον οποίο προορίζεται (ύµνοι, ψαλµοί). Από τα στοιχεία που συγκεντρώθηκαν (από τις προηγούµενες προσοµοιώσεις που περιγράφηκαν πιο πάνω) εξάγεται ένα γενικό διάγραµµα (Σχ.4) που δείχνει τον χρόνο αντήχησης (RT) σε σχέση µε τον όγκο για τους κλειστούς ηµόσιους και τελετουργικούς χώρους της ελληνικής αρχαιότητας. Στο ίδιο διάγραµµα δίνονται επίσης κάποιες ενδεικτικές τιµές του RT για τους ηµίκλειστους χώρους που εξετάστηκαν. Το διάγραµµα αυτό ενισχύει τα προηγούµενα επιχειρήµατα που συζητήθηκαν δείχνοντας ότι τα κλειστά κτίρια µεγάλου όγκου δεν σχεδιαζόντουσαν µε σκοπό την βέλτιστη επικοινωνία οµιλίας. Η τιµή του χρόνου αντήχησης αυξάνει γραµµικά µε τον όγκο και δεν µετριάζεται µε την αύξηση της ολικής απορρόφησης, δείχνοντας έτσι ότι δεν χρησιµοποιείτο στη ανοικοδόµηση αυτών των χώρων ειδική φροντίδα - επεξεργασία της ακουστικής. 6 ΧΡΟΝΟΣ ΑΝΤΗΧΗΣΗΣ (sec) ΟΓΚΟΣ ( m 3 ) Σχήµα 4 Σχέση µεταξύ του υπολογισµένου χρόνου αντήχησης και του όγκου των όλων των χώρων που µελετήθηκαν. 1. Νεκροµαντείο του Αχέροντα υπόγειος χώρος, 2. Νεκροµαντείο του Αχέροντα ισόγειος χώρος, 3.Το Άβατον της Επιδαύρου κλειστός χώρος, 4.Ναός του ιός κλειστός χώρος, 5.Το Άβατον της Επιδαύρου (*), 6. Στοά της Ηχούς (*), 7. Ναός του ιός (*), (*) Εκτιµήσεις για ηµίκλειστους χώρους. Αναφορές [1] Blauert. J., 1997, Spatial Hearing: The psychophysics of human sound localization, MIT Press, Cambridge, USA. [2] Vassilantonopoulos. L. S., Mourjopoulos. N. J., 2001, Virtual acoustic reconstruction of ritual and public spaces of Ancient Greece, Acoustica, pp , 87. [3] Catt-Acoustic v7.0, 1998, User s Manual, Gothenburg, Sweden. [4] Cremer. L., Müller. A. H., Schultz.T., 1982, Principles and Application of Room Acoustics, Applied Science, London, Volume 1. [5] Kuttruff.H., 1991, Room Acoustics, Third edition Elsevier Applied Science. [6] ISO 3382, 1997(E), Acoustics-Measurement of the Reverberation time of rooms with reference to other acoustical parameters. 7