Short Press Release GALAXY OPENING 1-4 March 1995
Prof. G. Vermeir, Laboratory for Building Physics, K.U.Leuven E. Desart, Technical Manager, GERBER Belgium
GALAXY STUDIO’S: BUILT FOR SILENCE, BUILT FOR MUSIC
Acoustic requirements When arriving at this location the audience certainly experienced the quiet green field site. This is a rather exceptional location. In many cases easy access is a reason to situate studios near to city centres or in more noisy environments. But the location of the GALAXY studios not only fulfils all requirements for easy access but combines this with a very low environmental noise disturbance. This decision drastically reduced the problem of exterior noise or vibration reduction which is in many cases of major concern. But no risks are taken: a high sound insulation is guaranteed for all façades and especially for the exceptionally large window panes looking out over the surrounding country side. This was necessary in order to achieve the extremely low background noise level necessary for sound recording and processing facilities of the highest standards. The involvement of our Laboratory started at the occasion of some preliminary discussions with the design team on the requirements for the internal airborne-sound insulation. The idea was to create the possibility to operate with all recording and processing facilities in parallel. It was obvious that this would put extremely high demands on the mutual sound insulation qualities. An elaborate analysis of the sound levels in the already existing studio confirmed our idea of an overall sound insulation value in excess of 90 dB. Interior sound insulation The airborne-sound insulation strongly depends on the frequency. Generally the sound insulation has lower values for the lower frequency bands as a consequence of the law of inertia. But double and multiple layer light-weight constructions emphasise this tendency. As the solution we proposed a double construction of plain, heavy concrete brickwork. The airgap between the two leafs had to be large enough and had to be filled with sound absorbing materials. Any ‘hard’ coupling between two adjacent volumes had to be avoided. So, it was decided to mount the separate concrete volumes on springs and to support the load-bearing concrete brick walls of concert studio 3 by an intermediate resilient layer. This was also suggested for the whole floor construction. An easy visual contact between the different rooms was considered as an essential planning requirement. This would ask for an extremely high sound insulation for the glass openings. But double glazing constructions are affected by several vibro-acoustic phenomena: coincidence for both panes, low internal damping of glass as material, mass-air-mass resonance, cavity resonance,... It was decided to counter these problems by an exceptional double glazing: very heavy laminated glass panes (up to 11 cm thickness!) with large
separating distances and high absorption of the cavity borders. However, the surface weight still remains only one third of concrete leafs, but the large cavity width should compensate the lower weight. Interior Acoustics The preferred values for the reverberation time are known from our experience and from the references in literature. For control rooms, a reverberation time of 0.2 to 0.3 s is preferable. Slightly larger values are given for the larger volumes. As for the sound insulation, the reverberation time depends on the frequency. In most rooms larger values are found for the lower frequency bands. Normally some increase in the lower frequency band is tolerated but even then we where confronted with the problem to achieve the desirable very short low frequency reverberation time. After all, the massive concrete ‘bunkers’ are much more reflecting then any other light-weight construction. So, the low frequency reverberation time had to be achieved by using large amounts of thick absorbent layers on wide cavities combined with the Helmholtz principle. Very special attention had to be paid to the large concert hall studio. The requirements and the design procedure where very similar to the design of a small concert hall. The intention was to achieve a good natural sound with enough reverberance and without any negative effect of delayed or flutter echoes. For a maximum flexibility preference was given to a rather high reverberation time which could be lowered by use of removable curtains. The acoustical design of the concert studio was analysed by various means. Earlier experiences in the field of room and studio acoustics and some literature showed the way. For comparison other studios where visited and objectively compared by measurement. Laboratory experiments were arranged to measure the sound absorption of the possible finishings and many intermediate measurements during construction and finishing were performed for tuning the final result. Additionally, the room acoustic ray-tracing software of the K.U.Leuven was used for a more detailed analysis of the project. This ‘EPIKUL’ raytracing software allows to simulate the sound wave propagation in the enclosed space. The global analysis resulted in the actual concert studio 3. The necessary sound absorption is realised at the end wall and one side wall. The end walls have sound absorbing coverings with varying cavity depths. The façade wall has painted light-weight absorptive wall panels between the windows. These are mounted over a cavity. But the most obvious elements are the sound diffusing curved plexi-panels.
Additional sound absorption will be possible by a double folded heavy curtain which can be stored in a covered space. This will allow for some variation in reverberation time at the wish of the user.
B1
EPIKUL Ray-Tracing Model GALAXY (variant)
Acoustic Performances
global sound level difference [dB]
The performance tests on sound insulation involved the use of very sensitive microphone sound level difference CONTROL ROOM 1 / STUDIO 1 140 equipment with an especially low background noise (-2.5 130 dB(A) ! ). High quality 120 frequency analysers were used. 110 But it seemed impossible to 100 obtain the correct values for the 90 level differences even with a 80 source level of 112 dB(L) 70 (continuous white noise 60 equivalent to 105 dB(A)). This 50 problem was solved by use of a 40 MLSequence-technique. By this 30 global level difference 95.6 dB(A) measuring technique, a correct 20 16 31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 sound level difference was obtained for the frequency bands frequency [Hz] up to 1000 Hz. For 2000 and 4000 Hz minimal values can be given. Finally, we conclude that the global sound insulation exceeds 95.6 dB(A) between CONTROL ROOM 1 and STUDIO 1. The evaluation of the room acoustic qualities was performed with the same MLSequencetechnique. The charts show the reverberation time to be in accordance with the early design goals. For instance in control room 1 we obtained a reverberation time of 0.21 s nearly frequency independent! The following table shows the nominal values for the reverberation time as measured until now. reverberation time CONTROL ROOM 1 1
nominal reverberation time T (s, average T500, T1000) concert studio 3 (actual 2.2 value empty room without additional curtain for variable acoustics) control room 3 0.19 studio 1 0.31 control room 1 0.21 booth 1 0.17
reverberation time [s]
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 63
125
250
500
1000
frequency [Hz]
2000
4000
Geachte heer Volksvertegenwoordiger, Geachte Heer Burgemeester, Geachte Schepenen, Geachte Genodigden, Dames en Heren, In een korte mededeling willen wij u even onderhouden over de fundamentele rol die de geluidisolatietechniek en de zaalakoestiek gespeeld heeft bij het uitwerken van dit zeer uitzonderlijk projekt. Wat de huidige digitale opname techniek in de eerste plaats nodig heeft is stilte, absolute stilte. Voor digitaal opnamewerk moeten alle geluiden vanuit de omgeving, geluid van installaties, geluid uit andere opnameruimten, gereduceerd worden tot beneden het hoorbare, pas dan kan opnamewerk aanvatten. De locatie van de GALAXY studios is daarom zeer gelukkig en bijzonder logisch. Vele complexen worstelen immers met het bijzonder moeilijke probleem om lawaai en trillingen uit de omgeving buiten te houden. Dit is zoals U op deze rustige groene plek kan ervaren geen probleem. Maar toch werden geen risico’s genomen. U hebt al gezien welke inspanningen gedaan werden om de gevelisolatie te realiseren voor de prachtige grote ramen die uitkijken over het landschap. De bijzondere voorzieningen in verband met de ventilatie hebt U al kunnen zien. De grote zorg was echter om parrallel gebruik van alle faciliteiten mogelijk te maken. U kunt zich dit al voorstellen: een klassieke gitarist geconcentreerd aan het werk in een moeilijke passage en in een naburige opnamecel een drummer die uit de bol gaat op zijn drumstel. Was dit wel realistisch ? Met deze zorg is men eerst naar E. Desart gestapt en nadien werd ook aan ons gevraagd om samen deze opgave te vertalen in fysische vereisten, in objectieve cijfers. Al gauw kwam uit de bus dat een geluidisolatie van 90 dB noodzakelijk zou zijn. Vooral de lage frequenties vragen daarbij om uitzonderlijke oplossing. Zware dubbele betonwanden werden noodzakelijk geoordeeld, gescheiden door een brede spouw, gevuld met minerale wol. Als bijkomende lastige eis werd gesteld dat alle ruimten zonder enige onderlinge starre koppeling dienden gerealiseerd te worden. Dit is geen eenvoudige opgave gebleken en veel zorg en creativiteit was nodig om dit waar te maken in ruimten waar zoveel uitrusting een plaats moet vinden. Speciaal was ook de eis om de 90 dB te behalen voor de grote beglaasde openeningen. Deze zijn noodzakelijk voor een vlot onderling visueel contact
tussen de ruimten. E. Desart zal U hierover enige cijfers van maten en gewichten geven. Het principe is twee uitzonderlijk zware glaspanelen gescheiden door een zeer brede sterk gedempte spouw. Een tweede grote zorg was: hoe moeten de ruimten afgewerkt worden, en wat is in akoestische termen de wenselijke nagalmtijd? De streefwaarden werden vastgelegd op basis van onze ervaring in vele andere projecten en in een studio project als VTS, op basis van vergelijkende bezoeken in andere studio’s zoals deze van de BRT. Voor alle studios en controleruimten zou gewerkt worden naar een nagalmtijd van 0.2 tot 0.3 s maar dit echter vrijwel onafhankelijk van de frequentie. Vooral dit laatste was weer een bijzondere eis: de zware grijze, gepleisterde bunkers zijn immers perfect laagfrequent reflecterend. Het heeft daarom heelwat volume, minerale wol en vindingrijkheid gekost om de laagfrequente galm te onderdrukken. Een derde grote zorg was de grote concertstudio 3. Het ontwerp ervan was zeer sterk verwant aan het ontwerp van een kleine concertzaal: de musici verlangen een mooie natuurlijke ruimtelijke klank zonder nadelige echos of reflecties die klankkleuring kunnen veroorzaken. Om dit te bereiken hebben wij geen moeite gespaard: proeven op verplaatsing, luistertesten, materiaalbeproeving in labo en voortdurende controlemetingen hebben ons toegelaten om de hal te ‘tunen’. De meest opvallende elementen zijn uiteindelijk de gekromde plexi diffusoren aan het plafond geworden. Eerstdaags komt er nog een gordijn dat zal toelaten om de nagalmtijd aan te passen aan de wensen van de gebruiker. Aan de Universiteit ben ik bijzonder begaan met zaalakoestiek. Hier ziet U het ruimtelijk model van de GALAXY HAL. Wij hebben stralentrekprogrammatuur ontwikkeld die toelaat om de geluidvoortplanting in een ruimte na te bootsen vooraleer zij gebouwd werd. Wij hebben dit uiteraard graag ook voor dit project in een toepassing omgezet.
Resultaten Aan het einde van het verhaal komt uiteraard de vraag of de doelstellingen van een aantal jaren geleden bereikt werden. De Engelsen zeggen ‘the proof of the pudding is the eating’ of anders gezegd hoe reageren de gebruikers? Misschien is het nog wat vroeg om hierop te antwoorden. Straks zal U gedemonstreerd worden hoe hoog de geluidisolatie wel is. Maar om nu niet in subjectieve superlatieven te vervallen is er maar een middel : de meting van de prestaties, meten is weten.
Het bleek echter bij de uiteindelijke evaluatie van een paar weken geleden dat zelfs met en globaal niveau van 112 dB(L) niet tot een nauwkeurige bepaling van de geluidisolatie kon overgegaan worden in het frequentiegebied dat ons aanbelangt. De allergevoeligste microfoon van het labo volstond niet. Zo wordt het voor ons natuurlijk extra boeiend...Wat mag dan wel het geluidisolatieverloop zijn? Dit was wetenschappelijk een mooie kans om een techniek aan te wenden die ik kort kan beschrijven. De werkwijze is dat de computer een welbepaald en bekend signaal uitzendt. Via digitale technieken gaan wij op zoek naar het uitgezonden patroon dat in de achtergrondruisruis van de apparatuur verborgen zit. Wij proberen dus toch te kijken in koffiedik. Maar ik moet wel zeggen dat ruis hier een beladen woord is: de gebruikte microfoon laat immers toe om zelfs een niveau te meten dat tot globaal 5 dB(A) onder de grens van de menselijke gehoorwaarneming ligt. De grafiek toont het resultaat: wij kunnen garanderen dat de geluidisolatie minstens 95.6 dB(A) bedraagt! Verder werd natuurlijk ook nagegaan welke nagalmtijden gerealiseerd werden. Hier ziet U het resultaat van een dergelijke meting, samen met het verloop van de nagalmtijd a.f.v. de frequentie voor de controlekamer 1 en de grote studio 3. De objectieven zijn hier zonder meer behaald. Uiteraard is hier nog meer over te vertellen en wij plannen om deze ervaring uit te schrijven onder de vorm van een wetenschappelijke publicatie. Maar als afsluiting wil ik namens ons beide een speciaal woordje richten tot het GALAXY team. Wij hebben ervan genoten om aan dit project te werken ondanks de soms onmogelijke deadlines en het veelvuldige meetwerk en besprekingen op de meest onmogelijke momenten. Misschien begonnen wij ons ook al wat lid te voelen van deze heel grote familie. Wij wensen U het allerbeste voor de toekomst, met dit prachtig instrument. Nu is het aan muzikanten, geluidingenieurs, technische staf en alle betrokkenen om gebruik te maken van de mogelijkheden die dit merkwaardige project biedt. Jullie hebben bewezen dat dromen nodig zijn om tot grootse prestaties te komen!
