Οι μετρήσεις είχαν δείξει εντελώς άλλα από αυτά που επιθυμούσαν οι τρεις ερευνητές. Κλεισμένοι για μέρες σε ένα άχαρο, μικρό δωμάτιο, τον θάλαμο ηχομόνωσης του Εργαστηρίου Αρχιτεκτονικής Τεχνολογίας στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο της Θεσσαλονίκης, μαζί με γεννήτριες θορύβου, μικρόφωνα, υπολογιστές, και διάφορα είδη αγγείων, κυρίως πήλινα πιθάρια αλλά και μπουκάλια ή βάζα, έπαιρναν μετρήσεις και μελετούσαν τις γραφικές παραστάσεις που αυτές έδιναν. Ηθελαν να καταλάβουν την επίδραση που έχουν τέτοια αντικείμενα στην ακουστική του χώρου.
Με αυτό το θέμα είχε ασχοληθεί από το 1863 ήδη ο Hermann von Helmholtz, ένας από τους τελευταίους πανεπιστήμονες της Ευρώπης, και στη συνέχεια πολλοί ερευνητές που χρησιμοποίησαν προχωρημένα Μαθηματικά αλλά και πολύ εξελιγμένα ηλεκτρονικά μηχανήματα για να καταλάβουν το πώς θα μπορούσαν να βελτιώσουν την ακουστική κλειστών αιθουσών αλλά και ανοικτών θεάτρων. Επί ενάμιση αιώνα γίνονται προσπάθειες με ειδικά κοίλα δοχεία, κυλινδρικά ή σφαιρικά.
Ονομάζονται «συνηχητές» Helmholtz και διεγείρεται σε έντονες παλμικές κινήσεις ο αέρας στο εσωτερικό τους με ακουστικά κύματα μιας κυρίως συχνότητας που ονομάζεται και «κεντρική» για το κάθε δοχείο. Μόνο που αιώνες πιο πριν οι Αρχαίοι Ελληνες και οι Ρωμαίοι είχαν καταφέρει να κάνουν εκπληκτικές βελτιώσεις σε αυτό το θέμα, χωρίς, εννοείται, να διαθέτουν τις σημερινές ευκολίες.
Υπόθεση μιας περισπωμένης
Πόσο καλλιεργημένο όμως ήταν άραγε το κοινό της εποχής ακουστικά; Εχει σωθεί, επάνω σε αυτό, μια εκπληκτική ιστορία για τον άτυχο (ή και κάπως άτεχνο;) ηθοποιό Ηγέλοχο, που έκανε λάθος και στην απαγγελία του τόνισε με τη φωνή του μια λέξη με περισπωμένη αντί για οξεία. Και έτσι θέλοντας να πει «Γαλήν ορώ», δηλαδή ότι βλέπει μπροστά του μια γαληνεμένη θάλασσα, είπε μεν «Γαλήν ορώ» αλλά προφέροντας σαν να τονιζόταν με περισπωμένη, που σήμαινε: αντικρίζω μια… γάτα. Δρέποντας άμεσα, αντί για συγκίνηση, πλούσιο το γέλιο μιας με οξύτατη ακοή και γεμάτης με κοινό κερκίδας. Ο αρχιτέκτονας του θεάτρου λοιπόν ήταν υποχρεωμένος να μπορεί μετά την ανέγερσή του να πραγματοποιεί και έναν λεπτό συντονισμό, που θα αφαιρούσε τα τυχόν ηχητικά ελαττώματα του χώρου.
Οπως λοιπόν μαθαίνουμε από την εργασία με τίτλο «Χαλκός ηχών», του αρχιτέκτονα μηχανικού Παναγιώτη Καραμπατζάκη, του ηλεκτρολόγου μηχανικού Βασίλη Ζαφρανά με ειδικό σύμβουλο τον αναπληρωτή καθηγητή αρχιτέκτονα μηχανικό και αρχαιολόγο Γιώργο Καραδέδο, που παρουσιάστηκε στο Συνέδριο Ακουστικής του Πολυτεχνείου πριν από λίγο καιρό, «στον 5ο π.Χ. αιώνα, οι βασικές αρχές σχεδίασης του ελληνικού θεάτρου είχαν φτάσει ήδη σε αρκετά υψηλό επίπεδο. Με την πάροδο του χρόνου, τα αρχαία ελληνικά θέατρα, τόσο ως προς τη γεωμετρία όσο και ως προς τη λειτουργία και τη δυνατότητα υποστήριξης παραστάσεων, μετατράπηκαν σε περίτεχνα κτίσματα, υψηλής αισθητικής και κατασκευαστικής τεχνολογίας, έχοντας ξεκινήσει από μια απλή διαμόρφωση της χωμάτινης πλαγιάς εμπρός από μια επίπεδη περιοχή. Επιπλέον, ως το τέλος του 4ου αιώνα π.Χ. χαρακτηριστική είναι η είσοδος των Μαθηματικών ( θεωρία αριθμών των Πυθαγορείων) στις γεωμετρικές χαράξεις και γενικότερα στον αρχιτεκτονικό σχεδιασμό των κτιρίων. Και ακόμη ειδικότερα των θεάτρων. Διότι ο σχεδιασμός τους επηρεάστηκε σημαντικά από την ακουστική η οποία την περίοδο αυτή διαμορφώνεται ήδη ως επιστήμη. Ιδιαίτερα κατά το τέλος του 4ου π.χ. αιώνα συμβαίνει η “μεταπήδηση” από τις θεωρίες των Πυθαγορείων στις Αριστοτελικές θεωρίες και αυτή δίνει σημαντική ώθηση στην εξέλιξη των επιστημονικών θεωριών της μουσικής και της ακουστικής. Χαρακτηριστικότερη μορφή της περιόδου μεταπήδησης είναι αυτή του Αριστόξενου του Ταραντίνου στου οποίου τις μουσικές θεωρίες οφείλεται και ο μετέπειτα διαχωρισμός του μουσικού κόσμου στους “Κανονικούς” ( οπαδούς του Πυθαγορείου μουσικού συστήματος, των μαθηματικών υπολογισμών και των μαθηματικών κανόνων) και τους “Αρμονικούς” (οπαδούς της θεωρίας του Αριστόξενου σύμφωνα με την οποία καθοριστικός παράγοντας της μουσικής αρμονίας είναι η ακοή και τελικός κριτής το αφτί)».
Η βοήθεια του Βιτρούβιου
Οι ερευνητές της Πολυτεχνικής Σχολής είχαν ξεκινήσει με δικά τους εντελώς μέσα να ψάχνουν το πώς διόρθωναν και ενίσχυαν τον ήχο οι άνθρωποι πριν από 1.600 ως και 2.500 χρόνια στο παρελθόν. Αλλά είχαν βρεθεί σε ένα αδιέξοδο. Ηξεραν ότι από την εποχή του Αριστόξενου αρχίζει η χρήση αγγείων για τη βελτίωση της ακουστικής των θεάτρων και οι σχετικές θεωρίες μεταφέρονται στην εποχή μας από τον λατίνο αρχιτέκτονα Βιτρούβιο (80 π.Χ – 15 μ.Χ), στα κεφάλαια 4 και 5 του 5ου βιβλίου του με τίτλο «De Architectura», όπου ενσωμάτωσε, όπως ο ίδιος αναφέρει, τις θεωρίες του Αριστόξενου. Ηδη πριν από το τέλος του 4ου αιώνα π.χ. είναι γνωστά τα «ιδιαίτερα» ακουστικά χαρακτηριστικά των αγγείων και εν γένει των δοχειόσχημων αντικειμένων ή χώρων. Ομως έπρεπε να παραδεχθούν ότι οι μετρήσεις τους έδειχναν καθαρά πως οι μεταβολές του ηχητικού πεδίου από όλα αυτά τα πιθάρια, τα δοχεία, τα μπουκάλια ήταν πολύ μικρότερες από όσο χρειαζόταν για να φτιάχνουν την ακουστική στον χώρο ενός ολόκληρου υπαίθριου θεάτρου.
Φαίνεται ότι τα αντικείμενα αυτά είναι ικανά να μετασχηματίζουν την ηχητική ενέργεια του χώρου σε μεγάλο ποσοστό στο εσωτερικό τους. Οπως όμως συμπεραίνεται από τις προηγούμενες μετρήσεις, το κέλυφος εξαναγκάζει την ενέργεια ή να απορροφάται ή να εκτονώνεται σχεδόν μόνο μέσω του «λαιμού», επηρεάζοντας μόνο σε μικρή απόσταση τον χώρο. Ετσι η ενέργεια, μεταφέρεται πιο πολύ στα τοιχώματα του δοχείου σαν μηχανική ενέργεια (δόνηση) και μεγάλο μέρος της απορροφάται από το αντικείμενο, δηλαδή μετατρέπεται κυρίως σε θερμική ενέργεια. Αν μάλιστα το αγγείο είναι ακλόνητα στερεωμένο ή υπερβολικά βαρύ, όπως για παράδειγμα όταν είναι ενσωματωμένο στην τοιχοποιία, τότε όλη η προσλαμβανόμενη μηχανική ενέργεια μετατρέπεται τελικά σε θερμότητα, και το αντικείμενο δρα ως ηχοαπορροφητής στον χώρο. Αν προστεθούν στο εσωτερικό του αγγείου άχυρα, στάχτη ή μαλλί, όπως έχει βρεθεί να συμβαίνει σε κάποιες μεσαιωνικές εκκλησίες, με ενσωματωμένα πιθάρια στην τοιχοποιία τους, τότε το αντικείμενο επιδρά μεν στην ακουστική του χώρου αλλά μόνο στις παραμέτρους της απορρόφησης και της διάχυσης. Το ίδιο περίπου συμβαίνει και με τα χοντρά πήλινα πιθάρια που δεν έχουν τη δυνατότητα αναμετάδοσης της προσλαμβάνουσας ενέργειας μέσω του μηχανικού συντονισμού τους. Επομένως στην ερώτηση και τώρα τι κάνουμε, η απάντηση ήταν: «ψάχνουμε κι άλλο».
Η λύση των 50 ευρώ
Χάρη και στην εργασία του κ. Γιώργου Καραδέδου «Technologia dell’ antico teatro Greco» επέστρεψαν στις μαρτυρίες του Βιτρούβιου. Βιβλίο 5, παράγραφος 1: Εκεί υπήρχε η υπόδειξη «Μπρούτζινα βάζα θα έπρεπε να κατασκευαστούν ανάλογα με το μέγεθος του θεάτρου. Να είναι τέτοια που όταν τα αγγίζεις να βγάζουν ήχους με απόσταση τετάρτης, πέμπτης ως την επόμενη οκτάβα (δηλαδή μέχρι το διπλάσιο της αρχικής συχνότητας). Σε ειδικές θέσεις στο θέατρο αντηχεία να μπορούν να τοποθετηθούν χωρίς να ακουμπούν αλλού παρά μόνο στο έδαφος, αναποδογυρισμένα και μάλιστα με κλίση χάρη σε τάκους ύψους από 15 πόντους και πάνω».
Από αυτές τις διαφωτιστικές περιγραφές του Βιτρούβιου μπορούσαν πια να φανταστούν τα περίφημα αγγεία ως σφαιρικά ίσως στο σχήμα, μεταλλικά, που το κέλυφός τους να δονείται στις περιγραφόμενες νότες του εναρμόνιου γένους, και σε τέτοια μαθηματική αναλογία μεταξύ τους ώστε να μεταδίδεται ενέργεια από το ένα στο άλλο αποτελώντας ένα ενεργό ηχητικό σύνολο. Ετσι που η συμβολή τους στην τελική ακουστική του χώρου να μην είναι απαραίτητα ηχοαπορροφητική.
Ο,τι πιο πρόχειρο και οικονομικό εκείνη τη στιγμή ήταν να αγοραστούν κάποια γυάλινα σφαιρικά δοχεία των 50 ευρώ και σε πειραματικές μετρήσεις που έγιναν το φαινόμενο της επίδρασης του αγγείου στο ηχητικό πεδίο ήταν σημαντικό. Οι τιμές που καταγράφηκαν στις μετρήσεις έδειξαν ενίσχυση ως και 25dB σε σημεία του ηχητικού πεδίου απόστασης άνω των 3 μέτρων από το καθένα. Αυτό μάλιστα! Διότι έτσι, με ένα σύνολο μεταλλικών αντηχείων θα μπορούσε να επιτευχθεί σημαντική ενίσχυση στις νότες που ανήκαν στο εναρμόνιο γένος αφού βέβαια η όλη «παράθεση», δηλαδή η διάταξη των αγγείων, κουρδιζόταν κατάλληλα. Ο Βιτρούβιος αναφέρει στο 1ο βιβλίο του σχετικά με την εκπαίδευση του αρχιτέκτονα ότι θα πρέπει να έχει γνώσεις μουσικής τουλάχιστον τόσες ώστε να μπορεί να «κουρδίσει» μια παράθεση αγγείων σε ένα θέατρο. Από τη μαρτυρία αυτή συμπεραίνουμε ότι το τελικό κούρδισμα γινόταν επί τόπου κάθε φορά που το απαιτούσαν οι περιστάσεις.
Σε ποιο τόνο παίζουμε απόψε;
Το σύνολο των αγγείων που πρέπει να χρησιμοποιηθεί για μια παράσταση το ονομάζουμε «παράθεση». Γνωρίζοντας σε ποιο γένος θα παιχτεί το έργο γνωρίζουμε ταυτόχρονα και ποιες «νότες», θεωρητικά δηλαδή ήχοι ποιων συχνοτήτων θα ακουστούν. Τα αντηχεία κατασκευάζονται και με τη βοήθεια των τάκων παίρνουν την απαιτούμενη κλίση για να συντονίζεται το καθένα αντίστοιχα σε μία από αυτές. Ενώ σε άλλες περιπτώσεις μπορούν να δρουν σαν απορροφητές ενέργειας στα ανοιχτά θέατρα οι ερευνητές καταλήγουν ότι δρούσαν σαν μετασχηματιστές ενέργειας. Στην περίπτωση της απορρόφησης μετατρέπουν μεγάλο μέρος της ενέργειας των ηχητικών κυμάτων σε θερμική ενώ στην περίπτωση του μετασχηματισμού αντλούν ενέργεια από κύματα με συχνότητες γειτονικές της κεντρικής τους και ανεβάζουν ακριβώς την ενέργεια της κεντρικής. Οταν όμως είναι το ένα κοντά στο άλλο συμβαίνει και η λεγόμενη ηχητική σύζευξη. Δηλαδή οι παλμικές κινήσεις του ενός να επηρεάζουν τις δονήσεις του άλλου. Αυτό δεν μπορεί να γίνει παρά μόνο σε ελεύθερα δονούμενα και με λεπτά τοιχώματα δοχεία. Τότε πάλλονται τα ίδια όπως γίνεται με μια καμπάνα. Συντονίζονται δηλαδή τα τοιχώματα με τις παλμικές κινήσεις του αέρα στο στόμιο και έχουμε μια δόνηση σχεδόν… τρελή που την καταλαβαίνεις και με το χέρι αγγίζοντας εξωτερικά τα τοιχώματα του ανεστραμμένου αντηχείου, ιδιαίτερα κοντά στον πυθμένα του.
Η αντίστροφη και υπό κλίση τοποθέτηση ενισχύει το φαινόμενο λόγω ανακλάσεων και με την αυξομείωση της απόστασης του χείλους από το έδαφος αυξάνεται η επιφάνεια της οπής δηλαδή και η κεντρική (ιδιο)συχνότητά του. Με τον τρόπο αυτόν δεν χρειαζόταν να κατασκευάσεις με μεγάλη ακρίβεια τα αγγεία διότι μπορούσες επιτόπου να κάνεις λεπτές ρυθμίσεις. Ηταν, για να δώσουμε μια σύγχρονη αναλογία, σαν να εκτελούσαν ένα μουσικό κομμάτι ας πούμε σε Ντο Ματζόρε. Οι νότες που θα έχει θα είναι ντο ρε μι φα σολ λα σι ντο… που η κάθε μία αντιστοιχεί σε μια συχνότητα. Οι συχνότητες που παρεμβάλλονται ανάμεσα στους τόνους της κλίμακας δεν θα παιχτούν ποτέ γιατί απλά το μουσικό θέμα δεν τις περιέχει αφού θα υπάρχουν μόνο οι νότες της Ντο Ματζόρε.
Τα αγγεία (για να είναι εντάξει και με την αρχή διατήρησης της ενέργειας) απορροφούν τις συχνότητες δεξιά και αριστερά από την «κεντρική» και τη δυναμώνουν απορροφώντας ενέργεια από τις συχνότητες που δεν είναι πάνω στην κλίμακα και αποτελούν θόρυβο ή φάλτσο. Ας μην ξεχνούμε ότι οι θεατρικές παραστάσεις της εποχής ήταν και κάτι σαν μιούζικαλ ή όπερα όπου οι μουσικοί, οι ηθοποιοί και ο χορός κινούνταν αυστηρά πάνω στο πλαίσιο της κλίμακας, δηλαδή (απλουστευτικά) του γένους του κομματιού. Η ενίσχυση βρέθηκε να είναι σε κλειστούς χώρους κάπου 25 ντεσιμπέλ και σε ανοικτούς σύμφωνα με τελευταίες έρευνες 12 – 15 ντεσιμπέλ. Καθόλου άσχημα.
Το μεγάλο κόλπο
Συνοψίζοντας τα συμπεράσματα που προκύπτουν από την εργαστηριακή και βιβλιογραφική έρευνα, μπορούμε να δεχτούμε τα παρακάτω:
· Οι σχετικές πηγές αναφέρουν την ευρεία χρήση χάλκινων και μπρούτζινων κυρίως συνηχητικών αγγείων προκειμένου να βελτιωθεί η ακουστική των ελληνιστικών και ρωμαϊκών θεάτρων. Γιατί δεν έχουν βρεθεί; Ισως διότι κατά καιρούς οι επίγονοι αγνοώντας τη λειτουργία (και την αξία) τους τα έλιωναν για να καρπωθούν το μέταλλο.
· Κατά την εξέταση συνηχητών που είναι κατασκευασμένοι από άργιλο (πήλινα πιθάρια), βρέθηκε ότι ναι μεν συντονίζονται, πλην όμως αυτό συντελεί ώστε να απορροφηθεί τελικά ήχος αντί του αναμενομένου να ενισχυθεί, λόγω των υλικών κατασκευής των συνηχητών.
· Η επίδραση των συνηχητών, στην περίπτωση που η πηγή είναι «κουρδισμένη στο γένος στο οποίο είναι κουρδισμένη η παράθεση των αγγείων, εμπεριέχει διπλό ακουστικό κέρδος, πρώτον διότι ενισχύει τη διέγερση της πηγής και δεύτερον διότι απορροφά ακουστική ενέργεια από τις γειτονικές, μη «συντονισμένες» συχνότητες.
· Αναφέρεται ότι ίσως στο θέατρο της Κορίνθου τέτοια χάλκινα αντηχεία χρησιμοποιήθηκαν για να βελτιωθεί η κακή ακουστική του. Και η γνώση της περίπτωσης αυτής σε όλο τον ελληνόφωνο χώρο ίσως να σχετίζεται με το σχετικό απόσπασμα της επιστολής του Παύλου προς τους Κορινθίους.
Η εργασία αυτή χρηματοδοτήθηκε από τους ίδιους τους ερευνητές και μας αποδεικνύει πόσο καλά έβρισκαν λύσεις επιπέδου σε προβλήματα εκείνης της εποχής. Αν λοιπόν κάποιος μπορούσε να διαθέσει ένα σχετικά μικρό ποσό για την πειραματική κατασκευή μερικών τέτοιων μεταλλικών αντηχείων και να γίνουν μετρήσεις σε θέατρα που ήδη υπάρχουν στον ελληνικό χώρο η όλη προσπάθεια θα μπορούσε επιπλέον να διαφημιστεί και στο εξωτερικό με πολύ καλά αποτελέσματα. Ελληνες ερευνητές που προσπαθούν να βελτιώσουν την ακουστική αρχαίων θεάτρων χωρίς να εισβάλει σε αυτά ο ηλεκτρισμός και ο ηλεκτρονικά παραγόμενος ήχος. Ρομαντικό πολύ;
ΠΕΡΙ ΑΚΟΥΣΤΙΚΗΣ…
«Αν θάψει κανείς πιθάρι ή άδεια δοχεία από πηλό και τα σκεπάσει με πώμα, γιατί τα κτίρια αποκτούν καλύτερη ακουστική; Καθώς επίσης αν υπάρχει μέσα στο σπίτι πηγάδι ή στέρνα; Ή μήπως, επειδή η ηχώ είναι ανάκλαση, πρέπει να είναι συγκεντρωμένος ο περιεχόμενος αέρας, και να έχει επιφάνεια πυκνή και λεία, πάνω στην οποία θα ανακλαστεί; Πράγματι, έτσι παράγεται κατ’ εξοχήν ήχος. Το πηγάδι, λοιπόν, και η στέρνα διαθέτουν τη στενότητα και την ιδιότητα να συγκεντρώνουν (τον αέρα), τα πιθάρια και τα δοχεία διαθέτουν επίσης την πυκνότητα των τοιχωμάτων τους, οπότε και από τα δύο προκύπτει το αποτέλεσμα. Τα κοίλα επίσης μέρη ηχούν καλύτερα, για τούτο και ο χαλκός (εννοεί τα χάλκινα αγγεία) ηχεί καλύτερα από τα υπόλοιπα…». (Αριστοτέλης, Προβλήματα 2*)
