Η εξέλιξη της ακουστικής κατά την παλαιοχριστιανική και βυζαντινή περίοδο όπως διαφαίνεται στα χριστιανικά λατρευτικά κτίρια της Θεσσαλονίκης

Abstract

This thesis concerns the evolution of acoustics during the early Christian and Byzantine periods, focusing on the Christian religious buildings in Thessaloniki. The research comprises three main components: a bibliographic study of early Christian and Byzantine church architecture, field research involving acoustic measurements in 11 churches in Thessaloniki, and an analysis of these measurements, including parameters such as reverberation time (RT), D50 (definition), C80 (clarity), and sound pressure levels (SPL). The methodology integrates techniques and tools from structural physics, architecture, architectural history, acoustics, and the use of the modern software for modelling and predictions. This combination of approaches has led to significant conclusions, including typological classifications of the buildings into two distinct groups (V1 and V2) and identifying each group's unique acoustic characteristics. These characteristics align with the requirements outlined in relevant directives (e.g., DIN standards) and introduce new parameters, like D50 and C80, which had not been thoroughly investigated previously. One notable conclusion is the correlation between the typological complexity of the space's geometry and the reduction in reverberation time, as expressed by the ratio Vtot/Stot. A decrease in this ratio indicates increased internal complexity and reduced reverberation time. Additionally, site observations include the potential impact of hypothetical window openings on reverberation time and the effects of using veils and fabrics. Virtual tests were conducted to assess how audience presence influences the spatial acoustics of the basilicas.Ultimately, the research demonstrated that the complexity of the spaces consistently affects reverberation in churches, regardless of their type, size, or geometry. From this analysis emerges a "qualitative evolution" in Byzantine church architecture during the transition from the early Christian era to the 11th century and beyond. Although it remains unclear whether this evolution was intentional, it positively influenced both hymnology and the iconography of the churches, allowing the internal surfaces to convey the dogma's intended expressions. In conclusion, this thesis not only provides vital data regarding the acoustics of these spaces but also contributes valuable measurements of acoustic parameters, such as reverberation time, D50, C80, and noise levels, documenting the acoustic conditions within the churches as they currently exist.

Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται το θέμα της εξέλιξης της ακουστικής κατά την παλαιοχριστιανική και βυζαντινή περίοδο, όπως διαφαίνεται στα χριστιανικά λατρευτικά κτίρια της Θεσσαλονίκης. Η εργασία περιλαμβάνει βιβλιογραφική έρευνα (τύποι παλαιοχριστιανικής και βυζαντινής ναοδομίας), έρευνα πεδίου στους χώρους που επιλέχτηκαν (μετρήσεις ακουστικής σε 11 ναούς της Θεσσαλονίκης), ανάλυση των μετρήσεων (κυρίως των παραμέτρων RT, D50, C80, SPL), συγκέντρωση των αποτελεσμάτων και των παρατηρήσεων των μετρήσεων, μοντελοποίηση των χώρων και επεξεργασία σεναρίων ακουστικής. Ο τρόπος προσέγγισης των ζητημάτων της έρευνας συνδύασε μεθοδολογίες, τρόπους και εργαλεία που προέρχονται από τη δομική φυσική, την αρχιτεκτονική και την ιστορία της, την ακουστική και τις μετρήσεις ακουστικών παραμέτρων, τη μοντελοποίηση και την πρόγνωση με σύγχρονο λογισμικό, και μία σειρά συλλογισμών, ώστε να προκύψουν τα αποτελέσματα. Από τον τρόπο προσέγγισης προέκυψαν σημαντικά συμπεράσματα, όπως η τυπολογική ομαδοποίηση των κτισμάτων (σε διακριτές ομάδες V1 και V2), τα ιδιαίτερα ακουστικά χαρακτηριστικά της κάθε ομάδας, δηλαδή η κάλυψη των απαιτήσεων των οδηγιών (DIN 18041) , η καταγραφή τους σε παραμέτρους που ως σήμερα δεν έχουν διερευνηθεί, όπως: η παράμετρος D50 (Διακριτότητα ή Καταληπτότητα), C80 (ευκρίνεια), MPF (μέση απόσταση ανάκλησης) κ.ά. Μέσα από την καταγραφή, ανάλυση και συνδυασμό των δεδομένων, ανάμεσα στα συμπεράσματα που προέκυψαν ήταν η σύνδεση της τυπολογικής πολυπλοκότητας της γεωμετρίας των χώρων με τη μείωση του χρόνου αντήχησης, δηλαδή του λόγου Vtot/Stot, ο οποίος εκφράζει την εσωτερική πολυπλοκότητα του χώρου και όπου όταν αυτός ο λόγος μειώνεται, σημαίνει ότι αυξάνεται η πολυπλοκότητα και μειώνεται ο χρόνος αντήχησης. Ταυτόχρονα προέκυψαν και άλλα, δευτερεύοντα, συμπεράσματα, όπως η επίπτωση του υποθετικού ανοίγματος των παραθύρων και η επίπτωσή του στον χρόνο αντήχησης, η χρήση βέλων και υφασμάτων. Επίσης, έγιναν εικονικοί έλεγχοι για την επίδραση του κοινού στους χώρους των βασιλικών κ.ά. Τέλος, με τη χρήση γενικών εικονικών μοντέλων η έρευνα κατέδειξε ότι η επίδραση της πολυπλοκότητας των χώρων στην αντήχηση των ναών, ισχύει σε κάθε περίπτωση, πέρα από τον τύπο, το μέγεθος και τη γεωμετρία.Από τον συνδυασμό των παραπάνω, προκύπτει μία «ποιοτική εξέλιξη» στη βυζαντινή ναοδομία κατά τη μετάβαση από τα παλαιοχριστιανικά χρόνια στον 11ο και μετά αιώνα, η οποία ενώ δεν είναι γνωστό αν ήταν συνειδητή, επέδρασε βελτιωτικά στην υμνολογία, αλλά και στην ιστόρηση (αγιογράφηση) των ναών, προσφέροντας ουσιαστικά τη συνολική εσωτερική επιφάνεια των βυζαντινών ναών, για την απεικόνιση αυτών που ήθελε το «δόγμα» να εκφράσει. Το τελικό συμπέρασμα της διατριβής, πέρα από το ότι προσφέρει σημαντικά στοιχεία που αφορούν αυτή καθαυτή την ακουστική των χώρων, παρέχει προς την επιστημονική κοινότητα τις νέες μετρήσεις τεκμηρίωσης των ακουστικών παραμέτρων, στους χώρους ως έχουν. Παρουσιάζονται οι μετρήσεις του χρόνου αντήχησης, του D50, του C80 και των σταθμών θορύβου.