МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

Київський національний університет

будівництва і архітектури

Савчак Нестор Степанович

УДК 074

ГЕОМЕТРИЧНІ ПРИНЦИПИ

КОРИГУВАННЯ ФОРМИ НАВЧАЛЬНИХ АУДИТОРІЙ

ЗА ПОКАЗНИКАМИ СПРИЙНЯТТЯ ІНФОРМАЦІЇ

Спеціальність 05.01.03. – Технічна естетика

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ 2001

Дисертацією є рукопис.

Дисертація виконана в Національній академії образотворчого

мистецтва і архітектури Міністерства культури і мистецтв України

Науковий керівник: –

доктор технічних наук, доцент

ЯКОВЛЄВ Микола Іванович,

декан факультету архітектури,

завідувач кафедри теорії,

історії архітектури та синтезу

мистецтв Національної академії

образотворчого мистецтва і

архітектури

Офіційні опоненти: –

доктор технічних наук, професор

САЗОНОВ Констянтин Олександрович,

КНУБА, професор кафедри

нарисної геометрії, інженерної

та машинної техніки; –

кандидат технічних наук, доцент

БУГАЙОВ Віктор Іванович,

Національний міжнародний університет

цивільної авіації

Провідна установа: Державний науково-дослідний інститут теорії

та історії архітектури і містобудування Державного Комітету

будівництва, архітектури та житлової політики України, м. Київ.

Захист відбудеться “28 березня 2001 р. о 13.00 годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.056.06 Київського

національного університету будівництва і архітектури,

03037 м. Київ, Повітрофлотський проспект, 31, ауд. 466

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Київського

Національного університету будівництва і архітектури

Автореферат розісланий “26” лютого 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д.26.056.06.

В.О.Плоский

Загальна характеристика роботи

Сутність наукової проблеми полягає в розробці принципово нового геометричного апарату коригування форм навчальних аудиторій за показниками сприйняття інформації.

Коригування форм інтер’єру аудиторій здійснюється для поліпшення комфортності сприйняття та відтворення інформації. Нові моделі геометричних форм інтер’єру аудиторій тісно пов’язані з технічними та естетичними закономірностями у формоутворенні предметного середовища для діяльності людини. В моделюванні архітектурних форм велике значення займає досвід використання засобів геометрії.

Поліпшення якості геометричних форм та пропозицій замкненого простору, їх естетичне сприйняття, комфортність на сучасному етапі розвитку дизайну та архітектури – основна задача сьогодення.

Сучасний стан проблеми характеризується відсутністю єдності передумов, підходів, методів і моделей щодо визначення естетичних показників у художньому формоутворенні комфортності замкненого навчального простору.

Значущість проблеми визначається теоретичною та практичною складовими. Перша – пов’язана з науковою новизною, необхідністю фундаментальних і спеціальних досліджень в галузі архітектурного дизайну, теоретичною основою якого виступає технічна естетика, а також споріднені види формотворчої діяльності. Важливість другої випливає з наступних міркувань. Прагнення внести естетичну складову в інтер’єр видовищних залів, зробивши таким чином предметне середовище інтер’єру більш комфортним, приємним та естетичнішим, було притаманне здавна людині. Якісна зміна взаємовідносин між людиною, знаряддями праці і навколишнім середовищем привела до зростання масштабів виробництва та будівництва.

Пошук кращого співвідношення між незалежним суб’єктом і середовищем навів на цілісну систему “людина – об’єкт – середовище”, якій притаманні властивості надійності, якості та безпеки, що не можуть бути забезпечені суто утилітарними засобами і потребують саме естетичних і композиційних вирішень. Навіть такі технічні проблеми, як захист людини від електромагнітного випромінювання чи негативного впливу форми і розмірів приміщення потребують естетичних засобів компенсації. Розвиток ринкових відносин, у свою чергу, робить актуальним використання естетично досконалих рішень, як знаряддя конкурентної боротьби і джерела додаткового прибутку.

Пропоновану роботу слід розглядати як одну з перших спроб постановки формування емоційного впливу проектованого замкненого простору на людину та визначення пріоритетних напрямків її розвитку в майбутньому. Сьогодні, коли Україна перебуває в стані переходу до економічної стабілізації, пріоритетність цієї проблеми є досить важливою. Відтак, можна констатувати, що успішне вирішення поставлених задач створює умови для розв’язання прикладних проблем у художньому формоутворенні замкненого простору.

Актуальність роботи визначається незадовільністю комфортності, естетичності архітектурних показників сучасних навчальних аудиторій. На цих питаннях акцентується увага в роботах багатьох дослідників в галузі архітектури, психології, будівельної фізики. Проведений автором аналіз ролі й обсягу статистичної аудіоінформації, зокрема навчальної в останні роки особливо робить актуальним дослідження її ефективності та естетичності сприйняття. Найбільш вірогідним шляхом для розв’язання даної проблеми бачиться поліпшення (коригування) естетичних та комфортних показників із використанням засобів геометрії, композиції, будівельної фізики. Це є недорогі, економічно вигідні, нетрудомісткі за виконанням недовготривалі при використанні в будівництві засоби; є можливість застосувати їх в реконструкції та вносити необхідні зміни. Розв’язання даної проблеми потребує врахування великої кількості як об’єктивних, так і суб’єктивних факторів, серед яких найменш вивченим є головний об’єктивний фактор, а саме – геометричні форми навчальних аудиторій.

Сьогодні, коли проблеми навчання, підвищення його якості і престижності стоять особливо гостро, оскільки існує вплив ринкових умов на навчальний процес, вибрана тема є досить актуальною.

Організація простору навчальних аудиторій в світлі проблеми, що розглядається, є надзвичайно важлива. Це є одна із стрижневих тем архітектурно-дизайнерського проектування.

Зв’язок з науковими програмами, планами, темами. Робота відповідає завданням, які містяться в Постановах Кабінету Міністрів України від 20 січня 1997 р., № 37 “Про першочергові заходи щодо розвитку національної системи дизайну та ергономіки і впровадження їх досягнень у промисловому комплексі, об’єктах житлової, виробничої і соціально-культурної сфер”, а також у “Програмі комплексної стандартизації в галузі дизайну та ергономіки”, галузевій програмі створення центрів дизайну для проектування навчальних аудиторій.

Практичні питання роботи розроблялися в рамках науково-дослідних проблем Академії образотворчого мистецтва і архітектури (м.Київ), Національного університету “Львівська політехніка” (м.Львів). Теоретичні дослідження відповідають тематиці наукової роботи Київського національного університету будівництва і архітектури.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи: розроблення принципів естетичного коригування архітектурних форм інтер’єру за наперед заданими показниками комфортності (естетичними, психологічними та акустичними).

Задачі роботи:

1. Обгрунтувати необхідність формоутворення замкненого середовища за наперед обумовленими комфортними показниками.

2. Розробити методику досліджень, зокрема інформаційного матеріалу в навчальних приміщеннях, встановити числовий вимір ефективності інформації.

3. Сформулювати основні передумови щодо коригування форми приміщення з метою якісного поліпшення сприйняття інформації.

4. Дослідити вплив скоригованих елементів і форм підвісних стель на зорову пам’ять, концентрацію уваги та біополе людини.

5. Розробити модель комфортності за наперед заданими показниками параметричних залежностей.

6. Розв’язати конкретну задачу кінематичного формоутворення підвісної стелі.

7. Створити математичні та комп’ютерні алгоритми для реалізації основних положень досліджень.

Наукова новизна отриманих результатів:

1. Вперше розроблено методику комплексного дослідження інформаційного матеріалу та встановлено числовий вимір ефективності інформації.

2. Створено принципи світлокольорової гармонізації інтер’єру.

3. Запропоновано модель оптимізації форми засобів поліпшення комфортності на основі параметричних залежностей.

4.Розроблено телескопічний принцип кінематичного формоутворення поверхонь стель.

Практичне значення отриманих результатів: –

розроблені і підготовлені рекомендації дають можливість втілювати в реальну практику принципи коригування комфортних показників за наперед заданими параметрами; –

запропоновані методики дозволяють здійснювати композиційний аналіз і оцінку якісних показників інтер’єрів навчальних приміщень як на стадії проектування, так і існуючих шляхом їх реконструкції.

Вказані матеріали фрагментарно впроваджено в навчальний процес на факультеті архітектури Національної академії образотворчого мистецтва і архітектури (м.Київ), відділенні декоративно-прикладного мистецтва факультету архітектури Полтавського технічного університету будівництва і архітектури, проектно-конструкторському об’єднанні “Політехніка” (м.Львів); –

розроблений пакет програм автоматизації формотворчих дій (організація пошуку форм стель), дає можливість використання комп’ютерної техніки в процесі проектування чи реконструкції навчальних аудиторій.

Особистим внеском здобувача є:

1. Методика комплексного дослідження інформаційного матеріалу та встановлення числового виміру ефективності інформації.

2. Геометричні принципи коригування показників комфортності (світло-кольорова гармонізація, динамічний рух, реверберація звуку, визначення візуальної зони сприйняття інформації).

3. Модель оптимізації форми засобів комфортності на основі параметричних залежностей.

4. Телескопічний принцип формоутворення поверхонь стель.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та робота в цілому пройшли апробацію на: всеукраїнській науково-методичній конференції у Харківському політехнічному інституті, м. Харків, 1993 р.; міжнародній науково-методичній конференції у Державному університеті “Львівська політехніка”, м. Львів, 1994 р.; міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 200-річчю нарисної геометрії у Таврійській державній агротехнічній академії, м. Мелітополь, 1995 р.; міжнародному симпозіумі “Нарисна геометрія, інженерна та комп’ютерна графіка”, Львів, 1996 р.; міжнародних науково-практичних конференціях “Современне проблем геометрического моделирования”, Мелітополь, 1996–99 рр.; міжнародній науково-практичній конференції “Современне проблем геометрического моделирования”, Харків, 1998 р.; науково-методичних конференціях кафедри нарисної геометрії та графіки НУ “Львівська політехніка”, 1993–99 рр.; наукових семінарах кафедри нарисної геометрії, інженерної та машинної графіки КНУБА, м. Київ, 1995 - 2000 рр.; науково-методичному семінарі кафедри теорії, історії архітектури та синтезу мистецтв, НАОМА, 1998–2000 рр.

Публікації: Основний зміст дисертації опублікований в 16 роботах; з них 6 статей у фахових збірках, 5 у збірках праць, 5 додаткових публікацій в тезах та матеріалах наукових конференцій.

Дисертація складається із вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків, має повний обсяг 206 с., з них: основної частини 140 с. (в тому числі: 39 рис., 4 табл.), додатків – 52 с. Список використаних джерел налічує 169 найменувань.

Основний зміст дисертації

У вступі розкривається загальна характеристика роботи, стан розв’язання наукової проблеми, її значущість для науки і практики, сформульовано мету, задачі

дослідження, його наукову новизну, рівень апробації, публікації результатів і дослідження.

В першому розділі розглянуті теоретичні передумови та обрунтування теми. Висвітлена проблема проведення “чистоти експериментів”.

Значне підвищення ролі й обсягу “живої” аудіоінформації (зокрема навчальної) в останні роки робить особливо актуальним дослідження її ефективності та естетичності сприйняття, запам’ятовування, репродукцію і трансформацію (Рис.1).

Cтан вивчення цієї проблеми явно не відповідає її важливості. Це пояснюється самою складністю завдання, вирішення якого потребує врахування великої кількості об’єктивних та суб’єктивних факторів.

Суб’єктивні фактори:

1) зміст інформації та її відповідність підготовці слухачів;

2) спосіб подання інформації (декларативний, алгоритмічний, евристичний і комбінований);

3) характер викладання (академічно чіткий, емоційний);

4) риторика, стиль і зовнішність лектора;

5) готовність, бажання і мотивація сприйняття інформації;

6) психофізіологічний стан слухачів.

7) композиційно-естетичні властивості.

Об’єктивні фактори:

1) інтер’єр аудиторного приміщення, що характеризується його фізичними, акустичними й оптичними властивостями;

2) засоби об’ємно-просторової композиції;

3) геометричні параметри, характерні форми інтер’єру аудиторій, їх естетичне сприйняття.

Із всіх наведених найменше вивченим є останній – об’єктивний фактор.

На першій стадії вивчення і розв’язання даної проблеми необхідно визначити залежність ефективності інформації від об’єктивного фактора окремо, виключаючи вплив всіх інших, дати рейтингову оцінку його впливу, на другій визначити взаємодію деяких факторів (пригнічення чи стимуляцію одних іншими). Для уникнення суб’єктивностей і описовості в оцінках необхідно ввести числову міру, яка визначає ефективність інформації.

Із наведеного вище видно, що навіть для відносної повноти кожне окреме дослідження повинно стосуватися якого-небудь одного із перерахованих факторів. Єдиним виправданим винятком був розгляд акустичного аспекту цієї проблеми, а саме – реверберації мовного звучання, зони лектора.

Проблеми виміру й оцінки якісних показників предметів, явищ, процесів стали предметом дискусій у працях цілого ряду вчених (Азгальдов Г., Бадалов В., Божко Ю., Лаврик Г., Мінервін Г., Сомов Ю. та ін.). Розроблена ними методика оцінки естетичності архітектурних і промислових виробів та форм включає в себе такі показники, як функціональність, методико-санітарні вимоги, естетичність та інше. Наводяться деякі залежності між геометричними і естетичними характеристиками сприйняття, моделювання взаємодій людини з навколишнім і виробничим середовищем (роботи В.Є.Михайленка, О.Л.Підгорного, В.С.Обухової, А.М.Висоцького, Ю.М.Ковальова, М.І.Яковлєва та ін.).

Ставиться завдання виявити основні залежності між геометричними формами й естетичним їх сприйняттям, але не як форми взагалі, а як невід’ємної частини цілого (замкненого простору), у нерозривному зв’язку форми із її утилітарними вимогами. В розділі розглянуто основні типи задач архітектурного формоутворення інтер’єру аудиторії. Для цього були застосовані аналітичні методи управління естетичною інформацією. На рис. 1 показано основні принципи архітектурного формоутворення інтер’єру аудиторії, які потребують застосування аналітичних методів управління естетичною інформацією. Ними є: –

прогноз виникнення певної форми інтер’єру в ритмічно-метричних композиціях; –

забезпечення інформаційної рівноваги архітектурних форм інтер’єру відносно осі аудиторії; –

екстраполяція (прогноз) набору форм з метою визначення геометрії послідовної форми, що доповнить існуючий набір форм інтер’єру; –

інтерполяція набору форм для визначення (при необхідності) геометрії проміжних форм в заданому наборі; –

реконструкція заданої форми з метою вдосконалення взаємозв’язків між її структурними елементами; –

гармонізація інформаційної моделі інтер’єру за рахунок введення чи виведення з її структури зайвих знаків; –

забезпечення стильової єдності форм інтер’єру на стадії проектування; –

класифікація морфологічних ознак формотворчих елементів в інтер’єрі аудиторії.

В утворенні архітектурних форм інтер’єру велику роль відіграє його навколишнє середовище. Саме середовище “підказує” нам, які форми, площини: плоскі, криві, можуть доповнювати його, створюючи при цьому гармонію цілісної композиції чи навпаки.

Висвітлена проблема “чистоти експерименту”, розроблено види інформації та тестові форми, дано числовий вимір оцінки ефективності інформації.

Як архітектурна форма інтер’єру, варіанти якого підлягають порівнянню, вибрана підвісна стеля. Для чистоти експерименту необхідно, щоб ці модифікації були одним змінним фактором серед багаточисленних інших (акустичних, оптичних і т.ін.), що практично можливо тільки при проведенні всіх експериментів в одній аудиторії. Тому розроблена змінна підвісна стеля, яка між окремими експериментами і навіть (коли потрібно) протягом одного експерименту може змінювати свою форму.

Наведені види інформації. Прийняті наступні тестові форми: –

визначення кореляції між тією чи іншою формою інтер’єру і зоровою пам’яттю та концентрацією уваги; –

встановлення впливу геометричної форми інтер’єру на біополе людини. Дослідження проводились за розробленою методикою. Студентам демонструють деяку технічну деталь і пояснюють її призначення технічні і функціональні особливості, звертають увагу на поверхні її контакту з іншими деталями збірної одиниці. Потім деталь забирають і пропонують слухачам зробити по пам’яті її ескіз. Експерименти повторюють при різних ексцентриситетах форм стелі (е=1; 0,618; 0,3; 0). Після цього студентам демонструють геометричну деталь і за наведеною методикою, вказуючи на її геометричні особливості, проводять дослідження. Числова оцінка пам’яті визначалась ступенем повноти зображення (кількістю накреслених суттєвих елементів деталі) і ступенем подібності цих елементів і деталі загалом до оригіналу. У зв’язку з цим уведено поняття інженерної геометричної (mg) та технічної (mt) пам’яті.

Інженерно-геометрична пам’ять (mg) визначалась ступенем повноти відтворення геометричних форм (правильність їх виконання, просторова уява). Інженерно-технічна пам’ять (mt) визначалась ступенем подібності відтворення технічної частини оригіналу чи деталі в цілому.

Для визначення концентрації уваги пропонуються матриці, в комірках яких розміщені елементарні фігури (трикутник, квадрат, коло і інші), потрібно в обмежений

час закреслити три вказані елементи. Числова оцінка уваги залежить від кількості допущених помилок. Матриці співставляють з таблицею “12–бальна шкала оцінок”. Експерименти повторюють при різних ексцентриситетах форм стелі аудиторії.

Встановлення впливу архітектурної форми інтер’єру на біополе реципієнта проводилось за розробленою методикою для плоскої і куполоподібної стелі. Обстеження одного і того ж складу слухачів після кожної лекції проводилось методом функціональної діагностики на енцефалографі “ЕЕ84–2–05”. Розглянуті деякі питання стану реверберації аудиторних приміщень. Інформація (лекція) в навчальній аудиторії має одну особливість, яка суттєво впливає на сприйняття мови. Лектору доводиться ілюструвати чи супроводжувати виклад зображеннями, написами на дошці чи експонатами. При цьому тією чи іншою мірою лектор змушений відвертатися від слухачів, і в результаті чутність погіршується через ряд факторів (у т.ч. реверберацією). Цей негативний ефект можна значною мірою послабити, якщо виконати навісну (чи фундаментальну) передню стіну аудиторії (за дошкою) у формі параболоїда обертання, а кафедру лектора розмістити у фокусі параболоїда. Тоді реверберація звуку від бокових стін аудиторії практично ліквідується (Рис.2).

Організація комфортності предметно-просторового середовища засобами світлокольорової композиції розглядається як одна із важливих проблем естетичного засвоєння оточення людини.

Теоретичні передумови формування світлокольорового середовища й обрунтування необхідності досліджень його художнього аспекту можна знайти в працях В.В.Блохіна, Ж.М.Вержбицького, Н.М.Гусєва, А.І.Дамського, Н.С.Іванової, В.Й.Кравця Г.Б.Мінервіна, Н.Н.Степанова та інш.

Спостерігається підвищений інтерес дослідників до динаміки штучного світлокольорового середовища як ефективного середовища емоційно-естетичного і психологічного впливу на людину (Д.Бріджерс, Н.С. Іванова, Е.П. Кожевніков, Л.Н.Мельников і Р.Олдвалт Кравець В.Й., Степанов Н.Н. та інші.).

Окрім цього, складність і динамічність взаємовідносин світла й кольору в інтер’єрах навчальних аудиторій створює необхідність поглиблення теорії світлокольорової композиції, збагачення знань, традиційно сформованих у цій галузі, новим, художнім підходом.

Приміщення навчальних аудиторій не завжди можна достатньо освітити природним світлом через блокування і перепланування (а навчання в другу зміну або на вечірніх факультетах відбувається цілком при штучному освітленні), тому доводиться вирішувати проблему із застосуванням теорії світлокольорової композиції та феномену руху.

Аналіз досліджень, присвячених створенню штучного світлокольорового середовища, виявляє необхідність: органічного взаємозв’язку кольору й освітлення, введення динаміки штучного світла в середовище, у якому перебувають люди, створення в приміщенні світлокольорових умов, які можна побачити в природному середовищі, використання світлоколористичних, динамічних програм (діа- і епіпроекція, кінопоказ), а також елементів живої природи (акваріуми, тераріуми та інш.), введення в інтер’єр елементів мистецтва (фотопанно, картини, скульптура). Рис. 3; 3.1.

Встановлені границі меж простору найкращого сприйняття інформації в аудиторіях. Аналіз існуючих норм і методів ВСН 45–86, СНиП 2.08.89 проектування громадських та видовищних приміщень показує:

межу найкращого візуального сприйняття інформації людиною можна використати ефективніше при деяких змінах у плануванні самих приміщень;

форму можна удосконалити з визначенням верхньої межі зони найкращого візуального сприйняття.

Для кращого використання зони сприйняття інформації аудиторії потрібно сконфігурувати її на плані так, щоб дві сторони приміщення виходили на зовнішню сторону будівлі, а дві інші – на внутрішню (Рис. 4). Тоді межа сприйняття охоплює більшу частину приміщення, ніж при існуючому проектуванні та виникає можливість

краще освітити його природним світлом. За основу розрахунку взято середину дошки аудиторії. Нижня частина приміщення проектується згідно з існуючими нормами, верхня використовуючи відомі кути найкращого зорового сприйняття за допомогою простих тригонометричних рівнянь.

В другому розділі проводиться дослідження архітектурних форм інтер’єру та їх впливу на комфортне сприйняття людиною. Дослідження доцільно почати з розгляду факторів, які в тій чи іншій формі діють на людину. При сприйнятті інформації значну роль відіграє зорова пам’ять людини та психологічно-біологічний її стан. Зокрема, для систематизації основних факторів дії, що розглядаються в даній роботі, потрібно дослідити вплив архітектурних форм інтер’єру (АФІ) на зорову пам’ять (геометричну пам’ять mg і технічну пам’ять mt); концентрацію уваги (організація середовища з домінуючим видом діяльності); біополе людини (зміна певного навколишнього середовища спричиняє відповідні електричні коливання у мозку).

До основних факторів належать інженерно-зорова пам’ять та психологічно- біологічний стан людини. Основними елементами інженерно-зорової пам’яті були прийняті геометрична (mg) і технічна (mt) пам’яті.

Психологічно-біологічний стан людини встановлювали, визначаючи її біополе і концентрацію уваги (Рис.6).

В результаті проведених досліджень отримані нові результати, що мають практичне значення.

Дослідження впливу АФІ на інженерно-зорову пам’ять проводилось за запропонованою методикою:–

встановлено математичну залежність між параметрами (ексцентриситетами) поверхонь стелі півциліндра й інженерною названою (геометричною mg і технічною mt) пам’яттю;

–

Дослідження проводились при різних ексцентриситетах підвісної стелі півциліндра (е= 1; 0.618; 0,3; 0). У результаті досліджень між параметром ексцентриситу (е) півциліндричних поверхонь (стелі), введеною числовою мірою “геометричної mg і технічної mt” пам’яті студентів і часом (t) їх роботи встановлено залежності

F(mg, e, t)=0 , F(mt, e, t)=0 , F(mg, mt)=0 , (1)

що визначають ефективність сприйняття і використання інформації (Рис.5; 6). Інтерполяційне згущення каркасів поверхонь, що відповідають залежностям (1), дало додаткові залежності: mg= mg(t), mg= mg(e), mt = mt(t), mt= mt(e), mg= mg(mt).

Залежності (1) з урахуванням зміни кривини лінії перетину поверхонь технічної і геометричної пам’яті (при фіксованих значеннях ексцентриситету) апроксимуються тригонометричними рівняннями (2, 3). Кожна крива відповідає поверхні, виведеній як середньоарифметичний показник реконструкції пам’яті з групи реципієнтів.

На рис.5 і 6 показано залежність геометричної mg та технічної mt пам’яті від часу та ексцентриситету стелі.

Для моделювання компонентів технічної пам’яті на всьому інтервалі значень ексцентриситету (0<e<1) досить тангенціальної форми; для моделювання геометричної пам’яті необхідно дві форми – тангенціальна і синусоїдальна. У рівняннях для геометричної пам’яті необхідні коригуючі множники:

i ,

які в комп’ютерному режимі керують переходом від тангенціальної до синусоїдальної форми.

Тоді рівняння F1(mt, e, t)=0 і Fg(mg, e, t)=0 мають такий вигляд:

(2)

, (3)

де рад= tmin , (t) — параметр,

| 0.618-e|-1 — множник, — коректуючий множник.

Доведено, що еліптичні поверхні з ексцентриситетом (е = 0,618) найбільш ефективно впливають на інженернозорову пам’ять.

Для визначення кореляції між різновидами фрагментів інтер’єру (поверхні стелі) і концентрацією уваги запропонована методика “Коректурна проба” (розроблена на основі рекомендацій В.Я.Анфімова, подана у вигляді таблиці (матриці), у комірках якої розміщені фігури (трикутник, квадрат, коло і т.ін.). За розробленою методикою проводились дослідження, будували графік залежності концентрації уваги в аудиторії зі змінним ексцентриситетом підвісної стелі півциліндра (е= 1; 0.618; 0,3; 0) В результаті дослідження встановлено залежності між параметром ексцентриситету (е) півциліндричних поверхонь (стелі аудиторії) та введеної концентрації уваги людини (с) і часом (t) їх роботи:

F(c, e, t) = 0 . (4)

Визначено кореляцію між формою стелі інтер’єру, концентрацією уваги, встановлено, що еліптична півциліндрова поверхня з ексцентриситетом е = 0,618 найкраще підвищує показник концентрації уваги, про що свідчить збільшення рівня функціональної активності головного мозку.

Очевидним є те, що зміна форми ітер’єру (як зміна певного замкненого середовища) впливає на біополе людини, що, у свою чергу, впливає на естетичне сприйняття того середовища – все це спричиняє відповідні електричні коливання в мозку людини, які можна фіксувати електроенцефалографом (ЕЕГ). Для визначення кореляції між плоскою і купольною формою стелі та біополем реципієнта при сприйнятті інформації проводились експерименти за розробленою методикою. Обстеження реципієнтів після кожної лекції проводили методом фукціональної діагностики на енцефалографі “ЕЕ84-2-05”. За результатами досліджень виводився графік спектру потужності ЕЕГ (середньоарифметичний окремо на хлопців і дівчат).

У висновках розділу констатується введення вперше математичної залежності між параметрами (ексцентриситетами) півциліндричної форми підвісної стелі й інженерною (геометричною mg і технічною mt) пам’яттю та часом експерименту (t). Встановлено числову міру (% реконструкції оригіналу) виконання по пам’яті ескізу деталі.

Новизна полягає у комплексному дослідженні впливу архітектурних форм стелі на комфортність сприйняття їх зоровою пам’яттю, концентрацією уваги та біополем людини. Доведено, що півциліндричні еліптичні поверхні з ексцентриситетом (е=0.618) найбільш комфортно впливають на інженерно-зорову пам’ять. Удосконалено методику визначення впливу архітектурних форм стелі інтер’єру аудиторії на концентрацію уваги та встановлено кореляцію між формою інтер’єру стелі і концентрацією уваги. Доведено, що зростання -ритму і зменшення -ритму підвищує стан спокою та комфортності сприйняття замкненого середовища.

Практична цінність результатів досліджень впливу ексцентриситету поверхні стелі на інженерно-зорову пам’ять, концентрацію уваги та біополе людини полягає у можливості підбору форм стель для видовищних залів і аудиторій, а також у підтвердженні комфортності та естетичності сприйняття півциліндричної поверхні стелі з ексцентриситетом (е=0.618). Коли підтверджено, що форми стелі приміщень впливають на людину, доцільно було розробити принципи керуванння формою.

У третьому розділі розглядаються процеси телескопічного формоутворення підвісної стелі в інтер’єрі навчальних приміщень. Як трансформуючі кострукції в даному розділі запропоноване телескопічне формоутворення поверхні підвісної стелі. Використовуючи телескопічне формоутворення, маємо можливість створювати такі поверхні, які будуть відповідати акустичним, естетичним, комфортним і зоровим вимогам.

Розроблено принципи телескопічного формоутворення поверхні підвісної стелі. Принцип трансформації полягає в наступному. В початковому положенні телескопічна стеля являє собою сукупність послідовно вкладених один в один блоків, нижні краї яких лежать в одній горизонтальній площині, утворюючи стелю плоскої форми. Потім блоки за телескопічним принципом “висуваються” один з одного так, щоб їх нижні внутрішні краї (ребра) утворили каркас поверхні потрібної форми.

Проаналізовано телескопічне формоутворення купольних поверхонь, форм із паралелями Ламе, лінійчатих поверхонь з фокальними лініями Ламе, аркових та гіперболічних форм.

Нехай потрібно трансформувати телескопічну підвісну стелю (0) з початкової плоскої форми, яка горизонтально розміщена, у купол (r) з вертикальною віссю V та головним меридіаном m: z=f(x) – Рис. 7. Тоді блоки стелі являють собою коаксіальні (вісь - V) кільця 0, 1, . . . n, нижні краї яких у початковому положенні містяться в горизонтальній площині :z=-h . Кожне кільце з’єднано з горизонтально розміщеною балкою двома шнурами (тросами), які накручуються на ролики С0, С1, . . . , Сn , що обертаються із заданою кутовою швидкістю i . Система роликів, які з’єднані з блоками і обертаються з різними запрограмованими швидкостями чи тривалістю обертання, забезпечує задані режими трансформації стелі. Таким чином, у кожний момент часу t від початку обертання кільця 1, 2, . . . n утворюють каркас (паралелі) купола r як певної поверхні обертання.

Для двох варіантів режиму трансформації стелі — при заданій тривалості t трансформації (і, відповідно, різних кутових швидкостях обертання 0, 1, 2, . . . , n роликів С0, С1, . . . , Сn , що мають рівні радіуси) і при рівних кутових швидкостях (і, відповідно, різної тривалості обертання кожного ролика) — дістанемо:

рад/сек (t=const) , (5)

сек (= const), (6)

(j=0, 1, . . . , n) ,

де h – відстань від вершини V купола до його основи ; xj = rbj – радіус нижньоговнутрішнього краю блоку (кільця), rc — радіус ролика Сj .

Можливе і третє рішення, що спрощує трансформацію, але потребує для кожного конкретного купола попереднього настроювання. У цьому випадку на вал насаджуються суміжні ролики С0, С1, . . . , Сn різних радіусів r0, r1, r2, . . . rn таким чином, що при заданій тривалості t формоутворення проходить при одному і тому ж куті повороту всіх роликів .

. (7)

Створено конструкцію трансформації зміни стелі (ТЗС). Для трансформації зміни стелі (ТЗС) в послідовності “площина – однопорожнинні гіперболоїди – конічна поверхня” доцільно дещо видозмінити принцип, який покладений в основу утворення вже описаних форм.

Конструкція ТЗС являє собою вертикальну вісь V, на якій розміщено два кола (два тонких кільця) – нерухоме (нижнє) С0 і рухоме (верхнє) СL, які можуть обертатися навколо осі V і рухатися вздовж неї. Кола з’єднані різними відрізками (пружними нитками) {g1,g2, . . .} так, що в початковому положенні (за збігу площин кіл С0 і СL) ці відрізки дотичні до рухомого (меншого) кола СL (Рис.8). У такій конструкції обертання кола СL спричиняє його переміщення вздовж осі V і навпаки. Якщо кола С0 і СL мають відповідно радіуси r0 i rL , а кутова швидкість обертання кола СL рівна , то довжина шляху S, який проходить СL вздовж V від початкового положення z = 0, визначається формулою:

, (8)
а максимально можлива довжина шляху:

. (9)

Новизна полягає в розробленні принципів телескопічного формоутворення поверхні підвісної стелі. Вперше запропонована конструкція трансформації зміни стелі (ТЗС). Практична цінність результатів 3-го розділу полягає у можливості створення нових поверхонь з новими якостями комфортності, практично необмеженого числа типів, а саме овальних, купольних і аркових форм вищих порядків, поверхонь з

паралелями, що мають форму кривих Ламе і комбінованих (періодичних і гофрованих) поверхонь.

Четвертий розділ присвячений проблемам використання комп’ютерних технологій у моделюванні елементів підвісних стель. Мета розділу – на основі результатів експериментальних даних з використанням відповідної мови програмування розробити програмне забезпечення моделювання поверхонь та застосувати отримані результати в реальному проектуванні. У процесі розв’язання було проведено такі операції: –

використовуючи комп’ютерне забезпечення, створено півциліндричні поверхні підвісної стелі (е= 0,618; 0,3; 0; 1); –

перевірено математичні залежності рівнянь 2 і 3 (Розділ 2.); –

розроблено програму відображення форми поперечного перерізу та перспективи підвісної стелі.

Профіль поперечного перерізу підвісної стелі прийнятий з призматичних елементів розміром 30х250 мм. Рухом призматичних елементів з кутовою швидкістю 5 рад/с трансформували підвісну стелю до півциліндрів необхідного ексцентриситету у результаті чого отримано тверді копії для вищенаведених значень ексцентриситетів та розмірів аудиторії. Алгоритм комп’ютерного розрахунку подано у вигляді блок-схеми. Програму написано мовою Turbo–Pascal.

Теоретичне та експериментальне підтвердження впливу форм інтер’єру на ефективність навчального процесу, розроблених відповідного апарату телескопічного формоутворення підвісних стель, визначення оптимальної межі сприйняття інформації та подолання реверберації в аудиторії привело до реальної розробки підвісної стелі та амфітеатру для навчально-лабораторного корпусу з актовою залою: бібліотекою Луцького індустріального інституту (Рис.9). Зстосування принципів організації предметно-просторового середовища інтер’єру методами світлокольорової композиції, використання феномену руху в аудиторії дало можливість краще освітити аудиторію (динамічні вітражі, декоративний рельєф, кольорова фактура, сценографія “завіконного простору”, декоративне підсвічування, кольорові тіні – усе це відтворює елементи кольорової композиції проектованої аудиторії).

Лінія кривини амфітеатру виражає “елементи руху”. Рух вітражів, динамічні завіконні прорізи, зміна поверхонь стель – усе це перетворює увесь внутрішній простір аудиторії із замкненого статичного в динамічно рухомий стан (Рис. 9).

Вперше розроблена програма моделювання поверхонь засобами комп’ютерної графіки за визначеними трипараметричними залежностями: часом експерименту (t), інженерною пам’яттю (геометричною mg або технічною mt) та ексцентриситетом стелі (е). Отримані результати є достовірними, принципово новими, мають наукову новизну, їх практична цінність підтверджується фактом впровадження у реальне проектування і творчу практику.

ВИСНОВКИ

1. За аналізом сучасного стану визначено найважливіші об’єктивні та суб’єктивні фактори предметно-просторового середовища інтер’єру, з яких виділено найменш вивчений фактор – геометричні форми інтер’єру аудиторій. Окреслено передумови та методологічні основи теоретичного дослідження геометричних принципів коригування форм навчальних аудиторій.

2. Наведено основні принципи та прийоми організації комфортного предметно-просторового середовища інтер’єрів навчальних аудиторій методами світлокольорової композиції та феномену руху, розроблено методику визначення впливу стелі на зорову пам’ять, концентрацію уваги та біополе людини, подано пропозиції до зниження (подолання) реверберації аудиторних приміщень та визначено оптимальні границі верхньої межі і межі просторового контуру найкращого візуального сприйняття інформації. Новизна полягає у виявленні основних залежностей між формами інтер’єру аудиторій та принципами архітектурного формоутворення. Практична цінність полягає у можливості використання принципів та прийомів організації комфортного предметно-просторового середовища інтер’єрів у реальному проектуванні та реконструкції навчальних аудиторій.

3.Вперше встановлено математичну залежність між параметрами (ексцентриситетами) поверхонь стелі й інженерно-зоровою пам’яттю та розроблено модель трипараметричних залежностей двох типів [перша залежність охоплює час експерименту (t), різні види пам’яті, які названі геометричною mg або технічною mt та ексцентриситет стелі (e); друга містить параметри часу (t), концентрацію уваги (с) та ексцентриситет (e)]. Проведені дослідження підтвердили естетичність сприйняття півциліндричної поверхні стелі з ексцентриситетом e = 0,618. Новизною є комплексне використання мистецтвознавчих засобів формоутворення замкнених просторів і розв’язання проблеми визначення кореляції між формами інтер’єру аудиторних приміщень та ефективністю подання навчальної інформації. Теоретична цінність мотивується створенням методики, яка розширює можливості дослідників та проектантів у коригуванні та проектуванні форм за показниками сприйняття інформації. Практична цінність міститься в можливості використання результатів досліджень в умовах реального проектування та реконструкції.

4. Теоретичні та експериментальні підтвердження впливу форм на ефективність їх сприйняття привели до розроблення телескопічного формоутворення. Вперше розроблено принципи телескопічного формоутворення поверхні підвісної стелі, проаналізовано купольні поверхні, форми з паралелями Ламе, лінійчасті поверхні з фокальними лініями Ламе, аркові та хрестові склепіння, гіперболічні форми й комбіновані та гофровані елементи структури об’єму. Новизна полягає в розробленні принципів телескопічного формоутворення поверхні підвісної стелі. Практична цінність полягає у можливостях створення нових поверхонь з новими якостями комфортності та естетичності, практично необмеженого числа типів, а саме овальних, купольних і аркових форм вищих порядків.

5. Створено алгоритм комп’ютерного розрахунку каркасу підвісної стелі (блок-схема). Машинний алгоритм побудови перспективи каркасу підвісної стелі подано у вигляді програми Turbo Pascal. Перевірено математичні залежності на реальному об’єкті лекційної аудиторії. Новизна полягає в отриманні твердих копій поверхонь побудови каркасу, перспективи підвісної стелі еліптичного півциліндра конкретної аудиторії при використанні рівняння 2 і 3 (розділ 2). Практична цінність програми і рекомендацій полягає в їх повній реалізації на персональних комп’ютерах та в застосуванні як у навчальному, так і реальному проектуванні.

6. Отримані результати створюють певні передумови для їх практичної реалізації. Запроектовано інтер’єр лекційної аудиторії Луцького індустріального інституту. Результати впроваджено в навчальний процес на творчих факультетах Академії образотворчого мистецтва і архітектури (м.Київ), на відділенні декоративно-прикладного мистецтва Полтавського технічного університету будівництва і архітектури.

Довідки про апробацію і втілення наукових результатів наведено в дод. А.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Статті у фахових збірках

1. Савчак Н. С. Геометричне моделювання фрагментів інтер’єру аудиторій та їх вплив на сприйняття інформації людиною //Прикладна геометрія та інженерна графіка. – К.: КДТУБА, 1996. Вип. 61 – С. 111-114.

2. Савчак Н. С. Телескопічне формоутворення поверхні підвісної стелі. //Прикладна геометрія та інженерна графіка. – К.: КДТУБА, 1997. – Вип. 62. – С. 218–220.

3. Савчак Н.С. Комп’ютерне моделювання фрагментів інтер’єру аудиторій //Прикладна геометрія та інженерна графіка. – К.: КДТУБА, 1998. Вип. 63. – С. 181– 183.

4. Савчак Н.С. Естетичне сприйняття фрагментів інтер’єру навчальних аудиторій. //Прикладна геометрія та інженерна графіка. – К.: КДТУБА, 1998. Вип. 64. – С. 197– 200.

5. Савчак Н. С. Деякі залежності між геометричними формами приміщення та концентрацією уваги людини. //Сучасні проблеми геометричного моделювання: Зб. праць міжнар. конференції, присвяченій 200-річчю нарисної геометрії. – Мелітополь, 1995. – С. 155–156.

6. Савчак Н.С. Світлокольорова композиція навчальних аудиторій. //Прикладна геометрія та інженерна графіка. – К., КНУБА, 1999. – Випуск 66. – С. 205–208.

Статті у збірниках праць

7. Савчак Н.С. Деякі залежності між формами інтер’єру будівель і їх естетичним сприйняттям. //Прикладна геометрія та інженерна графіка. – К., КНУБА, 1999. – Вип. 65. – С.229–232.

8. Савчак Н. С. Форми стелі будівлі та біополе людини. // Сучасні проблеми геометричного моделювання: Зб. праць міжнар. конференції, присвяченій 200-річчю нарисної геометрії. – Мелітополь, 1995. – С. 156–157.

9. Калиновська О. П. Савчак Н. С. Кореляція параметрів інтер’єру аудиторій і сприйняття інформації, яка в них проводиться. //Сучасні проблеми геометричного моделювання: – Зб. праць 3-ї Міжнародної конференції. – Мелітополь, 1996 р. – С. 21– 22.

10. Савчак Н. С. Моделювання трансформуючої телескопічної підвісної стелі. //Сучасні проблеми геометричного моделювання. – Мелітополь, 1997. – С. 35–37.

11. Савчак Н.С. і інші. Моделювання підвісної стелі засобами комп’ютерної графіки. //Сучасні проблеми геометричного моделювання. – Харків: ХІПБ МВС України, 1998. – С. 190–197.

Тези доповідей

12. Савчак Н. С. Моделювання геометричної форми будівель. Тези доповідей ХІІІ Всеукраїнської науково-методичної конференції м. Харків, 1993 р. – С. 172.

13. Калиновська О. П., Савчак Н. С. До постановки задачі моделювання архітектурних форм будівель та їх вплив на людину. //Геометричне моделювання. Інженерна та комп’ютерна графіка, м. Львів, ДУ “Львівська політехніка”, 1994. – С. – 30.

14. Савчак Н.С. Зв’язок архітектурної форми будівель з джерелом розповсюдження енергії. //Геометричне моделювання. Інженерна та комп’ютерна графіка, м. Львів, ДУ “Львівська політехніка”, 1994 р. – С. 32.

15. Савчак Н. С. Взаємодія людини з архітектурною формою будівлі. //Геометричне моделювання. Інженерна та комп’ютерна графіка, м. Львів, ДУ “Львівська політехніка”, листопад 1994 р. – С. 33.

16. Калиновська О. П. Савчак Н. С. До питання впливу ексцентриситету поверхні стелі на інженерно-зорову пам’ять. //Нарисна геометрія, інженерна та комп’ютерна графіка. – Львів, 1996. – С. 22.

Анотації

Савчак Н.С. Геометричні принципи коригування форми навчальних аудиторій за показниками сприйняття інформації. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.01.03 – технічна естетика. – Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2001 р.

Дисертація присвячена розробці нового напрямку використання геометричних принципів коригування форми навчальних аудиторій за показниками сприйняття інформації. Розглядаються питання геометричного коригування як архітектурних форм вцілому, так і композиційних закономірностей у взаємовідношенні інтуїтивних та науково обгрунтованих архітектурних форм на зорову пам’ять, концентрацію уваги та біополе людини, наведено основні принципи організації комфортного предметно-просторового середовища інтер’єрів навчальних аудиторій методами світлокольорової композиції та феномену руху. Подано пропозиції до зниження (подолання) реверберації аудиторних приміщень та визначено оптимальні межі просторового контуру найкращого візуального сприйняття інформації. Пропонується методика використання принципів та прийомів організації комфортного предметно-просторового середовища інтер’єрів у реальному проектуванні та реконструкції навчальних аудиторій. Розроблені алгоритми і програма для реалізації цих методик за допомогою ПЕОМ. Здійснена апробація та втілення результатів дослідження в практику архітектури, дизайну, а також у навчальний процес.

Ключові слова: коригування,