Acustica Architettonica – III

Regime Transitorio

Il Regime Stazionario precedentemente visto prende in considerazione una sorgente che genera un suono costante (es. un rumore) e con un timbro dinamico molto limitato (nullo per gli esempi considerati). Questo va bene in fase di test e sperimentazione, ma quando si va in campo reale ad esempio ascoltando una voce o della musica, questo timbro è di tipo Transitorio più o meno breve, cioè ha una dinamica intervallata da momenti di più o meno silenzio.

Tutto questo determina leggere differenze rispetto a quello analizzato per il Regime Stazionario.

Ad esempio per il calcolo della distanza critica è più utile far diffondere alla sorgente la stessa traccia musicale di quella che verrà suonata durante il concerto, od utilizzare una voce se si parla di conferenze o aule scolastiche in cui non si ascolta musica. Questo perchè se si usa un rumore, ad esempio rumore rosa, si potrebbero verificare leggere differenti variazioni, meno realistiche di ciò che poi si andrà a sentire.

Teoricamente si dice che la pressione sonora in un determinato punto in regime transitorio, sia la somma di convoluzione tra il segnale diretto della sorgente con la risposta all’impulso dell’ambiente.

In figura 1 un esempio grafico di quanto appena detto.

Fig. 1 20191230_143223.jpg

In pratica nel caso (a) si considera un impulso più breve del caso (b), si vede chiaramente come nel caso (b) il regime transitorio sia più duraturo, e questo si traduce anche in un maggiore deterioramento della qualità audio percepita dall’ascoltatore, degrado  della comunicazione audio-verbale e della fruizione musicale.

Quindi più breve è l’impulso e più corto sarà il riverbero.

n.b. Da questo si può capire come per analizzare il tempo di riverbero di un ambiente sia necessario come vedremo più avanti utilizzare un rumore non stazionario ma nemmeno di troppa breve durata e nemmeno di troppo lunga, quanto più simile invece a ciò che verrà ascoltato.

 

Sabine ed il Tempo di Riverbero

Wallace Clement Sabine fu il pionere sullo studio e sperimentazione del tempo di riverbero di cui ancora oggi valgono molte delle sue teorie.

Questo venne stimolato dalle difficoltà che incontrava Sabine nel capire le parole in certi tipi di ambiente. Esattamente si parla delle aule dell’Università di Harvard (USA) dove era studente (di fisica) sotto incarico del rettore Eliot su richiesta di trovare soluzione al problema.

n.b. Un’altro luogo che vale la pena citare il cui Sabine eseguiva i suoi test sul tempo di riverberazione è il Fogg Art Museum di Boston, che per un errore architettonico venne costruito come teatro greco solo che al posto di lasciare la volta al cielo, venne chiuso da una semicupola con capriate, ed è grazie a questo errore che Sabine perfeziono gli studi sul comprendere le caratteristiche del tempo di riverberazione.

Sabine inizio i suoi esperimenti armato di una canna d’organo, di un cronometro e cuscini presi dal vicino teatro Saunders, da utilizzare come materiale fonoassorbenti.

Gli esperimenti li eseguiva di notte quando la scuola era chiusa, e cronometrava il tempo impiegato dal suono emesso dalla canna d’organo per scomparire alla percezione, a partire dal momento della sua disattivazione. In questo modo cominciò ad identificare la “Coda Sonora” (il Riverbero).

Per ogni ambiente (aula) eseguiva test ed annotava caratteristiche geometriche e relativo tempo di decadimento.

Insieme a questo calcolava il coefficiente di assorbimento dei cuscini, paragonando quanta area di cuscini era necessario introdurre nell’ambiente (appoggiati alle finestre), per ottenere la stessa durata della coda sonora che misurava con un certa area di finestre aperte. Alle finestre aperte aveva assegnato un coefficiente di assorbimento unitario, per cui il rapporto tra l’area delle finestre aperte e quella dei cuscini ne rappresentava il coefficiente di assorbimento. Misurava poi gli effetti dell’estensione dell’area ricoperta di cuscini sulla durata della coda sonora.

Dopo diversi anni di sperimentazione esaminando un grafico di correlazione dei dati, chiamò la madre per dirle: mamma, è un iperbole!. Aveva trovato che il prodotto della durata della coda sonora per l’assorbimento dell’ambiente era una costante, e cioè il fondamento della formula del tempo di riverberazione di Sabine.

La formula è:

T = 0,161 (V/A) s.

dove T è il tempo di riverbero, V è il volume dell’ambiente, A l’area di assorbimento equivalente e cioè l’area complessiva del numero di unità fonoassorbenti utilizzate, s è il tempo espresso in secondi.

n.b. Ad oggi il tutto è eseguito in modo automatico dai software di analisi ma è importante sapere come lavorano per comprenderli al meglio.

Successivamente a questa teoria classica, Sabine ne formulò altre sempre inerenti al calcolo del tempo di riverberazione.

 

Tempo di Riverberazione Secondo la Teoria Classica

La Teoria Classica è raccolta nella formula di Sabine precedentemente vista, considera il campo perfettamente diffuso anche in regime transitorio, per cui la distribuzione energetica in questo caso dipende solo dal tempo.

Questa teoria identifica il fatto che la densità di energia sonora in un piccolo intervallo di tempo, uguaglia la differenza tra l’energia iniettata dalla sorgente e quella uscente dall’ambiente per assorbimento nello stesso intervallo di tempo. La densità di energia cresce nell’ambiente fino ad arrivare a regime stazionario con una legge esponenziale, la cui costante di tempo è: 4V/(cA).

Al contrario quando la sorgente viene disattivata, il transitorio di discesa fino a che il suono perde completamente valore energetico è dato da una legge esponenziale decrescente complementare a quella della salita. Essendo la densità di energia sonora proporzionale al valore medio quadratico a breve termine della pressione sonora, considerando il decadimento di 60 dB della pressione sonora, che è il valore stabilito come standard per definire il tempo di riverberazione, si va a definire il calcolo del tempo di riverberazione secondo la legge: T = 4V/cA (In106) s. Presupponendo la velocità del suono a 20° C pari a 343 m/s, il valore della costante (4/c)In106 risulta uguale a 0,161 che è proprio il valore definito da Sabine per il calcolo del tempo di riverberazione.

 

Tempo di Riverberazione secondo altre teorie

Altre teorie sono state formulate in quanto che se si considera la formula definita da Sabine, in caso di un ambiente perfettamente assorbente, tipo camera anecoica, tale formula non prevede un valore del tempo di riverberazione pari a 0. Risulta pertanto non adatta negli ambienti molto assorbenti.

Norris e Eyring per risolvere questa incongruenza, definirono il fatto che il suono non viene assorbito con continuità nel tempo, ma in modo discontinuo.

Definirono quindi degli ordini di riflessione, per cui il 1° ordine (o riflessioni primarie) sono le prime onde sonore che incontrano una superificie e vengono riflesse, il 2° ordine (o riflessioni secondarie) rappresenta la riflessione successiva delle onde sonore del 1° ordine e cosi via. Ogni ordine di riflessione pone una perdita di energia sonora pari a circa (1-αm), dove αm è il coefficiente di assorbimento della superificie su cui riflette il suono. In caso che la sorgente sia sempre attiva questa energia verrà sommata a quella successiva con tempi di fase ed ampiezza differenti fino ad arrivare ad un regime stazionario in cui il suono dopo un certo tempo nè cresce e nè decresce.

Considerando la differenza temporale che intercorre tra il cammino del suono delle prime riflessioni e quello delle riflessioni secondarie, differente anche in base all’angolo considerato, si considera un cammino medio tra un ordine di impatto ed il successivo dato dalla formula: lm = 4V/S. Dove lm è la lunghezza di cammino medio in metri.

Considerato quindi un cammino medio è ricavabile anche il tempo medio per cui il suono porti l’ambiente ad un regime stazionario, dato dalla formula: tm = lm/c.

Al contrario in fase di disattivazione della sorgente si ha il senso opposto esponenziale di decadimento dal regime stazionario. In questo caso si considera sempre il tempo medio e la formula più adeguata secondo Norris-Eyring è:

T = 0,161 (V/(-S In (1- αm)) s.

Questa formula tiene quindi in considerazione il grado medio di assorbimento e tempo tra i primi due ordini di riflessione e prevede anche T = 0 s in caso di un coefficiente di assorbimento pari a 1.

Millington e Sette proposero invece una formula alternativa a quella di Norris-Eyring, in cui invece di considerare il coefficiente di assorbimento medio, inseriscono un coefficiente di riflessione medio statistico, risultante nella seguente formula:

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Questa formula è più realistica rispetto a quella di Norris-Eyring, ma ha il difetto che una superificie comunque piccola con coefficiente αi = 1, comporta un T = 0, contro l’evidenza che in un ambiente con finestre aperte è percepibile una coda sonora.

E’ stata anche sviluppata una teoria (Fitzroy) adatta ad indentificare al meglio il tempo di riverberazione in sale a forma di parallelepipedo in cui le proprietà assorbenti non sono distribuite con sufficiente uniformità.

La formula è la seguente:

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Questa formula tiene in considerazione le componenti singole degli elementi assorbenti, dove S sono le estensioni delle coppie di superifici contrapposte ortogonalmente all’asse x,y,z. Mentre αm sono i coefficienti di assorbimento medi di ciascuna coppia di superifici.

Molti test nel corso degli anni hanno dimostrato che se l’ambiente presenta chiaramente un riverbero (quindi percepibile come tale) la formula di Sabine è la più corretta.

 

Assorbimento dell’Aria negli Ambienti Chiusi

Negli ambienti chiusi escludendo l’effetto modale dell’ambiente che come visto incide fortemente sul decadimento del suono nel tempo, gli altri principali fattori di causa della perdita energetica del suono sono come visto anche in argomento Acustica per gli spazi all’aperto, la perdita dissipativa per rilassamento molecolare, viscosità molecolare (sempre di aria stiamo parlando), ed umidità relativa dell’ambiente oltre che delle variabili della temperatura, in quanto che come sappiamo l’aria calda ad esempio emanata da sistemi di condizionamento-riscaldamento ambientale tende ad andare verso l’alto, e quindi il suono tende a divergere verso il basso (zone più fredde, dove il rilassamento molecolare è a più valore).

Umidità e Temperatura ambientale sono quindi due fattori di estrema importanza nel calcolo della distribuzione del suono all’interno di un ambiente.

Generalmente risultano importanti e di valore per Ambienti Grandi (sempre chiusi), e per quanto riguarda l’umidità, oltre 1 Khz.

Per questo quando in stanza molto grandi (come ad esempio chiese e monumenti) si percepisce una forte riverberazione in bassa frequenza e poca in medio-alta e alta è probabile che se non schermata sia dovuta all’attenuazione data dai fattori umidità e temperatura, e più si è lontani dalla sorgente e maggiore sarà questo effetto.

In considerazione di un coefficiente di assorbimento medio inferiore a 0,4, è possibile tenere conto semplicemente di questo assorbimento aggiuntivo con una costatante di attenuazione dell’aria m (m-1). La costante m è funzione della temperatura ed umidità relativa in base alla frequenza. Per questo è sufficiente sommare al denominatore il termine 4mV (m2) nelle formule del tempo di riverberazione.

Ad esempio per ottimizzare la formula di Sabine in considerazione dei fattori di assorbimento dell’aria avremo la formula:

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In figura 2 una tabella indicativa dei valori di attenuazione del suono (4mV) da utilizzare come somma per attenuazione alla formula vista sopra, in relazione al livello di umidità e temperatura per 4 bande di frequenza centrale.

Fig. 2 20191231_121541.jpg

 

Modelli Empirici per Ambienti di Grandi Dimensioni ed Irregolari

I metodi per il calcolo delle proprietà acustiche degli ambienti visti fino ad ora, ha il principale limite di non poter prevedere con accuratezza le caratteristiche del campo sonoro in ambienti con geometria molto varia e arredati, per cui ogni singolo elemento è causa di fenomeni di riflessione, rifrazione e assorbimento del suono.

Di fatti si è sempre visto ambienti pur grandi che siano ma di forma parallelepipeda, perfettamente riflettenti (campo perfettamente diffuso) o perfettamente assorbenti (campo libero), con diverse approssimazioni in considerazione delle riflessioni, del livello medio di assorbimento e dell’attenuazione dell’aria.

I modelli empirici se pur anch’essi approssimativi permettono di ottenere risultati più realistici per quanto riguarda appunto ambienti irregolari, sproporzionati, ad esempio il campo sonoro in ambienti arredati (come case, industrie e molto altro).

Zetterling, propose un metodo per cui dato il livello di pressione sonora misurata ad 1 m dalla sorgente, è possibili ricavare il livello di pressione sonora in un qualsiasi punto di un ambiente di forma qualsiasi. Se ci sono più sorgenti va considerata una sorgente alla volta e poi eseguita la somma complessiva per lo stesso punto di ricezione.

In figura 3 tabelle grafiche proposte da Zetterling, utili alla previsione del livello di pressione sonora sopra citato per grandi ambienti industriali, misurato in dB(A).

Fig. 3 20191231_121526.jpg

In pratica per la valutazione empirica, è richiesto in prima istanza l’assegnazione di 1 punteggio medio totale dell’ambiente, dato dalla somma di 3 punteggi parziali che sono valutabili dai grafici proposti in figura 3 (a), (b), (c).

In (a) è rappresentata la quota dipendente dal volume del locale e definisci il punteggio per il volume intero del locale. In (b) ogni curva denota un livello di coefficiente di assorbimento medio del volume del locale, e questo fornisce il punteggio legato all’altezza del soffitto e al suo coefficiente di assorbimento, come si nota alle frequenze medie. In (c) le curve sempre con coefficiente di assorbimento, forniscono il punteggio per la larghezza del locale e del coefficiente di assorbimento delle pareti sempre alle frequenze medie (perchè come visto anche in acustica edilizia sono le frequenze su cui ci si concentra maggiormente essendo quelle fondamentali per la comprensione del parlato).

Sull’asse x di questi 3 grafici c’è il punteggio da assegnare in base ai valori ricavati dall’ambiente.

Fatto questo si ricerca il punteggio totale nelle curve dei grafici (d1), (d2), (d3), (d4), in modo diretto seguendo il punteggio e la curva indicata dai grafici oppure per interpolazione. Ogni grafico (d…), presenta la somma complessiva della densità media degli ingombri di arredo del locale (come ad esempio i macchinari industriali), non chè numero di interazione delle riflessioni nell’unità di tempo, questo valore è già considerato all’interno delle curve proposte (φ).

Non è ancora chiaro come sia possibile arrivare precisamente al calcolo di φ. Nella pratica può essere stimato calcolando il rapporto tra l’area totale delle superfici dei parallelepipedi che inviluppano ciascun oggetto e quattro volte il volume dello spazio impegnato dagli ingombri.

In media in grandi ambienti industriali con la presenza di macchine ingombranti si può definire φ = 0,15 m-1.

Fatto questo è possibile valutare l’attenuazione media del suono in funzione della distanza dalla sorgente (presente sull’asse Y dei grafici (d…)).

Un’altra formula empirica fu proposta da Schultz. In questo caso la sperimentazione è attinente ad ambiente più piccoli di quelli industriali (case ed uffici).

E’ una formula un approssimativa in quanto che non considera il valore di assorbimento dell’ambiente quindi anche eventuali oggetti di arredo e nemmeno l’effetto di attenuazione dell’aria che in ambienti piccoli risulta in ogni caso molto limitato. La formula va a dimostrare come all’interno di un ambiente confinato il suono non decade di 6 dB al raddoppio della distanza come in campo libero, ma bensì con pendenza media di 3 dB al raddoppio della distanza per via degli effetti modali dell’ambiente.

La formula è la seguente:

Lp = Lw – 10log(r) – 5log(V) – 3log (f) + 12 dB

dove Lw è il livello di potenza sonora della sorgente, V è il volume del locale, f è la frequenza presa in esame.

 

Valutazione della Qualità Acustica delle Sale per lo Spettacolo

Le sale possono essere divise in due macrocategorie:

– Sale dove vengono offerti al pubblico particolari servizi.

– Sale dove vengono svolte per il pubblico particolari funzioni.

Nella prima categoria rientrato tutte le sale dove ad esempio il pubblico può accedere liberamente ed usufruire dei vari servizi, come ad esempio Sale di Attesa, Stazioni Ferroviarie, Sale di Banche, Sale di Ristoranti, Supermercati, Musei, ecc..

Nella seconda categoria rientrano invece le sale aperte al pubblico dove vengono svolti spettacoli, ad esempio teatri, cinema, sale da concerto, auditorium, discoteche, sale convegni, chiese, palazzetti dello sport, sale polifunzionali.

Come si può intuire ogni categoria va considerata e trattata in modo differente.

Nella prima categoria andrà privilegiato il confort acustico, il benessere psicofisico.

Nella seconda categoria andrà invece dato maggiore attenzione all’acustica della sala in modo da offrire il migliore ascolto possibile, oltre che migliore visione possibile.

Ad oggi per via delle numerose normative che riguardano la sicurezza e la sempre più attenzione all’estetica, non è per niente facile inserire materiali acustici all’interno di questi ambienti. Per questo rispetto ai primi anni di sviluppo si è molto attenti e concentrati sulla sperimentazioni di nuovi modelli che possano soddisfare entrambe le richieste. Essere belli e sicuri, e allo stesso tempo offrire la prestazione acustica richiesta.

n.b. E’ inoltre molto importante che quando c’è un restauro, una nuova costruzione, un ampliamento e modifica strutturale di una sala, non si intacchi in nessun modo o comunque si tenga sempre in considerazione di mantenere l’acustica originale di quella sala, a meno che non la si voglia modificare volontariamente.

 

Requisiti Acustici delle Sale per lo Spettacolo

Per requisito acustico si intende la serie di specifiche tecniche che costituiscono la base per la progettazione esecutiva delle opere di acustica.

 

Sale per la Musica

I requisiti acustici di una sala adibita all’esecuzione musicale, sono strettamente legati alle esigenze degli utilizzatori che si distinguono in esecutori e ascoltatori.

Beranek, fu il primo ad analizzare questo e a definire dei criteri di valutazione delle sale adibite allo spettacolo musicale.

Per prima cosa la sua teoria si basa sul fatto che sala ed esecutore (sorgente musicale) sono una cosa unica, quindi tutti contribuiscono all’intensificazione, diffusione-distribuzione, strutturazione del messaggio musicale, in cui rientra anche l’ascoltatore, per cui come visto in acustica è giudice ultimo sulla qualità del suono percepito in base all’esperienza, stato d’animo che genera lo spettro musicale ascoltato e risposta in frequenza dell’orecchio che gli appartiene. Ovviamente tutto questo dipende dal punto di ascolto e bisogna fare in modo che il suono sia uguale in tutti i punti.

Un esempio di come l’acustica di un ambiente sia importante è il seguente:

Prima della diffusione dell’amplificazione e registrazione musicale, i grandi artisti del passato come Bach, Beethoven, Mozart, ma anche i canti gregoriani, le prime opere da camera ecc,, venivano realizzate all’interno di sala e la notazione musicale, il timbro, l’accento delle varie note veniva evidenziato e composto in base alla risposta che dava l’ambiente, quindi sensazione che si voleva far provare a chi l’ascoltava. Bene, come si può intuire far suonare un brano musicale di questo tipo in un altro ambiente con acustica differente sicuramente non ha gli stessi effetti, ed in ogni caso non rispetta il pensiero compositivo e sensibilità dell’artista.

L’acustica della sala interviene in 4 modi principali sulla modifica della distribuzione del suono e quindi sua qualità finale:

1. Attenuando l’energia stessa durante la propagazione nell’aria.

2. Alterando lo spettro di emissione dell’onda sonora dopo la riflessione su pareti e soffitto.

3. Aggiungendo al suono l’effetto della riverberazione.

4. Alterando le relazioni di ampiezza e temporali di aliquote di energia sonora che globalmente determinano il suono ricevuto in un determinato punto.

In figura 4 un esempio grafico di quanto appena detto.

Fig. 4 20191231_154022.jpg

Dalla pianta e sezione di questa ipotetica sala si vede la sorgente S che produce un suono, questo suono con un certo grado di direttività impatta sulle superifici soffitto 3, pavimento 2 (della sala e/o palco), pareti 4, e presenta un contributo diretto verso l’ascoltatore 1. Suono diretto e suoni riflessi si sommano su di un punto di ricezione R.

In figura 5 un ecogramma di risposta all’impulso.

Fig. 5 20191231_154806.jpg

I 4 valori sono i 4 raggi prima elencati. Si vede chiaramente come il suono diretto sia più intenso e arrivi prima delle riflessioni al punto di ricezione, come è lecito aspettarsi in base al coefficiente di assorbimento medio dell’ambiente. Più il tempo impiegato dalla riflessione è lungo e più energia il suono perderà.

Analizzato questo e considerato che la qualità acustica è molto soggettiva da persona a persona, può essere espressa solo considerando termini di tipo qualitativo che descrivono particolari esigenze di tipo percettivo. I quali poi dovranno essere tradotti in elementi di tipo tecnico costruttivo dal progettista di acustica per realizzare l’opera corrispondente alle richieste.

Beranek ha così definito le qualità assolute del suono di natura musicale correlandole con la qualità cel suono percepito dall’ascoltatore in sala ed alterato dall’acustica della sala stessa.

Di seguito i termini che identificano la qualità acustica delle sale come appena citato:

 

Attributi Soggettivi

Pienezza del Tono (loudness): Percezione di maggiore intensità soggettiva nell’ambiente, raggiungibile  con una minore potenza sonora emessa, una maggiore permanenza del suono dopo che è cessata l’emissione, un maggiore livello di suono sul rumore di fondo ed una maggiore aliquota di energia riverberata rispetto a quella diretta. Questo tipo di qualità è legata al tempo di riverberazione ed energia del suono diretto. Più è grande la differenza tra l’intensità soggettiva percepita del riverbero e quella del suono diretto e più sarà percepita Pienezza del Tono Musicale.

Definizione o Chiarezza: Rappresenta la capacità di distinguere suoni che si susseguono nel tempo (chiarezza orizzontale), o che giungono simultaneamente da diversi strumenti musicali (chiarezza verticale). La Chiarezza orizzontale è influenzata dalla durata della riverberazione e dal rapporto tra suono diretto e suono riverberato, è tipo la Pienezza ma in senso inverso. La Chiarezza risulta tanto maggiore quanto minore è il tempo di riverberazione. Come la pienezza è influenzata negativamente dalla distanza del punto di ascolto. La sensazione di Chiarezza è intesa come percezione del segnale tenendo conto che l’orecchio stabilisce una relazione tra la prima parte del segnale e la successiva (lateralizzazione, come visto in argomento Psicoacustica). Vi è Chiarezza orizzontale quando la seconda parte del segnale (le riflessioni) non è cosi forte da coprire la prima parte. La Chiarezza Verticale è influenzata dal bilanciamento e fusione del suono di due o più strumenti che emettono un suono contemporaneamente, dal grado di armonizzazione dei suoni dei diversi strumenti, dalla risposta della sala alle basse, medie ed alte frequenze e dal rapporto tra suono diretto e suono riverberato.

Come si può intuire dalle precedenti definizioni, la qualità del suono è principalmente influenza dal tempo di riverberazione dell’ambiente. Un suono ritmico e suonato rapidamente in un ambiente molto riverberante risulterà impastato e poco chiaro.

In generale si dice che la rapidità temporale di esecuzione per essere chiara deve essere molto più piccola del tempo di riverberazione dell’ambiente.

Ancor peggio se lo strumento è molto risonante, quindi presenta già di base un elevata armonicità e coda sonora.

Intimità o Presenza: E’ legata all’impressione soggettiva che un ascoltatore prova in relazione alle dimensioni fisiche della sala di ascolto. Quantitativamente è legata al tempo iniziale di ritardo, cioè al ritardo tra suono diretto e prima riflessione. Le sale definite Intime e con buona sensazione della presenza dello strumento musicale, sono quelle che hanno ispirato la musica da camera. In media questo tipo di sale hanno un tempo di ritardo entro i 20 ms, e vista la bassa risoluzione delle nostre orecchie nel distinguere suoni di cosi breve durata l’uno dall’altro risultano soggettivamente come la percezione di un incremento energetico del suono diretto rispetto a quello riverberato.

n.b. Per migliorare ad esempio il mix di un live o una registrazione in ambiente molto riverberato naturale o artificiale dato in post produzione, è utile agire sull’entità delle prime riflessioni del riverbero, o nel caso di un live posizionare l’ascoltatore più vicino possibile all’esecutore e come limite dare come distanza la soglia del campo riverberante, come precedentemente visto.

Vivezza: Una sala Viva è caratterizzata da un tempo di riverberazione alto alle medie ed alte frequenze, un sala asciutta o “morta” è caratterizzata da un breve tempo di riverberazione. La Vivezza di una sala rivela la presenza di pienezza dei toni. Una sala Viva, al contrario, rivela una carenza di bassi.

Calore: Rappresenta la pienezza dei toni a bassa frequenza (inferiori a 250 Hz). E’ quindi caratterizzata da un lungo tempo di riverberazione alle basse frequenze. L’eccessiva riverberazione rende la sala rimbombante a queste frequenze, specialmente se di piccole dimensioni.

Intensità Soggettiva (loudness) del Suono Diretto: Il suono percepito da un ascoltatore come detto è la somma tra suono diretto e riflesso. Nelle piccole sala il suono diretto raggiunge anche le ultime file di ascolto, mentre in quelle molto grandi le ultime file sono investite principalmente dalle riflessioni e quindi riverberazione. Il giusto equilibrio da anche una corretta sensazione soggettiva del suono diretto.

n.b. Molte definizioni sono complementari, quindi l’una può essere ottenuta regolando opportunamente l’altra.

Brillanza: Indica la vivacità di un suono, con grande ricchezza di armoniche. Essa si percepisce in un ambiente Vivace alle alte frequenze, con elevata Chiarezza ed Intimità. Dipende quindi dal tempo iniziale di ritardo, dal rapporto tra tempo di riverberazione alle alte frequenze e quelle alle medie frequenze, dalla distanza dell’ascoltatore e dalla presenza in sala di ampie superifici riflettenti.

Diffusione: Indica la direzione di arrivo del suono riverberato, nel senso che ad una buona diffusione corrisponde l’assenza di direzioni privilegiate di provenienza del campo riverberato. Questo si manifesta generalmente quando nelle pareti e soffitto ci sono numerosi elementi aggettanti (colonne, statue, cassettoni, ecc..), mentre è carente se le superifici sono dolci, ampiamente curvate (concave), ma prive di spigoli che invece produrrebbero effetti di diffrazione del suono. Un altro esempio di carente Diffusione può essere un suono mixato molto riverberante e diffuso in una sala molto sorda.

Bilanciamento: Corrisponde al giusto peso relativo dei vari strumenti musicali, quindi un mix che permette di sentire tutti gli strumenti in modo intellegibile privilegiando assoli e risalti di particolari strumenti se il brano musica è pensato nel prevedere questo tipo di immagine. Questo mix dipende molto dall’ambiente in cui si trova a diffondersi.

Fusione: Indica la giusta mescolanza dei suoni dei vari strumenti musicali, in modo che sembrano fusi in un unico armonioso suono verso l’ascoltatore. Anche in questo caso dipende dal tipo di sala in cui il suono si trova a diffondersi.

Assieme (Ensemble): Corrisponde alla capacità dei musicisti di suonare all’unisono, cioè di iniziare e terminare simultaneamente, questo risultato dipende dalla possibilità dei musicisti di sentirsi l’un l’altro e quindi è funzione dell’Intimità, della Vivezza, del Calore e dell’Intensità del suono diretto e di quello riverberato, mentre meno importanti risultano la Diffusione, il Bilanciamento e la Fusione.

Immediatezza di Risposta (attacco): Corrisponde alla sensazione che ha il musicista, il solita o il cantante, che la sala risponda immediatamente al suono emesso. La risposta della sala vista dal musicista è legata alla struttura delle prime riflessioni che tornano indietro dalla sala stessa. Se il ritardo rispetto all’istante di emissione del suono risulta eccessivo, il musicista avverte l’eco provenire dalla sala e quindi ha un risposta anomala che condiziona l’attacco delle note successive. Si può ridurre l’attacco avvicinando ed orientando le superifici riflettenti verso l’esecutore.

Tessitura: E’ l’impressione soggettiva dell’ascoltatore creata dalla conformazione in intensità e tempi di arrivo delle riflessioni successive alla prima. Il succedersi ordinato delle riflessioni con ampiezza degradante produce un effetto sonoro diverso da quello prodotto da una struttura di riflessioni successive con intervalli di durata molto diverse ed ampiezze delle riflessioni temporalmente più lontane dalla prima con ampiezze maggiori.

Assenza di Eco: L’Eco costituisce una riflessione del suono che si manifesta con un certo ritardo rispetto al suono diretto. Se si supera un determinato valore, la riflessione con ampiezza rilevante produce una sensazione sgradevole per chi ascolta. L’Eco è accentuata da pareti riflettenti molto distanti e da curvature inadatte che focalizzano il suono in determinati punti della sala. Vedi argomento Psicoacustica per maggiori informazioni su come e perchè l’uomo percepisce l’Eco.

Assenza di Rumore di Fondo: Principalmente immesso in sala dagli impianti di condizionamento, dagli impianti di amplificazione del suono, dal traffico esterno, dal vociare nei locali attigui, dal brusio del pubblico. Un elevato Rumore di Fondo impoverisce la percezione dinamica dell’esecuzione musicale, se molto alto tende perfino a coprirla, ed essendo un rumore tende a rendere il suono ascoltato percepito sgradevole.

Dinamica: E’ la possibilità offerta in sala di udire sia suoni intensi che deboli. Si esprime come differenza dei livelli del fortissimo prodotto ad esempio da un orchestra e dal rumore di fondo.

Qualità Tonale: Rappresenta la bellezza di un suono musicale. E’ legata alla possibilità di poter distinguere il timbro dei diversi strumenti musicali, di poter distinguere la voce umana nella massa sonora di un Ensamble. Il suono dello strumento solista, ecc.. Le qualità timbriche di una sala sono spesso associate alle sensazioni cromatiche e possono essere alterate dall’acustica se gli assorbimenti non risultano ben bilanciati in frequenza. La Qualità Tonale è anche condizionata dalla direttività di alcuni strumenti musicali o diffusori audio in caso di musica amplificata.

Uniformità: E’ un concetto legato all’uniforme distribuzione del suono in sala. Ovviamente una buona acustica di una sala è anche sinonimo di buon ascolto in tutti i punti occupati dal pubblico e dall’esecutore. In molte sale si rilevano zona d’ombra o zone morte dove il suono è carente sia di Intensità che di Chiarezza, Pienezza del Tono, Intimità, ecc..

 

Considerazioni

Per il corretto dimensionamento della Sala è possibile dividere gerarchicamente gli attributi soggettivi appena elencati, in base al grado di importanza.

Positivo

Gli attributi soggettivi indipendenti che giocano un ruolo positivo all’acustica della sala sono:

Intimità, Vivezza, Calore, Intensità del suono Diretto, Intensità del Suono Riverberato, Diffusione, Bilanciamento e Fusione, Assieme.

Negativo

Gli attributi soggettivi indipendenti che giocano un ruolo negativo all’acustica della sala sono:

Eco, Rumore di Fondo, Distorsione, Distribuzione non Uniforme del Suono.

Attributi Qualitativi Dipendenti

Gli attributi qualitativi soggettivi che dipendono dagli altri attributi sono:

Chiarezza, Brillanza, Attacco, Tessitura, Gamma Dinamica.

 

Altro su Acustica Architettonica

Acustica Architettonica – I (Percezione Ambientale, Definizione della Dimensione, Descrizione Modale, Frequenza di Scroeder, Riverbero, Tempo di Decadimento e Risposta all’Impulso, Fluttuazione dei Modi, Teorie Pratiche).

Acustica Architettonica – II (Campo Perfettamente Diffuso, Campo Riverberante, Definizione degli Ambienti, Riflettore Rettangolare Sospeso, Diffusori di Schroeder, Regime Stazionario, Distanza Critica).

Acustica Architettonica – IV (Generi Musicali e loro Requisiti, Tipologie di Ambienti e loro Requisiti, Prestazioni Acustiche delle Sale, Valori Ottimali per i Criteri di Valutazione, Prime Riflessioni, Parametri Soggettivi, Fattori Soggettivi).

Acustica Architettonica – V (Nitidezza, Definizione, Massa della Sala, Chiarezza, Tempo Centrale, Supporto, Funzione di Autocorrelazione, Spazialità, Frazione dell’Energia Laterale, Impressione Spaziale, Impressione della Sala, Efficienza Laterale, Funzione di Correlazione Mutua Interaurale, Indice di Intensità).

Acustica Architettonica – VI (Comfort Acustico in ambienti destinati all’ascolto della parola, Intelligibilità del Parlato, Voce Umana, Articulation Index, Speech Interference Level, Speech Intelligibility Index, Speech Transmission Index, Rapid Speech Transmission Index).

Acustica Architettonica – VII (Test a Vocabolario, ALcons, CIS, Rumore e Disturbo Soggettivo, Noise Criteria, Room Criteria, Balanced Noise Criterion, Noise Climate).

Acustica Architettonica – VIII (Modelli di Simulazione Acustica, FEM, BEM, Acustica Geometrica, Sorgenti Virtuali, Ray Tracing).

Acustica Architettonica – IX (Metodo della Radiosità, Modelli Ibridi, Metodo a Fasci Divergenti, Auralizzazione, Linee Guida Simulazioni Acustiche, Metodologie di Misura in Ambiente Reale).

 

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