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  • Lunedì 06 Luglio 2009 15:06
  • Ultimo aggiornamento Mercoledì 08 Luglio 2009 16:30
  • Scritto da David Guanciarossa

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Correzioni acustiche (parte VII)

É STATO MESSO IN EVIDENZA CHE PER AMBIENTI DI DIMENSION! MEDIO — PICCOLE, COME SONO QUELLI NORMALMENTE DEDICATI ALL'ASCOLTO DOMESTICO, LA MAGGIOR DIFFICOLTÁ PER UNA BUONA RIPRODUZIONE CONSISTA NEL RAGGIUNGIMENTO DI UNA UNIFORME DISTRIBUZIONE DELLA PRESSIONE SONORA, A CAUSA DEL FENOMENO DEI «BATTIMENTI» IN CHE CONSISTE PIÚ PRECISAMENTE TALE FENOMENO?

Consideriamo un piccolo ambiente e collochiamo in esso un altoparlante collegato ad un generatore di audio frequenze. Inviamo dei brevi segnali corrispondenti a delle frequenze proprie caratteristiche dell'ambiente. Ognuna delle vibrazioni forzate con cui l'ambiente risponde all'eccitazione prodotta dall'altoparlante viene registrata e tradotta in oscillogrammi. La pressione dell'energia sonora va decrescendo al cessare del segnale eccitante secondo la legge esponenziale in funzione essenzialmente della posizione del punto di ascolto (simulato dal microfono-registratore) e della lunghezza d'onda della generica frequenza propria f e delle dimensioni dell'ambiente.

Supponiamo di produrre due vibrazioni forzate successive corrispondenti a due frequenze di risonanza ad esempio 92,9 Hz e 99,7 Hz. L'ambiente reagisce accentuando le due vibrazioni che si smorzano con la legge del tipo sopra descritto e indicate in fig. 1a, b.


Eccitando contemporaneamente le due frequenze proprie si ha naturalmente una vibrazione forzata unica data la vicinanza delle stesse; questa decresce nel tempo con la forma indicata in fig. 1c attestante il fenomeno di INTERFERENZA delle onde di pressione e depressione che si rafforzano (per somma) o si cancellano (per differenza) a vicenda (battimenti).


La fig. 2 mostra l'irregolarità della distribuzione della pressione acustica che si viene a creare nell'ambiente per la formazione di ventri e nodi di pressione sonora. Tale fenomeno é tanto pià accentuato quanto più pronunciate sono le simmetrie e tanto più simili tra loro e regolari sono le pareti perché in queste condizioni i diversi sistemi di onde stazionarie che si formano sono più numerosi.

Riportiamo (G.A. BRIGGS) le prove eseguite in una stanza di metri 4,90 x 4,60 x 2,90 circa. Pareti e soffitto sono ricoperti di materiale discretamente assorbente e il pavimento, di legno, ricoperto di linoleum; mobili di ufficio e apparecchiature di prova gli unici arredi. Un grande altoparlante d'angolo riproduce le audiofrequenze prodotte da un oscillatore mentre un microfono viene spostato lunge le tre direzioni indicate in fig. 3.


Tramite oscilloscopio (vedi fig. 4)



viene fotografato il livello sonoro in funzione delle frequenze (Figg. 3 A. B, C). Gli oscillogrammi mostrano gli effetti delle onde stazionarie allorché il microfono si muove in ciascuna delle tre direzioni: la differenza di livello sonoro raggiunge in alcuni casi valori notevoli. Generalizzando questi risultati, che in differenti condizioni sperimentali sarebbero diversi quantitativamente, ma qualitativamente simili, possiamo comprendere le conseguenze di una cattiva distribuzione della pressione sonora. Uno dei risultati facilmente verificabili é quello della formazione di hum nella regione tra i 50 e i 100 Hz che viene evidenziato nei punti di massima pressione e risulta quindi udibile con danno alla riproduzione musicale.

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NEI NUMERI PRECEDENTI (CFR. IN PARTICOLARE SUONO N. 12) SONO STATI DESCRITTI GLI EFFETTI CHE LA RISONANZA AMBIENTALE HA SULLA MUSICA RIPRODOTTA IN LOCALI DI DIMENSIONE DOMESTICHE ESISTONO DEI RIMEDI A QUESTO TIPO DI «MALANNO» ACUSTICO?

In base a quanto già esaminato, due sono gli obiettivi da raggiungere: I) lo smorzamento delle frequenze, tra quelle proprie dell'ambiente, che risultano accentuate dal complesso delle caratteristiche del locale; II) l'eliminazione dei fenomeni di cattiva distibuzione e propagazione dell'energia sonora per gli effetti di interferenza tra diverse frequenze proprie, tra loro vicine. Questi obiettivi possono essere ottenuti tramite:

  1. la scelta oculata delle caratteristiche geometriche del locale da dedicare all'ascolto;
  2. la realizzazione, tramite pannelli particolari, di un assorbimento selettivo, un assorbimento cioè in corrispondenza di quelle frequenze che le caratteristiche del locale accentuano in mode particolare;
  3. la realizzazione di pareti diffondenti l'energia sonora in maniera uniforme in qualità e direzione;
  4. la corretta disposizione degli altoparlanti;
  5. il numero degli altoparlanti.

E cioé:

A) Nella maggior parte dei casi la scelta del locale d'ascolto é legata a criteri che esulano dai parametri «acustici»: in altre parole quasi sempre l'audiofilo costretto ad accettare un locale di dimensioni e forma già prestabilite ed inalterabili. Possiamo quindi immaginare di dover intervenire esclusivamente sulle superfici delimitanti la stanza e sugli oggetti di arredo come di seguito indicato.


B) L'uso di pannelli acustici di differente misura, forma e spessore su una o pareti del locale raggiunge il duplice scopo di un ASSORBIMENTO SELETTIVO nella zona delle medie e basse frequenze (con conseguente attenuazione dell'effetto dovuto alle frequenze proprie) e di una DIFFUSIONE dell'energia sonora operata dagli spigoli e dai bordi dei pannelli stessi.

Di alcuni tipi, adatti per istallazioni domestiche vengono indicate le caratteristiche (vedi fig. 5 A, B, C, D e prospettiva).



Sono pannelli con spiccate caratteristiche di assorbimento nella regione delle basse frequenze: legno multistrato montato a distanza di 5 cm. dalla parete retrostante con assorbimento molto pronunciato nella regione dei 100 Hz; multistrato perforato, isolato dalla parete retrostante e riempito con materiale assorbente nell'intercapedine, con caratteristiche assorbenti più accenituate nella regione dei 250 Hz od oltre. Appartengono alla categoria dei pannelli (il primo) e dei risuonatori (gli altri due) delle cui caratteristiche abbiamo già parlato (cfr. Suono n. 7 pagg. 22 e segg.). Due o tre pannelli di questo secondo tipo, di dimensioni circa di 120 x 70 sono in enere sufficienti quando un trattamento rigidamente selettivo si renda necessario, specialmente con altoparlanti angolari o elettristatici a gamma estesa.

Il problema semmai é di carattere etetico, perché non sempre è facile inserire questi elementi in un arredo predeterminato. Sotto questo punto di vista si suggerisce in maniera particolare la pannellatura parziale di un parete dell'ambiente del tipo di quella indicata in fig.6,


realizzabile con gli elementi di compensato multistrato le cui caratteristiche sono specificate in fig. 5 B. All'azione particolarmente selettiva per le frequenze molto basse di tale tipo di trattamento si associa una genrica azione assorbente per la gamma tra 125 e 4.000 hz in cui il multistrato da 0,5 mm mostra un coefficiente di assorbimento molto uniforme e piuttosto elevato in valore assoluto (0,10 circa) e molto superiore a quello dell'intonaco normalmente usato sulle pareti. Questo tipo di trattamento non si limita quindi solamente ad un comportamento selettiv contro dannosi effetti di risonanza per ambienti molto piccoli, ma aggiunge un notevole contributo al bilanciamento generale delle condizioni d'ascolto. controllando la quantità di energia assorbita in una gamma di frequenze che é fondamentale nella riproduzione, mentre contribuisce largamente alla diffusione (v. punto C) delle note più acute, avvolgendo l'ascoltatore in un campo sonoro ben equilibrato con bassi morbidi e medi acuti ben distribuiti.

É consigliabile che i pannelli non siano tutti della stessa dimensione e dello stesso spessore: a tal fine si consigliano multistrati da cm. 0,5 a 0,7 non perforati su traversine da cm 5 x 2 circa per 2/3 della parete, senza riempimento dell'intercapedine. La differenza delle dimensioni e degli spessori estende il potere selettivo dei vibratori su varie frequenze; l'assenza di materiale assorbente é in questo caso consigliabile, data l'estensione della pannellatura. Questo trattamento può risolvere in maniera insperata problemi di audizioni per stanze molto piccole e di forma molto prossima al cubo (ad es. 4,50 x 4,30 x 3,50) e rappresenta un sistema relativamente economico e soprattutto pratico. (Per altri consigli si veda Suono n. 4 pag. 33).


C) L'eliminazione dei fenomeni di cattiva distribuzione e propagazione dei vari treni d'onda che si succedono nell'ambiente porta alla realizzazione di un campo sonoro OMOGENEO in cui cioé la densità dell'energia sonora sia sostanzialmente dello stesso valore PUNTO per PUNTO. Ció e ottenibile appunto mediante pareti con caratteristiche diffondenti.

Con tale termine intendiamo pareti irregolari sia dal punto di vista geometrico (rilievi) che da quello acustico (irregolare distribuzione dei materiali assorbenti). Al secondo caso ad es. può appartenere un locale in cui solo il pavimento sia trattato acusticamente con un tappeto (non necessariamente da parete e parete) soffice e spugnoso nella parte inferiore; oppure un ambiente in cui una parete soltanto sia rivestita con una tenda piuttosto pesante e con larghe pieghe. L'irregolarità della distribuzione del materiale assorbente riduce la propagazione delle onde in direzione parallela agli assi di simmetria (propagazione questa che contribuisce alla formazione di onde stazionarie) favorendo la diffusione dell'energia sonora.

L'introduzione di irregolarità nelle pareti (irregolarita geometrica) e di volumi nell'arredamento con dimensioni di qualche decina di cm (cfr. Suono n. 5) puó contribuire largamente a una corretta diffusione dell'energia sonora soprattutto per le frequenze medie e acute (dove del resto i fenomeni di direzionalità, in quanto opposti a quelli di diffusione, sono più evidenti): un esempio particolarmente corretto da questo punto di vista é quello di fig. 7.


(click per ingrandire)

 

In tale ambiente, dove il modulo unitario preponderante degli elementi di arredo é di circa cm 40 x 40 x 38 si ha un'ottima diffusione per le frequenze della gamma medio-bassa (intorno a 300 Hz); infatti le dimensioni degli oggetti, se ? é la lunghezza d'onda del suono incidente, devono essere comprese tra ?/4 e ?/2 se ? = 120 cm corrispondente a f = 340 / 1,20 = 283 Hz ?/4 = 120/4 = 30 cm < 40 cm < 60 cm ....

A tale azione va associata quella di numerosi quadri, quadretti, oggetti vari le cui dimensioni arrivano a qualche cm e che estendono l'effetto diffondente a frequenze più elevate. La moquette e la tenda contribuiscono ad eliminare la regolarita di propagazione dei treni d'onda che si formano lunge le direzioni degli assi di simmetria a-a, b-b.


D) La dislocazione degli altoparlanti può avere notevole influenza sulla omogeneizzazione del campo sonoro e più in generale sulla loro resa.

Una semplice esperienza puó essere eseguita avendo a disposizione un disco con bande di frequenza incise e due casse acustiche identiche. Scelta una frequenza grave corrispondente ad una frequenza di risonanza del locale, dislochiamo le casse in due punti qualunque e inviamo loro, alternativamente, lo stesso segnale. Nella maggior parte dei casi il suono riprodotto dalle 2 casse é diverso in intensità e, in parte, anche in altezza; in altre parole, poiché la distribuzione dell'energia sonora non é mai costante, in un ambiente piuttosto piccolo un altoparlante può trovarsi in una posizione «privilegiata» rispetto all'altro, cioé in un massimo sonoro, accentuando maggiormente gli effetti di risonanza del locale e alterando di conseguenza la riproduzione. É chiaro che in tal caso bisogna cambiare la disposizione di uno degli altoparlanti.

Alcune disposizioni tipiche sono state a lunge studiate al duplice scopo di eliminare i difetti derivanti da una risonanza del locale o, al contratio, caso non preso in esame finora, per sfruttare questi fenomeni in locali che presentino una insufficiente risposta ai bassi per la presenza di pareti poco rigide e leggere o perché troppo piccoli; in una stanza piccola qualunque altoparlante anche di qualità non é in grado di esprimere la propria potenzialità. Ad es. per una stanza di m. 3,40 (dimensione principale) la risposta, al di sotto dei 50 Hz, é in ogni caso seriamente compromessa. Tanto maggiore é il difetto quanto più il sistema di altoparlanti usato, per molteplici ragioni legate alla sua stessa natura, ha di per se una scarsa risposta ai bassi. Per ovviare a tali inconvenienti si può ricorrere alla sistemazione ad angolo. Anche se non espressamente progettato per lavorare in tale posizione (come ad es. gli altoparlanti a tromba piegata con «bocche» in corrispondenza delle due pareti delimitanti l'angolo) ogni sistema di altoparlanti (vedi fig. 8 A) aumenta il rendimento nelle basse frequenze per due motivi:

  1. I) le pareti e il pavimento agiscono da elementi riflettenti.
  2. II) le radiazioni viaggiano lunge una diagonale del locale, aumentando il percorso utile per la riproduzione delle frequenze pia basse.

Rispetto alla posizione di fig. 8 C, quella di fig, 8 B ha un rendimento doppio e, rispetto a quella di fig. 8 D, un rendimento quadruple.

I vantaggi di una disposizione ad angolo sono però a doppio taglio: anzitutto può capitare che in tal modo le casse vengano a trovarsi troppo distanti tra loro per un giusto effetto stereofonico. Inoltre non é affatto escluso che possano eccitare solo alcune frequenze proprie, producendo una colorazione ben tipica della disposizione ad angolo dalla quale anche casse espressamente progettate per questa posizione non sempre sono esenti. Per tutti questi motivi, al fine di una corretta diffusione si preferisce seguire i seguenti criteri:

  • Sistemare le casse obbligatoriamente contro il muro di fondo, nel senso della larghezza, in modo che siano dirette nel senso della lunghezza.
  • Allontanare, per locali di normali dimensioni, le casse dagli angoli di 0,5-1,5 metri. L'altezza degli altoparlanti veri e propri (non della cassa, cioè) dal suolo non deve essere uguale alla distanza di questi dai muri laterali. Nel caso di altoparlanti melto estesi nelle gamme delle basse freqiienze e di particolare insistenza di fenomeni di risonanza é onsigliabile staccarli dalla parete di fondo e tenerli sollevati dal suolo. I risultati possono, comunque, variare da caso a caso e solo un' accurata sperimentazione delle posizioni degli altoparlanti puô fornire quella ottimale.

E) La omogeneizzazione del campo sonoro, può con buoni risultati essere ottenuta anche aumentando il numero delle sorgenti sonore. A questo proposito tipico é stato il successo della stereofonia, la quale oltre ad avere introdotto, rispetto alla riproduzione monofonica, una migliore prospettiva sonora dell'ambiente originario, ha fatto si che le caratteristiche dell'ambiente in cui avviene l'ascolto non abbiano un peso troppo preponderante sulla qualità generale d'ascolto.

Indipendentemente da ragioni di estetica musicale e portando il nostro esempio al limite, possiamo affermare che, a parità di condizioni, una riproduzione monofonica su due altoparlanti distinti é già superiore a quella su un solo altoparlante in quanto le modalità di propagazione non sono più dipendenti da una sola sorgente, ma da un fronte sonoro pia ampio.

Il passo successive é breve: i recenti studi sulla quadrifonia e le prime applicazioni dei sistemi discreti mirano infatti a realizzare un ambiente sonoro ancora più vicino a quello originario e quindi a una riproduzione fra le pareti domestiche pùa INDIPENDENTE dalle caratteristiche proprie del locale.

L'aggiunta infine di un canale centrale rispetto a quelli laterali esistenti nella riproduzione stereofonica e un altro modo di ampliare il fronte sonoro e migliorare l'omogeneizzazione del campo, purché il bilanciamento del terzo canale venga effettuato con molta cura per non creare effetti sgradevoli sull'estetica musicale del brano riprodotto.


SUONO HI-FI stereo agosto 1972 - Edoardo Catalano

 

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