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Trattamento acustico: gli obiettivi primari

L’ importanza di trattare acusticamente gli ambienti è un argomento noto a tutti ma non altrettanto praticato. L’importanza dell’elettronica non è assoluta: per ottenere prestazioni confortevoli bisogna agire anche sulla struttura.


Volume: SIAV_02_14 - Pagine: da 30 a 35

Il teatro rappresenta un esempio di acustica ambientale per eccellenza. Se pensiamo che gli attori recitano anche senza microfono, possiamo capire quanto sia prioritario questo aspetto per i progettisti. Le profonde emozioni che un attore trasmette al suo pubblico, infatti, sfruttano anche la perfezione acustica dell’ambiente. Vi sono altri ambienti noti per il carattere acustico, ad esempio le sale di registrazioni che nascono ‘perfette’ sotto il profilo acustico, ma non tutti gli ambienti sono pensati per scopi acustici, anzi! Purtroppo, questa non è la regola. Nella quasi totalità del casi, infatti, spetta al progettista adeguare l’ambiente per renderlo acusticamente confortevole allo scopo voluto. Come vedremo in questo articolo, il compito del progettista non sarà solo quello di selezionare le elettroniche adeguate. Per fare la differenza, e nessun articolo può rendere l’idea di una prova d’ascolto in un ambiente ‘trattato’, è necessario effettuare piccoli interventi, non così costosi come potrebbe sembrare: il risultato sarò sorprendente per tutti, anche coloro che non hanno, come si dice in gergo, un orecchio allenato.



Il comfort acustico

Quando sentiamo parlare genericamente di comfort, una sensazione totalmente soggettiva, la nostra mente rivolge il pensiero ad un oggetto, ad esempio un divano, un letto, una poltrona; meno frequentemente pensiamo al comfort igrotermico, inteso come temperatura e umidità dell’aria presente in un ambiente, e quasi mai al comfort acustico, nonostante l’inquinamento acustico arrechi alle persone un disagio significativo. Forse, è anche per questo motivo che quando ci si appresta a progettare un impianto audio si fanno molteplici ragionamenti sull’elettronica da utilizzare ma non si presta ancora la dovuta attenzione al trattamento acustico dell’ambiente. Una questione di cultura, non ancora così sensibile al problema e sviluppata adeguatamente soprattutto in ambito commerciale, diffusa invece nelle Sale Home Cinema del mercato residenziale, dove riveste un ruolo centrale. Il trattamento acustico ambientale, però, dovrebbe coinvolgere qualunque struttura e mercato: è un valore aggiunto percepito da tutti, il risultato finale è davvero sorprendente.



Percezioni inconsce

A volte, le informazioni percepite dal nostro cervello vengono assimilate a livello inconscio, non capiamo razionalmente esattamente quello che accade. Nel caso del comfort acustico, si percepisce un maggiore benessere, la capacità di attenzione e concentrazione aumenta e ci si affatica di meno. Nel caso di una sala riunione o conferenze, ma anche in ambienti commerciali come un ristorante o un negozio, un trattamento acustico di qualità offre ai presenti un ambiente percepito come migliore, favorevole e più rilassante. Il rapporto costi/benefici è molto conveniente e il consiglio che possiamo darvi è quello di adottare questa pratica per promuovere la cultura del confort acustico: i vantaggi non tarderanno ad arrivare.



Acustica ed elettronica

Ai fini del risultato finale, l’acustica di una sala ha una rilevanza maggiore delle apparecchiature elettroniche che costituiscono l’impianto. Oggi, infatti, le apparecchiature elettroniche sono quasi tutte sostanzialmente idonee. La loro distorsione, discorso a parte meritano altoparlanti e microfoni, è bassa abbastanza da risultare irrilevante. Data quindi l’attuale elevata qualità dei dispositivi audio, il vero dilemma dei nostri giorni rimane la preparazione dei professionisti che devono valutare le prestazioni audio e la qualità dell’acustica ambientale dei locali in cui si installano le apparecchiature. Questo articolo spiega i principi basilari dei trattamenti acustici. Parte del materiale è stato estrapolato da testi tecnici, d’altronde l’acustica è matematica e non opinione, tuttavia la stragrande maggioranza dei contenuti è inedita. Lo scopo è di offrire una consulenza il più possibile completa e precisa, facile da capire con spiegazioni di senso comune, invece che soltanto di formule matematiche. In commercio sono disponibili numerosi libri dedicati all’acustica ambientale e agli ambienti d’ascolto: la maggior parte di questi, però, richiede una preparazione specifica e risultano troppo tecnici alla media degli appassionati di audio. Tutte le informazioni riportate valgono ovviamente anche per i sistemi Home Theater, le Chiese e gli Auditori e per tutti quegli ambienti dove è necessario un’audio di alta qualità.



Il trattamento acustico

Gli obiettivi primari di un trattamento acustico sono quattro: 1) evitare che le onde stazionarie e le interferenze acustiche influenzino la risposta in frequenza dell’ambiente; 2) ridurre la risonanza dell’ambiente e, in grandi ambienti come chiese e auditori, anche il tempo di riverbero; 3) assorbire o diffondere il suono nell’ambiente per evitare echi di ritorno e rimbalzi di frequenze; in casi specifici migliorare l’immagine stereofonica; 4) evitare disturbi agli ambienti adiacenti e che i rumori esterni raggiungano il nostro ambiente. Un trattamento acustico adeguato è in grado di trasformare il suono impastato, con scarsa definizione e una risposta dei toni bassi irregolare, in un suono chiaro e nitido. Ad esempio, in un sistema Home Theater, una scarsa acustica ambientale può rendere il suono meno cristallino, più difficile da localizzare, con una irregolare risposta in frequenza. Anche in presenza di diffusori costosi ed elettronica di alta qualità la risposta acustica di un ambiente non trattato può variare di 30 dB o più: si tratta di una quantità di pressione sonora enorme, e questo può accadere ad ogni frequenza. Vi sono due sistemi fondamentali per il trattamento acustico ambientale: assorbente e diffondente. Inoltre, gli assorbitori sono di due tipi: uno controlla le riflessioni alle alte e medie frequenze e l’altro, conosciuto come bass-trap, controlla principalmente le basse frequenze. Per ottimizzare i costi, le tre tipologie di trattamento andrebbero progettate prima di realizzazione l’ambiente stesso, ma se non è possibile, esistono in commercio ottimi prodotti per la correzione acustica.



Falsi positivi

Vi sono persone che utilizzano schiuma poliuretanica su tutte le pareti, credendo erroneamente che sia un trattamento acustico sufficiente. In effetti, se battete le mani in una stanza trattata con schiuma poliuretanica (o con fibra di vetro, tende o contenitori per le uova), non sentirete alcun riverbero o eco. I trattamenti di superfici non garantiscono però alcun risultato per il controllo o il riverbero alle basse frequenze, e i battiti di mano non emettono suoni in gamma bassa. Ambienti in cemento o in muri di mattoni sono particolarmente inclini a questo problema: infatti, più è rigida la parete, più è riflessiva la gamma delle basse frequenze. In effetti, sarebbe sufficiente costruire un nuovo strato di parete con lana di roccia, e pochi centimetri di aria all’interno, per ridurre i riflessi alle frequenze più basse; la flessibilità della parete aggiunta, muovendosi in fase con il suono, assorbirebbe le gamme basse.



Un progetto specifico

Ci si potrebbe domandare perché sia necessario un progetto specifico per il trattamento acustico ambientale di ogni specifico locale dal momento che i problemi sonori degli ambienti si ripetono. Il motivo è semplice: ogni ambiente offre un suono diverso, sia per la vivacità d’ascolto che per la risposta in frequenza, oltre al fatto che vi sono destinazioni d’uso diverse. Un buon suono udibile in un determinato ambiente, dotato quindi di una risposta in frequenza adeguata, è molto probabile che offra prestazioni diverse in altri ambienti. Pertanto, l’unica soluzione praticabile è rendere l’ambiente il più accurato possibile dal punto di vista acustico, per ridurre al minimo l’influenza ambientare nella prestazione sonora.



Diffusori e Assorbitori

I diffusori passivi vengono utilizzati per ridurre o eliminare echi ripetitivi che si verificano in ambienti con pareti parallele e soffitti piani. Anche se ci sono diverse filosofie su quanta riverberazione devono possedere gli studi di registrazione e le camere d’ascolto, tutti i progettisti professionali sono d’accordo che è meglio evitare le riflessioni periodiche causate dalle pareti parallele. Pertanto, la diffusione viene spesso utilizzata in aggiunta all’assorbimento per domare fenomeni di riflessione. Questo trattamento è universalmente riconosciuto come il migliore, anziché rendere la stanza completamente afona ricoprendo tutte le pareti con materiale assorbente. Si consideri quindi come soluzione ideale quella di ottenere l’ambiente formato da un mix di superfici riflettenti e superfici assorbenti, evitando di creare grandi aree completamente riflessive o assorbenti. Il concetto di suono assorbito e riflesso qui descritto riguarda la gamma di frequenze medie e alte. Il trattamento a bassa frequenza è un altro discorso tecnico che verrà descritto in un’altra occasione. Il tipo più semplice di diffusore viene realizzato con uno o più fogli di compensato appesi a una parete, leggermente angolati rispetto a quest’ultima per prevenire che il suono rimbalzi più volte tra i muri paralleli. In alternativa, il compensato può essere piegato per fargli assumere una forma curva, anche se è più difficile da installare. In verità, quello che si ottiene davvero è un deflettore, non un diffusore, come descritto in Figura 1. Tuttavia, un deflettore è sufficiente ad evitare riverberi fluttuanti tra superfici parallele.



I Diffusori acustici

I veri diffusori acustici, sono caratterizzati da una superficie irregolare, compatibile con un modello matematico complesso per disperdere le onde sonore in modo accurato. Alcuni modelli, come quello in Figura 2, utilizzano camere a diverse profondità. Affinché il diffusore risulti efficace, è necessario trattare maggiormente poche aree dell’ambiente. Quando le pareti sono parallele, se aggiungiamo diffusori solo in una piccola percentuale rispetto alla superficie di tutto il locale, non si riducono gli echi sgradevoli come invece si otterrebbe con il trattamento completo di una o entrambe le pareti. Anche in questo caso, i pannelli piani o curvi descritti in precedenza, non sono veri deflettori ma diffusori. I veri filtri diffusori (scatters diffusor) disperdono le onde sonore in direzioni diverse in base alla loro frequenza, piuttosto che limitarsi a reindirizzare le onde nella stessa o in altre direzioni. Questa è una distinzione importante perché una superficie piana, inclinata o curva, continua a favorire la diffusione di picchi e cadute di risposta in frequenza: per questo motivo si usano i filtri noti come ‘comb-filter’. Un vero e proprio diffusore scatter invece, evita riflessioni dirette e quindi offre un suono molto più aperto, trasparente e naturale di una semplice superficie piana o curva. In un ambiente, oltre ad ottenere un suono meno ‘colorato’, i diffusori servono un altro utile scopo: possono ridurre le perdite di frequenze tra gli strumenti che, allo stesso tempo, si stanno ascoltando. Quando una parete ad angolo devia semplicemente un suono - forse verso un microfono o un ascoltatore destinato a raccogliere un altro strumento - un diffusore disperde il suono in una gamma molto più ampia. Qualunque suono riflesso arrivi al microfono o all’orecchio, il livello sarà ridottissimo perché solo una piccola parte del suono generato dalle riflessioni raggiungerà il recettore, il resto delle onde saranno disperse in altre parti dell’ambiente.



Alternative estetiche agli scatter diffuser

Vi sono alternative ai diffusori scatter. Oltre ai diffusori tipo SkyLine, come quello mostrato in Figura 3, realizzati anche in plastica e venduti ad un prezzo economico, è comunque possibile realizzare una parete che risulti del tutto o in parte acusticamente passiva. Per un budget molto limitato, rendere la parete posteriore di una camera di ascolto totalmente passiva può essere veramente l’unica soluzione. Ciò evita che la riverberazione sia libera di circolare tra le due pareti (anteriore e posteriore), anche se può capitare che il suono sembri un po’ soffocato e innaturale. In ogni caso, è sempre meglio del suono vuoto e squadrato che si ottiene da una superficie piana riflettente. Un’altra possibilità è rendere la parete posteriore di un ambiente parzialmente riflettente e parzialmente assorbente. Si può ottenere il risultato voluto rendendo la parete completamente passiva o assorbente, e poi ricoprirlo con sottili strisce verticali di legno. Variando la distanza da striscia a striscia, si riduce la coerenza delle riflessioni in modo che migliori ulteriormente il suono.



Gli echi veloci

Echi veloci e ripetitivi, chiamati anche echo flutter, possono colorare il suono nell’ambiente e provocare l’accentuazione delle frequenze le cui lunghezze d’onda corrispondono alla distanza tra le pareti e tra pavimento e soffitto. Gli echo flutter sono spesso identificati come un ‘boing’, ossia suoni che dispongono di una loro nota specifica (frequenza di picco). Quando si battono le mani in una grande sala, in una scala vuota o sotto un tunnel, si può facilmente sentire il tono di risonanza. Se l’ambiente è grande, probabilmente si potrà notare più di un rapido eco (rat-a-tat-tat effect) o effetto flutter, fenomeno che si verifica quando in un ambiente i suoni successivi riflessi dalle pareti, corrispondenti a un unico fenomeno sonoro, sono separati fra loro da almeno 70 ms. Gli ambienti ristretti risuonano a frequenze più elevate, quindi si hanno maggiori probabilità di sentire un tono specifico che prosegue anche dopo che il suono originale si è esaurito. Questo effetto è chiamato ‘ringing’. Oltre agli evidenti effetti negativi causati dagli echi, il ‘ringing’ crea una firma sonora sgradevole che può permeare la riproduzione effettuata in quella stanza e influire negativamente sul suono riprodotto attraverso i diffusori stessi. Si noti che gli echi, gli echo flutter, e il ringing sono intimamente collegati: il tempo di ritardo (delay) e il tono (frequenza) dipendono sempre della distanza tra superfici opposte. Su piccole distanze la frequenza di ‘flutter echo’ è direttamente correlata alla distanza. In una lunga scala con pareti poste a circa 90 centimetri di distanza, un forte battito di mani crea un tono distinto con una frequenza di picco pari a circa 186 Hz: la metà della lunghezza d’onda a 186 Hz è esattamente 91,4 cm. A distanze superiori la frequenza potrebbe essere maggiore, in funzione degli echi provocati dalla sorgente sonora. Ad esempio, quando si battono le mani o si eccita acusticamente un ambiente con frequenze medie, le sole risonanze in grado di rispondere sono quelle medio/alte. Quindi, se la distanza tra due pareti parallele favorisce una risonanza a 50 Hz, ogni volta che si battono le mani si potrebbero udire toni a 200 o 350 Hz. Come diffusione, l’assorbimento alle medie ed alte frequenza consente di ridurre echi e il ringing ma, a differenza della diffusione, l’assorbimento riduce anche il tempo di riverbero di una stanza. Questo rende il suono più chiaro e consente di ascoltare meglio ciò che è nella registrazione, riducendo al minimo il contributo dell’ambiente. Gli assorbitori a bassa frequenza - trappole per i bassi – possono essere utilizzati per ridurre in un grande spazio il tempo di riverbero a bassa frequenza; sono più comunemente utilizzati negli studi di registrazione e nelle sale d’ascolto per ridurre la risonanza e appiattire la risposta in frequenza, normalizzandola nella gamma dei bassi. Ciò è particolarmente vero in piccoli ambienti dove il problema principale riguarda la risposta alle basse frequenze. In realtà, i piccoli ambienti non presentano un riverbero alle basse frequenze. Piuttosto, posseggono una risposta di frequenza intrinseca dominante ma nelle sale di grandi dimensioni, chiese e auditorium, ridurre il riverbero a bassa frequenza è un fattore importante da tenere presente durante l’elaborazione di un progetto aggiungendo trappole acustiche per i bassi. Nel prossimo articolo passeremo in rassegna le tipologie di assorbitori per medie e alte frequenze e le trappole utilizzate per le basse frequenze.

Si ringrazia per la collaborazione
Massimiliano De Angelis di Exhibo
www.exhibo.it



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