Suono e ambiente
Coordinatore del Laboratorio Musicale: Prof: Gennaro  Vespoli (Facebook)

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I suoni che percepiamo non ci giungono cosí come sono stati emessi dalla sorgente sonora, ma vengono sempre, in misura maggiore o minore, modificati dall'ambiente in cui ci troviamo.

Qualunque superficie, infatti, riflette almeno una parte dell'energia sonora che vi arriva, e una parte di questa energia riflessa ritorna al nostro orecchio.

Se poi, come di solito avviene, ci troviamo in un ambiente chiuso, le superfici riflettenti saranno più di una, tipicamente sei.

Nella figura seguente è mostrato un caso tipico. In una stanza rettangolare sono presenti una sorgente sonora e un ascoltatore. A questi giunge sia il suono diretto (linea continua), sia i suoni riflessi (linee tratteggiate). Questi a loro volta possono risultare da riflessioni primarie (hanno subíto una sola riflessione) o secondarie (hanno subìto più riflessioni prima di giungere all'ascoltatore).

Nella prossima figura è schematizzato il fenomeno in funzione del tempo: all'ascoltatore giunge prima di tutto il suono diretto, poi i suoni di riflessione primaria, e infine quelli di riflessione secondaria. Le ampiezze di questi suoni decrescono con il tempo, poiché maggiore è il numero di riflessioni che il suono subisce, maggiore è la quantità di energia ceduta alle pareti. Ma sarà bene studiare questo fatto più in dettaglio.

Si è detto sopra che al suono è associata una certa quantità di energia meccanica. Quando un'onda sonora incide su una superficie, una certa quantità di questa energia viene riflessa, un'altra quantità viene dissipata in calore all'interno della parete, e una terza quantità passa al di là della parete stessa:

Detta S la quantità di energia incidente, chiameremo:

Sr l'energia riflessa

Sd l'energia dissipata

St l'energia che attraversa la parete (energia trasmessa)

 

Risulta quindi:

S = Sr + Sd + St

L'energia riflessa sarà dunque:

Sr = S - Sd - St

cioè una certa frazione dell'energia incidente. Allora si può anche scrivere:

Sr = (1 - k) * S

per indicare che l'energia riflessa è una certa frazione 1-k (sempre minore di 1) dell'energia incidente. La quantità k viene chiamata coefficiente di assorbimento della parete ed è, come si vedrà più oltre, molto importante per calcolare e correggere l'acustica degli ambienti.

Consideriamo la prossima figura, in cui è rappresentata la stessa situazione della figura relativa ai suoni riflessi, ma questa volta nel caso che l'evento sonoro non sia breve, o che l'ambiente di ascolto non sia molto vasto: le riflessioni non verranno più percepite singolarmente, ma fuse insieme a formare una coda sonora, che più comunemente viene detta riverbero:

Questa caratteristica degli ambienti di ascolto viene espressa numericamente mediante il tempo di riverberazione, definito come il tempo che un suono impiega per subire un'attenuazione di 60 dB. In figura sono mostrati quattro tempi di riverberazione, appartenenti a quattro ipotetici ambienti di ascolto. La linea tratteggiata orizzontale indica il livello di -60 dB. Il tempo di riverberazione si trova quindi all'intersezione fra la curva di decadimento del suono e questa linea. In a il tempo di riverberazione sarà di circa 3 secondi, in b di 4.5 s, in c di 1.5 s e in d di 1.8 s.

In realtà, poiché il fattore di assorbimento dei materiali non è costante con la frequenza, per studiare a fondo le caratteristiche di riverberazione di un ambiente bisogna effettuare le misure a varie frequenze.

Ma quali sono le influenze del tempo di riverberazione sull'ascolto? Il suo valore ottimale varia a seconda del genere di suono e del volume dell'ambiente. più questo è grande, maggiore sarà il tempo di riverberazione ottimale, per il quale è comunque possibile dare alcuni valori indicativi: per il parlato, da .5 a 1 s; per la musica da camera, circa 2 s; per la musica sinfonica da 2 a 4 s; per la musica organistica 5 s e più.

Un'altre caratteristica importante per la definizione dell'acustica di un ambiente è la sua risposta in frequenza. L'ambiente non dovrebbe né esaltare né attenuare in modo marcato nessuna gamma di frequenza, ma in realtà nessun ambiente è perfetto a questo riguardo.

Infatti nel caso più comune, di ambienti con pareti disposte parallelamente a coppie, ognuna di queste coppie si comporta come un risuonatore acustico, che esalta i suoni di lunghezza d'onda pari a un sottomultiplo intero della distanza fra le pareti. Date due pareti opposte e parallele a distanza L verranno quindi esaltati i suoni di lunghezza d'onda L, .5*L, .3333*L, .25*L, .2*L etc. Ciò perché in questi casi onda diretta e onde riflesse si trovano in fase, e le loro ampiezze si sommano.

Con riferimento alla prossima figura, vediamo due terne di onde; dall'alto al basso vediamo l'onda diretta, l'onda riflessa (di ampiezza minore dell'onda diretta, dato che una parte della sua energia è stata assorbita o trasmessa dalla parete), e l'onda risultante, somma delle due. In alto vediamo che onda diretta e onda riflessa si trovano in un certo rapporto di fase, tale che l'ampiezza dell'onda risultante è inferiore a quella dell'onda diretta. Questa frequenza subirà quindi un'attenuazione.

Nella terna in basso, invece, la frequenza è tale per cui onda diretta e onda riflessa si trovano quasi in fase; le loro ampiezze si sommano, e infatti l'ampiezza dell'onda risultante è maggiore di quella diretta. Questa frequenza subirà una esaltazione.

Riccardo Bianchini

 

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