L’importanza dell’ambiente d’ascolto

31 Ago L’importanza dell’ambiente d’ascolto

Il suono è caratterizzato dalla propagazione di onde sonore in un mezzo elastico (aria), dovute alla compressione e successiva dilatazione del mezzo. Il suono nasce e si propaga ad opera di una sorgente, costituita nel caso che ci interessa dai nostri diffusori che ospitano gli altoparlanti. Questi ultimi sono l’elemento vibrante che trasmette il movimento alle particelle d’aria circostanti.

Uno dei parametri del suono è la frequenza, che è il numero di oscillazioni nell’unità di tempo (1 secondo) e viene misurata in Hz.

Per i nostri scopi di acustica ambientale, ci interessa la frequenza compresa nell’intervallo che va da 20 a 20.000 Hz, valori questi che sono stati presi, per convenzione, come intervallo in cui il nostro orecchio è sensibile.

Un altro parametro sonico che interessa i nostri scopi è quello della lunghezza d’onda, che è lo spazio necessario affinché si compia un’oscillazione completa. Quest’ultimo parametro è per noi molto importante, poiché ci dice quanto è lunga un’onda sonora.

Tralasciando tutta una serie di calcoli fisici che esulano da questa trattazione elementare, vi dico che se, ad esempio, prendiamo un’onda di 20 Hz, sapremo che la sua lunghezza è di 17 metri, mentre una di 20.000 Hz avrà una lunghezza di 0,017 metri.

Da questi primi semplici dati preliminari ci possiamo rendere conto di quanto sia difficile trattare, in ambiente chiuso, onde sonore della gamma bassa rispetto a quella molto più corta della gamma alta. Una tipica onda sonora di gamma bassa che i nostri mini diffusori sono in grado di generare nell’ambiente d’ascolto, diciamo 100 Hz, avrà una lunghezza di 3,4 metri, lunghezza che necessita, per dispiegarsi completamente, un ambiente di adeguate dimensioni.

Quando l’onda sonora colpisce la parete della nostra sala d’ascolto, si distribuisce in tre diverse componenti:

• quella riflessa, che rimbalza sulle pareti e ritorna indietro;
• quella assorbita dalla parete (ogni materiale ha il suo coefficiente di assorbimento);
• quella residua attraverso la parete.

Per quello che a noi interessa, prenderemo in considerazione solo quella riflessa, perché è quella che condizionerà in modo determinante i nostri ascolti.

Quando nella sala facciamo vibrare gli altoparlanti, si genera un suono le cui onde, in parte, raggiungono noi ascoltatori in maniera diretta, mentre altre ci raggiungono in maniera riflessa ad opera delle pareti circostanti. Questo avviene, oltre che in maniera ritardata, anche in maniera meno intensa man mano che i rimbalzi sulle pareti si susseguono, poiché l’energia iniziale viene trattenuta ad ogni riflessione. Quest’ultima ha un suo coefficiente che è determinato dai diversi fattori, tra i quali l’irregolarità della parete e l’angolo d’incidenza dell’onda sonora.

Il potere fonoassorbente di una parete, che varia al variare delle frequenze, rappresenta la sua capacità di ridurre la trasmissione del suono riflesso.

Ad esempio, pareti lisce e di modesto spessore hanno un potere fonoisolante piuttosto basso.

L’energia dell’onda sonora che rimbalza da una parete all’altra, ha una forza che dura nel tempo: questa caratteristica è detta tempo di riverberazione.

In una sala d’ascolto, il livello sonoro percepito è determinato dalle caratteristiche riverberanti dell’ambiente, costituite, come abbiamo detto, dal potere fonoassorbente delle pareti e dalla distanza tra i diffusori acustici e l’ascoltatore.

Facciamo ora un esempio che riguarda un po’ tutte le nostre sale domestiche. Quando un’onda sonora viene prodotta da un trasduttore, si hanno delle riflessioni causate dagli urti contro le pareti circostanti. Si generano così delle risonanze di quell’onda, detti modi propri di risonanza (assiali, tangenziali e obliqui), in corrispondenza dei quali si producono riflessioni successive con un numero intero di lunghezze d’onda.

Le dimensioni ideali per una stanza d’ascolto

Quando si progetta una stanza d’ascolto, è importante considerare le dimensioni e le proporzioni dell’ambiente. Le dimensioni ideali sono quelle che evitano la formazione di risonanze acustiche, che possono alterare la percezione del suono.

Le risonanze acustiche si verificano quando l’onda sonora rimbalza sulle pareti della stanza e si rinforza a vicenda. Ciò può causare un aumento di volume in alcune frequenze, che può rendere il suono distorto o innaturale.

La distanza tra le pareti è un fattore importante per determinare le risonanze acustiche. In generale, è meglio evitare proporzioni in cui le pareti sono parallele o perpendicolari. Ad esempio, una stanza cubica è un ambiente particolarmente problematico, in quanto le frequenze fondamentali dei modi assiale, tangenziale e obliquo coincidono.

Le dimensioni ideali per una stanza d’ascolto sono quelle in cui la larghezza è 1,29 volte l’altezza e la lunghezza è 1,54 volte l’altezza. Ad esempio, se l’altezza della stanza è di 3 metri, le dimensioni ideali sarebbero larghezza 3,87 metri e lunghezza 4,63 metri.

Ovviamente, non sempre è possibile realizzare una stanza con le dimensioni ideali. In questi casi, è possibile adottare alcune strategie per ridurre le risonanze acustiche. Ad esempio, si possono inserire pannelli fonoassorbenti nelle pareti e nel soffitto.

Ecco un esempio pratico per illustrare il concetto di risonanze acustiche. Supponiamo che la lunghezza della nostra stanza sia di 5 metri. In questo caso, la frequenza fondamentale del modo assiale sarà di 34 Hz. Ciò significa che ogni volta che un brano musicale contiene una frequenza di 34 Hz, questa verrà rinforzata dalla risonanza, alterando la percezione del suono.

Se a questo aggiungiamo che anche l’altezza della stanza è di 5 metri, la frequenza fondamentale del modo assiale sarà sempre di 34 Hz. In questo caso, le due risonanze si sovrapporranno, rendendo il suono ancora più distorto.

Per evitare questo problema, è importante che le frequenze fondamentali dei modi assiale, tangenziale e obliquo siano distanziate tra loro. In generale, si consiglia di distanziarle di almeno il 5% del loro valore.

Velocità di propagazione del suono in differenti materali

La velocità di propagazione del suono (v) varia da materiale a materiale. Ecco qualche esempio (Tabella 1):

Suoni diretti e suoni riflessi

Quando ci sediamo ad ascoltare la musica del nostro impianto, percepiamo un insieme di suoni diretti provenienti dai diffusori e di suoni riflessi (con un certo ritardo) dalle pareti circostanti. Quel ritardo genera delle onde sonore non proprio gradite per una corretta riproduzione.

Uno degli obiettivi dell’ottenimento di una buona sala d’ascolto è, oltre a quello delle adeguate dimensioni, anche quello di eliminare il più possibile le riflessioni acustiche.

Una prima possibilità sarà quella di ricoprire le pareti di materiale fonoassorbente, in modo che le riflessioni non abbiano la possibilità di generarsi. Una soluzione di questo tipo è però troppo drastica, poiché priva la riproduzione sonora del respiro e della freschezza della musica dal vivo. Un ambiente di questo tipo risulterà eccessivamente sordo, producendo un suono poco articolato.

Una tattica di buon senso e a costo zero riguarda il posizionamento di mobili e librerie e tendaggi collocati in maniera strategicamente utile ai nostri scopi.

Una certa percentuale di suono riverberato è quindi gradita all’ascolto, così da dare la sensazione di una riproduzione naturale. Ma qual è la percentuale giusta?

Ecco che allora si presentano le prime difficoltà di gestione di un suono corretto.

La riflessione sulle pareti può essere una riflessione speculare che riguarda le alte frequenze e una diffusa relativa alle frequenze basse. Per ottenere il giusto equilibrio, si dovrà fare uso di sistemi (solitamente pannelli, cilindri o altri risuonatori) assorbenti e riflettenti. A questo scopo, ci sarà utile conoscere il parametro definito come tempo di riverberazione.

Il tempo di riverberazione

Il tempo di riverberazione è l’intervallo di tempo che intercorre da quando i nostri trasduttori terminano di emettere vibrazioni a quando la quantità di energia acustica si riduce tanto da decadere totalmente. Questo fenomeno dipende dal volume della sala d’ascolto e dalla sua capacità assorbente. In sostanza, il tempo di riverberazione non è altro che la capacità del livello sonoro di diminuire quanto maggiore è l’assorbimento acustico delle pareti. Questo parametro ci darà, perciò, la misura della qualità acustica della nostra sala d’ascolto.

L’ideale a cui dovremmo tendere, dovrà essere un ambiente in cui si raggiunga un equilibrio fra tempi di riverberazione brevi, tali da impedire sovrapposizioni di suoni garantendo intelligibilità, e tempi di riverberazione lunghi, in grado di apportare pienezza sonora. La notevole diversità delle nostre sale d’ascolto determinerà una differente necessità dei tempi di riverbero, che verrà influenzata dai materiali di costruzione della sala e dei suoi arredi.

Le onde stazionarie

Una decisa disomogeneità del campo sonoro riverberato concorre alla formazione di onde stazionarie, che battendo sulle pareti vengono riflesse con segno opposto, producendo delle interferenze. In un normale ambiente domestico non trattato, si vengono a creare un certo numero di onde stazionarie che creano notevoli problemi all’acustica della nostra stanza. Tali difficoltà sono più intense nella regione delle basse frequenze, a causa delle grandi lunghezze d’onda che non hanno la possibilità di dispiegarsi completamente.