Elettronica etelecomunicazioni

LeMiniSerie

AcuSticA ArchitettonicAe

ALtopArLAnti

Leonardo Scopece - aLberto ciprian

Serie di articoli, pubblicati in pi numeri di Elettronica e Telecomunicazioni, trattano e approfondiscono una singola tematica. Lo scopo delliniziativa LeMiniSerie di raccogliere tali articoli, con una veste tipografica unitaria che ne faciliti la consultazione e apportando correzioni e aggiornamenti ritenuti opportuni.

Questo il quarto di questi volumi.

Acustica Architettonica e Altoparlanti raccoglie quattro articoli pubblicati nei numeri di aprile, agosto e dicem-bre 2010 e aprile 2011.

LeMiniSerie sono una iniziativa del Centro Ricerche e Innovazione Tecnologica della www.crit.rai.it

In copertina: Auditorium Rai Arturo Toscanini a Torino.

I primi tre capitoli sono dedicati allAcustica Architettonica, il quarto agli Altoparlanti.

Lo studio dellacustica architettonica indispensabile per la realizzazione di un ambiente adatto a un particolare tipo di ascolto come, ad esempio, quello di concerti o conferenze.

Il primo capitolo vuole offrire una panoramica il pi completa possibile sul tema della progettazione acustica degli ambienti chiusi, che va ne-cessariamente distinta da quella degli spazi aperti, nei quali i fenomeni fisici sono differenti. Si tratta laspetto fisico dellacustica, ripercorrendo i pi importanti principi da tenere in considerazione nel momento in cui si decide di realizzare il trattamento acustico di un ambiente. Lobiettivo quello di fornire, nel modo pi chiaro e completo possibile, le basi per comprendere i fenomeni legati allacustica fisica in modo da poter valutare al meglio che tipo di progettazione sonora si deve utilizzare per soddisfare alle proprie necessit. Molti ritengono che per ottenere un ascolto perfetto in una sala sia sufficiente investire nel sistema di altoparlanti, ma questo un errore da evitare. E invece soprattutto necessario conoscere i principi fondamentali dellacustica e tenere in considerazione tutti i fenomeni che si possono generare dallinterazione di unonda sonora con lambiente e tra le onde stesse.

Oltre agli aspetti fisici, opportuno considerare sia i parametri di pro-getto generali, derivanti dai vari studi sviluppati nel tempo, sia la scelta dei materiali da utilizzare per ottenere un particolare effetto. Il secondo capitolo affronta temi quali: parametri che caratterizzano lambiente, dimensionamento e struttura dei vari componenti architettonici in gioco e, successivamente, scelta dei materiali da utilizzare in funzione delle fre-quenze e del tipo di riverbero che ci si aspetta ed in funzione dellobiettivo da raggiungere.

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Per poter arrivare ad ottenere un trattamento acustico completo, necessario collocare nel-la sala dei componenti acustici. Spesso, tuttavia, si rischia di scegliere la tipologia errata ottenendo un effetto insufficiente o comunque diverso dalle aspettative. Il terzo capitolo si occupa dei vari tipi di componenti, analizzandone pregi e difetti a seconda del tipo di applica-zione. Molte volte necessario effettuare unanalisi teorica, in base alle conoscenze del com-portamento fisico delle onde, sul posizionamento degli elementi e confrontare tale analisi con le applicazioni pratiche. Sono inoltre analizzati i sistemi surround, olofonico e ambisonico. In conclusione sono illustrati esempi di sistemi reali: lAuditorium della Rai di Torino e la Casa del Suono dellUniversit di Parma.

Gli altoparlanti sono il mezzo con cui si riesce ad irradiare in un ambiente il frutto del lavoro a cui partecipano molte professionalit: cantanti, attori, registi, tecnici, produttori e tutti coloro che, con passione e spesso con sacrificio, contribuiscono. Il risultato finale spesso dipende anche dalla scelta delle casse acustiche e dal loro posizionamento. Molte volte ci si cimenta nella sonorizzazione di una sala senza avere le basi teoriche/tecniche indispensabili per ottenere il migliore risultato. Non tutti sanno, ad esempio, che laltoparlante, oltre ad essere lultimo anello della catena fonica, anche quello pi debole, quello che ha maggiore distorsione, maggiore rumore ed il pi complicato da orientare per tener conto delle differenze di fase che si possono creare tra pi oggetti in un ambiente. Il quarto capitolo vuole chiarire tali temi e offrire una panoramica sulle possibili soluzioni, ponendosi lobietti-vo di fornire le nozioni base per chi si vuole cimentare nella scelta del tipo di diffusione pi adatta al contesto in cui deve e vuole operare.

Leonardo Scopece

Torino, maggio 2011

I quattro capitoli corrispondono ad altrettanti articoli pubblicati su Elettronica e Telecomunicazioni in quanto parte delle attivit realizzate per la tesi proposta per la laurea specialistica in ingegneria di Alberto Ciprian: Analisi e studio della diffusione sonora multicanale in ambienti chiusi. Studio e rea-lizzazione di una stanza per lascolto surround. Tesi di Laurea Politecnico di Torino, 2010, sviluppata presso Centro Ricerche della Rai. Tutor Rai: dott. Leonardo Scopece.

Cura editoriale, grafica e immagine: Marzio Barbero Foto della copertina e a pag. 36-37: Enrico Cavallini

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IndIce 3

AspettI FIsIcI1. IntroduzIone 52.ParametrIfIsIcI 52.1ProPagazIonedellondasonora 52.2 leondestazIonarIe 62.3rIflessIone72.4dIffrazIone 72.4.1PrIncIPIodIHuygen 72.5rIfrazIone 82.6rIsonanzaIntubIecorde 82.6.1 tubI 82.6.2VIbrazIonInellecorde 92.7rIVerbero 102.7.1temPodIrIVerberazIone 102.7.2temPodIrIVerberazIoneottImale 112.7.3 dIstanzadIrIVerberazIone 112.7.4esemPIo:effettodelrIVerberosulParlato 112.8crIterIenergetIcI 122.9eco 123. elementIdIProgettazIoneacustIcadeglIambIentIcHIusI 123.1descrIzIonemodale 13

pArAmetrI dI progetto e sceltA deI mAterIAlI1.elementIPratIcIdIProgettazIone 161.1mIsurazIoneImPulsIVadIunastanza 181.1.1metododelleImmagInI 181.1.2algorItmoraytracIng 192. lacoIbentazIonesonora 192.1IlcoeffIcIentedItrasmIssIone202.2IlcoeffIcIentedIassorbImento 202.3determInazIonedelcoeffIcIentedIassorbImento212.4 tIPologIedIassorbImento 222.4.1assorbImentoPerPorosIt222.4.2 assorbImentoPerrIsonanzadImembrana 232.4.3 assorbImentoPerrIsonanzadIcaVIt 232.5classIfIcazIonedeImaterIalI 242.6 trattamentoacustIcodellesaledIPIccoledImensIonI 25

AllestImento Interno deglI AmbIentI1. sIstemIdIdIffusIoneetrattamentoacustIco 281.1comPonentI 281.1.1dIffusorI 281.1.2basstraP 301.1.3daad 311.2 PosIzIonamentodeIcomPonentIInbaseallesorgentIVIrtualI 311.3sIstemIsurround 311.4sIstemadIdIffusIoneambIsonIcs 331.5larestItuzIoneambIsonIc 341.5.1PosIzIonamentodeglIaltoParlantI 35

4 indice

1.6lolofonIa 362. casIdIstudIo 362.1 audItorIumraI-torIno 362.2 casadellasuonoParma 38rIngrazIamentI 40

sIstemI dI dIFFusIone sonorA - glI AltopArlAntI1.IntroduzIone 412.ParametrIegrandezze 412.1ImPedenza 412.2rIsPostaInfrequenza412.3sensIbIlIt 422.4dIstorsIone422.5frequenzadIrIsonanza 432.6PotenzaacustIca 432.7tenutaInPotenza 432.8ParametrIdItHIele&small 433.tIPologIetecnologIcHedIaltoParlantI 443.1magnetodInamIcI 44funzIonamento443.2elettrostatIcI 45funzIonamento 453.3PIezoelettrIcI 474. unItsPecIalIzzate:gammadIfrequenzededIcata 474.1comPosIzIonedelleunItsPecIalIzzate 484.2IlcIrcuItodIcrossoVer 495.unItPerlagammadIfrequenzabassa 505.1Woofer 505.2subWoofer 516. unItPerlagammadIfrequenzamedIo-alta 516.1mId-range 516.2tWeeter 51tWeeteracuPola 52tWeeteracono 52tWeeterPIezoelettrIco 52tWeeteranastro 53tWeeteratromba 53PlasmatWeeter 536.3suPertWeeter 537.altoParlantIPeraPPlIcazIonIPartIcolarI 547.1cInema 547.2studIeregIe547.3grandIsonorIzzazIonI 54V-dosc 567.4ambIentIaltamenterIVerberantI 56esemPIo:lecHIese 56

bIblIogrAFIA 59

5AcuSticA ArchitettonicA

1. IntroduzIone

Per definizione, lacustica architettonica quella disciplina che tratta della produzione, propagazione e ricezione del suono allinterno di ambienti chiusi. La progettazione acustica degli ambienti deve, quindi, tenere in considerazione una grande quan-tit di elementi come le caratteristiche fisiologiche dellapparato uditivo umano, gli aspetti naturali delle onde, la modalit di propagazione nellaria, gli aspetti artificiali come le varie tipologie di ar-redamento e strumentazione interna.

In questo primo capitolo si analizzano i vari aspetti atti a valutare quale pu essere la progettazione di un ambiente per lascolto, partendo da considera-zioni quali i parametri fisici e le tecniche per stimare i comportamenti delle onde sonore, fino allanalisi delle tipologie di materiale e delle diverse tipologie di componenti che contribuiscono alla correzione acustica della sala.

2. pArAmetrI FIsIcI

2.1 propAgAzione deLLondA SonorA

Ogni suono ha origine dalla vibrazione di un corpo elastico. Questa ha un andamento ondulatorio, descrivendo quindi nel tempo una traiettoria che si pu rappresentare graficamente, nel modo pi semplice, come una sinusoide. Esistono diverse componenti che caratterizzano unonda, tra cui la

pi importante la frequenza. Questo parametro fisico permette di definire un parametro sensoriale: laltezza del suono, ossia se aumenta la frequenza un suono tende a diventare pi acuto, mentre se diminuisce diventa pi grave.

Un secondo parametro fisico lampiezza delloscil-lazione, che permette di determinare un altro para-metro sensoriale: lintensit del suono.

Per capire come avviene la propagazione neces-sario prima capire come fatta a livello strutturale laria. formata da una grande quantit di molecole unite tra loro da legami elastici; ad esempio, si pu affermare che quando un corpo vibra comunica il suo movimento alla prima molecola daria confi-nante, la quale, spos