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parametri qualificazione acustica
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Il fenomeno dell’assorbimento acustico in spazi confinati
Ing. Anna Marchesini Tecnico Competente in Acustica Ambientale
Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Industriale
Università degli Studi di Brescia
1
Milano – 18 luglio 2012
INDICE DELLA PRESENTAZIONE
2
• Spazio libero e spazio confinato
• Il tempo di riverberazione
• ISO 354
• Parametri per la qualificazione degli ambienti
• Correzione acustica dei locali
Riprendiamo i concetti …
3
Winc = Wriflessa + Wassorb + Wtrasm Coefficiente assorbimento δ
Coefficiente riflessione r Coefficiente trasmissione ζ
Coefficiente di assorbimento apparente α = 1 - r = ζ + δ (tutta l’energia che non viene riflessa)
inc
riflesso
W
Wr
inc
assorb
W
W
inc
trasmesso
W
W
FonoASSORBIMENTO e fonoISOLAMENTO
4
• Assorbimento acustico apparente: rapporto fra la potenza sonora assorbita e la potenza sonora incidente
Coefficiente di assorbimento acustico: (f) [-]
• Coefficiente di trasmissione: rapporto fra la potenza sonora trasmessa e la potenza sonora incidente
Potere fonoisolante: R(f) = 10 log(1/ ) [dB]
WI WR
WT
I
T
I
RI
W
W
W
WW
CAMPO LIBERO: il contributo dell’assorbimento
5
Un campo si dice libero quando ci troviamo in prossimità della
sorgente, dove prevale il contributo dell’energia diretta, rispetto alla
quale il contributo di tutte le riflessioni risulta trascurabile.
In queste ipotesi, il campo è lo stesso che si avrebbe all’aperto, e
dipende solo dalla distanza dalla sorgente e dalla sua direttività Q.
Il livello di pressione sonora vale:
In cui LW è il livello di potenza sonora della sorgente, Q la sua
direttività, e d la distanza fra sorgente e ricevitore. In campo libero, il
livello sonoro decresce di 6 dB per ogni raddoppio della distanza d.
2wpd4
Qlog10LL
In presenza di una superficie assorbente la potenza
sonora della sorgente viene ridotta perché parte
dell’energia è trattenuta della parete.
6
Per le regole dei logaritmi,
quando l’argomento è minore di
1, il risultato del logaritmo è
negativo.
AMBIENTE CONFINATO: generalità
7
Un suono generato all’interno di un
ambiente chiuso produce un
campo acustico che è il risultato
della sovrapposizione delle onde
dirette e delle onde riflesse.
Le onde dirette provengono dalla sorgente e raggiungono
direttamente l'ascoltatore, come se fosse in campo libero;
le onde riflesse sono invece prodotte da tutte le riflessioni sulle
pareti che delimitano l'ambiente.
La porzione di energia riflessa dalle superfici di confine dipende dal
loro comportamento acustico, in generale descritto dai coefficienti di
assorbimento, riflessione e trasmissione (, r e ).
ricevente
sorgente
AMBIENTE CONFINATO: le riflessioni multiple
8
t = 0, istante in cui la
sorgente inizia il suo
funzionamento,
l’ascoltatore non
percepisce alcuna
sensazione.
Trascorso un tempo 1=
(SA)/c l’ascoltatore
percepirà il suono
emesso con intensità
pari a:
214 SA
WI
Per comprendere l’origine e la natura del fenomeno, si immagini
che, in un ambiente chiuso, di forma parallelepipeda, rappresentato
nella figura, una sorgente sonora emetta nel punto S un suono puro
di entità costante.
Il padre del tempo di riverberazione: W. C. Sabine
9
2
4
1
AS
WI
i
ii
Tempo di riverberazione (durata convenzionale della coda sonora)
Sabine nel 1898 (Boston Concert Hall + Aula Harvard University) ha introdotto il concetto di
misurare la rapidità con cui decresce l’intensità stimando il tempo che occorre perché la densità di
energia sonora scenda a 10-6 volte il valore di regime.
I valori ottimali dei tempi di
riverberazione sono funzione
del volume della sala e della
destinazione d’uso. 10
i tot
ii
S
Sff
)()(
tot
rivS
V
16,0
LIMITI DI VALIDITA’
11
Si possono notare irregolarità nell’approssimazione di Sabine
per sale molto grandi o di notevole assorbimento.
- IPOTESI 1: per ogni sala si può parlare di un solo valore del
TR. Tale valore non varia da un punto all’altro della sala.
- Forma regolare
- Sorgente in posizione baricentrica
- Un solo ambiente semplice non composto
- IPOTESI 2: sostituire a tutti i possibili percorsi un libero
cammino medio, media temporale delle lunghezze dei vari
percorsi.
12
Se le tre dimensioni principali non sono molto diverse, il
libero cammino medio è:
tS
Vl
4
Tempo medio fra due urti consecutivi sulle pareti:
tSc
V
c
l
4
Numero degli urti per unità di tempo:
V
cSn t
4
1
13
- IPOTESI 3: le varie pareti della sala sono caratterizzate dallo stesso
valore di . Non esistono direzioni preferenziali nel rinvio dell’energia, che
viene uniformemente diffusa.
- IPOTESI 4*: assorbimento dell’aria trascurabile.
- IPOTESI 5: esprimere un fenomeno discontinuo con una relazione di tipo
continuo
dV
cSdn t
4“Sostituzione degli scalini con la curva tratteggiata”
Limite della formula di Sabine:
Per =1 il tempo di riverberazione dovrebbe essere nullo, invece dalla
formula risulterebbe pari a:
tot
rivS
V16,0
14
Per tenere conto dell’assorbimento da parte dell’aria, è
necessario aggiungere un termine che tenga conto anche di
tale fenomeno:
VS
V
t
riv
4
161,0
L’influenza del termine 4V è praticamente nulla per
frequenze fino a 2000Hz, e anche per frequenze superiori è
limitata. In condizioni normali si può dire che l’assorbimento
del mezzo è trascurabile.
* IPOTESI 4
La misura sperimentale del TR
15
La misura del tempo di riverberazione è richiesta in tutte quelle normative
che utilizzano l’area di assorbimento acustico equivalente per la
determinazione di fattori correttivi dell’ambiente.
Nelle norme ISO 3744 e ISO 3746, la valutazione dell’indicatore ambientale
K2 prevede il calcolo di A secondo la formula:
Normative che trattano della misurazione sperimentale di T60
ISO 354 – Misura dell’assorbimento sonoro in camere riverberanti
rumore stazionario interrotto
ISO 3382 – Misura del tempo di riverberazione di sale con riferimento ad
altri parametri acustici
sia rumore stazionario interrotto che risposta all’impulso integrata
ISO 140-X ISO 10140-X
Decadimento del rumore stazionario interrotto
16
La relazione di Sabine non indica quando cominciare a misurare il
decadimento.
Si deve valutare il decadimento sonoro partendo da una condizione di
regime.
•La densità di energia sonora non decade istantaneamente dopo lo
spegnimento, ma dopo un tempo pari a quello che impiega l’onda diretta a
raggiungere il punto di ascolto.
•Spesso non è possibile ottenere un decadimento di 60 dB a causa del
rumore di fondo elevato o della dinamica dello strumentoestrapolazione
della prima parte del decadimento.
•Usualmente si definisce come Tempo di Riverberazione il valore ottenuto
estrapolando il decadimento da –5dB a –35dB sotto il livello di regime.
17
Misuratore di livello sonoro in tempo reale
con costante di tempo lineare di 10ms.
E’ inoltre necessario impostare una analisi
multispettro che memorizzi il segnale sulla
stessa base dei tempi della media lineare
(500 spettri5s).
Si utilizza normalmente una sorgente
sonora stazionaria di rumore rosa.
Il valore del tempo di riverberazione è
direttamente proporzionale alla pendenza
della linea di decadimento.
Se il fonometro è dotato di filtri
sequenziali, sarà necessario eseguire una
prova di decadimento per ogni filtro.
Tecniche impulsive
18
In alternativa alla sorgente stazionaria può essere usata una sorgente
impulsiva.
•Pistola a salve
•Palloncino
•Scintilla
•Impulso da altoparlante
Queste sorgenti producono decadimenti più rapidi di quelli da sorgente
stazionaria e quindi i T60 sono leggermente inferiori.
integrazione inversa di Schroeder
Viene ricostruita la curva di decadimento che sarebbe stata prodotta da
una sorgente in funzionamento continuo.
RISPOSTA ALL’IMPULSO
• la risposta all’impulso energetica NON rappresenta il decadimento del suono
partendo dalla condizione stazionaria, ma è il decadimento da una sollecitazione
impulsiva.
• come tale NON può essere usata direttamente per il calcolo del tempo di
riverberazione.
• è necessario introdurre una procedura specifica per passare da una
rappresentazione all’altra.
19
La risposta all’impulso
La risposta all’impulso è la registrazione in funzione del tempo del livello di
pressione sonora in un punto (ecogramma) per effetto di una sollecitazione
di lunghezza temporale infinitesima (delta di Dirac) immessa in un’altra
posizione.
Funzione di trasferimento lineare del sistema sotto analisi
-ambiente
-posizione sorgente
-posizione ricevitore
20
Il contenuto informativo necessario e sufficiente per una completa
caratterizzazione acustica di una sala è racchiuso nella risposta all’impulso
(funzione della posizione nell’ambiente).
Caratterizza nel dominio del tempo il comportamento di un sistema lineare.
21
TECNICHE BASATE SUL CALCOLO DELLA RISPOSTA ALL’IMPULSO
Nella pratica non si riesce a generare una vera delta di Dirac
TECNICA PRO CONTRO
Colpo di pistola Breve transitorio,
buona uniformità
Poca energia sotto i 100 Hz e
sopra i 5000 Hz
Esplosione palloncino Molta energia alle basse
frequenze
Poca energia alle alte
frequenze
Impulso da altoparlante Riproducibilità Poca energia rispetto al colpo
di pistola
Rumore pseudo-casuale S/N molto favorevole,
riproducibilità, robustezza
Richiede tempi lunghi di
emissione per buoni risultati
22
23
La norma ISO 3382 prevede l’uso dell’integrazione di Schroeder ogni volta
che il segnale di eccitazione è di tipo impulsivo o pseudo impulsivo.
La determinazione del tempo di riverberazione direttamente dalla risposta
all’impulso non integrata è fuori norma.
L’integrazione all’indietro può essere facilmente realizzata anche con un
foglio elettronico secondo lo schema mostrato nel lucido seguente.
24
La pendenza della curva integrata cambia avvicinandosi al termine della risposta
all’impulso poiché viene integrato anche il rumore di fondo secondo tratto lineare
(va eliminato)
La pendenza corretta si ottiene estrapolando solamente il primo tratto e tralasciando il
secondo.
E’ necessario implementare metodi di cancellazione degli effetti dell’integrazione del
rumore di fondo (sottrazione in fase di integrazione)
25
EMISSIONE DEL SEGNALE DI TEST
TRAMITE SORGENTE SONORA
RICEZIONE DEL SEGNALE ALTERATO
DALLA SALA TRAMITE SONDA
MICROFONICA
MOMORIZZAZIONE DEL SEGNALE E
POST-ELABORAZIONE
IMPULSIVA
DODECAEDRICA (AMP.)
ALTRE
MONOAURALE
BINAURALE
AMBISONICS
DAT
COMPUTER CON SCHEDA
AUDIO E SOFTWARE DEDICATO
LA CATENA DI MISURA
SORGENTI SONORE
27
SONDE MICROFONICHE
28
Se D = 30 dB allora T30 = (t2-t1)*2
In generale:
TR = (t2-t1)60/D (s)
TR =T60 =T30 =T20…?
29
Determinazione del coefficiente di assorbimento (ISO 354)
30
S
A
TTc
VAAA
Tc
VA
Tc
VA
12
12
2
2
1
1
113,55
3,553,55Volume della camera
TR con materiale
TR senza materiale
Senza materiale
Con materiale
Richieste per la determinazione in camera riverberante (ISO 354)
31
• Il volume della camera riverberante deve essere almeno pari a 150 m3
• L’area di assorbimento acustico deve rispettare i valori seguenti:
• Devono essere garantite le condizioni di diffusività del campo sonoro
(anche attraverso l’inserimento di appositi elementi diffondenti).
Frequenza
[Hz]
125 250 500 1000 2000 4000
A1 [m2] 6.5 6.5 6.5 7.0 9.5 13.0
32
…già visto: CAMPO LIBERO:
33
Un campo si dice libero quando ci troviamo in prossimità della
sorgente, dove prevale il contributo dell’energia diretta, rispetto alla
quale il contributo di tutte le riflessioni risulta trascurabile.
In queste ipotesi, il campo è lo stesso che si avrebbe all’aperto, e
dipende solo dalla distanza dalla sorgente e dalla sua direttività Q.
Il livello di pressione sonora vale:
In cui LW è il livello di potenza sonora della sorgente, Q la sua
direttività, e d la distanza fra sorgente e ricevitore. In campo libero, il
livello sonoro decresce di 6 dB per ogni raddoppio della distanza d.
2wpd4
Qlog10LL
Un campo si dice riverberante se il numero delle riflessioni
prodotte dalle pareti laterali è tanto elevato da formare un
campo acustico uniforme in tutto l’ambiente (anche in
prossimità della sorgente).
Si dimostra che il livello di pressione sonora vale:
Il campo riverberante è ottenibile nelle cosiddette camere riverberanti,
dove vengono misurati anche i coefficienti di assorbimento dei vari
materiali.
ALL wp
4log10
CAMPO RIVERBERANTE
34
E’ interessante conoscere
non solo la relazione fra
la potenza della sorgente
e la densità di energia,
ma anche il legame fra la
potenza e la pressione
sonora.
0
0
0
0
0
00
log104
log10
4log10
4log10log10
4
cw
W
SL
cw
W
SW
W
Swc
W
w
wL
Sc
Ww
W
reg
reg
)5,0(4
log10 dBA
LL Wp 35
)5,0(6log10 dBALL Wp
Indipendentemente dalla posizione (camere riverberanti).
Variando l’assorbimento dell’ambiente varia il livello.
2
112 log10
A
ALLL D
L’intensità sonora media in ogni punto del campo (somma vettoriale) è dunque nulla, a
meno di trovarsi in prossimità di una parete, situazione in cui viene a mancare uno dei
due semi-spazi.
36
Un campo si dice semiriverberante quando al suo interno esistano
contemporaneamente zone di campo libero (in prossimità della sorgente,
dove prevale il contributo dell’energia diretta) e zone di campo riverberante
(in prossimità delle pareti, dove prevale il campo riflesso). In ambienti di
normali dimensioni, si può ipotizzare che il campo acustico sia
semiriverberante.
Il livello di pressione sonora vale:
In presenza di campo acustico semiriverberante, la densità di energia sonora
in un punto dell’ambiente è pertanto data dalla somma del campo acustico
diretto e di quello riflesso.
)4
4log(10
2 Rr
QLL WP
CAMPO SEMI-RIVERBERANTE
37
0
0
2
0
00
2
00
2
log104
4log10log10
4
4log10
log1010logL
ambientedell' costante 1
41
41
4
cw
W
Rr
Q
W
W
cRw
W
cwr
WQ
w
ww
w
w
SR
cR
W
Sc
Www
cr
WQQ
c
Iw
www
rd
regr
d
rd
)5,0(4
4log10
2dB
Rr
QLL Wp
38
ii2Wp
S
4
d4
Qlg10LdL
Suono diretto
Suono riflesso
39
Distanza critica, alla quale il suono diretto e riflesso sono uguali
DISTANZA CRITICA
40
Spazi che offrono servizi:
- sale d’attesa;
- ristoranti;
- musei;
- supermercati;
- ...
Spazi in cui svolgere funzioni:
- teatri;
- sale concerto;
- cinematografi;
- chiese;
- …
IL COMFORT ACUSTICO INTERNO
41
42
Lettura, dramma 0 s < T60 < 1.0 s
Teatro d’opera 1.2 s < T60 < 1.8 s
Musica da camera 1.4 s < T60 < 2.0 s
Sale da concerto 1.7 s < T60 < 2.3 s
Chiese 2.0 s < T60 < 4.0 s Boston Symphony Hall
Gli studi di Sabine
La sala interviene sul messaggio
43
- attenuando l’energia stessa durante la propagazione
dell’aria;
- alterando lo spettro di emissione dell’onda sonora dopo
la riflessione su pareti e soffitto;
- aggiungendo al suono l’effetto di riverberazione;
- alterando le relazioni di ampiezza che globalmente
determinano il suono ricevuto in un determinato posto.
REQUISITI E PARAMETRI ACUSTICI
Argomento ancora in grado di stimolare la ricerca e poco esplorato.
Già Sabine aveva stabilito i criteri di base per avere una buona
acustica:
1) Suono sufficientemente forte
2) Le componenti contemporanee di un suono complesso
mantengano un rapporto appropriato delle intensità
3) Suoni successivi siano chiari e distinti, liberi da sovrapposizioni e
da rumori estranei
Per esprimere in termini oggettivi questi requisiti intuitivi è stato
necessario sviluppare un notevole apparato teorico esposto di
seguito. 44
Ex Philarmonic Hall, inaugurata nel 1962, presentava gravissimi difetti acustici, tra cui anche alcuni echi
ben udibili. Venne così nominata una commissione che individuò le cause e avviò la ristrutturazione.
AVERY FISHER HALL del Lincoln Center di New York
45
LOCALI PER L’ASCOLTO DELLA MUSICA
Il tempo di riverberazione rimane il primo e più importante parametro
necessario a fornire indicazioni sulla qualità acustica di un ambiente chiuso.
Per l’ascolto della parola è in genere preferibile un tempo di riverberazione
minore in quanto così ogni fonema non resta mascherato dalla coda sonora
dei fonemi precedenti.
Nel caso della musica un certo grado di riverberazione ha effetti benefici sul
mescolamento dei suoni e sulla loro intensità, sulla ricchezza e sul
collegamento delle note.
Il valore più opportuno di TR è il risultato di un compromesso fra:
1) La riduzione degli effetti dannosi di un eccesso di riverberazione;
2) La garanzia di avere in tutti i punti della sala un’audizione senza sforzo.
46
Tempi di prima riverberazione
Raramente si riesce ad avere un decadimento di 60 dB, quindi generalmente
si accetta di dedurre il TR dal decadimento fra –5 e –35 dB (T30). E’ poi
nata una serie di altri parametri estrapolati da decadimenti ancora più
ridotti:
1) IRT o T15 [-5 -20dB]
2) ANZ o T20 (tempo di riverberazione iniziale) [-5 -25dB]
3) EDT o T10 [0 -10dB]
L’EDT in particolare è particolarmente sensibile alla posizione del ricettore ed
alla geometria della sala.
Esso è molto legato alla effettiva sensazione di riverberazione percepita
dall’orecchio, più di quanto lo sia il tempo di riverberazione di Sabine. Ciò
deriva dal fatto che di un passaggio musicale articolato si percepisce
solamente la parte iniziale del decadimento dei picchi più elevati, mentre
la parte restante rimane mascherata dagli eventi successivi. 47
Tempo di ritardo iniziale (ITDG)
Attraverso la misura del TR non si fa distinzione fra la prima parte dell’energia sonora che giunge
con un breve ritardo rispetto all’energia diretta (utile all’ascolto), e il suono ritardato (disturbante).
Analisi dell’andamento delle prime riflessioni (Beranek)altre caratteristiche del campo
riverberante possono compensare tempi di riverberazione non adeguati.
In particolare il tempo di ritardo della prima riflessione energeticamente importante è legato
all’aspetto della sensazione uditiva in base al quale l’ascoltatore ha la percezione delle dimensioni
della sala.
Inoltre si può facilmente prevedere il valore dell’ITDG in base allo studio delle caratteristiche
geometriche della sala.
Valori di riferimento: 20-30 ms per sale molto buone, 30-60 ms per sale scarse.
48
Parametri legati al livello di ascolto
Robustezza G
È una misura dell’amplificazione che la sala fornisce alla sorgente sonora. È la
differenza tra il livello di pressione sonora misurata nel punto desiderato entro
l’ambiente e il livello sonoro prodotto dalla stessa sorgente a dieci metri di distanza in
campo libero:
dB
dttp
dttp
G
m
0
2
10
0
2
)(
)(
log10
dBLLG Wp 31
o in alternativa
I valori ottimali di G sono compresi tra -4 e +11 dB a seconda della
destinazione d’uso del locale.
49
ms
dttp
dttpt
t s
0
2
0
2
)(
)(
Tempo baricentrico ts
Questo criterio pesa i contributi dei singoli “elementi energetici” in
accordo con il loro tempo di arrivo. Evita i grossolani limiti dei criteri
energetici che non hanno relazioni con il processo uditivo.
Valori ottimali di ts sono:
Per la musica: 50 – 250 ms
Per il parlato: 0 – 50 ms
50
Le frazioni energetiche
dB
dttp
dttp
C
mst
mst
t
)(
2
)(
0
2
)(
)(
log10
Chiarezza Ct
È un parametro che misura la quantità di energia ricevuta durante i primi
istanti (t) in rapporto all’energia totale che segue. La quantità di t venne
scelta uguale a 50 ms per la stima di un segnale vocale e uguale a 80 ms
per la stima dell’articolazione musicale.
Valori di riferimento:
-12 < C50 < -6 comprensione pessima
-6 < C50 < +4 accettabile
+4 < C50 < +10 buona
+10 < C50 < +18 ottima
-12 < C80 < -2 musica per organo
-2 < C80 < 6 sinfonica
6 < C80 < 10 leggera
51
INDICE DI DEFINIZIONE D: (simile alla chiarezza)
0
2
50
0
2
)(
)(
dttp
dttpD
ms
Il cui valore ottimale è pari a 0,34
R: rapporto fra l’energia riverberante e l’energia iniziale
È stato proposto per misurare l’equilibrio fra il buon mescolamento dei
suoni dei vari strumenti dell’orchestra e la chiarezza, attributi tipicamente
soggettivi.
D
D
dttp
dttpR
ms
ms
1log10
)(
)(log10
50
0
2
50
2
52
Criteri per la sensazione spaziale
La sensazione acustica di un individuo dipende, oltre che dall’intensità e
dalla caratteristica temporale, anche dalla caratterizzazione spaziale.
Il sistema uditivo in genere non è in grado di stabilire la direzione di
provenienza della moltitudine delle riflessioni, ma riesce ad elaborare:
- una impressione spaziale dello spazio tridimensionale chiuso in cui si
trova;
- si sente avvolto dal suono;
- percepisce la fonte sonora più estesa di quanto non lo sia nella realtà.
Per elaborare questa sensazione è necessaria la presenza di forti riflessioni
dopo 100 ms dall’arrivo dell’onda diretta.
Sono inoltre controproducenti le riflessioni provenienti dall’alto.
53
Sala per conferenza
PICCOLA
GRANDE
Sale per la prosa
Esempio: la progettazione del soffitto
54
Efficienza laterale (LE)
ms
ms
ms
dttp
dttpLE
80
0
2
0
80
25
2
)(
)(
Dove p rappresenta la pressione sonora rilevata
con un microfono a figura di otto orientato a
sensibilità nulla verso la sorgente e p0 è la
pressione sonora rilevata nello stesso punto con
un microfono omnidirezionale.
Quantifica la frazione di energia sonora utile ai fini
della manifestazione della sensazione di spazialità
rispetto al totale .
I valori ottimali suggeriti sono
superiori a 0,2 – 0,3. 55
Inter aural cross correlation IACC/ITD
Indice di similarità dei segnali captati dalle due orecchie dell’ascoltatore.
2/122
)()(
)()()(
T
T
T
TRL
T
TRL
LR
dttpdttp
dttptp
Che rappresenta il grado di somiglianza dei segnali sonori raccolti dall’orecchio
destro pR e dall’orecchio sinistro pL
La IACC corrisponde al valore massimo assunto nell’intervallo 1ms dalla funzione
normalizzata di correlazione mutua.
msIACC LR 1)(max
I valori ottimali di IACC sono attorno a 0,4 – 0,5. Valori superiori: ascolto privo di spazialità - Valori inferiori: eccessiva direttività laterale
56
LOCALI PER L’ASCOLTO DELLA PAROLA
Test fonetici di intelligibilità
Si realizzano test per stabilire (in percentuale) l’intelligibilità del parlato al
variare dell’oratore e degli ascoltatori.
Si utilizzano frasi, parole in rima, e sillabe foneticamente bilanciate.
Si tratta di un test soggettivo valido su base statistica (estremamente lento
ed oneroso).
Il comfort acustico adeguato acquista importanza anche a livello di acustica
edilizia:
UNI 11367 – Appendice C
“[…] aule scolastiche, ambienti espositivi, sale da conferenza, mense,[…]
palestre, piscine, ambienti per lo sport in genere[…]”
57
58
Indice di articolazione
Metodo elaborato da Kryter:
1) Si determina il valore di S/N
per ogni banda d’ottava fra
125Hz e 8kHz;
2) I valori di S/N vengono troncati
per rientrare nell’intervallo 0-
30dB;
3) Ciascun valore viene
moltiplicato per una funzione
peso wi;
4)
n
i
i
i
wN
SAI
159
Funzione di trasferimento della modulazione
Modello lineare della trasmissione dell’informazione fra sorgente e ricevitore.
Parlato continuo = trasmissione a modulazione d’ampiezza
Una sala che mantiene inalterate le caratteristiche iniziali di modulazione è una
buona sala per il parlato.
Il segnale ricevuto non è mai un’esatta copia di quello trasmesso perché
intervengono dei disturbi che riducono la modulazione, filtrandola in base ad una
certa funzione di trasferimento della modulazione (MTF [m(F)]):
1) Rumore di fondo
2) Echi e riverberazioni
1)(0101
1
8,1321
1)(
))(2cos()(1)()2cos(1)(
10/2
60
Fm
TF
Fm
FtFmItIFtItI
NS
60
61
STI e RASTI
Le prestazioni del sistema di trasmissione possono essere quantificate da famiglie di
curve MTF, una per ogni banda d’ottava (da 125 a 8 kHz 7), e ciascuna definita
dai valori assunti in 14 punti della scala delle frequenze di modulazione (0,63Hz –
12,5Hz) 98 valori di m(F).
Esprimere ciascuno dei 98 valori di
m(F) come dei (S/N)app.
][)(1
)(log10 dB
Fm
Fm
N
S
app
Una media pesata dei 98 (S/N)app
fornisce lo STI.
CEI EN 60268-16 62
La griglia a 98 valori è troppo fitta: procedura semplificata emettendo il segnale solo
alle bande di 500Hz e 2kHz e considerando per ciascuna di esse solo 4 o 5
frequenze di modulazione.
63
Un metodo affidabile ma molto laborioso per lo studio dell’acustica delle
sale è quello di costruire un modello in scala per analizzare la propagazione
delle onde al suo interno.
Occorre definire anzitutto un fattore di scala da applicare poi sia alle
dimensioni lineari che alle frequenze, secondo la relazione:
c = l / t = f l
Un problema molto rilevante è la simulazione dell’assorbimento del mezzo
(aria), a cui si pone rimedio con diverse soluzioni, a seconda dei casi:
- deumidificando l’aria;
- utilizzando azoto;
- compensando numericamente nella risposta all’impulso.
MODELLI IN SCALA
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Altre problematiche di rilievo sono la scelta adeguata dei materiali di rivestimento e la strumentazione
(che deve garantire risposte lineari in un campo di frequenza vastissimo, anche fino ai 200 kHz).
65
66
SOFTWARE DI SIMULAZIONE
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SORGENTI IMMAGINE TRACING
IBRIDI
Alle basse frequenze la risposta di un ambiente chiuso sottoposto ad una sollecitazione
di tipo acustico deve essere analizzata per mezzo della teoria ondulatoria del suono.
La presenza di frequenze proprie di risonanza mette in luce la necessità di tener conto
anche delle fase di ciascuna onda di pressione che si propaga all’interno dell’ambiente e
che interagisce con le superfici che lo delimitano.
68
2/1
2/1
mod,
lim 2000)(
5000
V
T
kVf
n
FREQUENZA DI SCHROEDER
69
Oltre al limite in bassa frequenza dovuto alle
componenti modali, è importante conoscere bene le
ipotesi di funzionamento di questo tipo di software
per ottenere risultati affidabili.
Uno dei dati più rilevanti è il numero di raggi da
tracciare.
I ricettori infatti sono creati come sfere con
volume definito, all’interno del quale passano i
raggi lanciati dalla simulazione. Se il volume del
ricettore è troppo piccolo o il numero di raggi è
insufficiente, il risultato della simulazione non
sarà attendibile.
PROBLEMATICHE
70
MESSAGGIO
ANECOICO
AURALIZZAZIONE
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La risposta di un locale è funzione delle caratteristiche acustiche dello
stesso in rapporto al fenomeno delle riflessioni.
Per sale di volume non superiore a 10000 m3 e alle cui pareti corrisponde
un valore del coefficiente medio di assorbimento non superiore a 0,1 – 0,15
si può usare la formula di Sabine.
Negli altri casi si possono usare altre formule (Eyring o Millington) e
dedurre un valore medio.
- Particolare attenzione nel caso di più locali di forma e caratteristiche
diverse riuniti in una sola grande forma architettonica.
- Considerare anche la presenza di persone che si trovano nell’ambiente:
sala piena, 1/3 di capienza non si devono riscontrare differenze superiori
al 25-35% sul TR.
CORREZIONI ACUSTICHE PER AMBIENTI CONFINATI
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Tipologie di correzioni per ambienti dedicati alla musica e alla parola:
- Riduzione volume della sala (pareti mobili)
- Variazione del coefficiente di assorbimento (anche su pareti ripiegabili)
- Sedie imbottite che simulino la presenza di persone
- Impiego di superfici ondulate per aumentare St
La correzione va eseguita tentando di avvicinare il valore di TR al valore
ottimale riportato negli standard, che è funzione:
- del volume del locale
- della destinazione d’uso e della tipologia di musica da eseguire (musica
da camera, orchestrale, corale, organo) a cui corrispondono valori di TR
ottimali via via crescenti.
Per le sale destinate a conferenze il valore di TR ottimale è legato
all’intelligibilità delle sillabe
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Ai fini del posizionamento del materiale fonoassorbente, non è di fondamentale
importanza la dislocazione dello stesso all’interno dell’ambiente.
L’unico accorgimento è di non posizionare grosse quantità di materiale
fonoassorbente in prossimità delle sorgenti per evitare di ridurne l’efficienza.
74
In campo industriale la massima attenuazione è limitata dal valore del
rapporto fra il potere fonoassorbente delle pareti prima e dopo il trattamento
con materiali acustici.
Poiché in genere si passa da valori del coefficiente di assorbimento di 0,1 a
valori compresi fra 0,2 e 0,9.
Ne consegue che tale rapporto varia fra 10 e 20.
A parità di potenza della sorgente, attenuazioni teoriche massime di 10-15dB.
2
2
1
2
21 4
4
4
4log10
Rr
Q
Rr
Q
LL
Per ottenere una riduzione di una decina di dB, il rapporto delle unità
fonoassorbenti deve essere già abbastanza elevato (circa 10/1).
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