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IL TEMPO
DI RIVERBERAZIONE
Grandezza acustica molto citata, poco conosciuta, molto
abusata
Di
Silvio Torelli
Riteniamo,
intanto, doveroso richiamare il dato di fatto che storicamente
l’approccio e lo sviluppo dello studio degli eventi sonori ha
sempre presentato delle particolari caratteristiche, tanto dal
punto di vista applicativo quanto da quello peculiarmente
scientifico.
Già dai
tempi della Magna Grecia (ed anche prima) si è verificata la
situazione in cui, generalmente, nell’Acustica non è stata
quasi mai la teoria a suggerire I’esperienza, ma piuttosto
quest’ultima a causare nuovi sviluppi della prima; anche al
giorno d’oggi, invece di procedere per scoperte fondamentali
di fatti nuovi, quasi sempre si progredisce precisando,
comprendendo, e misurando fatti apparentemente già noti.
Con Galileo
si iniziò scientificamente a non più considerare quali sonori
solo tutti quei fenomeni fisici percepibili con l’orecchio,
che cessò, così, di essere considerato quale unico mezzo
d’indagine per quantizzare (o misurare) oggettivamente le
questioni inerenti al suono. Questo, proprio perché egli
iniziando a non più riconoscere il confinamento delle
applicazioni dell’Acustica entro il campo artistico, inizia lo
studio sperimentale preciso dei fenomeni acustici; precisione
suffragata già dalle sue prime scoperte inerenti alla di-
pendenza dell’altezza dei suoni dal numero delle vibrazioni
che in un dato tempo il corpo sonoro compie, sostituendo,
così, al criterio puramente fisiologico quello definito
fisicamente di frequenza.
Riguardo
all’ascolto ed alla percezione dei suoni è stato ampiamente
dimostrato(1) che le caratteristiche acustiche
proprie dell’ambiente esercitano enormi influenze, già se solo
correlate alla direttività delle sorgenti sonore, o
considerate unitamente ai sensibili condizionamenti indotti da
variazioni di temperatura, umidità (densità) e pressione
barometrica nell’ambiente stesso, che possono causare al punto
di ascolto sottrazioni di energia acustica, in special modo
alle basse frequenze, poiché possono far combinare i due
segnali suono diretto/suono riverberato in fase opposta in
ambiente, con conseguenti - appunto - cancellazioni dovute
alle differenze dei tempi di arrivo delle prime riflessioni al
punto di ascolto rispetto al suono diretto. Inoltre, in
ambienti confinati, seppur molto vasti, occorre tener in
considerazione anche i rinforzi sonori legati all’eccitamento
delle frequenze modali proprie di risonanza dell’ambiente,
causate dalle dimensioni fisiche dell’ambiente stesso, e
magari, accentuate dal posizionamento delle sorgenti sonore. E
sin qui mi sono limitato solo a citare alcuni dei più
elementari principi e fenomeni di Acustica tecnica, senza per
nulla accennare alla psicoacustica ed ai meccanismi
fisiologici(2) della percezione uditiva.
Proprio in
merito a tali aspetti dell’Acustica, tra l’altro, va ancora
detto che solo in tempi più recenti (3) sono stati
divulgati i risultati di una ricerca di psicoacustica sulle
variazioni della percezione soggettiva del suono emesso dalle
sorgenti al variare dell’azimuth e della loro posizione sul
piano orizzontale rispetto al punto di ascolto, con l’esatta
individuazione degli angoli minimi di percezione dei suoni. Da
tale importante lavoro si evince come sia possibile falsare la
percezione ed ingannare il senso dell’udito, causando delle
allucinazioni sonore.
Muovendo da
quanto esposto e ipotizzando una conveniente utilizzazione
delle attuali tecniche di potente elaborazione numerica del
suono(4), si può addirittura affermare che si potrà
raggiungere pienamente lo scopo della corretta diffusione
sonora elettroacustica non quando il suono originale e quello
diffuso tramite i sistemi di altoparlanti riusciranno ad
essere parametralmente eguali (cosa tecnicamente inattuabile),
ma quando si riuscirà ad emettere in ambiente un certo suono
(5) - magari totalmente differente dall’originale - che
stimolando il nostro cervello in una particolare maniera
riuscirà ad ottenere da questo un giudizio di suono fedele e
quindi perfettamente intelligibile.
BIBLIOGRAFIA
(1)
S. Collatina, I. Trimarchi, S. Torelli, M. T.
Muraca, S. Cantadori, S. De Stabile – Acustica fisiologica:
Verifica dell’attendibilità dell’indagine audiometrica tonale
a livello liminare in campo libero – Associazione Italiana di
Acustica; Acta del XX Convegno nazionale – 20 Anni di Acustica
in Italia
(2)
Ivan Trimarchi (SUONO di
novembre 1990) - ricerca di psicoacustica sulle variazioni
della percezione soggettiva del suono emesso dalle sorgenti
sonore in ambiente.
(3)
I. Trimarchi, S. Torelli, S. Collatina, S.
Cantadori, S. De Stabile
– Bioacustica: Proposta di
apparecchiatura per controreazionare le variabili introdotte
nell’indagine audiometrica in campo libero –
Associazione Italiana di Acustica; Acta del XX
Convegno nazionale – 20 Anni di Acustica in Italia
(4)
S. Collatina, I. Trimarchi, S. Torelli, A.P.
Gallina, S. Cantadori, S. De Stabile – Acustica psicologica –
Verifica del sistema d’onde più consono per il rilievo della
soglia uditiva in campo libero – Associazione Italiana di
Acustica; Acta del XX Convegno nazionale – 20 Anni di Acustica
in Italia
(5)
I. Trimarchi, S. Torelli, J. Matjasevic, S.
Collatina
–
Trattamento del segnale acustico: Tridimensionalizzazione
della riproduzione sonora mediante metodica originale di
captazione (ITR2), o di postelaborazione computerizzata (ITR3)
– Associazione Italiana di Acustica;
Acta del XX Convegno nazionale – 20 Anni di Acustica in Italia
LA
RIVERBERAZIONE
Per
riverberazione si intende la persistenza del suono
nell’ambiente, dopo che la sorgente ha cessato di emetterlo.
Questo è dovuto a tutta una serie di riflessioni successive
del suono sulle varie superfici che delimitano l’ambiente.
Il fenomeno
della riverberazione, se si manifesta in misura superiore a
certi limiti (mediamente compresi fra 0,8 e 1,5 secondi per
ambienti destinati all’ascolto della musica e a 0,5 secondi
per quelli destinati all’ascolto del parlato, per spazi - o
porzioni di spazio - aventi volume di circa 100 metri cubi)
risulta avere effetti notevolmente fastidiosi (iperattività
della corteccia celebrale con conseguente affaticamento
all’ascolto) in quanto le code sonore dei suoni
precedentemente emessi in ambiente interferiscono in maniera
eccessiva con i suoni che di seguito si vanno emettendo,
mascherandoli e impedendone una corretta o diretta
comprensione.
Per indicare
la qualità acustica di un ambiente sotto il profilo della
riverberazione, nella pratica tecnica si è introdotto il
concetto convenzionale di tempo di riverberazione RT60,
definito come intervallo di tempo
necessario affinché in un determinato punto di un ambiente
chiuso il livello sonoro rilevabile si riduca di 60 dB
rispetto a quello che si ha nell’istante in cui la sorgente
sonora, emettente da un tempo sufficientemente lungo, ha
cessato di emettere
Il tempo di
riverberazione così definito non è una grandezza costante, ma
varia al variare della frequenza, generalmente diminuendo al
crescere di questa.
Durante
i rilevamenti in situ dell’RT60, se
il livello di rumore di fondo (rumore permanente) è
elevato, si deve estrapolare il tratto iniziale del diagramma,
corrispondente alla durata della riverberazione apparente, per
un decremento complessivo pari - appunto – a 60 dB. Tale
concetto viene illustrato con un esempio mediante i due
seguenti grafici:
Durata
della riverberazione teorica Durata della
riverberazione apparente
Il concetto
di campo acustico di riverberazione presuppone tanto
che la media quadratica del livello di pressione sonora sia
costante in tutto l’ambiente, quanto che il flusso di energia
acustica sia probabilisticamente uguale in tutte le direzioni.
Invece, la risposta in frequenza delle onde riflesse varia in
funzione della direzione con cui queste pervengono nelle
posizioni di ascolto che interferendo fra di loro, enfatizzano
e distorcono il suono percepibile. Del resto – quindi -
risulta che la misurazione del decadimento del suono in una
data stanza, per ogni data banda di ottava o di terzo d’ottava
dell’intervallo tonale uditivo, rivela solo quali componenti
dei segnale presenti in quella banda acustica decadono in quel
dato punto della stanza e – appunto - la variabilità di tali
decadimenti che si riscontra durante le misurazioni, a seconda
dei punti di rilevamento, dimostrano che ci si trova nella
situazione di campo sonoro non diffuso.
Per quanto
sin qui esposto appare evidente che l’uso della misura del
tempo di riverberazione quale indice della qualità acustica di
un ambiente è da considerarsi decisamente inadeguato e
fuorviante. E’ un qualcosa assimilabile al pretendere di
misurare attendibilmente la temperatura ambiente servendosi di
un barometro: quant’anche la pressione atmosferica
raggiungesse valori sensibilmente bassi, non è detto debba
fare per forza freddo.
Oltre a
numerosi altri fattori, l’ascolto della musica in un ambiente
chiuso risulta essere prevalentemente influenzato, in maniera
qualitativamente determinante, dalla quantità relativa di
suono diretto e di suono riflesso che giunge al punto di
ascolto.
Mentre il
suono diretto non è influenzato dalle caratteristiche fisiche
del locale d’ascolto, quello riflesso risulta invece essere
integralmente creato dalla sua architettura e dalle proprietà
delle superfici che lo costituiscono.
La sonorità
risultante nel punto d’ascolto, pertanto, sarà
influenzata,oltre che dal suono direttamente proveniente dalla
sorgente, da quello rinviato dalle pareti, dal pavimento e
soffitto e dalle superfici degli arredi.
Qualche altro parametro acustico legato alla
riverberazione
Dalla prima
definizione di Tempo di Riverberazione RT60
di W. C. Sabine [1] , molti parametri acustici sono stati
individuati per descrivere il carattere acustico di una sala.
Secondo le definizioni contenute nel documento ISO 3328, fra i
vari parametri fisici, di seguito definiamo quelli che spesso
sono scelti per le analisi e valutazioni delle qualità
acustiche degli ambienti di ascolto.
a)
(T15) T20, T30:
Tempo di riverberazione calcolato dai valori di decadimento
della riverberazione compresi tra –5 e –20 dB (T15);
–5 e –25 dB (T20); e tra –5 e –35 dB (T30)
sulla curva integrata di Schroeder, espresso in secondi.
Schroeder
[2] trovò che il decadimento della riverberazione può essere
descritto per mezzo di una integrazione inversa della risposta
all’impulso:
  
dove:
p2(t) = media di un infinito
numero di decadimenti
h2 ( =
Risposta all’impulso
L’equazione
(1) può essere scritta come:
L’equazione (2) può essere rappresentata in un diagramma
 ,
come rappresentato sul grafico di seguito riportato:
Diagramma di Schroeder espresso secondo l’equazione (2)
a)
Tempo di decadimento rapido (EDT) – Early Decay
Time: Dato che il Jordan [3] dimostrò che la percezione
soggettiva della riverberazione è in più forte correlazione
con il decadimento iniziale della coda riverberativa, egli
suggerì di calcolare il tempo di riverberazione dal
l’intervallo di decadimento tra 0 e –10 dB sulla curva
integrata di Schroeder, espresso in secondi.
BIBLIOGRAFIA
[1] W. C. SABINE, “Collected paper on
acoustics”, Cambridge, Harvard University Press Reprint
Peninsula Publishing, Los Altos, CA, USA (1993)
[2] M. SCHROEDER, “New method of
measuring reverberation time”, Journal of Acoustical
Society of America, 37, 409-412 (1965)
[3] V. L. JORDAN, “A group of
objective acoustical criteria for concert
halls”,
Applied Acoustics, 14 (1981)
Parametri più influenti nella valutazione
soggettiva delle qualità acustiche di una sala
Riassumendo in forma estremamente succinta
quanto sin qui esposto, c’è da dire che è stato ampiamente
appurato sperimentalmente quali sono i parametri più influenti
sulla valutazione soggettiva delle qualità acustiche di un
ambiente: essenzialmente sono riconducibili a quelli che qui
di seguito menzioniamo.
a)
Tempo di ritardo iniziale. Inteso quale
intervallo di tempo che intercorre fra l’arrivo alla posizione
di ascolto del primo suono diretto e quello del suono di prima
riflessione significativamente percepibile (così come, ad
esempio, è rappresentato nel diagramma riportato in Fig. 1);
b)
Rapporto suono diretto/suono di prima
riflessione (espresso in dB), appunto, fra il livello si
pressione sonora (LD) del suono diretto – generalmente
rilevato ad un metro di distanza dalla sorgente – ed il
livello di pressione sonora del suono di prima riflessione (LRP),
per i quali vedasi riferimento esemplificativo in Fig. 2;
c)
Distribuzione temporale (intensità versus
frequenza) nei ritardi, per quanto concerne i suoni
costituenti le prime riflessioni, nei primi 50 millisecondi di
percezione uditiva dopo il primo suono;
d)
Presenza sensibile di qualsiasi riflessione
avente ritardo maggiore di 50 millisecondi, dopo la percezione
del suono diretto, ad un livello di pressione sonora maggiore
di quello LRP;
e)
Densità spettrale delle quantità energetiche
sia di LRP (ad esempio, le prime riflessioni a 50 millisecondi
dall’arrivo dei suoni aventi valori LD) sia del livello sonoro
del campo di riverberazione LR (quando questo risulta essere
rilevabile con una entità significativa).
Curva
densità versus tempo (ETC)
-
Risoluzioni:
Verticale 6
dB divisione;
Fondo-scala
a 102,3 dB;
0 dB è
situato a 0,00002 Pa
Orizzontale
da 90000 msec
a 251728
msec
Risposta acustica ambiente (Idealizzata)
T0
– TREF = Tempo di tragitto del segnale dalla sorgente al punto
di ascolto;
T1
– T0 = Tempo di ritardo iniziale; TN – TREF =
Ritardo proprio caratteristico dell’ambiente;
T2 – T1
(variabili, compresi fra TREF e T2)
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Torelli
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