SULL ISOLAMENTO ACUSTICO TRA SALE ADIACENTI NEI CINEMA MULTISALA

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1 SULL ISOLAMENTO ACUSTICO TRA SALE ADIACENTI NEI CINEMA MULTISALA Raffaele Dragonetti, Carmine Ianniello, Rosario Romano DETEC Università degli Studi di Napoli Federico II, Facoltà di Ingegneria, piazzale Tecchio 80, Napoli 1. Introduzione Il controllo della trasmissione del suono per via aerea tra due sale adiacenti è l aspetto più critico del fonoisolamento in un cinema multisala. I sistemi elettroacustici moderni per il cinema surround digitale sono in grado di determinare livelli sonori in sala di intensità piuttosto elevata. L opinione pubblica più sensibile al problema ha manifestato anche una certa preoccupazione per il rischio di menomazioni uditive che può correre un frequentatore abituale di queste sale cinematografiche. Ad esempio, nella seconda metà degli anni 90 le lamentele del pubblico a causa dei livelli sonori eccessivi indussero i proiezionisti americani a regolare i livelli della riproduzione audio di trailers con un amplificazione minore di quella corrispondente al livello di calibrazione della casa produttrice del film [1]. Di fatto, i tecnici dei Laboratori Dolby introducevano nella catena di registrazione un segnale di rumore pressoché rosa che, riprodotto in sala ad un livello sonoro di 85 dbc, permetteva di realizzare livelli sonori paragonabili a quelli che in sala di missaggio corrispondevano alle intenzioni artistiche del responsabile della produzione. La riproduzione in sala con questo livello di calibrazione non ha dato luogo a problemi fino a quando è stato utilizzato il sistema Dolby Stereo tipo A. L avvento di nuovi formati audio, quali il Dolby digitale, il Sony SDDS ed il DTS ha permesso registrazioni con dinamiche molto più alte dei formati precedenti. Di fatto, oggi le tracce audio dei film digitali superano il valore di 90 db. L headroom (la differenza tra il livello di picco ed il livello medio) disponibile è aumentato ed è stato utilizzato dai compilatori delle colonne sonore per realizzare effetti più sensazionali. Questa situazione ha reso più complicate le scelte progettuali per l isolamento acustico sufficiente tra due sale adiacenti in cui i film sono proiettati contemporaneamente. Negli Stati Uniti pareti, porte, pavimenti e soffitti sono classificati rispetto alla trasmissione del suono per via aerea secondo le norme ASTM E90 [2], E336 [3] e C413 [4]. Queste comportano un indice di valutazione noto come Sound Transmission Class

2 STC, indice non molto dissimile dall indice di valutazione R w, o R w, delle norme ISO EN UNI [5]. La scelta del valore dell indice STC del divisorio deve essere fatta sulla base del criterio scelto per il rumore di fondo nella sala e dei livelli sonori del rumore prevedibile nelle sale adiacenti. Un rumore di fondo continuo adeguato, come quello degli impianti di condizionamento dell aria, è ritenuto importante per il grado di isolamento che si percepisce soggettivamente in quanto può aiutare a mascherare i suoni che originano nelle sale adiacenti. Nonostante la loro vetustà, le curve NC sono ancora un riferimento usato come indice di valutazione sintetico dello spettro per bande ottave del rumore degli impianti RCV. Per i criteri Dolby la somma dell indice STC e dell indice NC deve essere maggiore di 95 per le pareti che dividono sale di proiezione adiacenti. La Tabella 1 che segue riporta valori accettabili dell indice STC in situ per le partizioni comuni tra due sale. Tabella 1 Criteri Dolby STC NC Standard minimo Tipico Desiderabile Come è noto, un indice di valutazione del potere fonoisolante, come STC o R w, di laboratorio o in opera, è un dato troppo sintetico per essere buono per tutti gli usi. Due pareti con andamenti del potere fonoisolante in funzione della frequenza diversi possono corrispondere allo stesso valore di STC o di R w ma possono non risultare ambedue idonee per una determinata applicazione. Più recentemente la THX LTD, società di certificazione delle sale dotate di sistema surround digitale, ha fornito dei criteri più aggiornati suggerendo come valore minimo STC = 75 in opera ed, in termini più dettagliati di isolamento per bande ottave, i valori minimi in opera riportati nell ultima riga della Tabella 2. Stante questa situazione e data l onerosità della realizzazione di isolamenti relativamente alti alle frequenze basse, si è cercato di approfondire ulteriormente la questione dell isolamento acustico sufficiente tra la sala origine dell immissione e quelle riceventi in adiacenza. 2. I livelli delle colonne sonore dei film digitali Il suono della colonna sonora di un film è un fenomeno acustico aleatorio in quanto, considerando un film particolare, esistono momenti in cui il livello sonoro nella sala è modesto e momenti in cui esso raggiunge valori relativamente elevati in dipendenza delle scene in progresso. L accentuazione del carattere casuale della questione si evidenzia ulteriormente quando si tiene conto del fatto che nelle due sale adiacenti sono proiettati film differenti con ovvie differenze tra le specifiche colonne sonore. I momenti più critici per la sensazione eventuale di disturbo dello spettatore si verificano quando nella sala in cui egli sta assistendo alla proiezione del film i livelli sonori sono molto bassi mentre nella sala adiacente la proiezione in corso determina un intensità elevata del suono. Pertanto, è emersa l esigenza di conoscere quali valori possono attingere i livelli forti e quali valori possono caratterizzare i livelli deboli nella popolazione dei film attualmente disponibili sul mercato. Una ricerca sull argomento si è rivelata poco proficua per la scarsezza, l imprecisione e la frammentarietà dei dati.

3 Un certo dettaglio è riportato in [6]. Pascal Sijen della THX/Lucasfilm trova che i livelli sonori più elevati delle colonne sonore dei film si verificano alle frequenze basse, nella banda ottava di centro 63 Hz in particolare. Dall esame della statistica dei livelli sonori in db Fast in bande ottave, da lui misurati in una sala di doppiaggio durante la proiezione di film con colonna sonora equivalente a quella dei film da 70 mm, verificò una differenza tra il livello massimo nell ottava di centro 63 Hz ed il livello minimo, tra quelli in banda misurati, pari a 67 db. 2.1 Analisi dei livelli del segnale elettrico di DVD commerciali Per avere informazioni più consistenti è stata effettuata un indagine sui livelli relativi di film registrati su DVD commerciali. Ciò nello scopo principale di individuare la dinamica intrinseca elettrica del segnale audio registrato. Dalla traccia in formato AC-3 dei DVD è stato tratto un segnale stereo (Decoder C ) che, sommato, è stato inviato all ingresso linea di un misuratore di livello sonoro B&K Dall analisi statistica dei livelli di 30 campioni della durata di 30 minuti, tratti da 8 film recenti scelti casualmente, è stata ottenuta una distribuzione statistica globale dei livelli in db non calibrati con peso temporale Fast per ciascuna banda di 1/3 di ottava da 25 Hz a 12,5 khz. La Figura 1(a) riporta l andamento dei livelli statistici notevoli L 99, L 90, L 50, L 10 e L 01, non calibrati, per il campo di frequenze appena menzionato. La forma delle curve suggerisce che il contenuto spettrale in termini di L 01 e L 10, rappresentativi dei picchi sonori più intensi, è piuttosto uniforme nei bassi e nei medi e decresce nel campo degli alti. L andamento campanulare dei livelli L 50, L 90 e L 99 denota la dominanza per gran parte della durata dei film osservati di livelli meno intensi connessi principalmente al dialogo che impegna maggiormente il campo dei medi. Le differenze L 01 L 99 sono una misura realistica della dinamica media del segnale audio globale se gli otto DVD analizzati costituiscono un campione sufficientemente rappresentativo della popolazione dei DVD correnti. I valori della dinamica elettrica più elevati si riscontrano alle frequenze basse nelle bande tra 40 e 80 Hz (poco più di 56 db). Ovviamente questa è una stima pratica utile per quanto sarà discusso in seguito. Di fatto, sono stati considerati i livelli con peso Fast. Questo tipo di media corrente restringe la dinamica effettiva. Inoltre, non si è tenuto conto dell 1% degli eventi più forti, da un lato, e dell 1% dei livelli più deboli, dall altro. La dinamica vera sarebbe risultata alquanto più elevata se fosse stata valutata in termini di differenza in db tra il valore massimo ed il valore minimo del segnale elettrico. In ogni caso, è difficile cogliere in un campionamento non molto esteso qualche evento molto forte e sporadico, ovvero un L 0,0 rappresentativo di tutta la popolazione. 2.2 Analisi dei livelli sonori in sala Allo scopo di paragonare la dinamica acustica in sala a quella elettrica sono state rilevate le distribuzioni del livello della pressione sonora in db rif 20 Pa per bande di 1/3 di ottava e peso temporale Fast in sale cinematografiche durante la proiezione di film digitali - con sistema surround - di produzione recente. Le sale erano di volume diverso con allestimenti elettroacustici diversi e con film in proiezione diversi. Durante le misure pochi spettatori erano presenti nelle sale. Sono stati analizzati 20 campioni della durata di 20 minuti ciascuno. Dalla distribuzione statistica globale per ciascuna banda di 1/3 di ottava sono stati calcolati i livelli statistici come effettuato per l analisi del segnale elettrico del campione di DVD. I risultati sono presentati nella Figura 1(b).

4 Figura 1 Livelli statistici. (a) livelli del segnale elettrico dei DVD in db arbitrari; (b) livelli sonori in sala in db rif 20 Pa. Il paragone dei dati nelle due figure evidenzia differenze nelle forme degli andamenti in frequenza dei livelli statistici considerati. In particolare, per i livelli L 01 e L 10 si nota una concentrazione massima di potenza sonora alle frequenze basse nelle bande con frequenza centrale da 40 a 80 Hz con un decadimento in frequenza più pronunciato rispetto ai corrispondenti in Figura 1(a). La forma degli andamenti di L 50 e di L 90, pur decadendo alle frequenze elevate, non è campanulare come quella desunta dai DVD. L 99 è stato registrato solamente alle frequenze basse a causa della carenza di dinamica nell apparecchiatura di misura disponibile. Ciononostante, si riconosce che la dinamica pratica L 01 L 99 più elevata si riscontra nel campo delle frequenze basse nelle bande tra 40 e 80 Hz ( 57 db). Questo risultato è coerente alquanto con il valore osservato per la dinamica elettrica. Le differenze di forma degli andamenti dei livelli statistici in funzione della frequenza, tra quelli ottenuti dai DVD e quelli misurati nelle sale, possono essere giustificate considerando l influenza delle sale stesse e, principalmente, quella legata all uso di equalizzatori nel sistema elettroacustico di riproduzione che hanno modificato l equilibrio spettrale del materiale originale amplificando preferenzialmente le frequenze basse. 3. Indirizzi per le scelte dell isolamento acustico tra sale adiacenti Accettando la rappresentatività dei dati campionati è possibile effettuare delle scelte quantitative razionali sull isolamento acustico tra due sale adiacenti in dipendenza di un obiettivo prescelto in relazione ai casi seguenti. Per convenienza i livelli statistici in bande di 1/3 di ottava sono stati trasformati in livelli per bande di 1 ottava. 1 caso L ascoltatore medio in un ambiente perfettamente silenzioso non deve percepire l immissione del suono proveniente da una sala adiacente. Perché si verifichi questa evenienza i livelli massimi che attingono il ricevitore gli devono giungere sotto la soglia uditiva normale. E ragionevole fare riferimento all andamento in frequenza del livello statistico L 01 in quanto la probabilità che si verifichino livelli maggiori di L 01 è minore dell 1%. Pertanto, realizzando un isolamento acustico pari alla differenza banda per banda tra il livello L 01 e il livello della soglia uditiva media si ottiene il risultato desiderato. Beranek [7] riporta un andamento approssimativo della soglia uditiva per bande di rumore utile per questa valutazione. Ovviamente, questo è un caso estremo ed improbabile in quanto contemplerebbe la situazione di una persona con un

5 udito normale concentrata nell ascolto in un ambiente in cui il rumore di fondo è al di sotto della sua soglia uditiva. 2 caso Si consideri l ascoltatore che assiste alla proiezione di un film in una sala in cui il rumore di fondo da solo è sotto la sua soglia in quiete. Egli può percepire una banda di segnale che gli giunge dalla sala adiacente se questa non è mascherata dal suono della colonna sonora del film a cui sta assistendo. Il processo di mascheramento, noto in molti dei suoi aspetti, è un processo psicoacustico complesso [8] in quanto un suono forte variabile nel tempo produce una deformazione della soglia uditiva in quiete dell ascoltatore che varia a seconda dell evoluzione temporale dello spettro del suono forte. Trascurando molte considerazioni e accettando un grado elevato di semplificazione del problema, si può ipotizzare che qualche disagio dello spettatore sia causato principalmente dalla carenza di mascheramento per bande corrispondenti. In altre parole, quando attraverso i confini della sala giunge alle sue orecchie una banda di rumore di livello maggiore di quello causato - allo stesso tempo e nella stessa banda - dalla colonna sonora del film a cui assiste, si verifica un effetto di carenza di mascheramento e, quindi, una sensazione di disagio. E evidente che questa ipotesi andrebbe verificata sperimentalmente, tuttavia appare una base minima per determinare l isolamento acustico per il caso in considerazione. Per limitare il disturbo appena menzionato è necessario un isolamento acustico pari alla differenza L 01 L 99 (caso 2a) oppure L 10 L 90 (caso 2b). Siccome i livelli dei due film sono variabili aleatorie indipendenti, la prima scelta comporta che l evento disturbante si può verificare con una probabilità minore di 0,01x 0,01 = 10-4, mentre per la seconda scelta la probabilità congiunta dell evento negativo è minore di 0,1x 0,1 = caso Durante la proiezione di un film in una sala cinematografica esiste sempre un livello di rumore di fondo generato all interno. Certamente gli spettatori sono causa di una certa quota di rumore. A questo proposito Kleiner [9] ha determinato che la respirazione di un pubblico di circa 600 persone in un auditorium determina livelli della pressione sonora nelle bande ottave da 500 Hz a 4 khz di circa 30 db rif 20 Pa. E molto probabile che il pubblico in una sala cinematografica sia responsabile di livelli più elevati. Inoltre, la presenza di impianti RCV aggiunge un ulteriore contributo al rumore continuo di fondo. La THX ammette un rumore di fondo causato da fonti interne, compreso il rumore della macchina di proiezione, che in nessuna banda ottava deve violare il criterio NC-30. Come riportato nella Tabella 1, la Dolby consigliava un rumore di fondo degli impianti RCV che, a seconda del caso, doveva rispettare i limiti NC-25, NC-30 o NC-35. E lecito allora accettare che la combinazione del rumore del pubblico e degli impianti determini livelli in bande di ottava che soddisfano almeno il criterio NC-30. Su questa base, affinché il livello del rumore che giunge allo spettatore dalla sala adiacente sia non maggiore dei livelli corrispondenti al criterio NC-30, l isolamento acustico necessario tra due sale deve essere pari alla differenza tra i valori di L 01 in bande di ottava ed i livelli in bande di ottava del criterio NC-30. Il criterio sarebbe soddisfatto almeno per il 99% del tempo di proiezione (caso 3a). Ammettendo una probabilità di disturbo più elevata, al massimo del 10%, l isolamento necessario sarebbe dato dalla differenza banda per banda tra L 10 ed i livelli del criterio NC-30 (caso 3b). La Tabella 2 riporta la sintesi degli isolamenti acustici necessari per ciascuno dei casi considerati insieme ai valori di isolamento richiesti dalla THX.

6 Tabella 2. Isolamento acustico necessario tra sale adiacenti per i diversi casi considerati Frequenza, Hz 31, k 2k 4k 8k Isolamento caso 1, db 37,1 59,5 69,5 72,8 77,4 81,0 79,6 Isolamento caso 2a, db 51,7 58,2 57,3 54,0 Isolamento caso 2b, db 32,1 40,2 37,7 32,9 34,1 37,5 36,8 36,5 26,9 Isolamento caso 3a, db 37,1 47,5 50,5 50,8 54,4 57,0 54,6 49,7 Isolamento caso 3b, db 25,3 40,9 45,5 47,1 50,8 54,9 52,6 47,5 Isolamento THX, db Conclusione In questo lavoro gli autori hanno inteso illustrare dei criteri razionali per la scelta dell isolamento acustico minimo tra sale adiacenti in un cinema multisala odierno nell ipotesi che i dati statistici sui livelli sonori rappresentino sufficientemente la popolazione corrispondente Scartando il caso 1, in quanto non realistico, gli altri casi richiamano l attenzione sulla necessità di isolamento alle frequenze basse, in particolare per la banda ottava con centro a 63 Hz. E bene sottolineare che i valori tabellati si riferiscono all isolamento acustico in opera, cioè alla differenza tra il livello medio spaziale in una sala trasmittente e quello in una sala ricevente. Pertanto, l isolamento acustico non dipende solamente dal potere fonoisolante della parete divisoria ma anche dalla natura delle due sale, nonché da tutte le vie di trasmissione del suono indirette che collegano le sorgenti sonore e lo spazio ricevente. Queste vie di trasmissione coinvolgono sia vie aeree sia vie strutturali. Riferimenti [1] Ioan Allen - Are Movies Too Loud? SMPTE Film Conference, March 22, [2] Standard Test Method for Laboratory Measurement of Airborne Sound Transmission Loss of Building Partitions, ASTM E90. [3] Standard Test Method for Measurement of Airborne Sound Insulation in Buildings, ASTM E336. [4] Classification for Rating Sound Insulation, ASTM E413. [5] ISO EN UNI (1997) Valutazione dell isolamento acustico di edifici e di elementi di edificio Isolamento acustico per via aerea. [6] Pascal Sijen Theatre Construction for the Digital Age Film Journal International, vol.100, No.9, October [7] L. L. Beranek Noise and vibration Control Mc Graw Hill, Inc., New York (1971), p [8] E.Zwicker, H. Fastl Psycho-acoustics: Facts and models 2 nd Edition, Springer- Verlag, Berlin (1999). [9] M. Kleiner On the Audience Induced Background Noise Level in Auditoria Acustica, vol.46 (1980), pp

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