Metodi di analisi della risposta acustica di ambienti chiusi

Transcript

1 26 Maggio 2016 Metodi di analisi della risposta acustica di ambienti chiusi

2 Introduzione L Allegoria dei cinque sensi L uomo comunica e scambia informazioni col mondo esterno attraverso i sensi: vista, tatto, gusto, olfatto e udito.

3 Introduzione In ognuno di questi modi, lo scambio di informazioni tra l uomo e l esterno avviene mediante lo scambio di energia: elettromagnetica, chimica e /o meccanica. L udito è una delle vie preferenziali con cui l essere umano comunica col mondo esterno attraverso lo scambio di energia meccanica. Il suono dà informazioni sulle caratteristiche di una sorgente, sulla sua posizione, sulla sua direzione; mette in guardia da pericoli e dona piacevoli sensazioni. La nostra mente, il nostro cervello ricostruisce le caratteristiche del mondo esterno principalmente attraverso questo senso: l udito.

4 I rilievi: norma di riferimento UNI EN ISO :2009 Acustica - Misurazione dei parametri acustici degli ambienti - Parte 1: Sale da spettacolo UNI EN ISO :2008 Acustica - Misurazione dei parametri acustici degli ambienti - Parte 2: Tempo di riverberazione negli ambienti ordinari UNI EN ISO :2012 Acustica - Misurazione dei parametri acustici degli ambienti - Parte 3: Open space

5 La risposta all impulso Grazie alle leggi fisiche di interazione campo-pareti, una sala può essere considerata con buona approssimazione come un sistema lineare. Questo ne rende possibile la descrizione con i metodi della Teoria dei Sistemi: si considera una scatola nera che riceve in ingresso uno stimolo (segnale acustico) e fornisce in uscita il campo sonoro percepito in un determinato punto all'interno. Ogni sistema lineare è caratterizzato da una funzione particolare chiamata risposta all impulso, che consiste nella risposta ottenuta inviando al sistema un segnale di tipo impulsivo ( funzione di Dirac);

6 La risposta all impulso Nel caso della trasmissione sonora nella stanza la risposta all impulso è il segnale ricevuto in un certo punto dell ambiente per effetto di un impulso di pressione sonora (es. sparo) emesso in un altro punto (t) sorgente in x, ricevitore in y g( x, y, t) R 2 R 1 D R 3 La funzione g rappresenta l andamento della pressione nel punto di ricezione per effetto delle riflessioni ed interferenze subite dall impulso durante la sua propagazione nella stanza

7 Analisi qualitativa della risposta all impulso Forma tipica della risposta all impulso di un grande ambiente chiuso ( albero di Natale ): Tempo di ritardo iniziale Coda riverberante Prime riflessioni Sala del Cenacolo, Fondazione G. Cini Onda diretta secondi Lo studio della risposta all impulso è alla base delle moderne metodiche di analisi, dei campi acustici negli ambienti. Da un punto di vista pratico la sua proprietà più importante è la sua misurabilità e invarianza strumentale per stimoli acustici preselezionati.

8 Misura della risposta all impulso Il metodo più semplice è quello diretto: consiste nel registrare un rumore impulsivo generato nell ambiente (es. colpo di pistola, scarica elettrica, palloncino..) Le tecniche più moderne sono basate su tecniche di cross-correlazione tra una eccitazione a banda larga (es. sequenze pseudocasuali MLS) e la corrispondente risposta dell ambiente registrata simultaneamente alla emissione. condizionatore di segnale Scheda audio full duplex Microfono PC Amplificatore Sorgente omnidirezionale

9 Ecogramma Viene detto ecogramma la funzione ottenuta elevando al quadrato la risposta all impulso. Rappresenta l andamento, in funzione del tempo, della energia di compressione (energia potenziale) dell impulso di pressione. 7 x Elevamento al quadrato Onda diretta Prime riflessioni ( Dt 50 ms) Coda riverberante Tempo La forma dell ecogramma mostra con piu evidenza la struttura della risposta. È spesso utile riportarla in scala logaritmica.

10 Esempio: Il teatro Civico di Schio

11 Strumentazione e tecnica di misura Microfoni G.R.A.S. type 40AQ (S/N e S/N 41471) Preamplificatori G.R.A.S. type 26CA (S/N e S/N 57852) Testa artificiale B&K 4100D Condizionatore di segnale 01dB OPUS (S/N 20225) Amplificatore LAB300 Notebook IBM T30 + scheda audio DIGIGRAM VXpocket2 Sorgente dodecaedrica B&K 4296 (S/N ) Software B&K 7841 DIRAC

12 Modalità di acquisizione

13 Software di acquisizione Il software DIRAC, distribuito dalla Bruel & Kjaer, si basa sulla tecnica di misura della risposta all impulso. Mediante l utilizzo di questo software di acquisizione è possibile rilevare un gran numero di parametri acustici in accordo con quanto prescritto dalla UNI EN ISO Il software permette di generare un segnale e registrare la risposta della sala in seguito all eccitazione acustica fornita. Esso rielabora il segnale, acquisito sotto forma di file wave, restituendo i parametri richiesti dalla norma.

14 Posizioni e procedura di misura SORGENTE S1 a 1,6 m di altezza dal pavimento del palco; posta in corrispondenza dell asse del teatro; distante 4 m dal bordo frontale del palco. SORGENTE S2 a 1,6 m di altezza dal pavimento del palcoscenico; posta in corrispondenza dell asse del teatro; distante 8 m bordo frontale del palco. MICROFONI posizionati in platea secondo una maglia 2 m x 2 m, nei palchetti del I ordine e nel palcoscenico lateralmente; a 1,2 m di altezza dal pavimento; eseguite 20 misure in platea, una misura frontale ed una arretrata per ogni palchetto (7), 6 misure nella zona laterale del palcoscenico, per ogni posizione della sorgente.

15 Posizioni e procedura di misura

16 Elaborazioni misurazioni C80 (media) posto fila C80 [db] 12,0 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0-1,0-2,0-3,0-4,0-5,0-6,0-7,0-8,0-9,0-10,0-11,0-12, Frequenza [Hz] S01_01_P S01_02_P S01_03_P S01_04_P S01_05_P S01_06_P S01_07_P S01_08_P S01_09_P S01_10_P S01_11_P S01_12_P S01_13_P S01_14_P S01_15_P S01_16_P S01_17_P S01_18_P S01_19_P S01_20_P MEDIA S01_PLATEA Rappresentazione di ciascun parametro alle varie frequenze Rappresentazione tridimensionale dei valori medi di ciascun parametro simulando le postazioni microfoniche

17 Workshop

18 Grazie per l attenzione.