La progettazione acustica

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1 26 Maggio 2016 La progettazione acustica

2 Argomenti Le regole della buona progettazione acustica; La destinazione d uso degli ambienti e i valori ottimali di letteratura e di normativa; Cenni all ausilio e l utilizzo dei software nella progettazione acustica.

3 Il problema dell acustico Se in un qualsiasi progetto vi è una questione di acustica da risolvere, l acustico verrà contattato e interpellato sempre 5 giorni prima della consegna, non potrà modificare il progetto, e i «conti» dovranno tornare tutti.

4 Cos è l acustica architettonica L acustica architettonica tratta sostanzialmente del controllo della riverberazione, dell isolamento, del controllo del rumore, della distribuzione e dell assorbimento del suono. Essa mira alla intelligibilità del parlato, alla libertà da rumori esterni indesiderati e alla ricchezza della musica.

5 Principi di progettazione acustica Un suono all interno di un ambiente chiuso genera un campo energetico, nello specifico un campo sonoro attraverso l interazione di onde sonore dirette e onde sonore riflesse. La definizione di buona acustica per un ambiente viaggia di pari passo con due concetti, o grandezze, che sono tra loro inscindibili: il tempo e la frequenza. La figura dà un idea del comportamento delle onde sonore dirette e riflesse all interno di un ambiente.

6 Le tipologie di ambienti confinati Ambienti Riverberanti Ambienti SemiRiverberanti Un ambiente interviene sempre sulle caratteristiche del segnale sonoro modificandolo: attenuando l energia stessa durante la propagazione nell 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.

7 La morfologia e le caratteristiche degli ambienti confinati

8 La morfologia e le caratteristiche degli ambienti confinati

9 L ascolto della musica

10 L ascolto della musica

11 L ascolto della parola

12 L importanza dei materiali Oltre alla forma della sala, alle dimensioni e alla posizione dei materiali, sono fondamentali: Caratteristiche di assorbimento Le caratteristiche di diffusione Le certificazioni dei prodotti

13 L importanza dei materiali

14 La percezione

15 I descrittori acustici di riferimento Il tempo di riverberazione Indice di chiarezza Indice di definizione Efficienza Laterale IACC

16 Il tempo di riverberazione Il tempo necessario affinché, dopo l interruzione dell emissione sonora da parte di una sorgente, il livello di pressione sonora nella sala diminuisse di 60 decibel Il valore di questo parametro é funzione del volume della sala e dell assorbimento totale delle sue superfici interne, dal momento che l assorbimento dei materiali varia con la frequenza, anche il RT va calcolato alle varie frequenze. A parità di forma della sala il RT aumenta linearmente all aumentare delle dimensioni.

17 Il tempo di riverberazione Trovato il valore ottimale per la frequenza di 1000 Hz, i valori relativi alle altre frequenze possono essere ricavati dal seguente diagramma, che fornisce in ordinata il rapporto tra l RT relativo ad ogni frequenza riportata in ascissa e quello relativo ai 1000 Hz.

18 C50 Chiarezza del parlato Considerando l energia dovuta ad un singolo impulso sonoro, il C50 è definito in base al rapporto tra l energia che giunge all ascoltatore entro i primi 50 ms, dunque relativa al suono diretto ed alle prime riflessioni, e quella che giunge successivamente: 10log 50ms 0 50ms p p 2 2 ( t) dt ( t) dt tanto esso è maggiore tanto maggiore é il contributo delle prime riflessioni al rafforzamento del segnale. Inoltre tale valore aumenterà con il ridursi della coda sonora. I valori di riferimento del C50 sono i seguenti: = pessima acustica = accettabile = buona = ottima (db)

19 Chiarezza musicale Analogamente il C80 è definito in base al rapporto tra l energia sonora che giunge all ascoltatore entro i primi 80 ms e quella che giunge successivamente: C80 10log 80ms (db) i suoi valori ottimali in funzione del genere musicale sono i seguenti: = musica per organo, = musica sinfonica, = musica pop, = musica elettronica. 0 80ms p p 2 2 ( t) dt ( t) dt

20 Il parametro definizione D, è definito come il rapporto, espresso in percentuale, tra l energia (relativa sempre ad un impulso sonoro emesso da una sorgente non direzionale) che arriva ad un ricevitore nei primi 50 ms e l energia totale che gli arriva, il periodo di tempo è misurato a decorrere dall arrivo del suono diretto: D Definizione 50ms 0 0 p p 2 2 ( t) dt ( t) dt valori ottimali: dal 50 al 100% per il parlato, meno del 50% per la musica. In particolare per le sale da concerto secondo il gruppo di Berlino il valore ottimale sarebbe del 34% [%]

21 Efficienza Laterale E data dal rapporto fra l energia che arriva lateralmente all ascoltatore nel periodo che va dai 25 agli 80 ms successivi all immissione nel locale di un segnale impulsivo (ad esempio un colpo di pistola), e l energia totale che gli arriva nei primi 80 ms. Nella formula di Jordan qui riportata deve essere misurato con un microfono direzionale orientato in senso ortogonale alla direzione sorgente-ascoltatore: 80ms 2 p energia _ laterale (25 80ms) 25ms LE 80ms energia _ totale (0 80ms) 2 p0 0 ( t) dt ( t) dt Ad un valore della LE > 0.1 corrisponde una buona localizzazione acustica, mentre una sensazione di immersione nel campo sonoro si ha per LE > 0.2. Per le sale da concerto dovrebbe essere compresa tra 0,2 e 0,3.

22 IACC Tende a quantificare la sensazione dovuta alla differenza fra le pressioni sonore che giungono alle due orecchie; essa assume valore nullo quando non c è differenza di stimolo, cosa che si verifica nel caso di solo suono diretto che giunge frontalmente od in caso di campo sonoro simmetrico rispetto all ascoltatore. IACF rl : to 0 r g t g t dt to to 2 2 r l 0 0 l g t dt g t dt In generale il grado di similarità (o dissimilarità) tra 2 segnali viene valutato calcolando la funzione di cross-correlazione. A tale scopo si definisce la funzione di cross-correlazione normalizzata tra le risposte all impulso corrispondenti all orecchio destro e sinistro (correlazione mutua interaurale).

23 I software di simulazione

24 Un caso studio

25 Un caso studio coefficiente di assorbimento acustico α materiale scatter Pavimento in moquette 0,1 0,03 0,05 0,13 0,31 0,59 0,75 Pareti laterali assorbenti 0,2 0,43 0,48 0,90 0,90 0,91 0,95 Pareti laterali liscie 0, Controsoffitto 0.5 0,47 0,81 0,95 0,92 0,92 0,96 Poltroncine 0,6 0,41 0,46 0,59 0,64 0,67 0,70

26 Tempo di riverbero simulato

27 Indice di chiarezza simulato

28 Indice di definizione simulato

29 Scripta manent (nel seguito un riassunto scritto, un vademecum, di quanto esposto)

30 La qualità del suono in un ambiente Ciascun soggetto si trova ad elaborare un giudizio sulla propria esperienza di ascolto valutandola rispetto ad una situazione di riferimento considerata come ottimale; Si postula l esistenza di una sorta di spazio psicologico multidimensionale parametrizzabile da un insieme di attributi percettivi in cui il punto di riferimento è dato dall insieme di valori corrispondenti alla situazione di un ascolto ideale; Tale spazio di valori può variare da individuo a individuo e dipendere da fattori estranei al campo sonoro, nondimeno si assume l esistenza di una sensibilità comune e quindi di un unico quadro di riferimento; Si può definire la qualità del suono come il giudizio globale fornito da una classe di individui nei confronti di un evento sonoro (tipicamente musicale) in un ambiente (es. spazio per la musica) Il primo problema è quello di individuare il gruppo minimo di attributi percettivi con cui descrivere completamente la qualità acustica dell ambiente.

31 I 18 attributi percettivi di Beranek Intimacy/presence Intimità/presenza Percezione delle dimensioni spaziali della sala Reverberation/ liveness Spaciousness: apparent source width Spaciousness: listener envelopment Riverberazione/ vivezza Spazialità: ampiezza apparente della sorgente Spazialità: inviluppo d ascolto Persistenza del suono dopo l interruzione della sorgente (si parla di sale vive o secche ). Importante è la riverberazione alle medie e alte frequenze (> 350 Hz) Impressione di provenienza da una sorgente allargata Immersione nel campo sonoro Clarity Chiarezza Grado in cui suoni discreti appaiono disgiunti Warmth Calore Pienezza dei bassi (<350 Hz) rispetto ai toni medi ( Hz) Loudness Volume Volume o livello di ascolto Acoustic glare Abbagliamento acustico Effetto, generalmente indesiderato, di sfrigolio dovuto alla presenza di pareti piane riflettenti e parallele (-> flutter echo) Brilliance Brillantezza Effetto di vivacità dovuto alla ricchezza di armoniche Balance Bilanciamento equilibrio di volume fra le sorgenti (sezioni orchestrali, cantante-strumenti, ) Blend Fusione mescolanza dei vari strumenti dell'orchestra Ensemble Coesione/affinità Esezcuzione all unisono dovuto alla possibilità di ascolto reciproco

32 I 18 attributi percettivi di Beranek Immediacy of response Immediatezza di risposta prontezza di una sala alla risposta di una nota, dipendente dal tempo di arrivo delle riflessioni iniziali Texture Tessitura Percezione della distribuzione delle riflessioni iniziali Freedom from echo Assenza d eco Assenza di riflessioni ritardate percepite come distinte Dynamic range Gamma dinamica Intervallo di livelli percepibile (dipendente da rumore di fondo) Extraneous effects on tonal quality Effetti estranei/distorsione Presenza di effetti estranei dovuti a conformazione delle pareti (es. suoni metallici, focalizzazioni, ) Uniformity of sound Uniformità del suono Omogeneità di comportamento al variare della posizione

33 Criteri progettuali Nella fase iniziale: configurazione della volumetria. Allo scopo di garantire delle prime riflessioni utili sufficientemente intense e provenienti da direzioni prevalentemente diverse da quella del suono diretto. a) Non superare le distanze massime che consentono all onda diretta di raggiungere l ascoltatore con sufficiente livello sonoro. Uso di balconate qualora le esigenze di capienza della sala lo richiedano; Le balconate comportano un aumento del volume della sala, con conseguente allungamento dell RT, e possono creare difetti acustici locali quali echi e zone d ombra. Rispettare le esigenze di visibilità. b) Rispettare i limiti nella differenza di percorsi tra onda diretta e onda riflessa per evitare ritardi eccessivi. c) Rendere assorbenti tutte quelle superfici che darebbero luogo a onde riflesse con ritardo eccessivo,

34 Il soffitto della sala é in genere usato come riflettore nelle parti che possono dar luogo a riflessioni utili (speculari nel caso del parlato, diffuse nel caso della musica sinfonica), e viene inclinato verso il basso procedendo verso il fondo della sala per evitare eccessivi percorsi dell onda riflessa, oppure può essere inclinato in senso contrario per indirizzare le riflessioni nocive fuori dell area occupata dal pubblico. Anche le pareti laterali vengono sfruttate come riflettori ma solo se le dimensioni della sala sono limitate in larghezza (inferiori ai metri). Una pianta rettangolare consente in genere una buona distribuzione del suono riflesso, mentre una pianta a ventaglio tende a privilegiare le posizioni più lontane. Inoltre le sale piatte e larghe, soprattutto quelle a ventaglio, tendono a ridurre l impressione spaziale, data la scarsa rilevanza delle prime riflessioni laterali che vengono indirizzate verso il fondo.

35 Le pareti di fondo vengono in genere rese fonoassorbenti in quanto darebbero luogo a percorsi eccessivamente lunghi dell onda riflessa. Qualora pareti laterali e soffitto non possano dar luogo alle necessarie riflessioni utili, si può ricorrere, per ottenerle, a riflettori acustici (in genere sospesi) opportunamente posizionati e conformati, il loro peso non dovrà essere inferiore a kg per m 2. L uso di elementi riflettenti discontinui sospesi al di sotto di un soffitto anch esso riflettente consente di ottenere il valore desiderato dell ITDG senza ridurre il volume della sala dunque senza penalizzare eccessivamente il tempo di riverberazione.

36 d) Affinché il campo sonoro sia uniforme bisogna perseguire una forma compatta (una dimensione non deve eccedere troppo rispetto alle altre), ma qualcuno suggerisce ( es. Sidney) di accentuare l altezza rispetto alla larghezza per evitare delle riflessioni dal soffitto che possano precedere le riflessioni laterali (riducendo l EL) e mascherare il suono diretto. e) Nel caso delle Sale Polifoniche le riflessioni utili vanno indirizzate non solo verso la platea ma anche verso l orchestra per consentire agli esecutori di ascoltare la propria esecuzione ed accordarsi tra loro, In genere é difficile soddisfare contemporaneamente le esigenze di pubblico ed esecutori.

37 In fase di progettazione delle finiture interne e dell arredo: Scelta di materiali con caratteristiche adeguate per le superfici individuate come riflettenti o assorbenti, Nelle sale polivalenti, possono essere richiesti accorgimenti che consentano di variarne le caratteristiche acustiche, ed esempio riflettori mobili, tendine avvolgibili o elementi rotanti con diverse caratteristiche di assorbimento sulle varie facce. Elementi mobili ad assorbimento variabile possono essere utilizzati anche per aggiustare l assorbimento della sala in funzione del suo grado di riempimento. In tutti i casi va minimizzato con opportuni provvedimenti fonoisolanti il rumore di fondo, sia quello proveniente dall esterno attraverso pareti ed aperture, sia quello generato all interno dell edificio dagli impianti e dalle eventuali macchine sceniche.

38 Grazie per l attenzione.