Trattamento acustico – Il ritorno!!

di: Andrea Marchetti

Continuiamo il discorso sul trattamento acustico degli ambienti, in questo articolo avevamo introdotto l’argomento fornendo una panoramica di quelli che erano i principali concetti di posizionamento dei monitor e dei materiali fonoassorbenti. Vediamo quindi di approfondire un po’ il discorso:

La risposta lineare

Obiettivo di tutti coloro che hanno intenzione di realizzare uno studio di produzione (seppur piccolo) è quello di ottenere una risposta della stanza abbastanza lineare. Con tale termine si intende che l’ambiente in cui si andranno a riprodurre i suoni non esalti o attenui eccessivamente determinate frequenze, provocando quindi una risposta falsata dei suoni restituiti dagli studio monitor. Mediante quindi l’utilizzo di determinate tecniche di analisi e trattamento si cerca di correggere, se necessario, la risposta in frequenza dell’ambiente, facendo in modo di renderla il più lineare possibile (se non ovunque almeno nel punto di ascolto).

Strumenti di misura

Per poter stabilire con discreta precisione quali siano i trattamenti di cui necessita la nostra stanza, è necessario poter effettuare opportune analisi della risposta in frequenza dell’ambiente. Lo strumento di analisi ideale è il microfono di misura (ne esistono in commercio anche di relativamente economici, es: Behringer ECM8000), in abbinamento a un generatore di rumore rosa e un analizzatore di spettro. Oggigiorno non è più necessario dotarsi di costosi strumenti generatori e analizzatori hardware, in quanto esistono molti software che dispongono già al loro interno di questi strumenti, ad esempio Smaart della Rational Acoustic è uno dei programmi più utilizzati nel campo delle analisi audio, è sufficiente collegare computer e microfono alla scheda audio e si è pronti a lavorare. Altri metodi possono riguardare l’utilizzo di tracce audio di tipo “Sweep”. Queste riproducono un segnale (generalmente sinusoidale) che attraversa un determinato range di frequenze. Ascoltando la risposta della stanza è possibile definire quelle che sono le frequenze critiche del nostro ambiente (risonanze). Questo secondo metodo, più empirico, porta comunque a dei buoni risultati ma non consente un’azione puntuale come l’analisi mediante microfono si misura.

I modi naturali di una stanza

In qualsiasi ambiente chiuso (con pareti parallelo e non parallele) si formano delle onde stazionarie (dette anche modi propri di risonanza o modi normali). Quando una delle dimensioni dell’ambiente (altezza, lunghezza, larghezza) è un multiplo esatto della semilunghezza d’onda del suono questo si riflette sulle pareti e torna esattamente su se stesso generando delle zone dove il suono è molto forte intervallate da altri dove il suono è molto debole. L’effetto che si ottiene in presenza dei modi normali dell’ambiente è quello di un campo acustico non omogeneo, per cui in alcuni punti certe frequenze sono esaltate mentre in altre sono fortemente attenuate.

Principalmente possiamo distinguere tre tipi di modi naturali:

• Modo assiale: è generato da 2 onde che si muovono in direzioni opposte; viaggiano parallele ad un asse e interessano solo 2 pareti. Sono le frequenze che caratterizzano maggiormente un ambiente di ascolto. Poiché, considerando un locale parallelepipedo questo dispone di tre assi, ci sono 3  frequenza assiali fondamentali: una relativa all’altezza, una alla lunghezza e una alla larghezza del locale.
• Modo tangenziale: è generato da 4 onde che vengono riflesse da 4 pareti. Hanno circa la metà dell’energia dei modi assiali ed il loro effetto sull’acustica del luogo di ascolto è comunque significativo.
• Modo obliquo: pareti coinvolte 6. Basta una parete assorbente per attenuarli tutti. Sono facilmente  interrotti dai mobili. Hanno importanza marginale in quanto dispongono di un quarto dell’energia dei modi assiali.

Oltre a tutte le frequenze relative ai modi della stanza vanno sempre considerati anche i loro multipli.

In ogni caso è bene trattare l’ambiente in modo tale che almeno il punto di ascolto non sia influenzato da tali modi naturali.

Tempo di riverbero

Il riverbero è un fenomeno acustico legato alla riflessione delle onde sonore sulle superfici, in genere l’orecchio umano non è in grado di distinguere due suoni differenti se essi sono percepiti a meno di 0.1 secondi di distanza uno dall’altro. Man mano che tale tempo aumenta, i due suoni saranno sempre più distinguibili, generando quindi il classico fenomeno di eco.

Risulta quindi un parametro molto importante per la realizzazione di un ambiente d’ascolto, in particolare per definire la quantità di trattamento che necessita la nostra stanza. Il tempo di riverbero si definisce come il tempo – in secondi –  necessario affinché il livello di pressione acustica scenda di 60 dB dopo che la sorgente sonora viene spenta. Nella maggior parte delle situazioni, un basso tempo di riverbero migliora il comfort acustico, in particolare nel caso di ambienti con destinazioni d’uso specifiche per produzioni audio, il tempo di riverbero ottimale risulta compreso tra 0.5s e 1s. E’ comunque importante che all’interno della stanza rimanga un minimo di riverbero in modo da non creare un ambiente troppo sordo.

Oltre alla effettiva misurazione, il tempo di riverbero si può ottenere anche mediante l’utilizzo della formula di Sabyne:

Tr= 0,16*V / (a*S)

Dove rispettivamente abbiamo:

• Tr=tempo di riverbero in secondi
• a= indice di assorbimento dei materiali (parametro noto)
• S=superfice coperta dal materiale in metri quadri
• V=volume della stanza

Il tempo di riverbero totale si ottiene quindi sommando tutti i contributi dati dai diversi materiali presenti nella stanza.

Trattamento acustico

Introduciamo il discorso sul trattamento acustico chiarendo la differenza tra materiale fonoisolante e materiale fonoassorbente:

I fonoisolanti sono dei materiali realizzati appositamente allo scopo di creare un isolamento acustico tra due ambienti, in genere questi trattamenti vengono inseriti (per locali appositamente progettati) all’interno della struttura muraria: pareti con camere d’aria, lamine piombate, polistirolo, intercapedini con fibre minerali ecc. Una tecnica particolare è costituita dai pavimenti galleggianti, che presentano un’interposizione di materiale resiliente (sughero, gomma…) tra il solaio e la soletta di supporto del pavimento (e fino alle pareti perimetrali), in modo da ridurre la trasmissione delle vibrazioni e quindi del rumore, ma anche l’utilizzo di controsoffittature contribuisce ad aumentare il fattore di isolamento dell’ambiente. In pratica questi materiali non consentono di migliorare le caratteristiche acustiche della stanza, ma ci consentono di evitare che eventuali rumori provenienti dall’esterno entrino all’interno della nostra stanza. E’ comunque sempre possibile effettuare tali trattamenti anche in locali già esistenti, pur di accettare il fatto che lo spazio interno inevitabilmente diminuirà.

I fonoassorbenti invece sono dei materiali accuratamente progettati allo scopo di migliorare la risposta in frequenza dell’ambiente in cui verranno utilizzati. Alcuni esempi sono il poliuretano espanso (gommapiuma) in tutte le sue forme e densità, le fibre minerali, ecc. L’utilizzo di questa tipologia di materiali anche in combinazione tra loro o con opportune strutture appositamente realizzate come i pannelli vibranti o i risuonatori di helmoltz, ha come obiettivo quello di modificare l’acustica interna dell’ambiente in modo da ottenere una stanza che non influisca in maniera eccessiva sui suoni che vi vengono riprodotti all’interno.

Vediamo quindi alcuni esempi di materiali utilizzati per il trattamento acustico

Piramidali, monopiramidali e bugnati – vengono generalmente forniti in forma di pannelli da 50×50 cm o da 100×100 cm in materiale poliuretanico. Questi hanno una superficie formata da una serie di piramidi (o di bugne) le quali consentono di spezzare le onde sonore incidenti. Generalmente vengono indicati con misure del tipo 3+2, 5+2, 7+2 ecc dove il primo numero sta ad indicare l’altezza della piramide o della bugna, mentre il secondo numero indica lo spessore della base del pannello. Ovviamente le dimensioni della piramide e la densità del materiale è proporzionale alla quantità di assorbimento acustico. Questa tipologia di materiali offre le migliori prestazioni sul trattamento delle frequenze medio-alte (500-2000 Hz).

Diffusori acustici – La diffusione evita che le onde sonore si raggruppino formando nodi o ventri all’interno della stanza. La diffusione permette quindi letteralmente di “aprire” la stanza fornendo un senso di tridimensionalità sonora che conferisce un ascolto più confortevole e preciso ad ogni mix, elimina le onde stazionarie e l’eco fluttuante senza intaccare l’energia del suono e il suo contenuto in frequenza. I pannelli diffusori sono realizzati in diverse tipologie di materiali, dal legno alle materie plastiche ecc, e sono formati da superfici irregolari opportunamente calcolate. Queste hanno lo scopo di riflettere le onde sonore ciascuna in specifiche direzioni e in tempi diversi. Quindi il suono si diffonde non solo fisicamente (riflessione) ma anche nel dominio del tempo. Considerato che le onde riflesse dal diffusore sono soprattutto basse frequenze, introducendo del materiale assorbente relativamente denso nella parte retrostante il pannello si può incrementare la quantità di diffusione nel dominio del tempo e, fino ad un certo punto, anche l’ assorbimento delle basse frequenze.

Bass Trap – Letteralmente tradotte in “trappole per bassi”, sono dei materiali che, grazie alle loro dimensioni e all’alta densità delle fibre, vengono utilizzati principalmente per linearizzare il più possibile la risposta sui bassi della sala. Le basse frequenze infatti hanno una lunghezza d’onda molto estesa ed un alto tasso di energia e sono le più difficili da controllare. Il controllo delle basse frequenze é molto più complicato di quello delle medie e delle alte sulle quali si possono apprezzare dei miglioramenti semplicemente posizionando in maniera attenta i pannelli fonoassorbenti. Generalmente il miglioramento della risposta in frequenza sulle basse richiede molti sforzi ed una spesa più elevata. Le bass trap hanno spesso una forma angolata in quanto in genere vengono posizionate negli angoli delle stanze, luoghi in cui si concentrano le basse frequenze.

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