Acustica Architettonica

 


Progettazione acustica dei Teatri e delle Sale da Concerto
Il Gruppo di Acustica dell’Università di Ferrara opera da anni nel settore dell’acustica dei teatri e delle sale da concerto. In questi luoghi l’acustica riveste un ruolo fondamentale e deve essere parte integrante della progettazione architettonica.
Nel caso di sale di nuova realizzazione la progettazione acustica viene effettuata, nella fase iniziale, per mezzo dell’acustica statistica e quindi con l’ausilio di software per la simulazione dell’acustica negli ambienti chiusi che utilizzano algoritmi ray-tracing. Per l’ottimizzazione delle basse frequenze in ambienti di piccole dimensioni (studi di registrazione, cabine di regia audio) vengono utilizzati programmi di simulazione FEM e BEM.
Nel caso di ristrutturazioni di sale già esistenti viene eseguita innanzi tutto una qualificazione acustica dello stato di fatto della sala. Eventuali difetti acustici della sala possono essere corretti nella fase di il restauro sostituendo i materiali o modificando la geometria di alcuni particolari. La scelta dei materiali è quindi parte integrante della progettazione acustica degli ambienti chiusi.
Sono oggetto di ricerca anche gli ambienti scolastici e di culto dove assume un ruolo fondamentale l’intelligibilità del parlato.

Qualificazione acustica degli ambienti chiusi

Il campo acustico all’interno di un ambiente viene “fotografato” utilizzando aggiornate tecniche di misura ed analisi dei segnali. In pratica, utilizzando un segnale di test noto ed applicando tecniche di convoluzione, viene misurata la risposta all’impulso di una sala. La risposta all’impulso contiene tutte le informazioni relative alle riflessioni del suono nell’ambiente indagato, per una data posizione della sorgente e del ricevitore.

Come sorgente omnidirezionale viene utilizzato un dodecaedro e come sorgente direzionale (per simulare ad esempio la voce di un cantante) un altoparlante direttivo.

I ricevitori possono essere un normale microfono da misura, per misure monoaurali, una sonda antropomorfa (una testa con i microfoni nelle orecchie) per misure binaurali, o un microfono Soundfield, per misure B-format.

Modelli in scala
Un metodo affidabile per lo studio delle grandi sale, che è stato usato per molto tempo per la progettazione acustica delle stesse, è quello di costruire un modello in scala della sala in indagine e studiare la propagazione delle onde acustiche al suo interno. Questa tecnica è tuttora usata, anche dopo lo sviluppo dei modelli di previsione al computer. Infatti, considerando che questa tecnica permette lo studio degli effetti ondulatori del suono, quali ad esempio l’interferenza e la diffrazione, l’utilizzo dei modelli in scala può essere considerato uno strumento necessario per integrare i modelli ray-tracing nello studio dei teatri a bassa frequenza. Questo metodo ha inoltre il vantaggio di poter effettuare un grande numero di variazioni sul modello a costi contenuti, dalla scelta di vari tipi di materiale per i rivestimenti a cambiamenti più consistenti che coinvolgono la forma della sala.
Essendo il modello costruito in scala, anche tutte le grandezze coinvolte dovranno essere scalate dello stesso fattore. Per questo si utilizzano sorgenti e ricevitori ad alta frequenza, quali trasduttori piezoelettrici, sorgenti impulsive a scarica elettrostatica e microfoni miniaturizzati. Recentemente sono stati realizzati i modelli in scala della moschea di Santa Sofia ad Istanbul (1:50), del teatro degli Arcimboldi di Milano (1:16) e del tratro Greco-Romano di Siracusa (1:20).

Psicoacustica e acustica virtuale

Le ricerche eseguite in questo campo riguardano lo sviluppo di parametri oggettivi per la qualificazione dei campi acustici e lo studio della loro correlazione con le preferenze soggettive degli ascoltatori. Gli studi vengono realizzati per mezzo dell’acustica virtuale. In questo ambito sono stati effettuati studi per valutare il bilanciamento tra in cantante e l’orchestra in un teatro d’opera ed è in fase di completamento una indagine per la valutazione dei parametri che definiscono le condizioni di ascolto tra i musicisti della varie sezioni di una orchestra. I dati acquisiti vengono valutati con tecniche di analisi statistica in modo da correlare i parametri oggettivi misurati nelle sale con le sensazioni d’ascolto soggettive.

L’acustica virtuale permette di riprodurre, in una camera d’ascolto appositamente allestita, il campo acustico di ambienti reali utilizzando tecniche di auralizzazione multicanale. Un brano musicale viene registrato in camera anecoica e non contiene quindi informazioni sull’ambiente ma solo quelle relative alla sorgente. Alternativamente la musica può essere sintetizzata artificialmente con strumenti elettronici. Quindi, mediante tecniche di convoluzione, tale brano viene “combinato” con le informazioni acustico-spaziali registrate in un determinato ambiente per mezzo della misura della risposta all’impulso. La tecnica di riproduzione è diversa a seconda della tecnica utilizzata per registrare la risposta all’impulso. Possono essere utilizzati tecniche a due canali, come lo stereo tradizionale o lo stereo dipole. Quest’ultimo consiste nel ridurre l’angolo tra i diffusori a 60°, consentendo una migliore localizzazione delle sorgenti sonore. Posso essere utilizzate anche tecniche multicanale come l’ambisonic, che permette la ricostruzione del campo sonoro in 3D, utilizzando 8 diffusori acustici posizionati ai vertici di un cubo con al centro l’ascoltatore.