ACUSTICA

ACUSTICA (I, p. 453; App. I, p. 21)

Acustica ambientale. - La durata convenzionale della coda sonora T_o ad una data frequenza (p. es.: quella della nota do₄ eguale a 512 Hz, assumendo il valore oggi più comunemente adottato), deve essere compresa entro certi limiti, dipendenti dal volume dell'ambiente e dalla sua destinazione. I risultati di ricerche recenti sono riassunti nel diagramma della fig. 1 (Maxfield e Potwin); in queste ricerche si è tenuto conto in modo assai dettagliato della destinazione dell'ambiente. Si osserva che gli studî per la radiodiffusione e quelli per la registrazione del suono richiedono i più bassi valori di T_o, anche in paragone con i valori consigliabili per una buona comprensibilità della parola (sale da conferenze, aule da lezione, ecc.). Ciò perché in tutti i sistemi di riproduzione del suono, al fenomeno delle riflessioni multiple nell'ambiente dove avviene la trasmissione o la registrazione si aggiunge, per l'ascoltatore, il fenomeno analogo nell'ambiente dove si effettua la ricezione. Quando è possibile (cinema), ambedue i locali devono avere piccoli valori di T_o. stato anche approfondito lo studio della influenza sulla distorsione acustica, della legge di variazione di T_o con la frequenza. È risultato che per ambienti piccoli sembra consigliabile variare T_o con la frequenza assai meno di quanto si calcolerebbe applicando il criterio di Mac Nair (v. App. I). Ciò è mostrato nella fig. 2, che completa la precedente fig. 1 per la determinazione dei valori ottimi di T_o.

Comprensibilità della parola in un ambiente. - Per valutare le proprietà acustiche degli ambienti in rapporto alla comprensibilità della parola, è stato sviluppato un criterio (Knudsen e Lifschitz) fondato sulle prove di articolazione, originariamente ideate per determinare la qualità delle trasmissioni telefoniche. Si definisce articolazione percentuale (A. P.) la percentuale di sillabe correttamente intese, determinata statisticamente da numerosi operatori e con apposite liste normalizzate di sillabe isolate tipiche. Vale la scala seguente: audizione perfetta: A. P. = 96% (alcune sillabe non sono udite correttamente nemmeno in condizioni ideali, pur venendo comprese attraverso il senso della frase); a. molto soddisfacente: A. P. = 85 ÷ 96%; a. soddisfacente: A. P. = 75 ÷ 85%; discorso comprensibile con attenzione normale: A. P. = 65 ÷ 75%; a. difettosa: A. P. 〈 65%. La A. P. in un ambiente può essere valutata con la relazione:

e cioè dipende: dalla densità media dell'energia sonora (secondo il fattore k_d), dalla durata della coda sonora (secondo k_i), dal livello dei rumori disturbanti (secondo k_r), ed infine dalla forma dell'ambiente (k_f). Il fattore dî forma k_f è sensibilmente eguale all'unità per le forme più comuni di ambiente (parallelepipedo) e varia comunque entro limiti assai modesti (fra 0,9 ed 1,05 circa). Il fattore k_r è eguale ad uno in assenza di rumori, e diviene: 0,96; 0,90 e 0,70, quando il rapporto fra livello del rumore e livello del suono utile (in phon) è, rispettivamente: 0,2; 0,5 ed 1. Nei riguardi della densità di energia, l'A. P. è massima (k_d = 1) per livelli di 70-80 phon, si mantiene assai elevata (k_d ≥ 0,93) per i livelli maggiori fino a 120 phon, mentre decresce rapidamente per i livelli minori (k_d = 0,9, e 0,4 per i livelli di 40 phon e 20 phon, rispettivamente). È notevole, infine, il fatto che l'A. P. decresca sempre al crescere di T_o, quando si supponga che la densità di energia conservi sempre il suo valore ottimo. (Si ha k_t = 1 per T_o = 0, mentre k_t diviene rispett.: 0,96; 0,90; 0,85; 0,70 e 0,60, per T_o, eguale a i sec; 2 sec; 3 sec; 4,5 sec e 6 sec). In generale, invece, i valori di T_o e della densità di energia sono legati fra loro, in quanto dipendono ambedue dal volume dell'ambiente e dall'assorbimento totale (v. App. I): quindi per ogni ambiente esiste un valore ottimo di T_o maggiore di zero, il quale rappresenta una soluzione di compromesso. Ove si riesca, però, ad ottenere in qualche modo un livello suflìciente dell'energia sonora indipendentemente da T_o, il limite inferiore di T_o, ottimo tende a diminuire sempre più, almeno nei riguardi della comprensibilità della parola. Per la musica il problema è meno semplice e più difficilmente traducibile in relazioni quantitative, come quella che dà l'A. P.; tuttavia le conclusioni sembrano essere non molto diverse.

Criterî costruttivi di auditorî. - L'importanza di quanto precede sta nel fatto che è effettivamente possibile ottenere valori sufficienti della densità di energia, pur abbassando notevolmente T_o, quando si ricorra ad un'avveduta disposizione delle superficie assorbenti e riflettenti nell'ambiente, anche se non ci si voglia servire dei sistemi di amplificazione sonora offerti dalla moderna tecnica elettroacustica. Infatti le riflessioni veramente utili ad aumentare la densità energetica sono le prime riflessioni dovute alle pareti più vicine alla sorgente sonora, per effetto delle quali l'energia rinviata arriva all'orecchio dell'ascoltatore con un ritardo minimo dopo il suono diretto. Le riflessioni successive alle prime, e quelle dovute alle pareti più distanti dalla sorgente, sono invece quasi sempre dannose perchè prolungano T_o, senza aumentare molto la massima densità di energia. Fondandòsi su questa constatazione è stato sviluppato un tipo di auditorio (F. R. Watson), nel quale le superficie riflettenti si trovano quasi tutte presso la sorgente sonora, intorno alla quale formano come una specie di padiglione aperto solo dal lato che guarda la sala e sono orientate in modo da rinviare l'energia verso gli ascoltatori. Tutte le altre superficie dell'ambiente sono molto assorbenti (quando non mancano del tutto, come negli auditorî semiaperti), meno il soffitto che è riflettente e piuttosto basso. In tal modo manca una vera e propria coda sonora, perché tutte le riflessioni sono sensibilmente nulle, meno le prime, utili, dovute al padiglione ed al soffitto. Il forte assorbimento sulle pareti laterali è ottenuto generalmente estendendo i posti della platea in file di poltrone disposte a gradinata, in modo da ricoprire gran parte delle pareti, fin presso il soffitto.

Assorbimento dell'energia sonora. - Il problema tecnico più comune nella correzione acustica degli ambienti, è quello di aumentare l'assorbimento da parte delle pareti. Occorrono, perciò, materiali aventi un coefficiente di assorbimento elevato e, possibilmente, variabile con la frequenza, con legge tale che la corrispondente variazione di T_o renda minima la distorsione acustica (v. fig. 2). I materiali assorbenti speciali ed i sistemi di montaggio possono essere così classificati:

a) Materiali porosi, a scheletro rigido (o semirigido), quali, p. es., gli agglomerati di fibre vegetali, le cui proprietà assorbenti sono legate alla porosità. Sono stati fra i primi ad essere adoperati (v. App. I).

b) Intonaci acustici, porosi, a coefficiente di assorbimento elevato, che hanno il vantaggio di somigliare ad un comune intonaco, unito allo svantaggio che le loro proprietà assorbenti dipendono assai dalla accuratezza della posa in opera. Inoltre sono relativamente poco assorbenti, in confronto con i materiali precedenti.

c) Materiali porosi, a scheletro cedevole, come quelli a base di gomma piuma (Dunlopillo; Laticel) di uso assai recente, alcuni dei quali, se opportunamente montati, conservano un assorbimento abbastanza elevato anche alle frequenze basse, per le quali la maggior parte dei materiali cade in difetto.

d) Rivestimenti porosi incoerenti, come quelli a base di feltro di vetro, i quali vanno protetti esternamente mediante piastre forate (vedi più avanti) o mediante tela comune o tela di vetro, che danno assorbimenti assai elevati, quando il loro impiego è consentito dalla destinazione dell'ambiente. Tutti i materiali elencati hanno proprietà assorbenti che dipendono dallo spessore dello strato (l'assorbimento alle basse frequenze cresce con lo spessore); inoltre quasi tutti possono essere montati anche ad una modesta distanza dalle pareti dell'ambiente, in modo che fra parete e materiale speciale resti una piccola intercapedine d'aria. In questo caso le proprietà assorbenti sono assai diverse (vedi più avanti) ed in particolare cresce l'assorbimento alle frequenze basse.

e) Oltre che con i materiali assorbenti veri e proprî, l'assorbimento dell'energia sonora può essere ottenuto col metodo detto per risonanza. Rientra in questa categoria l'uso dei pannelli vibranti, cioè pannelli di piccolo spessore, p. es. di legno e di forma rettangolare, fissati mediante un apposito scheletro di sostegno ad una modesta distanza dalla parete, in modo da essere vincolati soltanto al bordo esterno. L'assorbimento è notevole soprattutto in corrispondenza delle frequenze di risonanza del pannello, per le quali è relativamente più grande l'ampiezza di vibrazione. L'assorbimento per risonanza può essere effettuato anche per mezzo di risuonatori acustici, costituiti da piastre forate poste ad una certa distanza dalla parete, in modo che resti una intercapedine d'aria comunicante con l'ambiente attraverso i fori o intagli praticati nelle piastre. I metodi a risonanza si prestano specialmente ad ottenere assorbimenti elevati alle frequenze basse; essi sono perciò utili ad integrare le proprietà assorbenti dei materiali porosi, i quali invece, per lo più, assorbono assai poco nello stesso campo.

È naturalmente possibile riunire i due tipi di assorbimento in un solo rivestimento, costruendo i pannelli vibranti con materiali assorbenti porosi, cioè montando tali materiali ad una certa distanza dalle pareti, come si è già accennato, ed eventualmente usando pannelli forati.

Nella tabella sono riportati i coefficienti di assorbimento di alcuni materiali, in aggiunta a quelli già riportati (I, p. 454 e App. I, p. 22).

Bibl.: F. R. Watson, Acoustics of Buildings, Londra 1941; P. M. Morse e R. H. Bolt, Sound Waves in Rooms in Rev. of Modern Phys. XVI (1944); C. W. Kosten, Absorption of Sound by Coated Porous Rubber Layers, in Journ. Acoustics Soc. Am., XVIII (1946); Sound Insulation and Acoustics, pubblicazione del Department of Scientific and Industrial Research, Londra 1944.