Riverberazione esempi in di calcolo in Ambienti diversi

6 giugno 2017, 10 novembre 2018

MB

 

Consideriamo diversi  ambienti. La sorgente utilizzata è sempre la stessa: una sfera pulsante ideale perfettamente omnidirezionale che produce, in campo libero, 109.2 dB SPL ad un metro con un Watt.

 

Ambiente

1

2

3

4

5

6

Volume

56

100

403

700

700

700

Superficie

20

36

72

250

250

250

Fonoassorbimento medio

15%

15%

15%

15%

20%

25%

Room Constant

16

26

78

123

174

232

T60

0.6

0.67

0.81

1

0.73

0.56

Cammino libero medio

2.5

2.7

3.4

4

4

4

Tempo tra due riflessioni

7.2

7.8

9.8

11.7

11.7

11.7

SPL campo riverberato

114.2

112

107.3

105.3

103.8

102.6

Frequenza di Schroder

250 Hz

204Hz

120Hz

95 Hz

95 Hz

95 Hz

ITG

Dipende dalla posizione della sorgente e del punto di ascolto

 

Il tempo di riverberazione si misura in questo modo:

 

-          si dispone una sorgente omnidirezionale nell’ambiente

-          si pone il microfono abbastanza lontano dalla sorgente ed abbastanza lontano dalle pareti

-          si alimenta la sorgente con rumore rosa (o con bande di rumore rosa)

-          si porta il sistema al regime stazionario (si attende un tempo più lungo del T60)

-          si spegne la sorgente

-          si inizia a registrare la pressione rilevata dal microfono dall’istante in cui viene spenta la sorgente

-          si registra finché l’SPL non si attenua di 60 dB

-          in genere la misura viene ripetuta in più posizioni.

 

Se interessa il T60 per ciascuna ottava (o terzi di ottava) si ripete la misura più volte alimentando la sorgente con rumore rosa con lo spettro opportuno.

Il T60 è il tempo che il campo riverberato impiega per attenuarsi di 60 dB.  Oggi, grazie ai PC, i registratori a carta non  sono più necessari ma la procedura è sostanzialmente la stessa. In alcuni casi al posto della sorgente di rumore rosa si utilizza lo sparo di una pistola.

L’ SPL viene presentato su un grafico con in ascissa il tempo (su scala lineare) e in ordinata l’SPL in scala logaritmica. Dato che il campo sonoro decade esponenzialmente il risultato sarà (idealmente) una retta con coefficiente angolare negativo. L’andamento del decadimento deve essere monotono non crescente. Se il decadimento presenta dei picchi questi rappresentano delle anomalie o difetti dell’ambiente.

Nei piccoli ambienti la misura del T60 è complicata da diversi fattori:

 

-          la presenza di onde stazionarie

-          il campo non perfettamente diffuso

-          la vicinanza delle pareti

-          la vicinanza della sorgente.

 

 

La figura qui sopra mostra una ipotetica misura di T60, effettuata su una banda di frequenze sufficientemente stretta, in due ambienti molto diversi (ma con la stessa sorgente). Nell’ambiente più piccolo il decadimento è più veloce (anche se parte da un valore più alto). Nell’ambiente più grande il suono impiega più tempo per decadere. Quando il fonoassorbimento viene incrementato al 25% anche nell’ambiente più grande si ottiene un decadimento rapido.

Detto per inciso il 15% di fonoassorbimento medio è un valore di tutto rispetto. In assenza di mobilio, tende e tappeti il T60 dell’ambiente da 56 metri cubi sarebbe prossimo a 1 secondo.

Suona meglio l’ambiente grande o l’ambiente piccolo? Nell’ambiente più grande, a parità di tempo di riverberazione, il campo riflesso è meno intenso, l’ITG è più alto (le pareti sono più distanti dal punto di ascolto), la frequenza di Schroder sta a 95 Hz circa (contro i 250 del locale più piccolo). Questo significa che la regione di frequenze tra 95 e 250 Hz non è interessata da modi normali isolati e la gamma medio bassa suonerà di conseguenza in modo più intelligibile.

 

Il fattore di merito dei modi normali è, in genere, molto alto e vale approssimativamente

Q=2 freq T60

Dove freq è la frequenza e T60 il tempo di decadimento a quella frequenza. Per esempio un modo a 50 Hz possiede un Q pari a 100 volte il T60. se T60=0.5 otteniamo Q=50. Questo significa che il suono si smorzerà dopo almeno 50 periodi ovvero almeno dopo un secondo.

Un woofer in cassa chiusa con risonanza a 50 Hz e Qt<1 si smorza in meno di un cinquantesimo di secondo quindi quello che si sente è una coda causata dall’ambiente.

 

Il Fattore di merito di un modo normale è talmente alto che anche l’introduzione di modeste quantità di materiali fonoassorbenti lo può ridurre in modo significativo

 

La tabella che segue indica il numero di riflessioni che deve subire un’onda stazionaria per attenuare la propria energia di dieci, cento e mille volte (rimbalzando tra due pareti parallele con coefficiente di fonoassorbimento del 10 e 20%).

 

Fonoassorbimento

10%

20%

Attenuazione a un decimo

22

10

Attenuazione a un centesimo

42

20

Attenuazione a un millesimo

65

30

 

Nota la distanza tra le pareti è immediato calcolare il tempo di decadimento.

La presenza di echi e di modi normali si manifesta con delle irregolarità nel decadimento.

 

Lo sparo viene usato come stimolo per la sua brevità e pel la sua intensità. Viene quindi impiegato quando l’ambiente è grande e richiederebbe una potenza eccessiva per utilizzare il rumore rosa. In teoria i risultati della misura di T60 dovrebbero essere indipendenti dallo stimolo utilizzato e limitati solo dal rumore di fondo ambientale.