Spazialità (Spaciousnes) :

 

In acustica architettonica. Detta anche “impressione di spazio” riguarda il giudizio che esprime l’ascoltatore sulle “dimensioni geometriche” dello spazio che lo circonda. Oppure: attributo introdotto dal 1970 che misura la capacità dell’ascoltatore sentirsi avvolto dalla musica piuttosto che assistere all’evento che se fosse “alla finestra”. Si distinguono due aspetti:

Apparent Source Width (ASW): descrive quanto larga appare la sorgente all’ascoltatore (dipende dalle prime riflessioni e da Glow)

Listener Envelopment (LEV) : descrive la sensazione dell’ascoltatore di essere avvolto dalla musica (dipende dalla intensità delle riflessioni >80mS e dalla direzione apparente di provenienza del suono riflesso). Viene giudicata elevata quando il suono riflesso sembra giungere da tutte le direzioni

 

altre quantità riportate in letteratura: LF (Early Lateral Energy), LFC (Lateral Energy Fraction)

All’aperto la LE è assente. Negli ambienti con soffitto basso e assorbimento medio maggiore del 20% è fortemente limitata. La sensazione di spazio dipende dalla differenza di segnale che perviene alle due orecchie (Interaural Cross-Correlation Coefficient o IACC).

 

Studi soggettivi in Acustica Architettonica e Ambientale mostrano i parametri,

 

la frazione di energia laterale (Lateral Energy Fraction, LF)

e

l’InterAural Cross-correlation Coefficient (IACC),

si correlano bene con la qualità soggettiva di “impressione spaziale” di un ambiente.

 

Per una coppia di diffusori acustici la spazialità si riferisce alla capacità di ricostruire una scena acustica in tre dimensioni e quindi è correlata alla dispersione ed alla risposta in potenza. Per ottenere una buona Spazialità i due diffusori (canale DX e SX) devono essere:

 

-          uguali sia come risposta in frequenza che come sensibilità

-          speculari

-          pilotati da elettroniche che presentino lo stesso guadagno e la stessa risposta in frequenza

-          posizionati con una certa simmetria rispetto alle pareti laterali (questo aspetto è più importante con diffusori ad ampia dispersione sul piano orizzontale)

 

Anche il cross-talk tra i canali ha la sua influenza in quanto tende a rinforzare il canale centrale virtuale (tipico degli amplificatori a valvole e delle sorgenti analogiche). Si veda anche ASW, LE-LEV, Intimità, Chiarezza, Calore,  Brillanza, Forza.

A parità di tempo di riverberazione conviene diffondere le prime riflessioni laterali a partire da 500 Hz in su.

2009_Room_Acoustics_H_Kuttruff.pdf Pag 239

 

Un effetto soggettivo, che pure è della massima importanza almeno per sale da concerto, è la “sensazione di spazio” che un ascoltatore esperisce in un ambiente. La sensazione di spazio è causata dal fatto che il suono in una stanza chiusa raggiunge l'ascoltatore da direzioni molto diverse e che il nostro udito, pur non essendo in grado di individuare queste direzioni separatamente, le traduce in una impressione generale di spazio.
E' del tutto evidente che questa sensazione non si ottiene solo con il riverbero.

 

Se la musica registrata in una camera riverberante viene riprodotta in monofonia in un ambiente fonoassorbente, non produce mai l'illusione di spazio indipendentemente dal T60.

 

Allo stesso modo, se la musica è riprodotta attraverso diversi altoparlanti che sono situati a distanza uguale ma in direzioni diverse viste da chi ascolta, alimentati da segnali identici, l'ascoltatore non si sente più avvolto dal suono. Invece, tutto il suono sembra arrivare da una unica sorgente virtuale, che può essere facilmente individuata e che sembra, nella migliore delle ipotesi, un po’ più allargata di un singolo altoparlante.

Lo stesso effetto si verifica in una camera anecoica  con un gran numero di altoparlanti disposti su un emisfero (Vedi fig. 6.21) collegati alla stessa sorgente. Un ascoltatore al centro dell' emisfero non percepisce un campo ampio o soggettivamente diffuso, ma  una sorgente fantasma sopra (o dentro) alla testa.

Anche la stereofonia a due canali, che non sono mai perfettamente uguali, non può fornire una impressione di spazio in quanto le direzioni di provenienza del suono rimangono confinate tra i due diffusori. La “sensazione di spazio” ha attirato l'interesse dei ricercatori per molti anni, ma solo a partire dalla fine del 1960 c’è stato un reale progresso che ha portato a individuare la causa di questa proprietà soggettiva dei campi sonori. Gli autori hanno utilizzato diverse espressioni come “risposta spaziale”, “ambienza”, “larghezza di origine apparente”, “spazialità”, e  altri. Supponendo che tutte queste descrizioni verbali significhino la stessa cosa, noi preferiamo il termine “impressione spaziale” o “spazialità”.


Per lungo tempo si è creduto che la spazialità fosse una conseguenza diretta della diffusione del campo sonoro.

Questa convinzione nasce dal fatto che il soffitto e le pareti di molte famose sale da concerto sono arricchite da ornamenti dallo spiccato effetto diffondente.


Grazie alla introduzione dei campi acustici simulati come strumento di ricerca si è capito che l'uniformità della distribuzione stazionaria del suono non è la causa primaria della percezione della spaziosità.
Secondo Damaske, la spazialità può essere creata aggiungendo  alcune riflessioni laterali rivolte verso l'ascoltatore. Tali riflessioni devono essere incoerenti (come avviene di solito in una grande sala).

 

In una recente pubblicazione Damaske dimostrato che la diffusione non ha molto a che fare con la sensazione soggettiva di spazio. La spazialità è causata dalle prime riflessioni laterali con ritardi fino a circa 50 ms. Ciò è stato osservato da diversi altri autori ed è stato confermato in molte pubblicazioni.

 

Una indagine molto estesa è stata fatta da Barron che ha rilevato che il contributo di una riflessione alla spaziosità è proporzionale alla sua energia e a cosθ, dove θ è l'angolo tra l'asse attraverso le orecchie di un ascoltatore e la direzione di incidenza del suono, a condizione che il ritardo sia nel range 5-80 ms. Inoltre, questo contributo è indipendente da altre riflessioni e della presenza o assenza di riverbero. Sulla base di questi risultati è stata proposta la misura della 'frazione di energia laterale' (LEF) come una misura oggettiva per l'impressione spaziale:

 


 

secondo Barron    va mediata su quattro ottave 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz e 1000 Hz.

secondo Beranek va meniata su tre ottave da 500, 1K e 2 K (perché in contributo delle frequenze più basse è trascurabile)


(La sostituzione di cos θ con cos2 θ al numeratore di questa espressione è una concessione alla semplicità della misurazione. Le componenti che maggiormente concorrono a formare la spazialità sono quelle di bassa e media frequenza. In sale di grandi dimensioni, la frazione di energia laterale può variare da 0 a circa 0,5.

 

(questa definizione è la radice quadrata della coerenza) Un altro modo di caratterizzare la lateralità di suoni riflessi si basa sulla”'cross-correlazione interaurale” (IACC) integrata tra 0 e 100 mS.

Il coefficiente di correlazione normalizzato (orecchio destro e sinistro) vale:

 

Valori elevati di IACC (segnali uguali alle due orecchie) rappresentano scarsa spazialità.

 

Alcuni autori hanno osservato che la spazialità aumenta con il livello del segnale. In oltre la spazialità sembra dipendere da ASW e LEV (che sono tra loro quasi indipendenti).

 

La LEV dipende dalla intensità delle riflessioni che giungono dopo i primi 80 mS mediata su 4 ottave centrate a 125, 250, 500 e 1000 Hz. Anche la LEV sembra dipendere dalle frequenze medio-basse e medie.

 

Nota di Mario Bon

La spazialità dipende sostanzialmente dalle riflessioni laterali. Non dipende dalla riflessione sul pavimento, non dipende dalla riflessione sul soffitto. Non deve dipendere dalle riflessioni sulla parete dietro al punto di ascolto.

Le frequenze interessate vanno dalle ottave centrate da 250 fino a 2000 Hz (175-2800 Hz). Quindi conta la dispersione orizzontale del diffusore in gamma media (dove i diffusori possono essere omnidirezionali) mentre la dispersione verticale non sembra essere importante (anzi sembra vantaggiose se è un po’ ridotta).

Una buona uniformità della dispersione verticale serve ad allargare la “finestra di ascolto”, consente un buon posizionamento sia con l’ascoltatore in piedi che seduto e, come sottoprodotto ma forse ancora più importante, una dispersione verticale ottimale si ottiene solo se gli altoparlanti all’incrocio sono correttamente in fase. La dispersione verticale diventa una misura indiretta della condizione di fase minima e individua l’asse di radiazione privilegiato del diffusore acustico.

Il criterio dell’inversione è quindi sacrosanto. Il diffusore (con pannello frontale piano) deve irradiare frontalmente e l’altezza dell’immagine va definita regolando trim e tilt (ed eventualmente il livello del range attorno 5kHz mediate una sorgente ausiliaria abroditale ma non apodalica).

L’altro parametro importante è l’ITG. La stessa spazialità dipende dalle riflessioni laterali che giungono dopo i primi 5 mS. L’esperienza maturata nella progettazione delle control room indica che l’ITG deve essere maggiore dell’ITG contenuto nella registrazione. In buona sostanza le prime riflessioni laterali devono giungere all’ascoltatore dopo aver percorso da 1.7 a 3.4 metri più del suono diretto. Questo giustifica il fatto che i diffusori suonano meglio quando sono lontani dalle pareti.