L’acustica e la psicoacustica dei sistemi di altoparlanti e dei piccoli spazi

di Enrico Ricciardi

A Barcellona, durante il 118° Convegno dell’Audio Engineering Society, abbiamo avuto il piacere di ascoltare e di scambiare quattro chiacchiere con uno dei padri dell’acustica: il Dott. Floyd E. Toole, Vice President Acoustical Engineering Harman International Industries, Inc. Il numero di documenti e collaborazioni di questo signore è tranquillamente definibile possente, e non sembra arrestarsi. Per fortuna! Toole ha la capacità di mettere in discussione se stesso e le teorie conosciute, riuscendo così ad approfondirle ed a valutarne la validità anche alla luce dell’evoluzione che la tecnologia audio continua ad avere. Del lungo intervento che ha per titolo “La Scienza dell’audio. L’acustica e la psicoacustica dei sistemi di altoparlanti e dei piccoli spazi” riporteremo qui, per motivi di spazio, solo una parte.

Se pensiamo ad una grande sala da concerto, ove la formazione possa essere composta da un buon numero di orchestrali, noteremo tre punti:

1) le sorgenti sonore hanno un’ampia dispersione ed alcune sono multidirezionali;

2) lo spazio è parte integrante della percezione sonora;

3) la musica classica era spesso scritta per essere suonata in un determinato spazio.

Se ora rivolgiamo la nostra attenzione ad un generico piccolo ambiente per registrare o ascoltare musica riprodotta, noteremo che:

1) i sistemi di altoparlanti hanno una significativa direzionalità;

2) idealmente dovrebbe esserci una limitata interazione con l’ambiente;

3) l’impressione dell’ascolto dovrebbe portare alla ricostruzione dell’ambiente di ripresa fino al multicanale.

Dunque la stanza influenza il suono per qualità, direzionalità ed effetti spaziali; il tutto è dominato dalla qualità delle basse frequenze, sia durante la registrazione sia durante la riproduzione in casa ed in auto (che consideriamo, dal punto di vista acustico, nient’altro che quello che è: un ambiente molto piccolo). Ricordando che le stanze hanno differenti forme, dimensioni e caratteristiche acustiche, è ancora possibile pensare che le stesse leggi possano essere applicate ad una grande sala da concerto con 1800 poltrone, ad un soggiorno per l’home theatre ed all’abitacolo di un’autovettura? Ovviamente no!

Guardiamo ora più da vicino quali sono i parametri più significativi da valutare nei diversi ambienti.

Sale da concerto

RT (tempo di riverbero): il tempo di decadimento per 60 dB;

EDT (il tempo di decadimento nei primi istanti): il tempo di decadimento per i primi 10 dB;

IACC (coefficiente di cross-correlazione interaurale): una misura della differenza del suono tra le due orecchie;

C80 (fattore di chiarezza): il rapporto dell’energia sonora contenuta nei primi 80 ms rispetto a quella rilevata nel seguito del decadimento;

LF (frazione laterale): la quantità di suono che giunge da direzioni diverse da quella della sorgente.

Piccoli spazi

RT continua ad essere utilizzato ma di fatto non è significativo se valutato con gli stessi criteri usati per uno spazio grande; gli altri parametri potrebbero essere interessanti solo in applicazioni multicanale che ricostruiscano gli effetti tipici dei grandi spazi negli ambienti piccoli. A suffragio di questa affermazione viene citata una frase del 1998 di Heinrich Kuttruff: “Generalmente è possibile affermare che il tempo di riverbero, sebbene sia il più importante parametro acustico per i grandi spazi, è meno significativo per la caratterizzazione dei piccoli spazi”.

Possiamo invece rilevare la risposta (con pesatura A), a distanze multiple di 25 cm, di sistemi di altoparlanti con diversi tipi di radiazione (omnidirezionali, dipolari, bipolari, diretta) ed in diverse stanze. Dall’analisi dei dati si evince che:

1) non sono spazi “Sabine”, con un campo sonoro riverberante/diffuso;

2) all’interno dell’area d’ascolto il livello delle frequenze medio-alte decresce con la distanza dalla sorgente;

3) ad una distanza d’ascolto normale il campo sonoro è “transizionale”: un misto di suono diretto e riflesso;

4) i concetti di “distanza critica” e “distanza di riverberazione” non sono utili.

Alla domanda ‘come suonerà un sistema di altoparlanti in una stanza piccola?’, Toole suggerisce:

1) dato che il tempo di riverbero non è un fattore dominante, non si può dare eccessiva importanza alla misura della potenza acustica degli altoparlanti;

2) la natura transizionale del campo acustico suggerisce che sia il suono diretto che le prime riflessioni determinano la qualità del sistema.

Vediamo ora qualcosa a proposito delle ragioni della polemica sulla misura del tempo di riverbero nei piccoli ambienti. RT non è da considerare importante perché, affinché sia possibile applicare le leggi di Sabine, è necessario che il campo sonoro sia omogeneo (lo stesso in ogni punto dello spazio) e che l’energia sonora sia isotropica (ugualmente irradiata in tutte le direzioni). Il campo riverberante non può essere un campo diffuso perché troveremo aree fortemente assorbenti (la parte dietro il mixer o tappeti, divani e tende di un appartamento) e i sistemi di altoparlanti sono direzionali. Al contrario, RT è un parametro importante perché ci fornisce un dato che quando è grande indica che la stanza è “viva” mentre quando è piccolo la stanza è “spenta”; in pratica non deve essere né troppo grande, né troppo piccolo.

Poiché in un ambiente piccolo ci sono tantissime riflessioni che decadono nel tempo, misurando RT si rileva il “tempo di decadimento delle riflessioni”, che praticamente indica il fattore di assorbimento in funzione della frequenza. Per rilevare correttamente il dato occorre che la sorgente illumini acusticamente tutte le superfici: vanno usati dunque altoparlanti omnidirezionali (o convenzionali ma sistemati in modo omni), e le misure vanno effettuate spostando sia il microfono che la sorgente. Tutte le misure saranno poi sommate per calcolare una media. Un valore ideale dovrebbe oscillare fra 0,3 e 0,5 secondi.

Per il momento mi fermo qui e vi preannuncio che, ahimè, questo è solo l’inizio.