Non si sentiva una mazza

di Stefano Cantadori

Un certo numero di anni fa mi trovavo a Londra e una sera, non avendo di meglio da fare, andai allo stadio di Wembley ad assistere al concerto di addio degli Wham.

Lo stadio era strapieno, la preziosa erbetta difesa da un tavolato di assi di legno coperte da fogli di qualche materiale sintetico, l’impianto era tanto, due muri giganteschi, il service era di quelli di gran razza e... non si sentiva una mazza.

Per meglio raccontarla, si sentivano solo i bassi ed i medio bassi. Unfa unfa unfa.

Arrampicandosi sull’altissima postazione dei mixer (sarà stata a 10 metri di altezza, almeno) magicamente, tutto si riequilibrava.

Il fenomeno non è certo nuovo a chi fra voi, esimi lettori, calca le piazze estive con cami e cami[1] di impianto per sbarcare il lunario (sempre meglio che dare l’asfalto in autostrada).

Come al solito cercheremo di capire perché.

Intendo dire: perché quelli al quinto piano dei palazzi di fronte sentono bene mentre quelli scesi in piazza sentono una schifezza. Cercheremo anche di capire perché altre volte invece, tutto funziona regolarmente.

Arriviamo un pomeriggio in piazza, facciamo le prove, tutto ok.

Arrivano le nove di sera, comincia il concerto, una schifezza. Unfa unfa unfa. Niente medie, niente acute.

Cosa è cambiato?

La temperatura. O meglio: se la temperatura dell’aria fosse omogenea non sarebbe cambiato nulla, anzi! La propagazione sarebbe risultata omogenea, tutto a posto.

Ciò che è effettivamente cambiato sono i rapporti di temperatura fra i vari strati di aria in cui il nostro suono si propaga (tali rapporti sono anche detti gradienti di temperatura).

Giova a questo punto sapere che la velocità del suono nell’aria cresce con la temperatura.

La sera dell’unfa unfa, presumibilmente l’aria si è rinfrescata, magari una piacevole brezza di mare. L’asfalto della piazza è ancora caldo. Il pubblico, che gli dei lo abbiano sempre in gloria, è accalcato, suda. Immediatamente sopra di esso si forma uno strato di aria calda, più calda dell’arietta serotina.

Il suono viaggia più velocemente nello strato di aria più calda e meno velocemente in quella più fredda.

La propagazione viene perciò incurvata.

Si dice che il suono viene rifratto, in questo caso verso l’alto. Buono per il quinto piano.

Il fenomeno, che è sicuramente di danno per i nostri concerti, attenua il rumore di strade o fabbriche nelle zone abitative limitrofe, favorendone gli abitanti che si trovano in questa “zona d’ ombra”.

Altre volte si ha il contrario. La sera del concerto l’aria è ferma, non si muove una foglia, afa afa.

Il terreno si raffredda per irradiazione di calore più velocemente dell’aria, che è un pessimo conduttore. Il pubblico magari non è così densamente accalcato come la sera prima. La zona più calda è in alto e verso il terreno c’è più fresco.

Il suono viene rifratto verso il basso. Quando incontra il suolo viene riflesso (non rifratto) e torna perciò verso l’alto ricominciando ad incurvarsi verso il basso per rifrazione. E così via fino ad esaurimento.

Succede in questi casi che rumori generati ad una certa distanza rompano maggiormente le scatole rispetto a sorgenti assai più vicine.

Prendiamo il caso di un palasport, altro luogo della musica (luogo in cui nostro malgrado siamo costretti a fare musica).

Durante le prove il pavimento è fresco e il tetto è caldo (sempre che ci sia il sole). La sera, l’adorato indispensabile pubblico emette calore mentre il tetto si è rinfrescato.

Un inciso: prima di illustrare ulteriormente il fenomeno della rifrazione, penso sia utile una considerazione di natura storica, sempre ad uso di chi fa il nostro mestiere.

Agli inizi, molti anni fa, alcuni già mettevano le casse in colonna, consci dei vantaggi dei line array[2].

Si facevano pile di medi, pile di bassi, pile di trombe e di tweeter (ebbene sì, c’erano ancora i tweeter). Allora si lavorava con elementi separati e non con casse full range. Si arrivava a legare fra loro le casse per evitare che le pile cascassero.

Poiché i promoter volevano vendere anche i biglietti dei posti di fianco al palco, qualcuno nei paesi più avanzati e ricchi ha cominciato a sollevare le casse, appendendole, sgombrando così la linea di visione del pubblico “laterale”.

Si è scoperto che facendo provenire il suono dall’alto ed inclinando le casse verso il pubblico, grazie ad un angolo di incidenza maggiore rispetto alle casse appoggiate sul palco, si riusciva a “trapanare” più efficacemente lo strato di aria calda della platea.

Si riusciva così a far meglio giungere agli ascoltatori la parte medio alta, la più soggetta ad essere rifratta. La platea poteva così “sentire bene” come il pubblico delle gradinate. Anzi meglio, poiché la platea è di solito più vicina alle casse.

Altro piccolo vantaggio dato dal nuovo angolo di provenienza è che le teste degli altri spettatori non erano più ostacolo interposto fra il punto di ascolto e la sorgente.

La rifrazione

Siamo di fronte ad un fenomeno di rifrazione (ottica) anche quando si infila un bastoncino nell’acqua e lo si vede piegato. L’esperimento dimostra che la luce si propaga più lentamente nell’acqua che non nell’aria (per il suono è il contrario).

Occupandoci di acustica, diremo che la rifrazione in un fluido in stato di quiete[3] è causata da non uniformità di velocità in zone dello spazio.

Le differenti velocità possono essere causate da non uniformità in zone dello spazio di temperatura, densità, pressione statica o composizione dei materiali. Per differenze di temperatura (gradienti di temperature riguardanti ampie zone d’aria) abbiamo appunto già portato alcuni esempi.

Quando ci occupiamo di un’interfaccia fra materiali diversi a cui corrispondono velocità decisamente diverse, si ha un brusco cambio di direzione del fronte di propagazione, proprio come avviene per il bastoncino immerso nell’acqua.

Per visualizzare il fenomeno, facciamo allo scopo un esempio “meccanico” ricorrendo ad un giocattolo che noi “vecchi” ci costruivamo da bambini: un carrettino a due ruote da tavolo.

Trascinando il carrettino con la cordicella, faremo in modo di arrivare in diagonale al confine fra la superficie liscia e quella rugosa.

Non appena la prima ruota passerà dalla zona liscia a quella rugosa, verrà improvvisamente rallentata. L’altra ruota, libera di andare più velocemente, “farà la curva” immettendo l’asse in una nuova direzione. Il raggio di curvatura dipende dalla differenza fra i due materiali. Se invece trascino il carrettino perpendicolarmente alla zona di confine, andrà diritto senza cambiare direzione.

Un esempio utile per noi concertisti può riguardare l’interfaccia aria/acqua. Quante volte abbiamo suonato vicino a laghi senza sapere perché rompevamo le scatole sull’altra sponda?

Fino ad un angolo di incidenza di 13,7 gradi il suono proveniente dall’aria “penetra” nell’acqua e in questa (meglio dire per mezzo di questa) si trasmette.

Oltre 13,7 gradi (per l’ acqua dolce) il suono è riflesso indietro all’aria e nell’acqua provoca solo un disturbo locale e superficiale.[4] Come avere del cemento.

Altre interfacce di nostro interesse sono quelle aria/solidi, ad esempio le strutture degli edifici.

Si tratta però di un argomento complicatissimo e abbiamo ben altri confini da esplorare.

Altri fenomeni di rifrazione che ci affiggono ai concerti riguardano la trasmissione del suono in condizioni di movimento di masse d’aria. Ad esempio il vento al traverso genera lo spostamento della sorgente apparente.

Interessante è il caso della trasmissione del suono con ascoltatore sottovento o sopravvento, per cui l’effetto risultante non è dovuto a quanto comunemente si crede bensì ad un altro aspetto del fenomeno. Lo vedremo un’altra volta.

La convezione, movimenti di correnti nell’aria, insieme alle rifrazioni dovute ai gradienti di temperatura, causati delle turbolenze dell’atmosfera, generano l’effetto di suono che va e che viene di un aeroplano che vola nel cielo. Stessa cosa per l’impianto che va e che viene quando “suoniamo” allo stadio.

Abbiamo però esaurito lo spazio.

Concludiamo con una massima: “Non importa quante casse mettete se l’aria non ve le trasmette”.

Tra parentesi, l’aria, che non è un mezzo perfetto anche se non mi permetto di contestarla, assorbe maggiormente gli acuti rispetto alle altre frequenze. E quando è secca ancora di più.

C’entra poco e niente ma è bello saperlo.

Vostro

Stefano Cantadori