(Le immagini sono state prese dal libro Stereophonic Sound Recording , C. Hugonnet , P. Walder)
Il comportamento del suono
Il comportamento del suono in un ambiente dipende dalle caratteristiche del suono stesso ( intensità , frequenza , timbro , direttività … ) e dalle caratteristiche dell’ambiente in cui esso si propaga: lungo il suo cammino l’onda sonora si troverà a dover “affrontare” diversi ostacoli , materiali assorbenti o riflettenti e cambiamenti del di stato del mezzo di propagazione. Tutto questo rende il percorso dell’onda complesso e difficilmente prevedibile.
Rifrazione
Si parla di rifrazione quando si ha un cambio di direzione nella propagazione del suono , dovuto alle variazioni del mezzo di propagazione. Nel caso dell’aria i fenomeni che più influenzano il percorso di un’onda sonora sono la temperatura , l’umidità e la pressione. Per esempio durante la notte l’ aria il alto è più fredda dell’aria in basso, quindi il suono tenderà ad andare verso l’ alto , ovvero verso l’aria più fredda. Questo succede perchè le particelle d’aria si muovono più lentamente dove è più freddo rispetto all’aria più calda ( calore = movimento → maggior velocità ) , quindi è come se l’onda frenasse solamente dal lato dove ha l’aria fredda:
L’aria non è l’unico mezzo di propagazione del suono, infatti nella nostra vita quotidiana abbiamo a che fare con continui cambi del mezzo di propagazione. Per esempio un suono che proviene da un’altra stanza della casa subisce diverse rifrazioni nell’attraversare le pareti:
Riflessione
Si ha una riflessione quando l’onda sonora incontra degli ostacoli che siano più grandi della sua lunghezza d’onda : il suono non riesce ad aggirare l’ostacolo e subisce un vero e proprio rimbalzo, cambiando bruscamente la sua direzione. L’angolo di riflessione è uguale all’angolo di incidenza.
Ci possono essere diversi tipi di riflessione, a seconda della morfologia dell’ ostacolo:
Il comportamento del suono in un ambiente dipende dalle caratteristiche del suono stesso ( intensità , frequenza , timbro , direttività … ) e dalle caratteristiche dell’ambiente in cui esso si propaga: lungo il suo cammino l’onda sonora si troverà a dover “affrontare” diversi ostacoli , materiali assorbenti o riflettenti e cambiamenti del di stato del mezzo di propagazione. Tutto questo rende il percorso dell’onda complesso e difficilmente prevedibile.
Rifrazione
Si parla di rifrazione quando si ha un cambio di direzione nella propagazione del suono , dovuto alle variazioni del mezzo di propagazione. Nel caso dell’aria i fenomeni che più influenzano il percorso di un’onda sonora sono la temperatura , l’umidità e la pressione. Per esempio durante la notte l’ aria il alto è più fredda dell’aria in basso, quindi il suono tenderà ad andare verso l’ alto , ovvero verso l’aria più fredda. Questo succede perchè le particelle d’aria si muovono più lentamente dove è più freddo rispetto all’aria più calda ( calore = movimento → maggior velocità ) , quindi è come se l’onda frenasse solamente dal lato dove ha l’aria fredda:
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Stereophonic Sound Recording ( C. Hugonnet , P. Walder)
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L’aria non è l’unico mezzo di propagazione del suono, infatti nella nostra vita quotidiana abbiamo a che fare con continui cambi del mezzo di propagazione. Per esempio un suono che proviene da un’altra stanza della casa subisce diverse rifrazioni nell’attraversare le pareti:
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Stereophonic Sound Recording ( C. Hugonnet , P. Walder)
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Riflessione
Si ha una riflessione quando l’onda sonora incontra degli ostacoli che siano più grandi della sua lunghezza d’onda : il suono non riesce ad aggirare l’ostacolo e subisce un vero e proprio rimbalzo, cambiando bruscamente la sua direzione. L’angolo di riflessione è uguale all’angolo di incidenza.
Ci possono essere diversi tipi di riflessione, a seconda della morfologia dell’ ostacolo:
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Stereophonic Sound Recording ( C. Hugonnet , P. Walder)
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Con una superficie convessa il suono viene disperso ( utile dei diffusori ) ;
Una superficie concava focalizza il suono in un punto ( utilizzato nelle parabole )
La riflessione dipende quindi dalla lunghezza d’onda e pertanto dalla frequenza: le frequenza più alte hanno più possibilità di incontrare ostacoli perchè hanno una lunghezza d’onda più piccola rispetto le frequenza più basse ( 1000 Hz = 0,34 m , 100 Hz = 3,4 m ).
Diffrazione
Nel caso in cui l’onda incontra un ostacolo più piccolo della propria lunghezza d’onda, riesce ad aggirarlo ed oltrepassarlo, subendo però una dispersione di direzione: gli spigoli / fori dell’ostacolo creano nuove sorgenti sonore
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Stereophonic Sound Recording ( C. Hugonnet , P. Walder)
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Il fenomeno della diffusione è molto importante per il trattamento acustico di una stanza, un ottimo esempio sono i diffusori di Schroeder utilizzati per disperdere in maniera caotica il suono
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Stereophonic Sound Recording ( C. Hugonnet , P. Walder)
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Assorbimento
Quando il suono urta un materiale perde una certa quantità di energia che viene assorbita. Ogni materiale ha una certa capacità di assorbire o riflettere un suono , e va sottolineato che non esistono materiali in grado di riflettere completamente un suono : se così non fosse potremmo creare una stanza in cui il suono potrebbe permanere in eterno. Quindi ogni materiale ha un proprio coefficiente di assorbimento α che dipende dalla propria natura fisica
α = energia assorbita / energia incidente
α = 0 : non c’è assorbimento ( ideale)
α = 1 : c’è un assorbimento totale (ideale)
il α di un materiale varia col variare delle frequenze , in generale:
- le basse frequenze tendono a non essere assorbite ( α ---> 0)
- le alte frequenze tendono a venir assorbite ( α ---> 1 )
(un caso particolare è il parquet che è molto efficiente nell’assorbimento delle basse frequenze)
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Stereophonic Sound Recording ( C. Hugonnet , P. Walder)
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quindi uno stesso materiale si comporta in maniera differente rispetto alla diverse frequenza, pertanto il coefficiente di assorbimento è una grandezza fondamentale che ci indica la risposta in frequenza del materiale.
α dipende dalla porosità , massa , spessore e capacità di vibrare del materiale.
osservazione:
-un pannello di materiale assorbente ha il massimo assorbimento per le frequenze con lunghezza d’onda pari a 1 / 4 dello spessore.Per esempio una bass trap per i 100 Hz dovrà avere uno spessore di 0.85 m.
- risonatori di Helmholtz
sono molto simili a delle ampolle e in grado di risuonare ad una certa frequenza:
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Stereophonic Sound Recording ( C. Hugonnet , P. Walder)
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se all’interno vengono riempiti con del materiale fonoassorbente si comporteranno come delle trappole per quella frequenza
- risonatori a membrana
Sono più selettivi. Formati da una membrana di massa m in grado di vibrare posta ad una distanza d dal muro,
risuonano alla frequenza:
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Stereophonic Sound Recording ( C. Hugonnet , P. Walder)
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Anche in questo caso se vengono riempiti con del materiale fonoassorbente diventano delle trappole molto selettive.