Acustica degli ambienti: Considerazioni sui modi di risonanza all'interno di un ambiente chiuso

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Abbiamo detto che la distanza tra le pareti influenza le frequenze dei modi che vengono eccitati. L'insorgenza dei modi è un fenomeno da tenere accuratamente sotto controllo in quanto rischia di alterare pesantemente il contenuto in frequenza di un suono all'interno di un ambiente chiuso. La situazione ideale si ha quando l'ambiente che consideriamo ha una risposta piatta; questo significa che riproduce ogni frequenza con l'ampiezza con cui è stata effettivamente prodotta. Supponiamo che lungo la lunghezza della stanza in cui stiamo producendo suoni si generi un modo alla frequenza di risonanza di 800Hz. Ogni volta che il nostro suono originale conterrà, tra le altre, la frequenza di 800Hz, questa verrà rinforzata dal modo e dunque la nostra percezione degli 800 Hz risulterà falsata essendo stata questa amplificata. Se poi anche la larghezza della stanza è tale da generare un modo con frequenza di risonanza di 800 Hz l'azione dei due modi sarà ancora più accentuata. Se infine anche l'altezza della stanza genera lo stesso modo avremo un suono in cui gli 800Hz sovrastano tutte le altre frequenze. Naturalmente questa condizione dal punto di vista del suono è deleteria: la frequenza di 800Hz viene riprodotta nella stanza in maniera enfatizzata rispetto alle altre frequenze. In questo caso la risposta della stanza è lontana dall'essere piatta, anzi presenta un vistoso picco proprio in corrispondenza di 800Hz. Fortunatamente la situazione ora descritta rappresenta il caso peggiore che possiamo immaginare ossia il caso di un ambiente a forma di cubo. Supponiamo infatti di differenziare le tre dimensioni della stanza e otterremo già che i tre modi assiali primari saranno distribuiti su tre frequenze diverse. Questa situazione migliora la precedente ma crea comunque delle forti disuniformità sulle tre frequenze di risonanza (e sui loro multipli, non sempre infatti è possibile trascurare l'azione dei modi superiori ai primari). Studi di acustica fatti sulla distribuzione dei modi hanno portato alla proposta di rapporti tra le tre dimensioni di una stanza che permettono di avere distribuzioni abbastanza uniformi su tutto lo spettro di frequenza. Riportiamo di seguito alcune terne di rapporti:

Tabella 15.1. Rapporti per le dimensioni di una stanza 

d1d2/d1d3/d1
11.141.39
11.281.54
11.62.33

in cui d1, d2 e d3 indicano le 3 dimensioni di una stanza ossia altezza, lunghezza, larghezza. Questi valori sono applicabili in qualsiasi ordine alle dimensioni di un ambiente, purché il rapporto tra i valori venga conservato. E' da sottolineare che queste terne rappresentano solo un'indicazione basata su speculazioni matematiche e che non rappresentano leggi di validità generale. Per rendere veramente uniforme la distribuzione dei modi si possono progettare ambienti con pareti non parallele. In questo modo la distanza tra due pareti una di fronte all'altra varia con continuità e dunque i modi che vengono generati sono distribuiti più o meno uniformemente su un intero arco di frequenze. In generale i problemi maggiori con i modi si hanno alle basse frequenze. Questo succede perché i modi a bassa frequenza si accumulano in certe zone di frequenza mentre quelli ad alta frequenza si distribuiscono uniformemente lungo lo spettro.








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