SUONO & STUDIO

A cura dell'Ing. Marco Fringuellino *

Diffusione controllata nelle piccole sale

Nello scorso articolo (vedi n. 4 del 2005) si è visto come una corretta diffusione del campo acustico sia fondamentale nelle piccole sale, in quanto rende all'ascoltatore la sensazione d'immersione nell'evento musicale, di corretta percezione laterale del segnale, d'ampliamento dell'immagine sonora. Nelle piccole sale il campo per sua natura è assolutamente non diffuso; è dunque necessario curare questo aspetto, inserendo oggetti che hanno il compito di riflettere geometricamente l'onda incidente in modalità diffusa, ossia non speculare. Gli oggetti, in genere, presentano una diffusione decisamente disomogenea in frequenza, la quale è quindi percepita come una forte colorazione del suono (ad es. i pannelli piani). Si concluse che un risultato molto soddisfacente è ottenibile con pannelli convessi dal lato della riflessione, i quali diffondono il suono nell'ambiente senza eccessive colorazioni in frequenza. In stanze aventi richieste acustiche decisamente high-end (regie, sale di ripresa, sale d'ascolto per Hi-Fi , ecc.) non è più sufficiente creare la diffusione del campo, ma è indispensabile che essa sia una diffusione controllata, ossia uniforme nelle bande di frequenza per cui gli oggetti diffusori sono progettati (quindi totale assenza di colorazione) e con una geometria d'emissione scelta e definita. Oggetti a diffusione controllata sono stati studiati da M. Schroeder e prendono da lui il nome di diffusori di Schroeder . Egli propose l'idea originale che superfici solide lisce sagomate a greca, con profondità diverse, legate a precise sequenze numeriche, potevano fornire i valori richiesti del profilo geometrico della diffusione, completamente uniformi fra le frequenze per cui erano progettati. La sequenza dei residui quadratici permette di realizzare l'uniformità direzionale dell'energia sonora diffusa in un piano ortogonale alle fessure. Un diffusore progettato secondo questa sequenza si presenta come una superficie con scanalature adiacenti, di larghezza uguale ma con profondità diverse rispetto ad un piano di riferimento. La larghezza w delle fessure deve essere minore della metà della minima lunghezza d'onda di progetto. Quando un suono incide sul diffusore, le onde si propagano sino al fondo rigido delle fessure, dove si riflettono completamente, rie mergendo dal diffusore con un'ampiezza pressoché uguale a quelle riflesse dal fondo delle altre fessure, ma con fase diversa dipendente dalla profondità di ciascuna fessura. In un punto d'osservazione nel campo lontano, i contributi di radiazione delle fessure si combinano per interferenza, secondo la direzione d'osservazione. Scegliendo un'idonea sequenza per la profondità delle fessure è possibile controllare la diffusione dell'oggetto. Il materiale di cui può essere fatto il diffusore di Schroeder deve dunque avere un elevato coefficiente di riflessione alle frequenze di progetto: in genere un'ottima scelta, anche estetica, è il legno.Una sequenza di residui quadratici si ottiene scegliendo un numero primo N detto periodo, elevando al quadrato i numeri interi tra 0 (compreso) e N - 1 e dividendo poi ciascun elemento della sequenza dei quadrati per il numero primo N scelto. Il resto di ciascuna divisione rappresenta la sequenza dei residui quadratici. Come esempio si consideri il numero primo N = 11 e lo sviluppo delle relazioni di Tabella 1 .

Tabella 1

Proseguendo con le operazioni con interi maggiori di N , la sequenza si ripete ciclicamente. La sequenza è dunque periodica e simmetrica rispetto ai valori centrali.

Per un progetto di massima:

•  si scelga l'intervallo di frequenze in cui si desidera ottenere la diffusione uniforme definendo una frequenza limite inferiore dell'intervallo f i ed una frequenza limite superiore f s ;

•  si calcoli il periodo da assegnare alla sequenza di fessure come il numero primo N più vicino al rapporto delle frequenze f s / f i ;

•  si scelga una larghezza delle fessure con il vincolo w < c /(2 f s );

•  definita la lunghezza d'onda massima come l s = c / f i , le profondità d n delle N fessure sono calcolate con la relazione d n = l s s n /(2 N ), dove s n è il valore n -esimo della sequenza.

Si noti come le profondità siano (come la sequenza dei residui quadratici) periodiche e speculari rispetto ai valori centrali.Per sale ad ascolto stereo la posizione ideale per questi oggetti è sulla parete alle spalle dell'ascoltatore. A titolo d'esempio, si segnala il diffusore in legno, da me progettato per essere installato nella sala di ripresa dello studio per la diretta di R101 a Milano, i cui studi radiofonici sono stati realizzati interamente dall'azienda S-M. Si è scelto l'intervallo di frequenze da f i  = 360 Hz a f s  = 3,7 kHz. Risulta N = 11, per cui si utilizza la sequenza di residui quadratici riportata precedente. La larghezza massima delle fessure è w = 4,6 cm . Le fessure hanno la sequenza di profondità d n (cm): 0; 4,3; 17,3; 39; 21,6; 13; 13; 21,6; 39; 17,3; 4,3.

* dott. Marco Fringuellino

Musicista ed Esperto di Acustica

Consulente della S-M di Pino Stillitano

www.s-m.it