Suono e Rumore

Ing. Luigi Di Francesco 1/24

Il SUONO ed il RUMORE Negli SPAZI LIBERI e negli AMBIENTI

CONFIANTI 1 - SUONO E RUMORE .................................................................................... 2 1.1 L’ACUSTICA ......................................................................................... 2 1.2 - ONDE SONORE................................................................................. 3 1.3 - IL SUONO E IL RUMORE .................................................................. 5 1.4 ACUSTICA FISICA .............................................................................. 6 1.5 - LA DIFFUSIONE DEL SUONO NEGLI SPAZI LIBERI ..................... 12 1.6 - LA DIFFUSIONE DEL SUONO NEGLI SPAZI CONFINATI ............. 12 1.7 - IL RIVERBERO ................................................................................ 14 1.8 RIVERBERO, INTELLIGIBILITÀ E ASCOLTO DELLA MUSICA ........ 14 1.9 - L’ORECCHIO E L’UDITO .......... Errore. Il segnalibro non è definito. 1.10 LA PERCEZIONE DEL TONO E DELL’INTENSITÀ DEL SUONO ...... 8 1.11 MASCHERAMENTO .......................................................................... 15 1.12 SPOSTAMENTO DELLA SOGLIA UDITIVA ...................................... 15 1.13 ASCOLTO BINAURALE ..................................................................... 16 1.14 EFFETTO HAAS ................................................................................ 17 1.15 DISTORSIONE ................................................................................... 17 2 Acustica fisica ........................................ Errore. Il segnalibro non è definito. 2.1 LE GRANDEZZE ACUSTICHE .......................................................... 11 3 GLI STRUMENTI di RIPRODUZIONE SONORA e di MISURA .................... 18 3.1 IL MICROFONO ................................................................................. 18 Figura 1- Grandezze caratteristiche delle onde ....................................................... 4 Figura 2 - Generazione di onde sonore .................................................................... 6 Figura 3 - grandezze caratteristiche di un onda sinusoidale .................................... 6 Figura 4 - Rapporto fra lunghezza d'onda e frequenza ............................................ 6 Figura 5- Struttura dell'orecchio ............................................................................... 7 Figura 6 - Audiogramma normale [Curve di uguale intensità soggettiva] ................. 9 Figura 7 - corrispondenza tra son e phon ................................................................ 9 Figura 8 --Fenomeno dei battimenti ....................................................................... 10 Figura 9 - Mascheramento ..................................................................................... 15 Figura 10 – Progressione nella perdita dell’udito ................................................... 16 Figura 11 – Microfono dinamico ............................................................................. 19


1 - SUONO E RUMORE – Introduzione. 1.1 Premessa

Benvenuti nel mondo dell’acustica, del suono e del rumore! Questo libro intende essere un’introduzione al mondo dell’acustica e ne tratterà alcuni

aspetti in maniera più o meno approfondita. In particolare saranno esaminati:

• la riproduzione del suono; • la diffusione del suono negli spazia aperti; • la diffusione del suono negli ambienti chiusi; • l’isolamento acustico. • le grandezze fisiche connesse al fenomeno sonoro e la loro misura.

Il percorso non sarà così lineare come sopra indicato, cercheremo infatti di semplificare al

massimo l’esposizione trattando argomenti gli fisico-tecnici, man mano che si renderanno necessari alla comprensione degli aspetti pratici.

Per questa ragione potrà accadere di dover usare, dei concetti la cui trattazione non è stata

ancora svolta in maniera appropriata; di conseguenza la terminologia potrà spesso non essere del tutto rigorosa, considerato che quegli argomenti saranno sviluppati e precisati nel seguito.


1.2 L’acustica Con il termine suono indichiamo in genere due entità diverse: 1) l'agente fisico in grado di stimolare l'orecchio umano, ma il cui studio può essere fatto

senza far intervenire in alcun modo l'orecchio, e cioè le onde elastiche nell'aria; 2) la rappresentazione psichica della stimolazione, rappresentazione esistente come

sensazione solo all'interno del nostro cervello e attribuita da quest'ultimo a oggetti del mondo esterno. L'agente fisico può essere descritto e studiato esclusivamente con metodi fisici: esso è

l'oggetto dell'acustica fisica, che descrive i fenomeni connessi alla sua propagazione nei vari mezzi. Studia in particolare i fenomeni legati alla riflessione, alla diffrazione, alla risonanza, all'interferenza, all'assorbimento delle onde sonore e la loro amplificazione e rivelazione tramite dispositivi o apparati di vario tipo.

Il modo in cui le onde meccaniche giungendo sull'orecchio ne producono la stimolazione, nonché la successiva generazione di impulsi elettrici di natura nervosa verso il cervello, oltre al funzionamento complessivo dell'orecchio stesso, sono oggetto di studio dell'acustica fisiologica.

L'acustica fisiologica studia le grandezze soggettive caratteristiche dell'ascolto (altezza, sensazione sonora, soglie differenziali di frequenza e intensità) in relazione alle corrispondenti grandezze oggettive della stimolazione esterna (frequenza, pressione sonora globale e sua distribuzione spettrale). Si interessa inoltre a tutti i fenomeni caratteristici dell'ascolto (il mascheramento, la fatica uditiva, l'effetto direzionale, l'adattamento, i battimenti mono- e binaurali e altri fenomeni temporali).

L'acustica musicale studia i suoni musicali. Studia, in particolare, le nozioni relative alle scale musicali e ai vari intervalli; i problemi relativi alle vibrazioni delle corde e delle piastre, alla propagazione del suono nei tubi sonori e all'emissione dalle canne sonore, in relazione al funzionamento dei corrispondenti strumenti musicali, ma comprende anche le tecniche di costruzione degli strumenti musicali tradizionali, elettrici ed elettronici, in relazione alle caratteristiche dei suoni emessi, nonché i problemi costruttivi riguardanti gli strumenti della musica sperimentale.

L'acustica architettonica si occupa specificamente delle applicazioni dell'acustica fisica a diversi tipi di strutture edilizie in relazione a due ordini di problemi:

• il primo riguarda l’ottimizzazione della diffusione e della ricezione del suono nelle sale da concerto, nei teatri e nei cinematografi, negli studi di ripresa cinematografica, radiofonica e televisiva ( tale studio comprende l’analisi delle caratteristiche di volume e di forma degli ambienti e dei materiali da costruzione impiegati, al fine di ottenere un buon ascolto in ogni punto dell'ambiente e di rendere più gradevole la riproduzione del suono);

• il secondo problema riguarda lo studio delle proprietà fonoisolanti delle strutture murarie degli edifici al fine di ridurre la trasmissione di suoni o rumori indesiderati all'interno dei locali che si intendono isolare acusticamente.

1.3 - Onde Sonore Il suono, oppure il rumore, sono generati quando una superficie a contatto con l’aria

vibrando comunica a questa il suo moto comprimendo e rarefacendo l’aria al suo contatto. Questa vibrazione viene comunicata a strati d’aria successivi, interessando volumi d’aria crescenti, e diminuendo di ampiezza, man mano che ci si allontana dalla sorgente.

Il numero di cicli per secondo effettuati dall’oggetto vibrante, come dagli strati d’aria che ne sono mossi, viene definito frequenza ed è misurata in Hertz (Hz).


La variazione efficace della pressione risulta estremamente lieve, rappresentando appena qualche milionesimo della pressione atmosferica, eppure sono proprio queste minime variazioni della pressione, che quando raggiungono l’orecchio, producono la sensazione del suono.

Figura 1- Grandezze caratteristiche delle onde

La velocità del suono nell’aria è indipendente dalla frequenza e dalla pressione barometrica, risultando circa pari a c=340m/s a 14°C, variando leggermente con la temperatura, alla frequenza di 100 Hz la distanza tra un picco di pressione e l’altra percorre lo spazio in 1/100s alla velocità di 340m/s, pertanto lo spazio tra un picco e l’altro è pari a :

m4.3100340

==λ

fc

frequenzasuonodelvelocità

==__λ

L’intervallo di frequenze fra 16 e 20 000 Hz corrisponde allo spazio delle frequenze udibili, quelle al di sotto del limite inferiore sono detti infrasuoni e quelle al di sopra del limite superiore sono detti ultrasuoni. Tuttavia per quanto non siano udibili dagli uomini possono rientrare nel campo di udibilità di altri animali, quali i cani, i pipistrelli o i cetacei.

Generalmente quando si parla di moti oscillatori si fa riferimento ad una oscillazione di tipo sinusoidale, benché possano esistere oscillazioni periodiche di forma diversa, (es. a dente di sega, ad onda quadra etc.) o addirittura di tipo aperiodico. La ragione di questa scelta è duplice e deriva innanzitutto dalla semplicità dell’analisi di un tale tipo di onde e dal fatto che qualunque altro tipo di oscillazione può essere vista come somma di più onde di tipo sinusoidale, riconducendo lo studio di qualunque moto ondulatorio allo studio di onde periodiche sinusoidali.

Ad esempio un onda quadra può essere vista come somma di più onde di periodo f, 3f, 5f, 7f, etc.; pertanto la serie che rappresenta l’onda quadra è del tipo:

nftnftftft ππππ 2sin.....

510sin

36sin2sin +++

La pressione prodotta dalle onde sonore, come detto, oscilla in un vasto intervallo di valori,

facendo riferimento alla frequenza di 1000 Hz, un suono corrispondente ad una pressione di 20μPA risulta appena udibile, mentre oltre 120 PA può produrre danni agli organi dell’orecchio, il rapporto tra questi due valori è di 6 milioni a 1.

Per questa ragione sebbene la pressione venga normalmente misurata in Pa (Pascal), al fine di operare con grandezze “più maneggevoli”, si adotta un’unità di tipo logaritmico detta decibel, definita come:


dB= 20 log P/Po (1.3.1)

dove = 20 μPA

Il misurare l'intensità sonora, anziché tramite il valore assoluto dell'energia sonora (o della pressione) che colpisce l'orecchio, con una scala logaritmica rapportata alla soglia di udibilità presenta una serie di vantaggi:

• il valore di intensità relativo alla soglia di udibilità vale proprio 0 dB. Se infatti sostituiamo a I proprio il valore di Imin = 10 W/ m2 otteniamo naturalmente

• possibilità di rappresentare grandezze che presentano un grande campo di variazione, nel

caso del suono il campo di variazione è incredibilmente esteso: l’intensità sonora di un concerto rock (prossimo alla soglia del dolore, e non è questione di gusti!!) è 1000 miliardi più intensa della soglia di udibilità. Usando la definizione di I(dB), se al posto di I sostituiamo Imax, otteniamo:

La scala logaritmica approssima, inoltre, abbastanza bene l’intensità della sensazione

uditiva, pertanto risulta particolarmente adatta a descrivere il fenomeno sonoro anche dal punto di vista soggettivo.

1.4 - Il Suono E Il Rumore Il rumore è generalmente definito come un suono sgradito, da un punto di vista fisico-

matematico potrebbe essere visto come un suono avente un andamento casuale sia per quanto riguarda l’ampiezza d’onda, sia per quanto riguarda la sua composizione in frequenza, così da apparire imprevedibile, in rapporto all’andamento tenuto in precedenza. Potrebbe essere visto, pertanto, come una somma di onde sinusoidali aventi ampiezza casuale, in tali ipotesi è possibile analizzare le caratteristiche del rumore scomponendolo nelle sue frequenze componenti, ciò viene fatto in maniera automatica facendo passare il segnale sonoro tradotto in segnale elettrico, attraverso una serie di filtri elettronici che ne “setacciano” le frequenze definendone le diverse ampiezze.

Comunemente si tende a collegare la parola suono a qualcosa di piacevole e la parola rumore, come già detto, a qualcosa di fastidioso, ma questa differenza è piuttosto soggettiva e legata al contesto in cui un suono o un rumore sono inseriti, nonché ai gusti ed all’atteggiamento psicologico dell’ascoltatore, che potrebbe ad esempio non apprezzare alcuni generi musicali ad altri particolarmente graditi. Così pure si potrebbe trovare piacevole il rombo di una motocicletta se si è appassionati di motori.

Entro certi limiti, tuttavia, è possibile stabilire una differenza oggettiva tra suono e rumore, basata sull’analisi delle vibrazioni: se le vibrazioni sono regolari e in rapporti armonici fissi (abbiamo un suono; se sono irregolari abbiamo un rumore.


1.5 Acustica Fisica Possiamo immaginare il suono come prodotto da una immaginaria sfera pulsante che crei

una compressione o una rarefazione del mezzo elastico in cui è posta, ad esempio l’aria, tali pulsazioni propagandosi a strati successivi di particelle si diffondono all’interno del mezzo generando un fronte d’onda sferico.

Una lieve sovrapressione di 20μPA (per confronto si osservi che la pressione di 1 atmosfera corrisponde a 101000 Pa) in una banda di frequenze compresa tra 20 Hz e 20KHz, genera nell’orecchio umano la sensazione sonora.

Si può ipotizzare che dette variazioni di pressione seguano una legge sinusoidale cosicché, dopo qualche tempo, in tutti i punti del mezzo che circonda la sfera si abbiano delle variazioni periodiche di pressione che seguono lo stesso andamento periodico..

Le grandezze che caratterizzano il moto ondulatorio sono fra loro collegate : - la frequenza f è legata al periodo T dalla relazione: f = 1/T (s-1 o Hz); (1.5.1) la relazione che lega la velocità di propagazione c del suono nel mezzo alla lunghezza d'onda l ed alla frequenza f è la seguente: c = λ × f = λ × 1/T (m ×s-1) (1.5.2) f = c/λ (Hz ovvero s-1) (1.5.3) Considerato che c= 340 m/s a 20°C , risulta che a 20 Hz corrisponde una lunghezza d’onda di 17 m , mentre alla frequenza di 20KHz corrisponde una lunghezza d’onda di 17 mm.

Figura 4 - Rapporto fra lunghezza d'onda e frequenza Poiché, d’altro canto, l’attenuazione delle onde sonore è fortemente connessa ai fenomeni di interferenza, che si verificano quando esse incontrano degli ostacoli, non è difficile intendere come sia difficoltoso attenuare i suoni a bassa frequenza, dovendo disporre sul loro percorso ostacoli di dimensioni comparabili alla loro lunghezza d’onda.

Figura 2 - Generazione di onde sonore

Figura 3 - grandezze caratteristiche di un onda sinusoidale


1.6 L’orecchio e l’udito Nel trattare dell’acustica non è possibile prescindere dal principale “strumento” di misura

del suono : l’orecchio umano. Difatti, il suo funzionamento , ci interessa non solo l’acustica per gli effetti che il suono ha sull’ascoltatore , ma anche perché gli strumenti di misura sono progettati per fornire una risposta quanto più simile alla sensazione dell’orecchio.

L’orecchio viene solitamente suddiviso in 3 parti :

• l’orecchio esterno, costituito dal padiglione auricolare e condotto uditivo

• l’orecchio medio : costituito dalla membrana timpanica, dalla catena degli ossicini formata da staffa incudine e martello, i quali trasmettono amplificandole (di 10 volte) le vibrazioni del timpano alla coclea;

• la coclea al cui interno sono ubicati i recettori nervosi del suono.

Il padiglione auricolare non ha una influenza sulla riproduzione del suono, influisce, sulla capacità di individuare la posizione da cui il suono origina.

Il canale uditivo, lungo 35 mm, permette il passaggio delle onde sonore verso il timpano, comportandosi come una “canna d’organo”, che ha una frequenza di risonanza a 3-4 kHz.

L’orecchio medio ed il timpano fanno in modo da consentire la trasmissione del suono da un mezzo a bassa impedenza ( velocità x densità) ad un mezzo come il liquido cocleare ad impedenza più elevata.

Il sistema, presenta una frequenza di risonanza a 1,5 kHz, dopo di che diventa progressivamente meno sensibile a frequenze più alte o più basse, in conseguenza di questo comportamento selettivo il campo di udibilità si estende dai 20 Hz a i 20 Khz.

Figura 5- Struttura dell'orecchio

La parte più interna dell’orecchio (or. interno)prende il nome di coclea dalla sua forma caratteristica, essendo costituita da un tubicino avvolto ad elica. Al suo interno la membrana basale, la divide in due per tutta la sua lunghezza, su di essa sono disposte le cellule cigliate, che hanno il compito di tradurre le vibrazioni in stimoli elettrici e di trasmetterli al cervello.

La struttura della coclea è tale che ciascuna frequenza ecciti un’area ben definita della membrana basale, rendendo in tal modo riconoscibile il tono del suono percepito.


1.7 La Percezione Del Tono E Dell’intensità Del Suono Benché, come vedremo in seguito, il termine intensità abbia correttamente una definizione

tecnica diversa, useremo per il momento tale termine utilizzandolo nell’accezione del linguaggio comune.

Dal punto di vista musicale, il suono è un’onda generata dall’oscillazione delle molecole dell’aria che, comprimendo gli strati adiacenti, li mettono a loro volta in vibrazione; le sue caratteristiche sono tre: altezza, intensità e timbro.

L’altezza permette di distinguere tra suoni gravi ed acuti, e dipende dalla frequenza dell’onda. Per esempio una voce femminile è, di norma, più acuta (e quindi emette onde sonore caratterizzate da una maggiore frequenza) di una maschile. In pratica un suono è tanto più acuto quanto minore è il tempo impiegato dalle molecole a compiere un’oscillazione completa.

Il timbro è ciò che distingue i suoni emessi da diversi strumenti musicali, anche a parità di intensità e di altezza, e dipende dalla forma dell’onda. Infatti, mentre gli strumenti elettronici possono produrre suoni sinusoidali (da sinusoide, che è il grafico di y=senx), come quelli rappresentati nei disegni precedenti, i suoni emessi da uno strumento musicale (o dalla voce umana) sono la somma di un certo numero di suoni sinusoidali (detti armonici) aventi frequenze multiple di una frequenza detta fondamentale. La quantità di armonici necessari e le rispettive ampiezze (che, ricordiamo, sono funzioni della loro intensità, e quindi del loro “peso” all’interno del suono reale) determinano la forma dell’onda, e quindi il timbro di uno strumento musicale

Per quanto normalmente i suoni come già detto siano piuttosto complessi, essi sono comunque riconducibili ad una somma di suoni di tipo sinusoidale. In ogni caso la semplicità dell’onda sinusoidale consente di meglio intendere il comportamento delle onde sonore e la risposta dei sistemi di riproduzione o la sensazione uditiva prodotta.

Volendo esprimersi in termini semplici, potremmo dire che l’intensità del suono è funzione del livello di pressione mentre il tono alla frequenza; maggiore è il livello di pressione, più elevata l’intensità soggettiva del suono, come ad una frequenza più alta corrisponde un tono più acuto.

Suono grave Suono acuto


L’intensità è la caratteristica che ci permettere di distinguere i suoni forti da quelli deboli; in pratica quello che comunemente chiamiamo il volume del suono. L’intensità è determinata dall’ampiezza delle vibrazioni.

L’intensità soggettiva è, appunto, un aspetto soggettivo della sensazione sonora, pertanto non può essere misurata in

maniera diretta (per quanto i fonometri cerchino di avvicinarvisi pur con una certa approssimazione), essa è collegata tanto al livello di pressione, quanto alla frequenza, essa è stata in qualche modo definita attraverso una comparazione tra l’intensità soggettiva relativa a toni puri di diversa intensità e frequenza, posti a confronto con un suono alla frequenza di 1000Hz.1

Innanzitutto si è definita la soglia di udibilità corrispondente alla pressione minima cui un suono comincia ad essere percepito a varie frequenze (curva in verde di fig.1), a 1kHz la pressione corrispondente alla soglia di udibilità, per un numero elevato di persone, è mediamente pari a 20�Pa (tale valore è stato scelto come livello zero della pressione acustica in dB). Se poi si aumenta lievemente il volume e viene richiesto ad un gruppo di ascoltatori di stabilire

quando suoni a diversa frequenza presentino la stessa intensità soggettiva di un suono campione, è possibile tracciare

per ogni valore della pressione sonora e ogni valore di frequenza una curva di uguale intensità soggettiva, curva che è detta isofonica.

A ciascuna isofonica viene fatto corrispondere il valore in dB corrispondente alla frequenza di 1000 Hz, si dice in proposito che tutti i suoni corrispondenti ad esempio alla curva di 40 dB corrispondono ad un intensità soggettiva di 40 phon.

1 La pressione acustica necessaria perché un suono sia udibile dall’orecchio umano varia a seconda della frequenza (altezza) dei suoni. Un suono di 1.000 hertz è udibile a “zero decibel”, mentre scendendo a 30 hertz occorre un’intensità di almeno 60 decibel perché il suono sia udibile.

Suono più forte Suono meno forte

Figura 7 - corrispondenza tra son e phon

Figura 6 - Audiogramma normale [Curve di uguale intensità soggettiva]


Per quanto riguarda la sensibilità dell’orecchio a cambiamenti nell’intensità di stimolazione, si constata che una variazione di 1 dB non viene praticamente percepita e che occorrano 3 dB per notare una differenza di intensità, mentre per avere una sensazione di raddoppio dell’intensità occorre una differenza di 10 dB.

Al fine di avere una scala di intensità, che corrispondesse più da vicino alla sensazione percepita da un ascoltatore, è stata creata un’apposita unità di misura detta son, in modo che al raddoppio dell’intensità in son corrispondesse un raddoppio dell’intensità soggettiva, in questa scala

10402 −

=LphonLson

La percezione del tono a parte quanto detto circa la sensibilità di parti specifiche della coclea a particolari valori delle frequenze, risulta molto complesso in quanto in base a tale meccanismo, risulta difficile spiegare la possibilità di discriminare suoni poco diversi fra loro di soli 3 Hz a frequenze prossime a 1000 Hz , e nel contempo dare una

ragione altrettanto semplice di fenomeni come i battimenti, i quali generati da due

frequenze ω1 e ω2, abbastanza vicine fra loro, di pari intensità, danno luogo alla sensazione di un suono diverso dai primi due avente frequenza intermedia pari a :

221 ωωω +

=

la cui ampiezza sia modulata alla frequenza più bassa

221 ωω −

=Ω

Figura 8 --Fenomeno dei battimenti


2 ACUSTICA FISICA Poiché il suono è un’onda, anche per esso si può definire una grandezza fisica che misuri la

quantità di energia trasportata dall’onda, che passa attraverso una sezione di area unitaria nell’unità di tempo. Tale grandezza fisica, denominata intensità sonora, si misura pertanto in W / m2. Nel caso semplice di onde sinusoidali (o di suoni puri), essa è proporzionale al quadrato dell’ampiezza dell’oscillazione dell’onda. A livello percettivo essa è determinante (anche se non in modo esclusivo, cfr. fig.6) per cogliere quello che chiamiamo correntemente il volume del suono

2.1 Le Grandezze Fisiche La propagazione del suono nasce, come si è detto, dalla propagazione di un onda di

pressione, che produce una compressione di uno straterello d’aria, seguito dalla sua rarefazione, secondo un andamento di tipo ondulatorio come illustrato dalla fig.2. in cui ad una fase di pressione positiva segue una fase di pressione negativa. Pertanto definiamo come pressione acustica il valore efficace della pressione, analogamente a quanto accade nei fenomeni elettrici:

2maxPPa = (2.1.1)

La quantità di energia irradiata da una sorgente sonora nell'unità di tempo è denominata potenza sonora Pw (W). La potenza sonora Pw emessa dalla sorgente viene irradiata, attraverso una determinata superficie S (o fronte d’onda), nel mezzo elastico attraverso cui è trasmessa, essa è pari al lavoro generato nello spostamento delle particelle d’aria in ogni unità di tempo, e risulta pari al prodotto della forza di pressione p, per la velocità di spostamento delle particelle v, intorno al punto di equilibrio. Con riferimento al modello di generazione sonora indicato in fig.2, la potenza sonora Pw può quindi essere correlata alla pressione sonora considerato che v = p/ρ c e che Pw = (p⋅S)⋅v si ottiene l’equazione: Pw = p⋅ (p/ρ c) S = (p²/ρ⋅c)⋅ S (W) (2.1) Per una sorgente che irradia uniformemente in tutte le direzioni (mezzo isotropo), ovvero in campo libero, il fronte d'onda S è pari alla superficie di una sfera (v. figura 1); alla distanza r dalla sorgente la potenza sonora sarà dunque pari a:

Pw = (p²/ρc) 4 π r² (2.1.2)

Si definisce, poi, intensità acustica (simbolo I) la potenza media trasmessa per unità di superficie nella direzione di propagazione dell’onda. Se si divide PW nella (2.1.2) per la superficie S= 4 π r² si ottiene :

cP

I eff

ρ

2

=

dove ρ è la densità del mezzo (in aria, a temperatura ambiente e a pressione atmosferica standard ρ= 1,21 kg/m3) e, al solito, peff è la pressione efficace e c è la velocità del suono nel mezzo. Questa relazione è valida sia per le onde sferiche, sia per quelle piane.


Considerando l’intervallo di valori assunti dalla pressione efficace, si nota che l’intensità acustica assume valori in un intervallo di valori molto ampio, andando da circa 10-12 W/m2 per la soglia di udibilità a circa 0.5 W/m2 per la soglia del dolore. Infatti :

peff ρc Ι (W/m2) soglia di udibilità 20 x 10-6 PA 411 kg s/m2 1 x 10-12 soglia del dolore 200 PA 411 kg s/m2 0.5

2.2 - La Diffusione Del Suono Negli Spazi Liberi Il suono messo negli spazi liberi è irradiato fuori dalla sorgente divenendo via via più debole

col crescere della distanza dall’origine, fino a divenire del tutto trascurabile.

Ritorneremo su questo argomento in un capitolo specifico, per ora osserviamo qualitativamente che l’energia prodotta da una sorgente sonora si diffonde, come in altri fenomeni fisici, con legge inversa del quadrato, parimenti la pressione sonora distribuendosi su di un’area, che ad ogni raddoppio del raggio (vedi fig. 1), si quadruplica si riduce di un quarto per ogni raddoppio della distanza.

Pertanto in uno spazio libero, considerato che (1.3.1) 1dB = 20 log10 P/P0

Se passiamo da una pressione P1 = 400 P0 ad una pressione P2 = ¼ P1= 100 P0

la sua misura in deciBel risultera’

punto 1 misura = 20 log10 (400) = 20 x 2.60 = 52

punto 2 misura = 20 log10 (100) = 20 x 2.00 = 40

2.3 - La Diffusione Del Suono Negli Spazi Confinati Quando il suono è diffuso in un ambiente confinato, esso si comporta in maniera del tutto

diversa da quanto accade in uno spazio aperto, in quanto il suono emesso dalla sorgente incontra nel suo percorso ostacoli (in particolare le pareti di confine), da cui è riflesso, assorbito o trasmesso all’esterno, in maniera non molto diversa da quanto accadrebbe ad un raggio di luce.

I raggi riflessi si comportano come se fossero prodotti da una nuova sorgente posta nel punto di riflessione, che viene detta “sorgente immagine”. Fino a che il suono emesso non viene


totalmente assorbito o trasmesso, subisce numerose riflessioni, sommandosi a quello che viene contemporaneamente emesso dalla sorgente iniziale, sommandosi ad esso.

Nel caso in cui le pareti siano prevalentemente riflettenti e la lunghezza d’onda del suono molto più piccole delle dimensioni dell’ambiente, il campo sonoro assume un andamento casuale, mentre se le dimensioni dell’ambiente sono comparabili con la lunghezza d’onda del suono, le frequenze corrispondenti ne sono rinforzate attraverso lo stabilirsi di onde stazionarie. Queste vengono a stabilirsi tra due pareti opposte dell’ambiente, che si comporta come una cavità risonante, in maniera simile alla cassa armonica di uno strumento musicale. Ciò accade quando le dimensioni dell’ambiente sono un multiplo intero della lunghezza d’onda del suono. Per un ambiente di forma rettangolare di lati A e B ed altezza H, si ha risonanza per onde, che abbiano frequenze date dalla formula seguente:

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

222

2 Hr

Bq

Lpcf

Dove p, q ed r possono assumere valori interi piccoli come 0,1,2 etc., ad esempio una stanza di dimensioni m 5 x m 9 x m 3, ha produce risonanza per le frequenze riportate nella tabella che segue:

f(Hz) λ (m) p q r 17.4 18.0 0 1 0 31.4 10.0 1 0 0 34.9 9.0 0 2 0 35.9 8.7 1 1 0 46.9 6.7 1 2 0 52.3 6.0 0 0 1 55.2 5.7 0 1 1 61.0 5.1 1 0 1 62.8 5.0 2 0 0 62.9 5.0 0 2 1 65.2 4.8 2 1 0 81.7 3.8 2 0 1 104.7 3.0 0 0 2 106.1 3.0 0 1 2 109.3 2.9 1 0 2

Tabella 1 - frequenze di risonanza di una camera di m 5x9x3

F requenze di risonanza

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Hz


Quanto sopra indica come le frequenze più basse siano ampiamente rinforzate, rendendo il suono percepito dall’ascoltatore molto diverso da quello prodotto dalla sorgente. Per tale ragione, al fine di correggere le distorsioni dovute a queste risonanze nell’ascolto domestico, gli audiofili inseriscono nell’ambiente i “bass trap”.

Alle frequenze più alte si può considerare il campo sonoro, come un campo diffuso, e sviluppare una descrizione dell’ambiente sonoro in base ad un calcolo fondato su un tale assunto.

2.4 - Il Riverbero La qualità del suono percepito dipende in maniera rilevante dalle caratteristiche

dell’ambiente in cui il suono si propaga. Quando un onda sonora si propaga in un ambiente chiuso subisce numerose riflessioni da parte delle pareti (che in parte trasmettono, in parte assorbono ed in parte riflettono il suono), fintanto che il suono non venga del tutto assorbito dall’ambiente o trasmesso all’esterno. Questa serie di riflessioni può durare da frazioni di secondo fino ad una quindicina di secondi circa.

Il tempo impiegato dal suono per ridurre la sua intensità di 60 dB al cessare dell’emissione da parte della sorgente , in tali condizioni l’energia sonora si riduce di circa 1/1.000.000.

Il tempo di riverbero dipende dalle dimensioni dell’ambiente e dalle caratteristiche di assorbimento del suono da parte dei materiali che lo compongono. Nel caso di campo totalmente diffuso il tempo di riverbero può essere determinato attraverso la formula di Sabine:

AVTr 16,0

= dove: Tr è il tempo di riverbero in secondi V è il volume dell’ambiente in m3 A è la superficie equivalente degli elementi assorbenti (m2). Se Si e �i sono le superfici dei diversi materiali presenti e i relativi coefficienti di assorbimento, risulta : A= S1 �1 + S1 �1 + Sn �n Il valore di a dipende dalle caratteristiche del materiale e varia da 0 a 1, quet’ultimo valore corrisponde ad una superficie totalmente assorbente, come una finestra aperta dalla quale non si può avere nessuna riflessione. La formula di Sabine è in genere sufficientemente approssimata, ma può subire notevoli scostamenti dalla realtà per ambienti molto vasti o molto assorbenti, numerose altre espressioni di Tr sono state proposte in proposito da altri autori.

2.5 Riverbero, Intelligibilità Ed Ascolto Della Musica Il tempo di riverbero ha una notevole influenza sull’intelligibilità della parola e sull’ascolto della

musica. Le caratteristiche dell’ambiente, quanto a tempo di riverbero, sono piuttosto contrastanti nei due casi. Per l’intelligibilità della parola è necessario che i tempo di riverbero non sia eccessivo, per evitare che i suoni relativi a sillabe successive si sovrappongano rendendo difficile la comprensione, d’altra parte un limitato riverbero è comunque necessario per rinforzare il suono in modo che sia udibile a sufficiente distanza in una sala piuttosto lunga. In pratica per avere una buona intelligibilità il tempo di riverbero non dovrebbe superare 1s, ed oltre i 2s la comprensibilità della parola viene rapidamente perduta.


Di converso l’ascolto della musica richiede tempi di riverbero più lunghi in modo che ci sia una transizione “morbida” tra un suono ed il successivo.

Il tempo di riverbero ottimale dipende quindi dall’uso e dalle dimensioni dell’ambiente come è indicato nella figura che segue.

Nella riproduzione domestica del suono, assumendo che il segnale emesso dalla sorgente

abbia le corrette caratteristiche, per avere un’adeguata riproduzione è necessario che l’ambiente in cui il sistema di riproduzione abbia caratteristiche di assorbimento adeguate, cosa che può ottenersi attraverso un’oculata disposizione di tappeti, tendaggi e suppellettili, ovvero opportuni sistemi correttivi come bass trap. Queste correzioni si impongono in quanto come si è visto le dimensioni dell’ambiente influiscono sulla riproduzione del suono ed in particolare rendono difficile riprodurre correttamente i toni bassi in una stanza troppo piccola.

2.6 - Mascheramento In genere due suoni di tono differente sono facilmente discriminati e riconosciuti come suoni

di tono diverso, tuttavia ciò è abbastanza facile se le frequenze sono molto diverse, più difficile se le frequenze sono vicine, in tal caso il suono più debole può risultare del tutto inudibile.

Può accadere così che un suono a 400 Hz ed alla pressione di 60 dB interferisca, in diversa misura, con la percezione dei suoni aventi frequenza compresa fra i 100 e i 4000 Hz. Sembra che ciò sia dovuto al fatto che un suono occupi una porzione della membrana basale, impedendo ad altri suoni vicini di essere elaborati dal sistema, in tal caso più intenso è il suono e più ampia l’area della membrana occupata.

Un fenomeno simile di durata temporanea si ha quando un suono di elevata intensità è seguito, abbastanza vicino nel tempo, da un altro più debole, quest’ultimo può non essere udito, se non trascorre un tempo sufficiente affinché il sistema possa recuperare.

2.7 - Spostamento Della Soglia Uditiva Un suono o un rumore particolarmente intenso o una prolungata esposizione in un ambiente

caratterizzato da elevati valori di pressione sonora sono in grado di provocare un innalzamento della

Figura 9 - Mascheramento


soglia uditiva rispetto a quella di riposo, seguito da un recupero della percezione uditiva che inizia al cessare dell'esposizione e si completa in circa 16 ore. In presenza di rumori troppo forti il muscolo stapediale tende a contrarsi, rendendo il timpano meno sensibile e proteggendo in tal modo l'orecchio dall'eccessivo rumore,: questo processo è chiamato riflesso stapediale.

Il riflesso stapediale entra in funzione ad intensità sonore superiori a 70-75dB, la contrazione riflessa del muscolo stapediale e del muscolo tensore del timpano aumentano la rigidità del sistema di trasmissione e proteggono l'orecchio interno da stimoli troppo intensi. Questo meccanismo però non è efficace in alcune situazioni:

• Adattamento in esposizioni croniche a stimoli sonori intensi

• Rumori impulsivi che non lasciano il tempo necessario per l''attuarsi del riflesso

In queste condizioni la coclea non è protetta da questo meccanismo fisiologico di difesa. A lungo andare, tuttavia, l’esposizione ripetuta conduce all’ipoacusia da rumore, che si manifesta come un’iniziale perdita di sensibilità uditiva inizialmente limitata a pochi dB e ad una ristretta gamma di frequenze, si estende

progressivamente a tutte le frequenze divenendo sempre più accentuata.

2.8 Ascolto Binaurale Gli esseri umani come tutti gli animali hanno la capacità di localizzare l’origine dei suoni

nello spazio, tale capacità fornita dall’evoluzione risultava fondamentale per localizzare le prede e sfuggire ai predatori, essa consente di individuare la direzione da cui un suono proviene e spesso anche la distanza della sorgente.

Quando un suono raggiunge le orecchie sono presenti piccole differenze di intensità e di fase tra le onde che raggiungono le due orecchie, nel caso in cui la sorgente sia di lato, posta cioè a 90 o 270 gradi, vale a dire esattamente di fronte ad un orecchio, vi è tra le onde percepite tra le due orecchie una differenza di fase di circa 700 �s, tale ritardo viene percepito come differenza di fase fra le due orecchie rispetto alla stessa forma d'onda.

E’ inoltre presente una live differenza di intensità, dovuta al fatto che una delle due orecchie è in ombra rispetto all’altra, a causa dell’ostacolo costituito dalla testa. Le differenze sono piccole fino a poco più di 1000 Hz (�=3,40m), ma aumentano notevolmente oltre questa soglia fino ad arrivare a uno sbalzo di quasi 20 dB sulle alte frequenze. In tal modo il sistema percettivo può facilmente localizzare la posizione di una sorgente che emette alte frequenze.

L’effetto ombra è molto efficace per onde di alta frequenza (e bassa lunghezza d'onda) per le quali l'ostacolo rappresentato dalla testa dell'ascoltatore è quasi insormontabile e determina un significativo decremento dell'energia sonora (intensità) che arriva all'orecchio più lontano dell'ascoltatore

L’effetto fase è efficace, invece, per onde di bassa frequenza (ed elevata lunghezza d'onda) per le quali l'ostacolo rappresentato dalla testa dell'ascoltatore è facilmente aggirabile.

La riproduzione stereo cerca, attraverso questi effetti di ricreare attraverso piccoli ritardi e

differenze di intensità tra i suoni percepiti, di dare all’orecchio una sensazione di spazialità della sorgente.

Figura 10 – Progressione nella perdita dell’udito


2.9 Effetto Haas Quando in un ambiente chiuso viene emesso un suono, saremo raggiunti prima di tutto dal

segnale proveniente direttamente dalla sorgente e in un secondo momento dalle riflessioni del segnale stesso sulle pareti della stanza. Questo ritardo è dovuto al fatto che il suono riflesso compie un percorso più lungo del segnale diretto. Se i due segnali arrivano con un piccolo ritardo l'uno dall'altro, viene percepito dal cervello un unico suono proveniente da una sola direzione. La direzione individuata dal cervello come quella di provenienza del suono è quella dell'onda che arriva per prima (questo vale anche se l'intensità della seconda onda è maggiore della prima) e per questo motivo questo effetto prende anche il nome di effetto di precedenza. Fin quando il segnale diretto e quello riflesso presentano un ritardo massimo di 35 ms, l’insieme viene percepito come un segnale unico, questo intervallo temporale viene definito come zona di Haas: [0 - 35ms]

Quando il ritardo fra i segnali eccede i limiti zona di Haas l’ascoltatore avverte due segnali distinti come effetto eco.

Per tale ragione, in ambienti di grosse dimensioni, è necessario ritardare opportunamente l’emissione del segnale dagli altoparlante più distanti, per impedire che questo raggiunga l’ascoltatore lontano prima del segnale diretto, impedendo l’individuazione della sorgente. Diversamente in un auditorium accadrebbe che l’ascoltatore a causa a causa dell’effetto precedenza, finirebbe per individuare come sorgente l’altoparlante piuttosto che l’oratore.

In tali ipotesi una altoparlante alla distanza di 20 m dal palco sorgente richiede un ritardo di 20/340 =58 ms, inoltre è necessario che l’altoparlante produca un suono di 10 dB più elevato di quello dell’oratore per dare l’illusione di provenire dall’oratore.

2.10 Distorsione La distorsione è un fenomeno di alterazione del suono nelle diverse fasi di

registrazione,riproduzione e diffusione, consiste in sostanza nelle differenze udibili tra il sono originale e quello riprodotto. La distorsione può essere causata da diversi fattori, quali l'amplificazione, la diffusione per mezzo di casse acustiche, il luogo dove avviene la riproduzione audio.

Sono conosciuti 2 tipologie di distorsione: ‐ distorsione armonica; ‐ distorsione d'intermodulazione

La prima è dovuta alla introduzione nel segnale riprodotto di un suono spurio prodotto dal sistema di riproduzione, che sommandosi al segnale originario ne distorce il contenuto in frequenza. La distorsione Armonica Totale (THD - Total Harmonic Distorsion) è la grandezza che misura, appunto, l'introduzione di un rumore ad opera di un dispositivo su un segnale audio che transita al suo interno.

La distorsione di intermodulazione, invece,è una distorsione che si aggiunge a quella armonica, nel caso di dispositivo non lineare, allorché il segnale d'ingresso è costituito da un segnale non sinusoidale, ovvero, quando si hanno più ingressi contemporanei diversi.

In questi casi, infatti, oltre alle armoniche dovute alla non linearità del componente, in uscita si hanno anche altri termini, chiamati prodotti di intermodulazione le cui frequenze sono combinazioni lineari delle frequenze presenti nel segnale o nei segnali d'ingresso.

In teoria un sistema perfettamente lineare dovrebbe riprodurre le onde in ingresso senza alterazioni se non di ampiezza, diversamente ciascun sistema è affetto da una sia pur limitata distorsione, la distorsione totale viene misurata attraverso le distorsioni delle diverse armoniche, ottenute raffrontando i valori efficaci (rms) dei segnali originali e di quelli dei segnali riprodotti, pertanto la THD può esprimersi come:

( ) ( )[ ]..........3)2(1 222 ararmonicaarmonicaTHD aaa Δ+Δ+Δ=


Il THD tuttavia rappresenta una misura alquanto grezza della distorsione in quanto, sistemi di riproduzione aventi lo stesso valore di THD possono riprodurre il suono in maniera nettamente

diversa l’uno dall’altro.

I sistemi a transistor inducono inoltre un altro tipo di distorsione dovuto all’accendersi ed allo spegnersi successivo dei transistor al passaggio del segnale che è per sua natura alternato, considerato che la tensione positiva del segnale è fornita da un transistor NPN, mentre quello PNP eroga quella negativa. Questi

dispositivi presentano tempi di commutazione finiti; esiste quindi il problema di raccordare fra di loro la fine dell’erogazione di corrente da parte di un transistor con l’inizio dell’erogazione da parte dell’altro. In classe A si cerca di eliminare il problema facendo circolare nei transistor comunque una corrente sia pur minima, nella classe AB si cerca di ridurre il problema adottando delle soluzioni di compromesso.

3 GlI STRUMENTI di RIPRODUZIONE SONORA e di MISURA 3.1 Il Microfono Il microfono costituisce il primo anello della riproduzione sonora ed il principale strumento di

misura del suono. Rappresenta il punto di ingresso del segnale nei sistemi di trasmissione radio, televisiva, telefonica, nei sistemi di amplificazione per usi concertistici o per conferenze.

Il microfono è un trasduttore, un dispositivo che cambia informazioni da una forma all'altra. Trasforma la pressione dell'aria in entrata in corrente elettrica, l'accuratezza di questa trasformazione, viene detta fedeltà. Una varietà di tecniche meccaniche possono essere utilizzate nella costruzione di microfoni. I due tipi più comuni sono i magneto-dinamici e quelli a condensatore variabile.

La funzione del microfono consiste, pertanto, nella trasformazione dell’energia meccanica trasferita alla membrana dalle vibrazioni prodotte dall’onda sonora, in oscillazioni elettriche.

Nel magneto-dinamico, comunemente chiamato dinamico, le onde sonore causano il movimento di un diaframma sottile per lo più metallico e di una bobina di filo ad esso collegata. La bobina è immersa in campo magnetico, in tal modo il movimento della bobina all'interno del campo produce un flusso di corrente. È un microfono molto economico e robusto, in grado di sopportare pressioni sonore molto elevate senza danneggiarsi.

La corrente viene prodotta dal movimento della membrana, e l’intensità di corrente è determinata dalla velocità di tale movimento. Questo tipo di microfono è noto come sensibile alla velocità.


Nel microfono a condensatore. il diaframma è montato vicino a, ma non a contatto, di una piastra rigida. Una batteria collegata ad entrambi i pezzi di metallo, produce una tensione, ed una carica elettrica tra di loro. La quantità di carica viene determinata dalla tensione della batteria, dall'area del diaframma, e dalla distanza tra i due. La quantità di corrente è essenzialmente proporzionale allo spostamento del diaframma, ed è così piccola, che deve essere amplificata prima di lasciare il microfono. Una varietà comune di questo tipo di microfono usa un materiale con una carica permanentemente per il diaframma, il quale non necessita di essere alimentato perché prepolarizzato, . Tale materiale è chiamato elettrete ed è solitamente un tipo di plastica (normalmente costituita da una pellicola di mylar, poliestere dello spessore di pochi decimi di mm) 2.

Il diaframma è, in buona sostanza, una membrana il cui compito è quello di farsi investire dalle vibrazioni e vibrare a sua volta. Buona parte della qualità di un microfono è decisa proprio dal diaframma, il quale deve essere il più leggero possibile. La massa (o inerzia) del diaframma, infatti, determina le sue cosiddette frequenze proprie, ossia la sua capacità di riprodurre più o meno fedelmente le vibrazioni da cui è investito. Se il diaframma fosse troppo pesante, le vibrazioni di debole intensità o con frequenze elevate non verrebbero captate, perdendo, quindi, una parte del suono prodotto. Se, invece, il diaframma è molto leggero, la sua fedeltà aumenta notevolmente, ma con essa, anche la sua fragilità.

Linearità, o distorsione. Questa è la caratteristica che determina il prezzo dei microfoni. Le caratteristiche di distorsione di un microfono sono determinate soprattutto dalla cura con cui è realizzato e montato il diaframma. I microfoni vengono prodotti in grosse quantità: i migliori vengono assegnati alle classi più alte, i peggiori vengono scartati.

Dal punto di vista della risposta al segnale sonoro, quindi microfoni presentano caratteristiche tra le più diversificate, che vanno valutate i rapporto alle specifiche condizioni di utilizzo.

I microfono dovrebbero teoricamente fornire una risposta uniforme su tutte le gamme di frequenza udibili, vale a dire dovrebbero garantire una conversione di pari qualità nella banda compresa tra 20 Hz e 20 KHz , corrispondenti al campo di udibilità limite dell’uomo, e quindi il diagramma di conversione tra la livello sonoro e segnale dovrebbe corrispondere ad una linea.

I microfoni moderni riescono a dare una risposta abbastanza prossima a questo requisito teorico, tuttavia una risposta uniforme a tutte le frequenze non è sempre desiderabile, può essere necessario, infatti, “filtrare” alcune frequenze in ambienti rumorosi, ovvero enfatizzare la riproduzione di altre, ad esempio nel campo musicale per esaltare le capacità vocali di un tenore o di un soprano.

2 Sfrutta la proprietà di alcune materie plastiche a base di fluoroderivati del carbonio di polarizzarsi elettricamente per riscaldamento a 100-300 ºC, fino al punto di rammollimento e di raffreddarsi all'interno di un elevato campo elettrico. Tale materiale funziona da strato di dielettrico M di un condensatore (con un'intercapedine I di aria). Funziona quindi come un microfono a condensatore, con il vantaggio di non avere bisogno di tensione continua di polarizzazione, ha però una sensibilità assai bassa, con elevata impedenza di uscita, il che ha posto problemi di amplificazione, poi risolti con amplificatori a transistori.

Figura 11 – Microfono dinamico


Una risposta in frequenza piatta è stato l'obiettivo principale dei produttori microfono per gli ultimi tre o quattro decenni. Negli anni Cinquanta, i microfoni erano di così scarsa qualità che i produttori di console hanno iniziato ad aggiungere equalizzatori a ciascun ingresso per compensare le distorsioni. Questo sforzo ha dato i suoi frutti al punto che la maggior parte dei microfoni professionali ora presentano una caratteristica sensibilmente piatta, almeno per i suoni provenienti dal davanti.

Problemi nella risposta in frequenza sono per lo più incontrati con i suoni provenienti da dietro il microfono.

I microfoni producono una piccola quantità di corrente, per essere utile per la registrazione o ad altri processi elettronici, il segnale deve essere amplificato di un fattore di più di mille. Qualsiasi rumore elettrico prodotto dal microfono sarà amplificato, quindi, anche una piccola quantità di rumore appare intollerabili. I microfoni dinamici sono essenzialmente privi di rumore, ma il circuito elettronico integrato nei tipi a condensatore è una fonte potenziale di problemi, e devono essere attentamente progettati e costruiti delle parti critiche. Il rumore comprende inoltre l’ingresso indesiderato di vibrazioni meccaniche attraverso il corpo del microfono, pertanto modelli molto sensibili richiedono supporti ammortizzati. La fonte più comune di rumore associato con i microfoni è il filo che collega il microfono, un preamplificatore microfonico è molto simile ad un ricevitore radio, perciò al cavo deve essere impedito di diventare un'antenna. La tecnica di base è di circondare i fili che portano la corrente e dal microfono con uno schermo metallico flessibile.

In un microfono, qualunque sia la tecnologia costruttiva, troviamo un diaframma vibrante ed un congegno di conversione delle vibrazioni in segnale elettrico. I principi di funzionamento fanno capo alle teorie della meccanica delle vibrazioni e dell’elettromagnetismo.

In genere un microfono non riceve solo i segnali che provengono da aree in asse con lo stesso, ma recepiscono anche con minore o maggiore intensità segnali con origine posta obliquamente. Si definisce pertanto direttività del microfono la capacità di recepire segnali sonori da ogni direzione o di discriminare fra le diverse direzioni di origine avendo una risposta selettiva rispetto ad esse. Questa caratteristica del microfono viene solitamente graficizzata in un diagramma polare, in tale rappresentazione un microfono omnidirezionale presenterebbe un diagramma circolare, un microfono unidirezionale avrebbe un diagramma cardoide, mentre sarebbe bilobato quello di un microfono bidirezionale. Spesso è possibile reperire microfoni con capsule intercambiabili, per rispondere alle diverse esigenze di ambiente e di riproduzione.

Una caratteristica, quindi, importantissima dei microfoni è la loro capacità di captare o meno un suono proveniente da una certa direzione rispetto al loro orientamento.

Questa caratteristica gioca un ruolo fondamentale nelle tecniche di registrazione, cioè nella decisione di quali e quanti microfoni usare e dove posizionarli. Per descrivere questa


caratteristica, si usano i diagrammi polari, che sono dei grafici che riportano la sensibilità del microfono a seconda della direzione da cui il suono proviene rispetto all’asse del diaframma.

Le configurazioni possono essere:

a) Omnidirezionale – riprende in tutte le direzioni allo stesso modo e con la stessa fedeltà. Ideale per riprese d’ambiente.

b) Bidirezionale - in questo caso il microfono è in grado di captare al meglio i suoni provenienti sia da dietro che da davanti ma risulta poco sensibile ai suoni provenienti dalle direzioni laterali

c) Cardioide – il nome deriva dalla linea a forma di cuore del diagramma. In questo caso i suoni provenienti da dietro il microfono non vengono captati. Ideale per riprese in cui si voglia riprendere una sorgente sola, in mezzo a più strumenti.

d) Super-cardioide – come il diagramma cardioide ma con caratteristiche di direzionalità accentuate. Tuttavia per stringere il diagramma anteriore bisogna accettare l'insorgenza di un piccolo lobo posteriore. Ciò implica un leggero aumento della sensibilità ai suoni provenienti da dietro al microfono.

e) Iper-cardioide – come il super cardioide ma con caratteristiche di direzionalità ancora accentuate. Da notare la presenza ancora maggiore del diagramma cardioide posteriore

f) Shot-gun – cosiddetto microfono a fucile, sfrutta il principio della riflessione per captare solo il suono della sorgente verso cui è puntato, anche a grande distanza. Il suo diagramma è fortemente direzionale.

Nell’angolo di ricezione utile il microfono non ha un comportamento uguale a tutte le frequenze, e sopra i 5 Khz di solito la riproduzione si presenta problematica, in quanto le dimensioni del microfono a quelle frequenze appaiono comparabili con la lunghezza dell’onda sonora, e pertanto lo stesso microfono costituisce un ostacolo alla propagazione del suono, producendo fenomeni di riflessione e rifrazione che distorcono il segnale. Una riproduzione più fedele può aversi allora con microfoni di più ridotte dimensioni, si trovano infatti in commercio microfoni del diametro di 1/8”, costruiti appunto per il rilievo di segnali ad alta frequenza.

Il decibel è forse la misura più usata in acustica, esso esprime secondo una scala logaritmica in base 10, il rapporto fra due grandezze omogenee. Ricordiamo che per definizione il logaritmo di un certo numero in una certa base, è l’esponente che

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Suono e Rumore