acustica architettonica nella storia

Acustica architettonica nella storia

La teoria e la scienza acustica che si è sviluppata a partire dall'800 non ha nulla a che vedere con ciò che la scienza (conoscenza) antica aveva elaborato. L'acustica moderna ha smentito gran parte delle teorie precedenti, le quali tuttavia hanno avuto un condizionamento forte nell'allestimento di certi spazi (in particolare dei teatri, quindi luoghi deputati all'ascolto della parola e della musica) e hanno avuto dei risultati in termini acustici di altissimo livello.

Da Vitruvio in poi l'uomo si è basato su una concezione intuitiva dell'acustica, ma con buoni risultati. Abbiamo infatti un enorme patrimonio, che è stato costruito sulla base di conoscenze per noi oggi errate, eppure hanno permesso di arrivare a risultati eccezionali che neppure architetti e ingegneri attuali riescono a raggiungere pur applicando tutte le regole e i calcoli possibili per la progettazione acustica dello spazio.

Esempi di ricostruzione di teatri

Teatro "La Fenice" a Venezia

Ad esempio, la ricostruzione del teatro "La Fenice" a Venezia. L'attuale teatro è stato completamente ricostruito dopo un incendio (1995) che ha devastato tutta la sala del teatro. Assieme all'elemento fisico dello spazio si era persa anche l'acustica. Alcuni volevano ricostruire il teatro in forma contemporanea, abbandonando la memoria antica del teatro precedente; altri invece volevano ricostruire ciò che c'era prima.

Teatro Piccolo di Milano

Altro esempio, la ricostruzione del teatro Piccolo di Milano. Ci si accorse subito che l'acustica era pessima: le pareti erano rivestite di vetro (materiale riflettente i suoni), quindi si tolsero queste pareti.

Riverbero

Il riverbero è una caratteristica che tutti gli ambienti chiusi hanno. È pari a zero solo negli spazi aperti. Fenomeno di rimbombo dovuto a riflessioni multiple del suono sulle pareti di un ambiente. È la riflessione che il suono ha contro le superfici dello spazio: le onde sonore sbattono contro le superfici dell'ambiente. Le onde sonore vengono trasmesse dall'aria: è l'aria che crea l'onda, perché l'aria viene messa in movimento attraverso un modo ondulatorio che infrangendosi contro le superfici queste onde vengono riflesse in tutte le direzioni, a seconda della forma e dei materiali delle superfici.

Il tempo di rimbombo (o di riverbero) è la durata della coda sonora dei suoni emessi in un ambiente. È la durata del suono che si prolunga dopo che la fonte sonora ha cessato di emettere il suono. Il riverbero crea un allungamento del suono. Si ha quando il suono viene prolungato oltre la sua cessazione. Un ambiente si qualifica come riverberante o rimbombante se tale tempo supera 2÷3 secondi; i suoni tendono allora a impastarsi fra loro, per cui il parlato diventa poco comprensibile e la musica assume uno sgradevole carattere "legato"; un ambiente di tale genere è inadatto, per esempio, ad attività teatrali e, peggio che mai, musicali. La necessità di contenere il tempo di rimbombo entro 2/3 secondi è uno degli elementi fondamentali per far sì che un ambiente sia utilizzabile. Per un ambiente destinato al parlato (ad esempio aula universitaria) 2/3 secondi sono troppi e le parole non sono chiare.

Il suono si distribuisce in tutte le direzioni a partire dalla fonte sonora, sbatte contro le superfici creando un suono riflesso. Noi percepiamo anche un suono diretto: le onde sonore che partono dalla fonte sonora vanno direttamente al nostro orecchio. Suono diretto e suono riverberato arrivano dopo due tempi diversi. La differenza tra questi due determina il riverbero. Le onde si riflettono sulle superfici della stanza e arrivano alle nostre orecchie sovrapponendosi al suono diretto e creando un prolungamento del suono perché arrivano qualche secondo dopo. Il tempo in cui le onde riflesse percorrono lo spazio è il tempo di riverbero. L'onda sonora si dissipa perché colpendo le superfici dell'ambiente perde di forza, cioè viene riflessa e in parte anche attutita: ogni superficie si comporta sia come superficie di riflessione sia come superficie di assorbimento del suono stesso. Dopo un certo numero di riflessioni l'assorbimento ha fatto sì che non sia più possibile al suono di riflettersi ulteriormente e quindi decade. Quando il suono perde ogni sua forza e non è più udibile dall'orecchio il suono cessa e quindi cessa anche il riverbero.

La percezione delle onde riflesse si sovrappone al suono originario in un tutto di continuità: il prolungamento del suono avviene subito perché le onde riflesse arrivano a chi ascolta contemporaneamente o appena dopo la fine del suono originario. È come se il suono si prolungasse oltre la sua cessazione. Nell'eco c'è un piccolo distacco tra suono originario e suono riflesso. L'orecchio in questo caso percepisce due suoni distinti.

Eco

Il suono riflesso è percepito come un secondo suono, distinto da quello emesso. Avviene quando, una volta che il suono emesso si interrompe, il suono stesso ritorna indietro con una frazione di distanza rispetto al suono emesso, e noi percepiamo il suono di ritorno come un secondo suono. Si ha in ambienti enormi perché la distanza percorsa dal suono tra la fonte e la prima superficie che trova è talmente tanta da utilizzare qualche secondo per tornare alla fonte, facendoci percepire una pausa tra i due suoni.

Fenomeno acustico per il quale un suono, riflettendosi contro un ostacolo, può tornare a essere udito nel punto in cui è stato emesso. Perché ciò si verifichi è necessario che vi sia una distanza opportuna tra la sorgente sonora e la superficie riflettente; infatti, non riuscendo l'orecchio umano a percepire suoni distinti che si susseguono a intervalli minori di circa 0,1 secondi, occorre che tra l'istante in cui il suono cessa di essere emesso e l'istante in cui arriva il suono riflesso sia trascorso almeno tale tempo, cioè tra la sorgente sonora e la superficie riflettente vi sia, nell'aria, almeno una distanza di 17 m (essendo la velocità di propagazione del suono nell'aria uguale a circa 340 m/s). Tale distanza minima è sufficiente a produrre l'eco solo se il suono è di brevissima durata. L'eco si avverte tanto più distintamente quanto maggiore è la distanza tra la sorgente sonora e la superficie riflettente. Se il suono viene prodotto tra due superfici all'incirca piane e parallele, il suono riflesso dall'una torna a riflettersi sulla seconda, quindi di nuovo sulla prima, e così via; si ha la cosiddetta eco multipla, per la quale un breve suono può essere udito più volte.

Aristotele e l'eco

Aristotele, nel trattato “De Anima” scrive: “Come abbiamo detto, non tutte le cose che vengono colpite emettono suono; ad esempio la lana se viene battuta non produce alcun suono, come invece il bronzo e in generale tutte le cose che sono lisce e compatte [...]. L'eco si produce quando una massa d'aria viene fatta rimbalzare da altra aria che fa massa perché è all'interno di una cavità che la limita e ne impedisce la dispersione, come fosse una palla. A quanto pare l'eco si produce sempre, ma non sempre è udibile. Quello che accade al suono pare essere analogo a ciò che accade alla luce: la luce è sempre riflessa (altrimenti la luce non sarebbe diffusa ovunque, ma al di fuori di ciò che è illuminato dal sole ci sarebbe ombra); ma la luce non si riflette allo stesso modo in cui viene riflessa dall'acqua, dal bronzo e da altre superfici lisce; cosicché non sempre produce l'ombra, che è il segno che definisce la luce.”.

Fa delle considerazioni sul tipo di riverbero che può essere generato da diverse superfici. Anticamente eco e riverbero erano considerati sinonimi. Fa un parallelismo tra le onde sonore e la luce: il suono è come la luce (viene riflessa dai materiali). Come la luce viene riflessa in maniera diversa a seconda del materiale che colpisce, così anche il suono. Queste osservazioni sono valide anche oggi: ogni materiale riflette i suoni in maniera diversa (legno, intonaco e stoffe assorbono bene il suono e riducono il riverbero).

Il contributo di Vitruvio

La conoscenza acustica sviluppata dagli antichi trattatisti come Aristotele viene ripresa anche da Vitruvio, il quale ha prodotto un trattato e si rifà alle teorie aristoteliche. Nel “De Architectura” scrive: “D'altra parte la voce come il respiro fluisce nell'aria ed è in atto quando diviene sensibile all'udito. Essa si muove in un numero infinito di giri circolari come le innumerevoli onde circolari che appaiono quando un sasso è lanciato in uno specchio d'acqua calma e che si espandono senza fine dal centro se non sono interrotte”.