Appunti completi acustica e illuminotecnica perfetti

CAPITOLO 1

EMISSIONE: meccanismo con cui una sorgente sonora provoca un movimento oscillatorio in un mezzo elastico

PROPAGAZIONE: meccanismo con cui il movimento si trasmette e si propaga attraverso il mezzo

RICEZIONE: meccanismo con cui il suono è rilevato e trasformato in sensazione fisiologica o in segnale

In generale, quando una SORGENTE SONORA può essere vista come un corpo avente una certa massa, soggetto a vibrazioni meccaniche. La più semplice che si possa pensare è la molla:

X(t) = A cos(ωt + φ)

ω = √_K/_M

OSCILLAZIONI LIBERE

Oscillazioni di un sistema al quale viene comunicata una eccitazione iniziale e che poi è lasciato libero di oscillare

ONDA SONORA

La perturbazione è un fenomeno ondulatorio costituito da una variazione di pressione, cioè da un’onda di pressione, che si propaga nello spazio. Quando non si propagano le particelle, ma si propaga la perturbazione.

c²p/dx² = 1/c² · d²p/dt²

EQ. D’ONDA (Onda piana in x)

p = f(t - x/c) + g(t + x/c)

SOLUZIONE GENERALE EQ. D’ONDA

_{ONDA PROGRESSIVA ONDA REGRESSIVA}

L' ONDA SONORA quindi non è altro che un’onda di pressione con caratteristiche tali da poter essere percepita dall’ uomo

VELOCITÀ DEL SUONO

(1) GAS (solo onde longitudinali)

c = √γRT₀

γ = Cp/cv R = 287 [^J/_{kg K}] costante dei gas T₀ temperatura assoluta

c_aria = 331,2 + 0,6 T₀ (°C)

Nell'acustica applicata si utilizzano diversi livelli sonori:

• livello di pressione
• livello di potenza
• livello di intensità

LIVELLO DI PRESSIONE SONORA

L_p = 10 log₁₀ ^p2/_p0² [dB]

p₀ = 2 · 10^-5 soglia di udibilità

POTENZA SONORA

La potenza sonora può essere definita come l'energia per unità di tempo (emessa da una sorgente sonora) si esprime in [W]

La potenza sonora, a differenza della pressione, caratterizza la sorgente sonora, mentre la pressione caratterizza l'onda emessa dalla sorgente

LIVELLO DI POTENZA

L_w = 10 log₁₀ ^W/_W0 → W₀ = 10^-12 [W]

Analisi per bande di frequenza

L'analisi di Fourier avviene analizzando lo spettro di un onda sommando di 1 Hz alla volta. Ciò non è sensibile in pratica in quanto sarebbe troppo oneroso e tantomeno utile nella acustica applicata in quanto l'organo uditivo umano non è così selettivo. È per questo che risulta più conveniente effettuare l'analisi per bande di frequenze:

• Bande di ampiezza costante
• Bande di ampiezza percentuale

Prima di analizzare i due tipi di analisi andiamo a definire una banda di frequenza:

Banda di frequenza

È semplicemente un intervallo di frequenze. Ogni banda è caratterizzata da:

• frequenza di taglio superiore f_sup
• frequenza di taglio inferiore f_inf
• larghezza di banda Δf = f_sup - f_inf
• frequenza nominale f_c

nel caso in cui il rumore non sia stazionario

LIVELLO EQUIVALENTE CONTINUO

Livello di pressione sonora, valutato con la curva A, di un suono COSTANTE, che in un intervallo di tempo definito

esprime l'individuo alla stessa energia di quello variabile

SUONO COSTANTE

SUONO VARIABILE

STESSA ENERGIA

L_eq,A = 10 log₁₀ [¹/_T ∫₀^T 10^L_pA(t)/10 dt ] [dB(A)]

MEDIA DI L_pA

Il livello sonoro per un'onda cilindrica sarà

L_p(r) = (L_W - 8) - 10 log(r)

∆L_p = - 3 dBse raddoppia la distanza

SORGENTE AD EMISSIONE EMICILINDRICA

Una sorgente lineare indefinita che emette onde sonorei cui fronti d'onda sono semicilindrici con assiali con la sorgente

I"(r) = W/πrL

L_p(r) = (L_W - 5) - 10 log(r)

Nella propagazione in campo libero si usano questi termini:

• SORGENTE SPECIFICA: sorgente identificabile che contribuisce la causa del disturbo
• RUMORE RESIDUO: rumore che si rileva quando si esclude la sorgente specifica
• RUMORE AMBIENTALE: rumore prodotto da tutte le sorgente in un dato luogo e tempo
• LIVELLO DIFFERENZIALE RUMORE: differenza tra livello di rumore ambientale e quello residuo

VOCE UMANA (SORGENTE)Direzionalità trascurabile fino ai 2000 Hz

PANNELLI FORATI

Sono formati da un gran numero di risonatori acustici, costituiti da cavità comunicanti con l'ambiente attraverso un foro.

COME FUNZIONA:

• Funzionano grazie alla risonanza nei risonatori acustici, chiamati RISONATORE ACUSTICO DI HELMHOLTZ
• Suono incidente fa vibrare l'aria nel collo del risonatore (massa vibrante) che è accoppiata all'aria nella cavità (elemento elastico)
• La vibrazione è dissipata smorzata a causa delle dissipazioni vischiose
• La dissipazione è max alla _fo di risonanza

_fo = _C/_2π √(_S/_V(_L+0.8D))

DOVE ASSORBE:

Generalmente assorbono bene alle MEDIE FREQUENZE (400÷2000Hz)

• _fo = 5.4 ^P%/_{(L+0.8D) H SPESSORE INTERCAPEDINE}

CAPITOLO 5

APPROFONDIMENTI SUL FONOASSORBIMENTO

SULL’ACUSTICA DELLE SALE

SUONO NEGLI AMBIENTI CHIUSI

Il problema del suono negli ambienti chiusi è fondamentale in quanto il suono la maggior parte della sua vita la vive in spazi chiusi.

Il problema fondamentale è che in ambienti chiusi oltre al suono diretto il ricevitore percepisce anche quello riflesso che gli si sovrappone

TIPI DI INTERAZIONI DEL SUONO

Il suono può interagire con le superfici che delimitano l’ambiente in questo modo:

• ASSORBIMENTO
• RIFLESSIONE SPECULARE
• RIFLESSIONE DIFFUSA
• DIFFRAZIONE

REQUISITI ACUSTICI

In particolare ci andiamo ad occupare di sale per lo spettacolo, cioè ambienti che sono adibiti a particolari funzioni acustiche.

Sono necessarie:

1. QUALITÀ ACUSTICA
2. SCELTA DI MATERIALI NON TRADIZIONALI PERCHÉ MENO INFIAMMABILI

Analizzeremo nel dettaglio una particolare sala per lo spettacolo:

SALA PER LA MUSICA

1. ESIGENZA DEL PUBBLICO → buon ascolto
2. ESIGENZA ESECUTORI
   • necessità sentire proprio strumento
   • necessità sentire altri gruppi strumentali
   • necessità di buona "risposta" della sala
3. EFFETTI DELLA SALA
   • attenua l'energia per assorbimento
   • aggiunge il reverbero
   • modifica lo spettro

Per completare l'analisi del suono è necessario tenere conto anche della SPAZIALITÀ.

L'ascoltatore non percepisce le singole riflessioni separatamente ma elabora una sensazione globale che è detta SPAZIALITÀ. Ha 2 aspetti importanti:

• ESTENSIONE DELLA FONTE SONORA IN UN AMBIENTE CHIUSO (sembra piú ampia)
• IMPRESSIONE DI ESSERE IMMERSI NELLA MUSICA IN UN AMBIENTE CHIUSO

Alcuni parametri a titolo di esempio:

1. LE (Lateral Efficiency)

   LE = ^80ms∫₂₅ p²(t) dt / ^80ms∫₀ p²(t) dt

   RISPOSTA DI UN MICROFONO FORTEMENTE DIREZIONALE

   RISPOSTA ALLO STESSO SEGNALE RILEVATO NELLO STESSO PUNTO CON MICROFONO OMNIDIREZIONALE

2. RASTI