Adams, Calabrese e le tre pareti. (*)

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MarioBon
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#1 Messaggio da MarioBon »

Le condizioni al contorno sono essenziali per interpretare i risultati degli sperimenti. Lo sono ancor di più quando di tratta di simulazioni.

Commenti all’articolo di Adams:
“Time Dependence of loudspeakers Power Output in small rooms” spesso citato da Fabrizio Calabrese a sostegno del "problema delle tre pareti".


Questo articolo (che in italiano titola:Dipendenza dal tempo della potenza di uscita in piccoli ambienti) è stato presentato da Glyn Adams nel 1988 e pubblicato l’anno dopo.
Questo articolo riporta il risultato di una simulazione (non di misure) eseguita in certe condizioni e applicando delle semplificazioni che, alla fine, non rappresentano le effettive condizioni d’uso. Cominciamo dall’introduzione dove si legge:
Adams, traduzione ha scritto:“L’estensione dei risultati (ottenuti) in questo modo per le pareti vicine a quelli delle pareti lontane è sfortunatamente erroneo perché fallisce nel tenere conto del fatto che le sei pareti della stanza formano una camera risonante. Le risonanze della camera hanno influenzano significativamente la potenza di uscita delle sorgente sonora ed in particolare alle basse frequenze.”
Quindi Adams premette che i risultati che sta per mostrare non tengono conto delle onde stazionarie dell’ambiente. Ma vediamo l’ambiente simulato da Adams: la stanza ha dimensioni 6x5x3.5, le pareti presentano un coefficiente di riflessione pari a 0.9 (fonoassorbimento del 10%) e la sorgente è posta in angolo alla distanza di 1 metro dalle tre pareti confluenti. Il tempo di riverberazione calcolato con l’espressione di Eyring (con il 10% di fonoassorbineto medio) risulta di 1.2 secondi (Adams dice circa 1 secondo). La posizione della sorgente, equidistante dalle pareti, nella pratica è la peggiore immaginabile.
Quindi l’ambiente:
- ha un altezza di 3.5 metri che non è usuale almeno in Europa,
- il tempo di riverberazione è il doppio (o più) di quello consigliato
- la sorgente è posizionata come peggio non si può.
Queste condizioni non possono essere considerate “normali”. Manca la posizione del punto di misura. Infatti Adams valuta la potenza acustica nell’ambiente e non la risposta in frequenza in un punto quindi il punto di ascolto non ha importanza. Questo perché nella simulazione di Adams non ci sono le onde stazionarie. Nella realtà interessa determinare la risposta in frequenza del sistema nel punto di ascolto.
I risultati di Adams non sono riferibili alle effettive condizioni d’uso: riguardano una sorgente omnidirezionale posta nella peggior posizione possibile in un ambiente poco adatto alla riproduzione della musica e senza tenere conto delle onde stazionarie.
Ne segue che i risultati proposti da Adams, come questo che segue:
Immagine
Non sono praticamente utilizzabili e rappresentano solo un esercizio matematico su un modello incompleto. In buona sostanza i "problema delle tre pareti", nei termini proposti, non esiste. Ma anche se i risultati di Adams fossero validi ci sarebbe da chiedersi: cosa succede se si posiziona la sorgente un modo diverso in un ambiente diverso? A questa domanda aveva già risposto Allison nel 1976 mostrando che la risposta in ambiente dipende sia dalla posizione della sorgente che dalla posizione dell’ascoltatore. Le conclusioni di Allison fanno parte dell’esperienza giornaliera di chiunque possieda un sistema di riproduzione.

Per il calcolo Adams utilizza la tecnica del ray-tracing che vale quando la lunghezza d'onda è piccola rispetto alle dimensioni dell'ambiente, il campo riflesso è perfettamente diffuso ed in assenza di onde stazionarie. Poi però sceglie di operare proprio alle basse frequenze dove il metodo non è applicabile e, per superare l'ostacolo, trascura le onde stazionarie.

Adams sostiene che l’andamento delle potenza acustica nei primi istanti di radiazione è molto vicina a quella simulata con il suo modello semplificato. Se anche fosse, l’apparato uditivo non valuta solo la potenza acustica.
All’ascoltatore
- prima arriva il suono diretto (con le caratteristiche primarie del suono)
- poi trascorre l’ITG (ritardo tra suono diretto e prima riflessione)
- poi arriva la prima riflessione
- poi ancora (distanziate nel tempo) le riflessioni successive.

L’effetto, sulla qualità dell’ascolto, della prima riflessione proveniete da una (una) parete liscia (che genera comb-filtering) o diffondente (che non lo genera) è diversa. Così come è profondamente diversa la sensazione prodotta, alle basse frequenze, causata dalle onde stazionarie.

Conclusioni
L'articolo di Adams ha un interesse accademico ma i risultati, per sua stessa ammissione, non sono applicabili alla realtà perché non rappresentano le effettive condizioni d’uso. Anche dal punto di vista teorico-matematico ci sarebbe da discure.
Per concludere, prendere stralci dell'articolo di Adams ed elevarli a principi per giudicare i sistemi di altoparlanti (chissà perchè solo del tipo "a torre") è una forzatura ingiustificata. Bata leggere l'intero articolo per rendersene conto.

P.S. se qualcuno vuole larticolo in questione, visto che non posso pubblicarlo sul mio sito, glielo leggo per telefono.
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Dindy
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Re: Adams, Calabrese e le tre pareti.

#2 Messaggio da Dindy »

SDENG!
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Re: Adams, Calabrese e le tre pareti.

#3 Messaggio da MarioBon »

Continuiamo ad analizzare l'articolo di Adams.
Immagine
Adam prende una sfera pulsante e la pone all'interno di un ambiente chiuso di forma parallelepipeda.
La potenza acustica vale (nella forma più generale possibile):
Immagine
Il risultato è un numero che non dipende dalla posizione perchè rappresenta tutta la potenza presente nell'ambiente. Come si vede per ottenere la potenza si deve calcolare un integrale triplo sulle tre dimesioni. I limiti di integrazione definiscono i limiti dell'ambiente. Viene integrata la pressione elevata al quadrato (divisa per l'impedenza di radiazione Z(x,y,z)). La pressione dipende dal punto dove viene misurata (e infatti dipende da x,y,e z). Il risultato non dipende dalle coordinate perchè è uno scalare. Per fortuna non abbiamo bisogno di fare il calcolo perchè tutta la potenza che possiamo trovare nell'ambiente è pari alla potenza erogata dalla sorgente meno la potenza che viene assorbita dalle pareti.
Pambiente = Psorgente - Passorbita
Questa espressione è indipendente dalla forma dell'ambiente purchè sia chiuso. Svluppando questo calcolo si giunge alla espressione di Sabine per il tempo di riverberazione.
Se le sorgenti sono due (o più) tutte in fase, la potenza immessa nell'ambiente è pari alla somma delle potenze delle singole sorgenti.
Se le sorgenti sono due ma in controfase la potenza immessa nell'ambiente è nulla bassa frequenza e quella che c'è è determinata dalla distanza tra le due sorgenti. E allora come è possibile che i sistemi a dipolo (come gli elettrostatici) producano, in ambiente, le basse frequenze? Perchè l'ascoltatore non sente la potenza acustica ma la pressione nel punto dove si trova (e basta spostare i dipolio spostare il punto di ascolto per rendersene conto).

E quindi cosa rappresenta questo grafico proposto da Adams?
Immagine
In ascisse c'è la frequenza ed in ordinata la potenza acustica. Secondo Adams rappresenta la potenza acustica presente nell'ambiente (non c'è un "punto di misura") nei primi istanti.
Tale potenza, in qualsiasi istante, deve essere uguale alla potenza erogata dalla sorgente meno la potenza assorbita dalle pareti quindi quel buco esiste solo se:
- la sorgente non emette potenza a 100 Hz
- le pareti della stanza sono fortemente assorbenti a 100 Hz
In realtà il "buco" appare perchè il calcolo delle simulazione è stato fatto in un certo modo.
Ciò non toglie che la risposta in frequenza di una sorgente posta in un ambiente chiuso presenti dei picchi e dei buchi ma questi sono presenti nella risposta in frequenza e non necessariamente nella risposta in potenza (tranne i due casi citati).
Ribadisco ancora una volta che le considerazioni energetiche hanno la precedenza su qualsiasi altra considerazione. In questo caso in modo particolare.
Ne segue che l'articolo di Adams, per quanto riguarda le effettive condizioni d'uso, non ha alcuna applicazione perché non considera le onde stazionarie mentre, in generale, porta a conclusioni in contrasto con il principio di conservazione dell'energia.
Ma se vogliamo rincarare la dose possiamo dire che l'ambiente considerato da Adams presenta un modo a 98 Hz e due modi coincidenti a 102 Hz. Il "buco" a 100 Hz è quindi calcolato trascurando tre modi normali molto vicini (ma questo rientra nella sfiga). Se non bastasse una sorgente posta a 1 metro da tre pareti confluenti dovrebbe originare un "buco" nella risposta in frequenza a 86 Hz e non a 100 Hz (almeno lungo l'asse di simmetria).
Quindi quel grafico (e tutti gli altri) cosa rappresentano? Il risultato di una simulazione che non ha nulla a che fare con l'acustica di un ambiente chiuso.
Tra tanti articoli che si leggono sul JAES questo è il meno adatto per trarre conclusioni generali.
Esiste un "problema delle tre pareti"? se esiste non è certo rappresentabile nei termini proposti da Adams. Per fortuna quando ha pubblicato l'articolo non lavorava più in B&W (che ha lasciato nel 1986).
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Re: Adams, Calabrese e le tre pareti.

#4 Messaggio da MarioBon »

Chi ha scritto questo?
Immagine
(tratto da "Uno Squillo di Tromba" pubblicato da Stereoplay)
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Re: Adams, Calabrese e le tre pareti.

#5 Messaggio da MarioBon »

Dato che fare i conti si può...nei due grafici che seguono è riportata l'impedenza di radiazione di una sfera pulsante (che a bassa frequenza equivale ad un diffusore acustic) in alcune situazioni:
Primo grafico:
nero: distanza dalle tre pareti pari a 1 metro (come Adams, "buco" a 86 Hz circa)
rosso: distanza dalle tre pareti di 0.5, 1 e 1.5 metri.
Si noti che, alterando le distanze dalle pareti, il "buco" è scomparso e la risposta che ne verrà (prodotto della velocità di volume della sorgente per l'impedenza di radiazione) presenterà delle variazioni sensibili ma non così "traumatizzanti". Si noti anche che le tre distanza sono multiple tra loro e questa, come è noto, in un ambiente chiuso non è una situazione favorevole.
Secondo grafico:
La sorgente è posta a 30 centimetri da 1, 2 e 3 pareti. Ogni parete provoca un aumento dell'impedenza di radiazione che corrisponde a "concentrare" la potenza acustica in uno o spazio via via più ridotto. A causa dell'aumento del fattore di direttività che ne deriva, la potenza acustica, nello spazio limitato dalle pareti, aumenta a passi di 3 dB (come atteso). Il "buco" è, come atteso, a circa 280 Hz.
Immagine

Questi grafici possono essere riferiti ai nostri diffusori sistemati nel soggiorno domestico? no.
Ciò potrebbe essere possibile sono se le restanti tre pareti fossero lontanissime, tanto lontane da produrre un suono riflesso ininfluente. Purtroppo le sei pareti vanno considerate tutte e vanno considerate anche le onde stazionarie che vengono generate e che rendono "poco utili" i grafici appena visti.

Conoscere l'impedenza di radiazione di una sorgente in prossimità di ampie pareti riflettenti è utile (nello svolgimento di certi cacoli) ma non ha una applicazione pratica diretta.
Appena ho tempo scriverò un programma per simulare la risposta SPL di una sorgente in un ambiente parallelepipedo in funzione della posizione della sorgente e della posizione dell'ascoltatore.
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Re: Adams, Calabrese e le tre pareti.

#6 Messaggio da Grisulea »

Non ci perderei troppo tempo Mario. Su rew già c'è ed è estremamente attendibile almeno sotto gli 80 hz. Basta ed avanza a seppellire la teoria strafalcione delle tre pareti. Se ancora qualcuno ci crede....peggio per lui. Persino "il nostro" non la usa a favore dello spargere di casse in mezzo ai cogl. Aspetto ancora risposta, per i grafici che avevo postato, di come mai con dei sub in angolo, la teoria triparetica non funziona. Che sia sbagliata???
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Re: Adams, Calabrese e le tre pareti.

#7 Messaggio da MarioBon »

80 Hz sono pochini. Si può arrivare fino (e oltre) la frequenza di Schroeder (anche 300 Hz per i piccoli ambienti).
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Re: Adams, Calabrese e le tre pareti.

#8 Messaggio da Grisulea »

Arriva a circa 200. Ho detto 80 perché l'ho verificato su alcuni ambienti ed è attendibile. Sopra non ho controllato, diventa troppo difficile, più la frequenza sale e più van considerati anche gli oggetti contenuti. Concordi?
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Re: Adams, Calabrese e le tre pareti.

#9 Messaggio da Grisulea »

Come sempre l'amico si mette a grattare superfici lisce e rilancia con "la tromba". Cosa centra con come si propaga il suono in ambiente chiuso lo sa solo lui. Per il resto invito i seguaci a fare due simulazioni in rew. La teoria viene smentita in tre secondi. Basta volerci provare. Nessuno ovviamente risponderà come nessuno rispose sul conteggio della astine della camera anecoica. Come lui non rispose sui grafici che avevo postato. Peccato per voi, fate come credete. Però non chiedetevi come mai alzandosi la rif cambia alla faccia delle tre pareti. Le tre pareti sono una parte del problema, inutile sapere cosa succede senza considerare le altre e senza considerare dove ci si trova rispetto alla sorgente. Per il resto portare a dimostrazione di teorie errate i risultati raggiunti con le trombe non centra nulla con il problema. Fare un sistema ben suonante ormai è una operazione da gatto randagio ( senza chiamare in causa il mio.....che, ormai istruito, ne sa di più).
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Re: Adams, Calabrese e le tre pareti.

#10 Messaggio da MarioBon »

Grisulea ha scritto:Arriva a circa 200. Ho detto 80 perché l'ho verificato su alcuni ambienti ed è attendibile. Sopra non ho controllato, diventa troppo difficile, più la frequenza sale e più van considerati anche gli oggetti contenuti. Concordi?
Sicuramente i modi che coinvolgono 4 e 6 pareti sono sensibili al mobilio. Comunque il programma lo scriverò lo stesso poi si confronteranno i risultati.
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