Fabrizio Calabrese e le relazioni di Hopkins-Stryker

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Fabrizio Calabrese e le relazioni di Hopkins-Stryker

#1 Messaggio da MarioBon »

Immagine
la relazione di Hopkins-Stryker è giusta o sbagliata?
Il sig. Fabrizio Calabrese ha avuto quasi un anno per pensarci e per consulare i suoi oltre 800 libri r migliaia di articoli.
Dal momento che viene riportata su tutti i testi che trattano di acustica architettonica dobbiamo pensare che sia corretta (almeno finchè qualcuno non dimostra il contrario).
Ne sono state date delle versioni modificate per tenere conto di situazioni perticolari ma la sostanza non cambia.
Dato che la spiegazione non sarà breve ho aperto questo 3D per raccontare come stanno le cose sperando di essere compreso dal maggior numero dipersone possibile.
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Re: Fabrizio Calabrese e le relazioni di Hopkins-Stryker

#2 Messaggio da MarioBon »

Suono diretto e suono riflesso
Il suono diretto è quello che partedo dalla sorgente raggiunge l'ascoltatore (o microfono) senza incontrare ostacoli di alcun tipo.
Il suono riflesso è quello che partedo dalla sorgente raggiunge l'ascoltatore avendo incontrato almeno un ostacolo sul suo cammino.
Il suono riflesso è soggetto a riflessione e diffusione ed è diverso in ogni ambiente e, all'interno dello stesso ambiente, cambia con la posizione della sorgente e dell'ascoltatore (o microfono).
Il suono diretto è lo stesso in ogni ambiente dalla camera anecoica alla camera riverberante.
Nel punto di ascolto si sovrappongono il suono diretto ed il suono riflesso ed i due possono produrre interferenza. Il risultato dell'interferenza sono picchi (interferenza costruttiva) e avvallamenti (interferenza distruttiva) nel campo di pressione. Affinchè ci sia interferza tra due (o più) sorgenti queste devono mantenere un grado di coerenza. Questo definisce indirettamente la condizione di incoerenza tra sorgenti: due sorgenti sono incoerenti quando la loro sovrapposizione non produce interfetenza ed il livello di potenza acustica è dato dalla somma delle singole potenze.

Per caratterizzare una sorgente (un sistema di altoparlanti) si eseguono delle misure. Tali misure devono riguardare solo la sorgente in esame e quindi il suono diretto e la potenza acustica emessa. Il luogo più adatto per misurare una sorgente è lo spazio libero ovvero la camera anecoica. Esistono dei sistemi di misura in grado di separare il suono diretto dal suono riflesso. Tali sistemi catturano il suono diretto prima dell'arrivo della prima riflessione. Ne segue che tutti questi sistemi soffrono della stessa limitazione: sono limitati dal tempo disponibile per eseguire la misura ovvero dalla differenza di percorso compiuto dal suono diretto e dalla prima riflesione.

Quando si presenta una misura si devono specificare tutte le condizioni al contorno necessarie per mettere altre persone nella condizione di ripetere la stessa misura ottenendo gli stessi risultati. Il risultato di una misura della quale non si conoscano gli errori e le condizioni al contorno non ha rilevanza scientifica, non dimostra nulla e di conseguenza non serve a nulla (se non fare confusione).
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Re: Fabrizio Calabrese e le relazioni di Hopkins-Stryker

#3 Messaggio da MarioBon »

Da potenza acustica a SPL
In tutti i libri che trattano l'acustica degli ambenti pubblicati su questo pianeta si trova questa relazione:
Immagine
Lw è il livello di potenza acustica erogata dalla sorgente.
Quando la pressione di rifrimento vale 20 microPascal e la potenza acustica di riferimento vale 10^(-12) (dieci alla meno dodici) Watt si scrive:

posto r=1 (alla distanza di un metro)
SPL = Lw + 10log(Q) - 10log(4 p_greca)= SPL = Lw + 10log(Q) - 10.99 = Lw + DI - 10.99 in dB

dove DI è l'indice di direttività = 10 log(Q)
Per la sfera pulsante Q=1, posto:
potenza acustica = 1 Watt
Potenza acustica di riferiemento= 10^(-12) Watt
Pressione acustica di riferimento = 20 microPascal
r = 1 metro

risulta:
SPL = 120 + 0 - 10.99 in dB = 109.01
A questi va aggiunta una correzione per tenere conto della temperaura ambiente e si arriva a 109.2 dB che rappresentano l'SPL prodotto da una sfera pulsante idelale misuraraa un metro nello spazio libero e alimentata con 1 Watt elettrico. Questo valore è usato come riferimento.
Nessuna sorgente fisica che irradi in modo omnidirezionale può produrre (con un Watt elettrico in ingrsso più di 109.2 dB SPL riferiti ad a un metro di distanza), Quindi scrivere che una sorgente produce 110 dB/1W/1m (senza ulteriori specificazioni) non può essere considerato corretto. Nemmeno facendo un triplo salto mortale all'indietro.
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Re: Fabrizio Calabrese e le relazioni di Hopkins-Stryker

#4 Messaggio da MarioBon »

ma torniamo a questa:
Immagine
Cosa è stato fatto nel passare dalla prima (valida in ambiente chiuso) alla seconda (valida in campo libero)? Sono state eliminate tutte le sorgenti virtuali che danno origine al campo riflesso. Ricordiamo che la misura proposta dal sig. Calabrese si riferisce ad una sorgente posta in prossimità di pareti riflettenti e quindi in presenza di sorgenti virtuali.

Ora l'ultimo passo: ricaviamo l'espressione del rendimento (che il sig. Calabrese ha sempre contestato):
Immagine

In tale relazione non compaiono sorgenti virtuli quindi vale in campo libero ovvero in assenza di sorgenti virtuali (dovute alle riflessione). Quando si avvicina un altopralante alle pareti di un ambiente si generano delle sorgenti virtuali e l'SPL è dovuto alla sovrapposizione del contributo del suono diretto e del suono riflesso (in presenza di 3 pareti aumenta per un massimo di 18 dB). Se l'ambiente è chiuso, in presenza di onde stazionarie, l'SPL in un punto può aumentare anche più di 18 dB (in funzione della posizione dell'altoparlante e del microfono di misura). Allo stesso modo si osservano in certe posizioni dei minimi anche molto profondi. La relazione dice che per ottenere il rendimento di una sorgente se ne deve misurare l'SPL a un metro di distanza con un Watt elettrico in ingresso e si deve sottrarre l'indice di direttività.

Per concludere la misura che mostra il sig. Calarese non può essere utilizzata per dimostrare che la relazione di Hopkins-Stryker non è valida o che la relazione che lega il rendimento all'SPL ed al DI di una sorgente non è valida. Nell'ambiente del sig. Calabrese, con quella sorgente in quella posizione ed il microdono in quella posizione, si ottiene quella misura e non c'è nulla da spiegare se non che si tratta di una misura eseguita in ambiente e ripetibile in quell'ambiente (e probabilmente sololì). Il fatto che le curve non siano spaziate di 3, 6 o 9 dB (in funzione del numero di pareti che ci sono attorno) è normale perchè la misura non è stata fatta in campo libero in assenza di sorgenti virtuali.

Se poi il sig. Calabresee vuole sostenere che il suo ambiente equivale ad una camera anecoica anche per misure ad un metro dalla sorgente è libero di farlo. Non è vero, non lo dovrebbe dire ma lo può dire.

P.S. nemmeno nella camera anecoica della B&K, quella dell'elicottero, a un metro e mezzo dalla sorgente le misure sono esenti da errori (per frequenze superiori a 50 Hz). Figuriamoci cosa può succere in un ambiente "normale".Ma sicuramente il sig. Calabrese ha letto quell'articolo visto che almeno indirettamentelo ha citato.
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Re: Fabrizio Calabrese e le relazioni di Hopkins-Stryker

#5 Messaggio da MarioBon »

Per prima cosa la relazione:
Immagine
non vale quando non è possibile distingure il suono diretto per la presenza di ostacoli tra la sorgente ed il microfono. Su questo c'è poco da discutere. In letteratura è stata anche valutato l'effeto della presenza di barriere che restingono la sezione dell'ambiente (anche oltre il 40%)
tipica degi uffici.
L'errore viene indicato (dal prof. Farina) in "pochi dB". Per ridurre questo errore vengono apportate delle correzioni che non riguardano in suono diretto (che è lo stesso in ogni ambiente) ma il campo riflesso.
Le fonti di errore sono le stesse che impdiscono alla espressione di Sabine di produrre la corretta previsione del T60. Esse sono:
- ambienti con fonoassorbimento medio "alto"
- ambienti con dimensioni troppo diverse tra loro (per esempio corridoi)
- ambienti dove il campo non è perfettaamente diffuso
- ambienti dove il fono assorbimento delle sueperfici non è omogene e omogeneamente distribuito
- presenza di onde stazionarie.

In presenza di onde stazionarie il T60 non dovrebbe nemmeno essere definito.
Più l'ambiente assomoglia a quanto previsto dalle ipotesi di Sabine tanto più l'errore è ridotto.
Una prima correzione consiste nell'inserire nell'espressione il T60 realmente misurato o uilizzare per il T60 l'espressione di Eyring (o altra espressione più confacente). Si possono poi apportare delle correzioni che dipendono dalla tipologia dell'ambiente (ambienti bassi con soffitto assorbente, corridoi, ecc). Tutto ciò è descritto in questo articolo di Don Davis:
http://www.mariobon.com/Glossario/___Am ... uation.pdf
L'articolo citato mette in guardia da un errore che molti commettono perchè non distinguono il caso di una sorgente vicina alle pareti dal caso in cui la sorgente è "incastrata" nella parete.
L'altro possibile errore (spesso commesso) riguarda le dimesioni della sorgente in rapporto con la lunghezza d'onda del suono emesso. E' del tutto evidente che la relazione valga per una sorgente sferica di dimesioni "piccole" rispetto alla lunghezza d'onda o misurata a distanza "grande" sempre rispetto alla lunghezza d'onda del suono emesso.

In ogni modo, per ottenere l'espressione del rendimento,
Immagine
le sorgenti virtuali vengono poste a zero quindi l'errore sulla previsione si riduce a zero (a patto che Lw, Q ed r siamo precisied accurati e che il campo riverberato residuo sia trascurabile). Non è un caso che la relazione:
Immagine
venga utilizzata per verificare la condizione di spazio libero all'interno di una camera anicoica. Tale utilizzo è descritto anche nel famoso articolo B&K dell'elicottero (e c'è anche un grafico piuttosto eloquente). Il sig. Calabrese sa che tale articolo esiste e sa che è disponibile in rete: potrebbe studiarlo.

In buona sostanza le argomentazioni portate dal sig. Calabrese non possono essere accettate in quanto non conformi con le conoscenze validate, ignorano la letteratura sull'argomento e riguardano, alla fine, i risultati che egli ottiene nel suo ambiente in condizioni non controllate (e con ampia applicazione di smooting che omogenizza le curve di risposta) e restano confinati in quell'ambiente e vanno considerati come tali non certo come dimostrazioni generali.

A proposito dell'invito a riflettere si raccomanda al sig. Calabrese di porsi davanti ad uno specchio, osservare la sua immagine riflessa e poi immaginare cosa succederebbe se fosse incastrato nello specchio: se fosse incastrato nello specchio, vedrebbe la sua immagine?
Dalla risposta che si darà a questa domanda dipende la compresione dei fenomeni e delle relazioni che abbiamo fin qui trattato.
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Re: Fabrizio Calabrese e le relazioni di Hopkins-Stryker

#6 Messaggio da MarioBon »

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