La diffusione del suono

[MarioBon]

Rivisto e corretto alle ore 12.00 del 1/3/2025

Un pannello diffondente è una superficie con un profilo studiato per riflettere le onde sonore incidenti in tutte le direzioni in modo disordinato.
Vedere il post n. 5


La figura che segue illustra efficacemente la riflessione di in fronte d’onda sonoro sferico da parte di una parete piana, concava e da un diffusore di Schroeder. Come si vede con la parete piana e concava (per incidenza frontale) la differenza è minima. Con il diffusore di Schroeder il fronte d’onda riflesso risulta dalla sovrapposizione di un gran numero di sorgenti secondarie. Il risultato è che la potenza acustica viene ridistribuita su una supeficie maggiore con conseguente riduzione della intensità.



L'effetto del pannello dipende dalla dimensione delle asperità che contiene.

[MarioBon]

Quando un fronte d’onda incontra una superficie irregolare il fronte d’onda riflesso ricalca le caratteristiche della superficie: se la superficie riporta delle rugosità “casuali” tale casualità verrà “riversata” nell’onda riflessa (per esempio indirizzando il suono in più direzioni e con relazioni di fase “casuali”). Gli effetti sono:

- la diffusione del suono in tutte le direzioni (con diminuzione dell’intensità sonora che viene
distribuita su un volume maggiore)
- una modesta attenuazione per interferenza
- la distruzione delle correlazione tra onda incidente e onda riflessa.

Quest’ultimo effetto è il più importante. Le superfici diffondenti portano il campo riflesso verso la condizione di campo riflesso perfettamente diffuso (come richiesto per definire in “ambiente sabiniano” ovvero con caratteristichefacilmente prevedibili).

Tanto per essere chiari quando il suono riflesso è correlato al suono diretto (ed il ritardo è sufficiente) si ottiene la eco.
Quando il suono riflesso non è correlato con il suono riflesso si ottiene il riverbero.
In presenza di eco anche l'intelligibilità del parlato è compromessa.

Per comprendere l’effetto delle riflessioni del suono sulla percezione del suono stesso basterebbe utilizzare la correlazione e la coerenza (Teoria dei Segnali). Per non ricorrere a scritture poco comprensibili si considerino le due figure che seguono.


In questa figura si vede un segnale impulsivo seguito dalla sua prima riflessione che giunge con un ritardo pari a ITG. La riflessione è avvenuta su una parete molto ampia e perfettamente liscia per cui l’impulso riflesso, seppur di ampiezza inferiore, conserva la stessa forma. Se l’intervallo di tempo ITG è abbastanza lungo i due impusi vengono percepiti come suoni distinti ottenendo una eco.

Se la superficie riflettente è un diffusore perfetto “l’impuso riflesso” si “sbrodola” e diventa una sorta di rumore (perde la correlazione con il suono diretto). L’ effetto complessivo equivale al peggioramento del rapporto segnale/rumore. In particolare, in questo caso, non può esserci eco e la localizzazione della sorgente è attivata solo dal suono diretto (il primo impulso). In assenza di correlazone l’effetto comb-filter, nel punto di ascolto) è eliminato o fortemente attenuato. Nella riproduzione diminuisce la Fatica da Ascolto, aumenta la Chiarezza e la Spazialità. Come detto peggiora il rapporto segnale rumore e questo si traduce nella riduzione del fattore di cresta del suono percepto nel punto di ascolto.

La diffusione non avviene allo stesso modo a tutte le frequenze. La diffusione perfetta, nella pratica, è poco probabile perché è difficile diffondere le componenti spettrali a bassa frequenza. Per diffondere le frequenza basse gli ostacoli devono avere dimensioni paragonabili alla lunghezza d'onda. E’ importante che la diffusione sia effettiva a aprtire almeno da 500 Hz (lunghezza d'onda 68 cm, ostacoli con sezione 10x10 centimetri circa).

Nota: la Fatica da Ascolto diminuisce perché il cervello non deve faticare per distinguere la prima riflessione e lavora meno.

[MarioBon]

è stato citato l'ITG
ITG significa "Initial Time Gap" ovvero "intervallo di tempo iniziale".
l'ITG misura il ritardo con cui arriva al prima riflessione di un suono.

è interessante valutare la distanza che il suono percorre durante l'ITG (perchè è legato alla distanza tra la sorgente, le superfici riflettenti ed il punto di ascolto).
In teatro l'ITG arriva e supera 10 millesimi di secondo ed il suono percorre tre metri e mezzo circa.
In ambiente domestico la differenza di percorso tra il suono diretto ed il suono riflesso è nell'ordine del metro e ITG vale anche meno di 3 millesimi di secondo.

La localizzazione della sorgente avviene durante i primi 2 millesimi di secondo (dall'arrivo del suono diretto). Se la sorgente non è visibile e se le riflessioni arrivano a ridosso dei primissimi millisecondi, l'apparato uditivo fatica a localizzare la sorgente e questo porta Fatica da Ascolto (anche se la distorsione è bassissima).
Quando si ascolta un brano riprodotto (che non sia un film) la sorgente non è visibile.

Per aumentare l'ITG si possono fare alcune cose (anche contemporanamente):
. allontanare gli altoparlanti dalle pareti
. adottare sistemi direttivi (ridurre le riflessioni)
. inclinare gli altoparlanti verso il centro (ridurre le riflessioni)
. rendere le superdici di riflessione fonoassorbenti (ridurre le riflessioni)
. rendere le superdici di riflessione diffondenti (ridurre la correlazione delle riflessioni)

Quando il tempo di riverberazione di un ambiente è ottimale, si può migliorare la qualità della riproduzione aumentando il grado di diffusione del suono.
Esistono panneli fonoassorbenti con profilo diffondente:
https://zstyle.it/it/pannelli-fonoassor ... 30779.html
se il colore non piace si possono rivestire con una tela trasparente al suono.

[MarioBon]

Il tempo critico

quando un suono vene ripetutamente riflesso su ostacili e superfici, ad ogni riflessione altera la sua forma e perde correlazione con il suono diretto.
"Altera la sua forma " significa che cambia sia il modulo che la fase dello spettro.
Dopo un certo tempo (ed un certo numero di riflessioni) la correlazione sarà completamente perduta. Non è detto che ciò avvenga, per esempio nelle onde stazionarie questo non avviene.

Il tempo critico è il tempo necessario affinché il suono riflesso perda correlazione con il suono diretto.

Il tempo critico si riduce se le superfici deve avviene la prima riflessione sono diffondenti.

Questo conferma che conviene porre i pannelli diffondenti sulle superfici di prima riflessione.

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https://soundtech.it/diffusori-skyline-20
https://www.btacoustics.com/skyline

[MarioBon]

Visto che abbiamo a disposizione queste figure vediamo cosa ha detto Schroeder a proposito della sensibilità dell'apparato uditivo rispetto alle relazioni di fase.
Schroeder è noto, per esempio, per i pannelli diffusori e per la misura dei tempi di riverbero.

Nella figura che segue si vede l'impulso (in alto) ed il segnale ottenuto mescolando a caso le relazioni di fase dello spettro dell'impulso (in basso)

La traccia in alto suona come un clik e non ha timbro.
La traccia in basso suona come un rumore ed ha un timbro.
Da questa differenza, ottenuta alterando la fase, Schroeder deduce che l'apparato uditivo è sensibile alle modificazini della fase.
Questa deduzione però non è corretta.
un suono è caratterizzato da ampiezza, altezza, durata e timbro.
Due suoni sono uguali se hanno la stessa ampiezza, altezza, durata e timbro.
I due suoni in esame differiscono per:
ampiezza, durata e timbro
e hanno in comune solo il modulo dello spettro.
Quindi i due suoni sono diversi e non paragonabili.

Schroeder ha solo confermato che due suoni diversi possono avere lo stesso modulo dello spettro.
Si possono fare diversi esempi di suoni diversi che hanno lo stesso modulo dello spettro:
rumore rosa => sweep logaritmico => impulso (spettro rosa)
rumore bianco => sweep lineare => impulso (spettro bianco)

Questo non significa che l'apparato uditivo non sia sensibile alla variazione delle relazioni di fase (perchè lo è) ma che si devono organizzare i test con più attenzione.
Ohm (autorevole almeno quanto Schroeder) affermava che l'apparato uditivo non è sensibile alle veriazioni della fase (e aveva torto anche lui).

Le alterazioni della fase sono importanti quando compromettono l'intelligibilità del parlato.