28 ottobre 2010 Acustica degli Ambienti Chiusi 1
Acustica degli ambienti chiusi
Acustica degli ambienti chiusi
Ambiente chiuso: generalità Ambiente chiuso: generalità
Un suono generato all’interno di un ambiente chiuso produce un campo acustico che è il risultato della sovrapposizione delle onde dirette e delle onde riflesse.
Le onde dirette provengono dalla sorgente e raggiungono direttamente l'ascoltatore, come se fosse in campo libero;
le onde riflesse sono invece prodotte da tutte le riflessioni sulle
ricevente
sorgente
Acustica degli Ambienti Chiusi 3
Meccanismi di propagazione del suono nelle sale
s o r g e n t e p u n t i f o r m e s o r g e n t e p u n t i f o r m e
r i c e v i t o r e s u o n o d i r e t t o
s u o n i r i f l e s s i
Suono Diretto
Suono Riflesso
Ambiente chiuso: coefficienti r,a,t (1)
Coefficienti di riflessione, assorbimento e trasmissione
L’equazione del bilancio energetico per un’onda che incide su una parete vale:
• Wo = Wr + Wa + Wt
dove Wo è la potenza sonora incidente, Wr è la potenza riflessa, Wa è la potenza assorbita trasformandosi in calore e Wt è la potenza sonora che attraversa la parete.
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Ambiente chiuso: coefficienti r,a,t (2) Ambiente chiuso: coefficienti r,a,t (2)
Dividendo per Wo si ottiene: 1 = r + a + t
dove r = Wr/ Wo , a = Wa/ Wo e t = Wt/ Wo sono rispettivamente i coefficienti di riflessione, assorbimento e trasmissione della parete nei confronti dell’energia sonora incidente.
Il valore dei coefficienti r, a, t varia tra 0 e 1: 0 r,a,t 1
e dipende dal materiale della parete oltre che dalla frequenza e dall’angolo di incidenza dell’onda della pressione sonora.
Si può definire il coefficiente di assorbimento acustico apparente come:
• = 1 – r da cui anche = a + t L’aggettivo apparente sta ad indicare che l’energia sonora entrata nella parete, pur essendo solo in parte realmente assorbita, non ritorna nell’ambiente di origine.
Campo Libero, Riverberante &
Campo Libero, Riverberante &
Semiriverberante:
Semiriverberante:
All’interno di un ambiente chiuso il campo acustico può essere di tre differenti tipi :
• campo libero
• campo riverberante
• campo semiriverberante
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Campo libero:
Campo libero:
Un campo si dice libero quando ci troviamo in prossimità della sorgente, dove prevale il contributo dell’energia diretta, rispetto alla quale il contributo di tutte le riflessioni risulta trascurabile.
In queste ipotesi, il campo è lo steso che si avrebbe all’aperto, e dipende solo dalla distanza dalla sorgente e dalla sua direttività Q.
Il livello di pressione sonora vale:
In cui LW è il livello di potenza sonora della sorgente, Q la sua direttività, e d la distanza fra sorgente e ricevitore. In campo libero, il livello sonoro decresce di 6 dB per ogni raddoppio della distanza d.
w 2
p 4 d
log Q 10 L
L
Campo riverberante:
Campo riverberante:
Un campo si dice riverberante se il numero delle riflessioni prodotte dalle pareti laterali è tanto elevato da formare un campo acustico uniforme in tutto l’ambiente (anche in prossimità della sorgente).
Si definisce l’area equivalente di assorbimento acustico A (m2) come:
• A = S = (m2)
dove è il coeff. di assorbimento medio e S è la superficie totale interna (pavimento, pareti, soffitto, etc.).
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ii Si9
Campo semiriverberante (1):
Campo semiriverberante (1):
Un campo si dice semiriverberante quando al suo interno esistano contemporaneamente zone di campo libero (in prossimità della sorgente, dove prevale il contributo dell’energia diretta) e zone di campo riverberante (in prossimità delle pareti, dove prevale il campo riflesso). In ambienti di normali dimensioni, si può ipotizzare che il campo acustico sia semiriverberante.
Il livello di pressione sonora vale:
In presenza di campo acustico semiriverberante, la densità di energia sonora in un punto dell’ambiente è pertanto data dalla somma del campo acustico diretto e di quello riflesso.
A
4 d
4 log Q 10 L
Lp w 2
Campo semiriverberante (2):
Campo semiriverberante (2):
Riduzione del livello sonoro nell’ambiente attraverso un trattamento acustico delle pareti:
• la retta (A = ) rappresenta il caso limite di campo libero (6 dB per raddoppio della distanza d)
• la linea tratteggiata ed ombreggiata delimita una zona alla destra della quale il campo acustico è praticamente riverberante.
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Livello sonoro in funzione della distanza dalla sorgente
Distanza critica, alla quale il suono diretto e riflesso
sono uguali
Distanza Critica
Distanza Critica
W 2 i i
p S
4 d
4 lg Q 10
L d
L
Suono diretto
Suono riflesso
Il Fattore di Correzione Ambientale 13
Tempo di riverbero (1):
Tempo di riverbero (1):
Si consideri un ambiente contenente una sorgente sonora attiva, si interrompa improvvisamente l’emissione di energia sonora. Si definisce tempo di riverberazione TR (s) di un ambiente, il tempo necessario affinché la densità di energia sonora diminuisca di un milionesimo (60 dB) rispetto al valore che aveva prima dello spegnimento della sorgente.
Tempo di Riverbero (2) Tempo di Riverbero (2)
Lp (dB)
45 dB
ISO 3382 - 2011
-5 dB
-25 dB
T20 -5 / -25 (x 3)
T30 -5 / -35 (x 2)
T10 (unused) -5 / -15 (x 6) EDT (early decay time) 0 / -10
Misura della Risposta all'Impulso 15
Tempo di Riverberazione dalla Risposta Impulsiva
• Integrale inverso di Schroeder.
• E’ possibile
ricostruire sia la curva di
“carico” sia la curva di
“scarico”
integrando in avanti o
all’indietro la risposta
all’impulso.
0
A B
t
g t d t2
0 ' '
g t d t
t
2 ' '
g t d t
t 2
0 ' '
Se l’ambiente è perfettamente riverberante allora il valore del tempo di riverberazione è lo stesso in tutti i punti e vale:
• (s)
dove V è il volume dell’ambiente. Tale relazione è nota come
“formula di Sabine”.
Attraverso la misura del tempo di riverberazione, risulta possibile
i
i
i
S
TR V
) 16 (
.
0
La formula di Sabine
04/11/2010 Il Fattore di Correzione Ambientale 17
La formula di Sabine
60 i
i
60