L'acustica delle sale da concerto

3 L‟acustica delle sale da concerto: il caso concreto della Sala del Buonumore del Conservatorio di Firenze 2 L’ACUSTICA NEGLI AMBIENTI CHIUSI Per descrivere il comportamento acustico degli spazi chiusi esistono tre diversi metodi, per molti aspetti complementari tra di essi e spesso usati tutti insieme per l‟esame approfondito di uno stesso ambiente. Il primo di questi metodi, conosciuto come teoria delle onde o teoria modale, è di tipo analitico ed è basato sullo studio dei modi propri di oscillazione dell‟ambiente. Dal punto di vista fisico, si tratta della procedura più corretta perché consente di giungere per via rigorosa ad una descrizione accurata della distribuzione del campo acustico; tuttavia la sua applicazione ad ambienti di geometria complessa è difficilmente fattibile. Il secondo metodo è di natura geometrica ed è basato sulla semplificazione che le onde acustiche possano essere rappresentate da raggi che si propagano nello spazio per via retta e che subiscono riflessione speculare ogni volta che incontrano una superficie. Infine la teoria statistica, fondata sull‟ipotesi che il campo acustico sia omogeneo in tutto l‟ambiente (detto anche campo diffuso), come conseguenza di una distribuzione del tutto casuale della direzione di propagazione delle onde e in quanto tale possa essere descritto semplicemente attraverso i valori medi delle grandezze che lo caratterizzano. Nonostante la drastica semplificazione che sottendono, i metodi della teoria statistica sono quelli universalmente più utilizzati perché offrono alcune formulazioni generali e di facile impiego per descrivere fenomeni complessi come la riverberazione. Di seguito vengono analizzati i tre metodi prima citati, evidenziando soprattutto i limiti entro cui è possibile passare dal metodo più rigoroso della teoria delle onde ai metodi semplificati della teoria geometrica e statistica. 2.1 MODI PROPRI DI RISONANZA DI UN AMBIENTE L‟acustica degli spazi chiusi, ed in particolare quella dei piccoli ambienti, è dominata alla basse frequenze dagli effetti di risonanza, che accadono quando la lunghezza d‟onda di queste frequenze ha dimensioni paragonabili a quelle dell‟ambiente. Quando un‟onda sonora viene emessa all‟interno di un ambiente chiuso e iniziano le riflessioni a causa degli urti con le pareti, si generano delle risonanze dell‟onda stessa che prendono il nome di frequenze di risonanza o modi propri di risonanza. In corrispondenza di questi modi si ha che la distanza fra due o più riflessioni successive è esattamente uguale ad un numero intero di lunghezze d‟onda. Per tale motivo si genera un‟onda stazionaria che urta la parete e viene quindi riflessa con segno opposto, generando delle interferenze costruttive e distruttive che danno origine ad un‟alterazione anche molto accentuata del contenuto spettrale delle basse frequenze, fino a diventare trascurabili alle alte frequenze. Nel 1896 Lord Rayleigh dimostrò che l‟aria racchiusa di uno spazio rettangolare chiuso ha un infinito numero di modi di vibrazione normali, che è possibile calcolare con la seguente equazione: