Acustica sala e punto di ripresa per la Voce

Una stanza grande, a parità di trattamento, suonerà comunque sempre meglio di una stanza piccola.

In stanze grandi, infatti, alcuni dei più gravi inconvenienti acustici, come quelli causati dalle onde stazionarie e dagli sfasamenti da prime riflessioni risultano meno incidenti e molto più semplici da risolvere.

Vediamo tali inconvenienti in breve.

Prime riflessioni

E’ chiamata prima riflessione l’onda sonora che, prima di raggiungere il microfono (o l’orecchio dell’ascoltatore), si rifletta su una unica parete (una parete laterale o il soffitto della stanza, oppure una qualsiasi altra superficie riflettente come un tavolo, un mobile o altro).

Al microfono (o all’orecchio) arriveranno quindi due copie della stessa sorgente:

1. una diretta proveniente direttamente dalla sorgente
2. l’altra riflessa proveniente dalla superficie riflettente, con volume più basso e avente un colore sonoro più o meno alterato secondo le caratteristiche del corpo riflettente e, soprattutto, in leggero ritardo (sfasamento temporale) rispetto a quella diretta

La sfasatura temporale di cui sopra produrrà una alterazione, in forma di filtro a pettine, dell’onda risultante percepita dal microfono (creata dalla sovrapposizione delle due onde sovrapposte), creando la cancellazione di alcune frequenze e in generale modificando e impoverendo notevolmente il suono.

L’effetto negativo di questo inconveniente si manifesterà in maniera più accentuata nei casi in cui l’onda riflessa mantenga un volume elevato rispetto a quella diretta.

Ciò accade:

• quando la sorgente si trova molto vicina alla superficie riflettente
• quando la superficie stessa ha un elevato potere riflettente

Ne deriva che le soluzioni possono essere le seguenti:

1. rivestire le superfici riflettenti di materiale fonoassorbente capace di attenuare anche le frequenze più basse della sorgente
2. allontanare il più possibile la sorgente dalle superfici riflettenti (ne risulta che in una stanza una posizione vicina al centro sia in tal senso la migliore)
3. ridurre la distanza tra la bocca del cantante e il microfono
4. interporre tra sorgente e superficie riflettente un pannello mobile inclinato in grado di deviare le riflessioni lontano dal microfono

Come è ovvio, le suddette soluzioni possono essere anche utilizzate insieme (ad esempio la 1 e la 2 contemporaneamente).

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A sinistra una ripresa influenzata dalla sovrapposizione delle onde generate dalla prime riflessioni. A destra una totale risoluzione del problema, cambiandola posizione del microfono e interponendo pannelli acustici fonoassorbenti nei punti strategici.

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Onde stazionarie e bass trap

Le risonanze e i buchi di frequenza (causati dalle onde stazionarie infatti, che sono in funzione delle dimensioni della stanza stessa) diventano infatti di frequenza sempre più bassa man mano che ingrandiamo le n.3 dimensioni della stanza.

Stanze sufficientemente grandi quindi (ad esempio m.7Wx5Lx4H o superiori), non determineranno gravi inconvenienti alle voci maschili (di estensione più bassa) e sicuramente non causeranno alcun inconveniente apprezzabile a quelle femminili.

Disponendo di una stanza più piccola, sarà indispensabile tappezzare con le cosiddette “trappole per bassi” gli angoli e le pareti frontali, laterali e il soffitto corrispondente al punto scelto per la ripresa microfonica.

NOTA

Per la voce, non essendo essa uno strumento capace di scendere a frequenze molto basse, sono consigliate “bass trap” capaci di attenuare frequenze medio basse come ad esempio quelle collocate nel range di frequenze comprese tra i 80 e i 400 hz.

Non considerate quindi le bass trap accordate su frequenze più basse (dai 20 agli 80 hz) salvo che non dobbiate effettuare riprese di strumenti di bassa estensione (grancassa e timpani, basso e contrabbasso, ecc.).

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Alcuni esempi di bass trap: a sinistra una cilindrica per frequenze basse, a destra una retangolare montata a soffitto, per frequenze medio-basse (molto indicata per la voce).

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In ogni caso, se potete, non utilizzate stanze aventi due o addirittura tre dimensioni uguali o quasi uguali, e neppure stanze nelle quali una delle dimensioni sia multipla o circa multipla di un’altra.

In tali stanze, infatti, l’effetto di risonanza e i buchi a specifiche frequenze sarebbero ulteriormente esasperati.

Flutter echo

Il flutter echo si manifesta in caso di pareti contrapposte a breve distanza, quando siano sufficientemente parallele la fine di creare un ping-pong di eco in rapida successione e di elevata intensità.

Come è ovvio, tale inconveniente può manifestarsi tanto in stanze piccole che in quelle di dimensioni più ampie.

Per prevenire l’insorgenza del Flutter echo, possiamo:

• eliminare il parallelismo della pareti contrapposte per mezzo di contropareti oblique, oppure interporre dei pannelli inclinati ai lati della sorgente o addossati alle pareti
• tappezzare le pareti, almeno nei punti cruciali, con pannelli fonoassorbenti a giglie piramidali capaci di assorbire frequenze sino ai 120 hz (più in basso sarà molto difficile con tali pannelli); per ottenere buoni risultati sono consigliabili pannelli con guglie piramidali aventi spessore di 10 cm
• in luogo dei pannelli fonoassorbenti è possibile utilizzare dei pannelli diffusori aventi la capacità di diffondere le medesime frequenze (si tratta di una scelta migliore ma più costosa)

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A sinistra, la sorgente (S) produce massimamente il fenomeno del flutter echo; alla sua destra due pannelli assorbenti smorzano notevolmente l’effetto; a destra, grazie alle pareti non parallele l’effetto si disperde.

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Tempi di riverbero

In ogni tipo di stanza sarà inoltre opportuno creare un suono sufficientemente diffuso ma fermo, con un tempo di riverbero pari o inferiore ai 0,5 secondi.

Questo risultato è ottenibile con un opportuno utilizzo, alle pareti, di pannelli fonoassorbenti, pannelli diffusori e bass trap.

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Nello schema vediamo in alto il lungo tempo di decadimento del riverbero causato da un colpo di mani (60 db di attenuazione dopo quasi 3 secondi). Nell’esempio sotto, per mezzo di un largo e grosso tappeto sul pavimento, notiamo un notevole accorciamento del tempo di decadimento del riverbero (60 db di attenuazione dopo meno di 2 secondi). Aggiungendo delle superfici assorbenti la durata del riverbero diminuirà.

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Per una migliore gestione di quanto sopra vi indirizzo nuovamente al libro sopra citato, che affronta in maniera più precisa ed esauriente l’argomento del trattamento della sala di ripresa di un Home studio:

“Home studio per digital recording”

www.alessandrofois.com/home-studio-per-digital-audio-recording/

Posizione del microfono

Ultima ma non meno importante è la scelta del punto della sala nel quale posizionare il microfono di ripresa.

Lo scopo di questa scelta è ottimizzare il punto di ripresa, in modo che i principali modi stazionari non influiscano o influiscano in misura minore sul suono, creando inopportuni rinforzi o (peggio) buchi di frequenza.

Senza spiegarvi come effettuare i calcoli (che troverete nel libro citato sopra), sappiate che:

I principali nodi modali in cui avviene la cancellazione delle frequenze (quelle corrispondenti alle onde stazionarie, che sono in funzione delle dimensioni della sala) sono posizionati alle seguenti distanze tra le pareti contrapposte di tutte e tre le dimensioni del locale (W, L e H):

• 0 % e 100 % – incidenza di cancellazione di 1° livello (incidenza massima)
• 50 % – incidenza di cancellazione di 2° livello
• 33,33 % e 66,66 % – incidenza di cancellazione di 3° livello
• 25 % e 75 % – incidenza di cancellazione di 4° livello
• 20 %, 40 %, 60 % e 80 % – incidenza di cancellazione di 5° livello
• 16,66 % e 83,33 % – incidenza di cancellazione di 6° livello
• 14,28 %, 28,57 %, 42,84 %, 57,12 %, 71,43 %, 85,72 % – incidenza di cancellazione di 7° livello
• 12,5 %, 37,5 %, 62,5 %, 87,5 % – incidenza di cancellazione di 8° livello (incidenza minima)

Sarà quindi sconsigliato, in linea di massima posizionare il microfono alle distanze suddette per ciascuna delle n.3 dimensioni del locale.

Qui sopra abbiamo considerato 8 livelli di nodi modali, la cui incidenza diminuisce da un livello 1 (massimo) ad un livello 8 (minimo tra quelli contemplati – in realta ci sono infiniti livelli di incidenza sempre minore); di essi almeno i primi 4 andrebbero considerati con attenzione.

A titolo di esempio, ecco una rappresentazione schematica delle n.3 dimensioni di una stanza (espresse in pollici). Sono evidenziati i punti di massimo rinforzo e i buchi di frequenza che possono manifestarsi a distanze geometriche precise in funzione della distanza tra le pareti.

Possiamo dire che:

• i livelli 1, 2, 3,e 4 dovrebbero essere rigorosamente considerati
• dei livelli 5 e 6 si dovrebbe tenere conto specialmente nelle stanze piccole
• i livelli 7 e 8 potrebbero anche essere trascurati

Semplificando:

Consideriamo le misure percentuali: 0 20 25 33 40 50 e le complementari 100 80 75 66 60 50

In carattere grassetto i valori da considerare sempre

In carattere normale quelli da considerare in maniera accessoria, ma più importanti nelle stanze piccole

Le altre misure possono tutto sommato essere trascurate per esigenze di semplicità

NOTA

Si precisa che queste percentuali si riferiscono ad un locale consueto avente forma di parallelepipedo regolare; in altri casi il calcolo di queste proporzioni risulterebbe molto complesso, ma la tabella di cui sopra potrà servire come guida di riferimento

Si tenga conto che, le distanze più vicine alle pareti sono sconsigliabili al fine di ridurre l’incidenza delle prime riflessioni, che hanno minima incidenza verso il centro della stanza.

Di conseguenza, la distanza ideale del punto in cui posizionare il microfono è:

• IDEALE: il 46% e il suo complementare 54% della distanza tra due pareti contrapposte, compresa la distanza tra pavimento e soffitto.
• BUONO: se quanto sopra non è attuabile, si consideri il 77/78% (e il suo complementare 22/23%) oppure il 69% (e il suo complementare 31%)

• ACCETTABILE: in mancanza di altre possibilità, utilizzare il 64% (e il suo complementare 36%)

Facciamo un esempio.

Se disponete di una stanza avente le seguenti dimensioni: m.4Wx3Lx2,70H, queste sono le distanze consigliate per il microfono:

• W m. 4,00 = la distanza ideale si trova a m. 1,84 (46%) oppure a m. 2,16 (54%)
• L m. 3,00 = la distanza ideale si trova a m. 1,38 (46%) oppure a m. 1,62 (54%)

Per quanto attiene all’altezza:

• con un locale avente H m. 2,70 = un cantante con statura di m. 1,60 si troverebbe al 59% dell’altezza – guardando la tabella vediamo che non è ideale ma è tollerabile
• con un locale avente H m. 2,70 = un cantante con statura di m. 1,70 si troverebbe al 63% dell’altezza – guardando la tabella vediamo che non è ideale ma è tollerabile
• con un locale avente H m. 2,70 = un cantante con statura di m. 1,80 si troverebbe al 67% dell’altezza – guardando la tabella vediamo che è una misura troppo vicina ad un nodo di 3° livello, per cui sarebbe consigliabile modificare l’altezza del cantante (e quindi del microfono) con una piccola pedana

Per concludere: per motivi pratici, per l’altezza possiamo accontentarci di una misura approssimata, evitando (se possibile) di far coincidere l’altezza del microfono con una delle percentuali di incidenza da 1 a 4.

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A sinistra, il Microfono (M) è stato piazzato in punto vicino al centro della sala, corrispondente al 46% delle misure di larghezza e di lunghezza della stessa, che costituisce genericamente il punto ideale per la ripresa acustica. Per quanto riguarda l’altezza (a destra), la posizione del microfono dipenderà essenzialmente dalla statura del cantante; i n.5 esempi rappresentano il posizionamento del microfono in percentuale dell’altezza della stanza, che nell’esempio è di m.2,70: 54% sarebbe l’altezza ideale ma corrisponderebbe ad una persona alta soli 146 cm; a seguire il 59% è l’altezza per una persona alta 160 cm e il 67% per una persona alta 170 cm, entrambe misure non ideali ma accettabili; 67% è la misura per una persona alta 180 cm, tale misura non è ideale e diventerebbe più tollerabile con un innalzamento di qualche centimetro per mezzo di una pedana, per addivenire al 69%. In linea generale però l’altezza può essere considerato un elemento trascurabile per motivi pratici, limitandosi a correggere le altezze microfoniche che venissero a trovarsi al centro, ai terzi e ai quarti della misura dell’altezza della stanza.

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Pannelli mobili e schermi

Aldilà delle esigenze di prevenzione degli inconvenienti causati dalla onde stazionarie, dell’abbattimento del flutter echo e del contenimento dei tempi di riverbero, sarà spesso utile poter disporre di alcuni pannelli mobili fonoassorbenti da posizionare secondo necessità.

Meglio ancora sarà se, nel lato opposto, tali pannelli fonoassorbenti siano rivestiti da un pannello diffusore, in modo da poter scegliere di volta in volta la soluzione più adatta tra le due opzioni.

Con tali pannelli sarà possibile regolare e attenuare a piacere l’influenza acustica ambientale.

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Alcuni pannelli mobili fonoassorbenti.

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Per gli studi molto piccoli sono in commercio alcuni schermi fonoassorbenti, di profilo semi-circolare, da installare su un’asta al fine di posizionarlo dietro e ai lati del microfono.

Si tratta di una soluzione non ideale che potrà però essere adottata nei piccoli studi, specie laddove i rivestimenti alle pareti non siano sufficienti per una buona correzione acustica generale dell’ambiente.

Schermo acustico fonoassorbente per cantanti, semplice soluzione di medio livello in caso di assorbimento acustico imperfetto della stanza.

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