Che si tratti di un diffusore HiFi, di un home theater, di uno studio di registrazione o di un cinema, il sistema di altoparlanti interagirà con la stanza. Le normative nazionali in materia di edilizia di solito stabiliscono gli indicatori di prestazione acustica delle abitazioni, ma di solito non includono il trattamento del suono riflesso. Di solito, se una stanza non riceve alcun trattamento acustico, indipendentemente dalla qualità dei diffusori, questi incontreranno dei colli di bottiglia dovuti alle interferenze ambientali. In questo momento, si può affermare che i materiali per il trattamento acustico siano una necessità.
I materiali per il trattamento acustico possono essere suddivisi, in base alla loro funzione, in materiali fonoassorbenti , materiali diffusori e materiali fonoisolanti. Tra questi, oltre ai tradizionali pannelli fonoassorbenti, un altro tipo di materiale fonoassorbente è rappresentato dalle trappole per basse frequenze, utilizzate specificamente per assorbire le basse frequenze. Tuttavia, vorrei prima chiarire la differenza tra materiali fonoassorbenti e materiali fonoisolanti. È proprio su questo punto che spesso si crea confusione. Per comprendere la differenza tra i due, è necessario prima capire come il suono continua a propagarsi dopo aver raggiunto le nostre pareti.
Suono incidente – Suono riflesso = Coefficiente di assorbimento acustico
Suono incidente – Suono trasmesso = Perdita di trasmissione
Una parte del suono viene assorbita dalla parete e trasformata in energia termica.
Da questa relazione, non è difficile dedurre che l'isolamento acustico deve solo garantire la minima trasmissione possibile del suono, ma non necessariamente un buon assorbimento acustico. Ecco un esempio estremo. Se la parete della stanza è una parete a doppio strato molto liscia, le prestazioni di isolamento acustico sono ottime grazie alla struttura a doppio strato. Tuttavia, poiché la parete è molto liscia, il suono riflesso, soprattutto ad alta frequenza, è molto forte e l'effetto di assorbimento acustico è molto scarso.
In effetti, esistono soluzioni simili molto comuni, come il vetro fonoassorbente a doppio strato, che offre un buon isolamento acustico, ma la superficie liscia del vetro fa sì che il suono riflesso sia molto forte. Questo tipo di vetro fonoassorbente a doppio strato non ha praticamente alcun effetto fonoassorbente.
Allo stesso tempo, i comuni materiali fonoassorbenti presentano solitamente proprietà di isolamento acustico mediocri e non sono altrettanto efficaci quanto le pareti dello stesso spessore.
Materiale fonoassorbente
I materiali fonoassorbenti tradizionali sono materiali porosi, o scientificamente noti come materiali fonoassorbenti a resistenza acustica. L'essenza delle onde sonore è una sorta di vibrazione. Per essere precisi, per un sistema di altoparlanti, si tratta di vibrazioni dell'aria. Quando le vibrazioni dell'aria vengono trasmesse a questo materiale fonoassorbente, le vibrazioni vengono gradualmente attenuate dalla sottile struttura porosa e convertite in energia termica.
Quanto più spesso è il materiale fonoassorbente, tanto più queste piccole cavità sono nella direzione di propagazione del suono e tanto migliore è l'effetto di assorbimento per i suoni che incidono in modo casuale o con angoli piccoli.
D'altra parte, i materiali fonoassorbenti acusticamente resistivi presentano una frequenza di taglio a bassa frequenza per un assorbimento efficace, solitamente correlata allo spessore del materiale fonoassorbente, che richiede circa 1/4 della lunghezza d'onda. Pertanto, è pressoché impossibile utilizzare materiali fonoassorbenti acusticamente resistivi per assorbire le basse frequenze, e per le basse frequenze sono necessari altri tipi di materiali di lavorazione.
Allo stesso tempo, il coefficiente di assorbimento acustico dei materiali fonoassorbenti è anche correlato all'angolo di incidenza del suono. Ad esempio, i pannelli di fibra ad alta densità (HDF) possono riflettere il suono ad angoli ampi.
Materiale di diffusione
Per prima cosa dobbiamo ancora capire cos'è la diffusione del suono e qual è il ruolo dei materiali di diffusione.
Quando il suono incide su una parete, parte del suono uscirà lungo la direzione geometrica e continuerà a propagarsi, ma di solito questo processo non è una "riflessione speculare" assoluta. Se si trattasse di una riflessione assoluta ideale, il suono dovrebbe uscire esattamente nella direzione geometrica dopo aver attraversato la superficie, e l'energia nella direzione di uscita dovrebbe essere coerente con la direzione incidente. L'intero processo non perde energia, il che può essere interpretato come assenza di diffusione, o più comunemente come riflessione speculare in ottica.
Nella diffusione ideale, non esiste una direzione di emissione principale. Il suono si propaga uniformemente in tutte le direzioni dello spazio dopo l'impatto sulla superficie. In ottica, questo fenomeno può essere comunemente definito riflessione diffusa.
Naturalmente, tutto questo è anche correlato a fattori come la lunghezza d'onda del suono. L'ambiente di ascolto effettivo non solo richiede una certa diffusione, ma dovrebbe anche cercare di evitare riflessioni intense, come quelle causate da una vetrata a tutta altezza. Questo significa che il suono riflesso sarà più complesso e che il calcolo sarà più complesso.
A volte abbiamo bisogno di una certa quantità di suono riflesso, ma se non abbiamo bisogno di un suono riflesso particolarmente intenso, possiamo posizionare materiali di diffusione nei punti corrispondenti. Per un altro esempio, a volte se una stanza è piena di materiali fonoassorbenti, assorbirà troppo suono. I materiali di diffusione possono ridurre il suono di riflessione iniziale garantendo al contempo il suono di riflessione finale, in modo che anche gli ambienti di piccole dimensioni possano avere un certo effetto di riverberazione. Per i sistemi di altoparlanti stereo, si consiglia di avere una certa quantità di materiale di diffusione nella stanza, mentre per i sistemi home theater, il materiale di diffusione può essere opportunamente ridotto o, a volte, si può adottare un design completamente fonoassorbente.
Come appena accennato, la frequenza effettiva più bassa del materiale di diffusione, o la frequenza di diffusione più bassa, è correlata alla dimensione della sporgenza del diffusore. Maggiore è il numero di sporgenze del diffusore, minore è la frequenza che può essere efficacemente diffusa.
In alcuni casi, questo tipo di diffusore richiama l'aspetto di una colonna romana, pur mantenendo un design accattivante. Infatti, dato che le stanze di molti audiofili non sono attualmente molto grandi, un diffusore di questo tipo potrebbe non essere necessario. La frequenza effettiva di una piastra di diffusione a resto quadratico generico è di circa 700~1000 Hz. A volte, la scelta della frequenza dovrebbe essere effettuata caso per caso.
Allo stesso tempo, i nostri comuni sistemi di altoparlanti HiFi, gli home theater e altri piccoli ambienti di ascolto domestici non necessitano di diffusori con sporgenze eccessive. Poiché la diffusione del suono viene solitamente spiegata in termini di acustica geometrica, una volta che la frequenza è inferiore alla frequenza eccessiva della stanza, rientra nella categoria dell'acustica ondulatoria. O che i materiali di diffusione adatti a stanze di piccole dimensioni generalmente non devono essere spessi quanto quelli per teatri d'opera e sale da concerto.
Trappola per bassi
Come accennato in precedenza, è pressoché irrealistico che i materiali fonoassorbenti acusticamente resistivi assorbano efficacemente le basse frequenze. Per l'assorbimento delle basse frequenze, spesso sono necessari materiali che si basano su altri principi.
Il risonatore di Helmholtz è una struttura acustica molto comune, spesso utilizzata in applicazioni come la riduzione del rumore dei tubi di scarico di automobili e motociclette. Il principio consiste nell'aprire una piccola apertura in una cavità V e collegare un tubo corto per formare il dispositivo più semplice, il risonatore di Helmholtz. Se la colonna d'aria S nel tubo corto viene perturbata e si muove nella cavità, il gas nella cavità viene compresso e la pressione aumenta. Il movimento verso l'interno della colonna d'aria S viene bloccato e si muove invece verso l'esterno. Dopo aver superato la posizione di equilibrio, continua a muoversi verso l'esterno per inerzia. A questo punto, la pressione nella cavità diminuisce, facendo sì che la colonna d'aria S smetta di muoversi verso l'esterno e poi si muova verso l'interno, ripetendo il ciclo.
I materiali fonoassorbenti a risonanza meccanica a membrana sono un altro tipo di materiale fonoassorbente per le basse frequenze , solitamente impiegato in progetti architettonici come le pareti multistrato.
A causa di fattori come le onde stazionarie ambientali, si genera solitamente un guadagno aggiuntivo in determinate bande di frequenza, con conseguente risonanza "rimbombante" a bassa frequenza. Le trappole a bassa frequenza possono eliminare in una certa misura i picchi di interferenza causati da queste modalità ambientali. Naturalmente, è possibile utilizzare anche metodi come l'utilizzo di più subwoofer o l'elaborazione digitale del segnale tramite DSP.
Materiali per l'isolamento acustico
Come spiegato in dettaglio in precedenza, le prestazioni di isolamento acustico e di assorbimento acustico dei materiali sono diverse. I materiali fonoassorbenti spesso sfruttano la struttura a piccoli pori del materiale. Tuttavia, questa struttura a piccoli fori di solito determina anche la trasmissione delle onde sonore. Per impedire un'ulteriore trasmissione e propagazione del suono dal materiale, è necessario ridurre il più possibile la struttura a cavità e aumentarne la densità.
Solitamente, le prestazioni di isolamento acustico dei materiali fonoisolanti sono correlate alla densità del materiale. L'acquisto di materiali fonoisolanti ad alta densità può migliorare ulteriormente le proprietà di isolamento acustico di una stanza. Tuttavia, i materiali fonoisolanti monostrato a volte presentano ancora delle limitazioni. In questo caso, è possibile utilizzare un trattamento fonoisolante a doppio strato, aggiungendo materiali smorzanti aggiuntivi ai due strati di materiale fonoisolante. Tuttavia, è opportuno evitare il più possibile che i due strati di materiale fonoisolante abbiano lo stesso spessore, per evitare la ripetizione della stessa frequenza. Durante la costruzione e la decorazione vere e proprie, l'intera casa dovrebbe essere prima insonorizzata, per poi procedere con i trattamenti di assorbimento e diffusione acustica.
Il trattamento acustico è fondamentale per i sistemi di altoparlanti. Tuttavia, non si tratta di un'applicazione casuale. Comprendere le conoscenze di base è un prerequisito fondamentale per un corretto trattamento acustico. La progettazione del trattamento acustico è inoltre strettamente correlata all'ambiente, al sistema di altoparlanti, ecc. Non esiste una soluzione o una risposta fissa, e la situazione reale deve prevalere.
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