Acustica & Automobile - Quinta puntata

Percorrendo a ritroso l'immaginario cammino del suono, qual’è l'elemento importante che troviamo subito dopo l'orecchio ? L'aria ? Sì, giusto.
Fortunatamente, però, l'effetto di normali variazioni di pressione atmosferica e temperatura sono trascurabili nella progettazione di un impianto.
La vera cosa importante da considerare non è tanto l'aria, quanto la "scatola" che la contiene: l’abitacolo.
L'abitacolo è l'ambiente all'interno del quale l'ascoltatore di un sistema car-audio (insieme all'aria) è immerso.

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L'acustica dell'abitacolo è un argomento di una complessità enorme e l'ottimizzazione della qualità sonora di un veicolo è estremamente difficile. Vediamo perché.
Pensate alla forma dell'abitacolo: una figura tutto fuorché regolare; ai materiali che sono in esso contenuti, con caratteristiche acustiche variabili (i vetri riflettono il suono, i tessuti tendono ad assorbirlo...); alle aperture verso l'esterno, visibili (come i finestrini) e nascoste; al contenuto: sedili, valigie e passeggeri (hanno anche un numero variabile !), che oltre a complicare la geometria interna variano anche il volume dell'abitacolo.

Uno dei pochi vantaggi di essere immersi in questo "casino" è quello delle dimensioni ridotte, perché permettono di ottenere alte pressioni sonore (SPL) alle basse frequenze, cosa che, in ambienti di grande volume, richiederebbe molta più potenza.
Perché avviene questo ?
Perché a parità di "energia" prodotta dall'impianto, il volume che essa deve "riempire" e inferiore. E le basse frequenze, come abbiamo visto, sono le più critiche dal punto di vista energetico.
Quindi, chi ha una Panda può installare sub-woofer più piccoli, amplificatori meno potenti e ottenere risultati notevoli.
Chi ha un'Audi A6 Avant...............ClaZ ! Allora ! Lo costruiamo sto subbone o no ??
Comunque, seppure si possa considerare un vantaggio, questo fenomeno (in inglese low frequency pressurization) va preso in seria considerazione durante il progetto, perché varia in modo notevole la risposta in frequenza del sistema, con una forte esaltazione delle basse frequenze.
Guardate, a tal proposito, la figura qui sotto, confronto della risposta di un diffusore acustico posto in campo libero (free-field, curva tratteggiata) e dentro un abitacolo (close-field, curva rossa). Come vedete, al di sotto dei 50Hz la risposta dentro al veicolo arriva a guadagnare facilmente 20dB !



Le curve sono “normalizzate”, ovvero sono riferite ad un determinato SPL, che viene preso come riferimento (e posto pari a 0dB).

In un ambiente chiuso (quindi anche in una stanza) avviene un altro fenomeno importante, eccitato dalla geometria e variabile con le dimensioni: si creano le cosiddette onde stazionarie (in inglese standing o stationary waves).
Cosa sono ?
Per buttarla giù semplice, diciamo che normalmente, quando si riproduce un suono, esso "rimbalza" tra le pareti dell'ambiente in cui ci troviamo.
L'onda riflessa da una parete può incontrare l'onda diretta (che sta arrivando dal diffusore) o un'altra onda riflessa e può andare ad aumentarne l'intensità oppure a diminuirla. Questo aumento (o questa riduzione) di intensità dipendono, essenzialmente, dalla distanza delle pareti e dalla loro capacità di assorbire o riflettere il suono.
Si generano quindi delle zone in cui alcune frequenze sono molto enfatizzate ed altre zone, magari vicinissime, in cui le stesse frequenze non si sentono quasi.
Quali sono queste frequenze ?
Sono quelle la cui lunghezza d'onda risulta essere una frazione intera del doppio della distanza tra le pareti......oMmmadonna !
Ok, ho promesso niente formule.......diciamo solo che, per i veicoli, le frequenze tipiche delle onde stazionarie vanno dai 50Hz ai 200Hz, a seconda delle dimensioni dell'abitacolo e che, in ogni auto, si formano diverse onde stazionarie.
Quando le onde che rimbalzano qua e la si sommano in un punto, si dice che, in quel punto, si ha una risonanza.
Vi ricordate quando ho parlato di uno dei difetti più diffusi tra le installazioni, il "boomy sound" ? Eccone la spiegazione: il rimbombo si instaura perché i diffusori, mal progettati, hanno una risposta in frequenza con picchi massimi che vanno ad eccitare proprio le frequenze di risonanza dell'abitacolo. Fenomeno che, oltretutto, si somma all'esaltazione delle basse frequenze (dovuto alle ridotte dimensioni dell’ambiente di ascolto) di cui abbiamo parlato in precedenza.
Il risultato è il classico suono con basso mono-nota (tipo il truzzissimo "unz-unz-unz"...).
Ovviamente, il discorso vale se si sta giudicando un impianto progettato per l'alta fedeltà. Diverso è il caso in cui si stia inseguendo il massimo SPL......

Hai parlato di zone....si può prevedere dove, nell'abitacolo, si avrà una risonanza e dove si avranno dei "buchi", cioè si può conoscere il campo sonoro interno ?
Se la geometria fosse semplice (un parallelepipedo) e le pareti avessero caratteristiche acustiche note e costanti, si potrebbe avere una soluzione matematica del problema, ma nel nostro caso è impossibile.
Si può fare una previsione approssimativa delle condizioni medie, cioè niente zone con risonanze e buchi, solo una media nello spazio, niente di più. Ad es., il grafico della figura sopra riportata (curva rossa) è proprio la risposta media all’interno dell’abitacolo.
Per fare delle previsioni più precise (comunque approssimate) bisognerebbe utilizzare software di simulazione complessi e numerose ore di calcolo.

Quindi, come progetto 'sto impianto ?
Se si vogliono fare le cose bene, l'unica soluzione applicabile (e anche la più accurata) è quella di eseguire una campagna di misure all'interno dell'abitacolo, per ricavarne le caratteristiche acustiche ed il campo sonoro.
Fatto ciò, i diffusori andranno progettati per minimizzare i difetti e sfruttare i pregi dell'ambiente in cui si trovano e si dovrà predisporre un'equalizzazione dell'impianto.
Ebbenesì, se si vuole realizzare un grande impianto, l'equalizzatore diventa d'obbligo.

Nel prossimo articolo parleremo di rilievi acustici all'interno dell'abitacolo e di equalizzatori.........come sceglierli, come utilizzarli.....
Stay tuned !