Acustica & Automobile - Terza puntata

Abbiamo visto come l'orecchio umano sia uno strumento fantastico, seppure non perfetto. Abbiamo parlato anche di frequenze e abbiamo capito che, in soldoni, rappresentano una misura di quanto il suono che stiamo ascoltando sia grave o acuto.
Ma l'orecchio è in grado di "sentire" tutte le frequenze da 1Hz a infinito ?
Ovviamente la risposta è no.

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La risposta in frequenza del nostro orecchio è mediamente (visto che ognuno è diverso dall'altro) rappresentata dal range che va dai 20Hz ai 20.000Hz. Al di fuori di questa gamma, non siamo in grado, in linea di massima, di sentire alcun suono, neanche se la sua intensità è elevatissima.
In linea di massima, perché, per precisione, bisognerebbe fare almeno una distinzione tra suoni gravi e suoni acuti.
Tutti i suoni gravi, di frequenza inferiore ai 20Hz, vengono definiti suoni infrasonici (o, in modo non corretto, ma di uso comune, suoni subsonici) e, anche se non sentiti, possono essere percepiti dal corpo.
E' infatti vero che non riusciamo a sentire, ad esempio, i 10Hz, ma è altrettanto vero che un suono con tale frequenza, se possiede una potenza sufficiente, viene percepito "fisicamente".
I suoni di frequenza molto elevata (sopra i 20.000Hz) vengono invece definiti suoni ultrasonici e non vengono percepiti in alcun modo.

Da studi effettuati, inoltre, è emerso che frequenze al di sopra dei 16.000Hz e al di sotto dei 30Hz vengono sentite da poche persone, soprattutto dai giovani che hanno ancora l'apparato uditivo in piena efficienza.
Qualcuno, fuori dalla media, riesce anche a sentire (oltre che percepire) frequenze fino ai 16Hz, che è la frequenza più bassa riproducibile da uno strumento musicale.
Qual'è lo strumento musicale (non elettronico) che riesce a "scendere" così in basso ? L'organo a canne. Ma non un organo qualsiasi: possono tanto solo quelli che possiedono una batteria di canne da 32 piedi (quelle alte circa 10 metri, per intenderci !). In Italia, se volete mettere alla prova il vostro orecchio e sentire dal vivo i 16Hz del Do basso dell'organo, potete recarvi, ad es., a Bologna, chiesa di San Giovanni Bosco (http://www.organosangiovanniboscobologna.org/).
Se volete, invece, mettere alla prova il vostro impianto audio (a casa o in auto) potete cercare il CD "ORGAN & CHOIR recordings in St. Mark's Episcopal Church", Wilson Audiophile WCD-806/8419. La prima nota di "Così parlò Zarathustra" è un Do a 16Hz.
Vi avviso: sarà un'impresa ardua perché dovete essere sicuri che il lettore CD "legga" i 16Hz, che l'amplificatore li amplifichi, che il "filtro subsonico" sia disattivato e che le casse li riproducano......e comunque, prima di tutto, dovete essere sicuri che il vostro orecchio sia buono !

Chiusa questa breve parentesi libidinosa, torniamo a parlare della gamma di frequenze udibili.
Per comprendere meglio come sono distribuiti i suoni può essere comodo suddividere il range audio in questo modo:

• Gamma tra i 30Hz e i 500Hz. E' la gamma bassa, dove rientrano i suoni più gravi
• Gamma tra i 500Hz e i 3.000Hz. E' la gamma media, dove rientrano la maggior parte delle voci
• Gamma tra i 3.000Hz e gli 8.000Hz. E' la gamma cosiddetta di presenza, quella che cioè fa sembrare l'ascolto più vero, come se gli esecutori fossero presenti, appunto
• Gamma tra gli 8.000Hz e i 16.000Hz. E' la gamma cosiddetta di brillantezza dove rientrano i suoni più acuti: piatti della batteria, triangolo, sibilo delle consonanti ecc...,ecc...

Quando la gamma di presenza (molto importante per una riproduzione di qualità) risulta troppo enfatizzata, l'impianto audio tende a stancare fino a provocare fastidio durante l'ascolto. Questo è uno dei difetti più diffusi tra le installazioni, insieme a quello che viene definito "boomy sound", ovvero il suono rimbombante.
Il rimbombo rappresenta un'enfatizzazione della gamma bassa in un range di frequenze che va, all'incirca, dai 50Hz ai 150Hz, causato da numerosi fattori, ma nel 90% dei casi da una progettazione errata dettata dalla voglia di sentire il "martello" !

Fornita questa infarinatura sulle frequenze e sulla gamma udibile, passiamo all'argomento che infiamma numerosi animi e fa nascere forum e competizioni in tutto il mondo: il livello di pressione sonora, in inglese Sound Pressure Level e, per gli affezionati, S.P.L..

Cos'è sto S.P.L. ?
Come abbiamo visto nella prima puntata, l'onda sonora fa vibrare le molecole dell'aria e provoca una fluttuazione della pressione attorno a quella atmosferica.
Più tale fluttuazione è grande, più il suono risulta forte, intenso.
Il S.P.L. è la misura di questa pressione sonora. L'unità di riferimento è il decibel (o dB).
Senza scendere nei dettagli di una definizione rigorosa del decibel, sappiate che la soglia di udibilità di un suono è stata posta, per definizione, a 0 dB. In una stanza silenziosa una misura di S.P.L. fornirebbe, come risultato, circa 40dB; un oratore (tipo un prete) senza microfono può arrivare a 80dB, un camion che vi passa di fianco a 100dB.
Sono esempi giusto per dare un'idea. In realtà l'S.P.L. è definito per una certa distanza (tipicamente un metro), in quanto l'intensità del suono diminuisce velocemente all'allontanarsi dalla sorgente.
Se leggete i dati di sensibilità di un diffusore, ad esempio, troverete un numero tipo 88dB 1W/1m, che significa che tale diffusore è in grado di generare una pressione sonora di 88dB ad un metro di distanza, quando venga pilotato con la potenza di 1 Watt RMS.
E’ utile sapere anche che un raddoppio di pressione sonora equivale ad un aumento di 6dB e che, mediamente, si comincia a percepire una differenza di intensità tra due suoni quando questi hanno almeno 1dB di differenza (e hanno un'intensità superiore ai 50dB). Per intensità inferiori, la variazione minima apprezzabile è di 2-3dB; per questo motivo le curve di risposta dei diffusori alta fedeltà vengono spesso fornite con la tolleranza di +- 3dB.

Veniamo al limite superiore della scala S.P.L.: oltre i 140dB il suono è così forte da danneggiare l'orecchio, tanto che i 140dB sono definiti "la soglia del dolore" perché le orecchie cominciano fisicamente a fare male.
Intorno ai 150-160dB si hanno danni immediati all'orecchio.

"Miii, allora posso sparare il volume fino a 120dibbì, che cavolo rompe mio padre !!" - "Sì, sì...puoi anche pulirti il naso con due mattoni !!"......
Da studi scientifici rigorosi è stato dimostrato che una esposizione prolungata a pressioni sonore superiori ai 90dB provoca nel tempo danni irreversibili all'orecchio........e così addio alla risposta in frequenza !!
E' per questo che gli assidui frequentatori di discoteche sono quelli con l'udito più rovinato....
I primi sintomi sono una sensibilità ridotta intorno ai 4.000Hz, che man mano si estende alle frequenze vicine, in particolare verso quelle acute. Mi è capitato spesso di ascoltare impianti i cui acuti segavano letteralmente le orecchie........mi sono sentito dire dal proprietario che non capivo niente !

Vi ricordate che nella scorsa puntata abbiamo detto che l'orecchio ha sensibilità diversa alle varie frequenze e alle varie intensità (che adesso possiamo chiamare S.P.L.) ?
Bene siamo ora pronti per analizzare meglio questo fenomeno, spiegando così anche il significato del pulsantino magico presente ormai in tutti i sistemi in commercio: il "Loundness"......

Alla prossima !