In una stanza dove si è collocato l’impianto Hi-Fi o in una sala dove si fa musica dal vivo (come un auditorium, o una sala da concerto, ecc.) vengono prodotti dei suoni di diverso timbro, intensità, durata. Per comodità didattica immaginiamo di semplificare il tutto, e osservare il comportamento di un suono istantaneo, che come nasce raggiunge subito la sua massima intensità, e cessa di colpo. Un suono elementare, che però è utile perché potrebbe essere considerato una "fettina", un brevissimo campione tratto da qualunque altro suono di forma e andamento qualunque. Può essere insomma una fettina di una canzone di Anna Oxa o di una sinfonia di Beethoven, tanto "stretta" da rendere ininfluente il brano musicale da cui è stata tratta, ed avere così un campione che possa andar bene per osservare come si comporta la sinfonia di Beethoven, la canzone di Oxa o qualunque altra musica si voglia ascoltare in quella stanza. 

Immaginiamo dunque che in una stanza venga riprodotto (da uno strumento musicale o da un altoparlante) questo breve picco sonoro. Cosa succede? Il suono originale termina (abbiamo detto) in modo istantaneo, ma ecco che nella stanza perdura una certa "coda sonora". Solo se fossimo in un ambiente molto assorbente, molto ovattato (come una cabina telefonica o una sala anecoica) avremmo la sensazione che tutto finisca immediatamente. In un ambiente enorme e riflettente (uno stadio, una piscina…) avremmo addirittura la sensazione di un eco. In tutte le situazioni intermedie (compreso l’ambiente d’ascolto di casa nostra) si avranno delle sensazioni intermedie. Ovvero, si ha la sensazione (più o meno cosciente) di una certa qual "coda sonora". A questo punto magari qualcuno dei lettori potrebbe non fidarsi, e dubitare di quello che si va dicendo. E costui deve avere comprensione: si è tanto abituati a "sentire" questo riverbero che ormai quasi non ci si fa più caso. Anzi, nella maggior parte dei casi lo si nota solo quando manca (quando si entra in una stanza molto ovattata) o quando questo è eccessivo. Per dimostrare la presenza di questo riverbero si provi allora a misurarlo in modo sperimentale. Si può posizionare nella stanza un generatore di un picco sonoro, un microfono, e si registra quel che succede. Analizzando il volume della registrazione, si vedrà che il suono che si sente in quell’ambiente non cessa di colpo come il suono generato. Va a zero progressivamente. La differenza tra il picco (chiamato transiente) e il momento in cui il suono cessa viene chiamato "coda sonora". 

Da cosa è data la coda sonora?  
 

Evidentemente dalla stanza d’ascolto. Il suono originario infatti arriva al microfono (o alle orecchie dell’ascoltatore) come arriva alle pareti che gli stanno attorno. Le pareti (e gli arredi) provvedono in parte ad assorbirlo, in parte a farlo rimbalzare sulle pareti opposte. Qui in parte viene assorbito e in parte rimbalza… e così fin che viene assorbito tutto. 

In quanto tempo viene assorbito questo suono? Dipende dalle dimensioni della stanza, dalla superficie delle pareti, dall’elasticità (dalla natura) delle pareti stesse. Dipende da cosa sono rivestite le pareti (intonaco? Moquette?) e naturalmente da "cosa costituisce" l’oggetto contro cui rimbalza l’onda sonora. Dipende se rimbalza solo contro le pareti, o se in quella stanza vi sono degli arredi (librerie, poltrone, tavoli, armadi…). 

Le onde che colpiscono una parete –si è detto- in parte rimbalzano e in parte vengono assorbite dal materiale che viene colpito (ad esempio, da un muro). La parte che viene assorbita viene trasformata in calore e la cosa finisce lì. La parte che rimbalza torna indietro con un angolo che (secondo la legge di Pascal) è determinato dall’angolo che aveva quando è arrivata. Torna dunque indietro, e percorre di nuovo la stanza fino ad incontrare un altro ostacolo (un’altra parete, un mobile…). Allora in parte viene trasformata in calore, e in parte rimbalza di nuovo. Si ha una seconda riflessione, chiamata anche "riflessione di secondo ordine". Si va avanti così (con una eventuale riflessione di terzo ordine, ecc. ecc.) fin che (sommando le varie percentuali di assorbimento) la parte per cui l’onda che viene assorbita risulta uguale al 100% dell’onda iniziale, e quindi scompare dalla stanza. Da questa osservazione deriva che l’onda sonora rimbalzerà un numero minore di volte se le superfici che tocca sono molto assorbenti (la percentuale di assorbimento è superiore) mentre rimbalzerà più volte se le superfici sono molto riflettenti (e quindi con una percentuale di assorbimento inferiore). Semplificando molto le cose, si potrebbero portare un paio di esempi: se le superfici assorbissero il 50% dell’onda sonora, questa avrebbero poche riflessioni: al primo incontro perderebbe infatti il 50%, al secondo incontro un altro 50%, e in breve il suono diverrebbe inudibile. Se le superfici della stanza avessero invece un assorbimento dello 0,2% (come hanno in effetti le pareti intonacate), ecco che vi sarebbero più riflessioni. Ovvero, al primo incontro se ne andrebbe lo 0.2%, e verrebbe riflesso quasi tutto il suono. Al secondo rimbalzo si avrebbe la perdita di un altro 0.2%, e quindi si vede che resta abbastanza suono perché questo sia udibile e perché interferisca con il resto del suono che nel frattempo viene prodotto dal flusso della musica. E poi rimbalza, viene riflesso di nuovo… e così via. Nel secondo caso vi sarà dunque una coda sonora più lunga che nel primo. 

E’ dunque evidente che la lunghezza della coda sonora è in funzione del tipo di materiale su cui rimbalza il suono, ovvero dal suo coefficiente di assorbimento. E’ anche facile immaginare che questo rimbalzare da una parete all’altra dipende dalle dimensioni della stanza. La velocità delle onde sonore è elevato (oltre mille chilometri all’ora) ma non elevatissimo: vi sono aerei che viaggiano a velocità di molto superiori. Quindi, se il suono deve percorrere un cammino più lungo prima di arrivare ad una parete e poi passare da una parete all’altra prima di essere assorbito, ecco che (a parità di assorbimento dei materiali) la coda sonora sarà comunque più lunga. Abbiamo fin qui visto che la coda sonora viene influenzata sia dalle dimensioni della stanza che dalla natura delle superfici presenti in essa, ovvero dal loro coefficiente di assorbimento. 

Perché è importante questa coda sonora? 
 

Essa influenza moltissimo sia la gradevolezza del suono che le sue caratteristiche tecniche fondamentali. Ad esempio, influenza molto la risposta in frequenza di una cassa acustica. Vi sono persone che spendono un milione di lire al posto che trecentomila lire per avere una cassa che sia lineare, che renda gli acuti e i bassi allo stesso livello. Ma magari non si rendono conto che le installano in ambienti in cui (non esagero) una parte della gamma viene assorbita la metà di un’altra, e quindi si crea un forte sbilanciamento nel livello di riproduzione. 

La risposta in frequenza non è il solo parametro che dipende in modo così stretto dalla coda sonora. Ve ne sono molti altri: ad esempio, essa influenza moltissimo la distorsione. 

Ma non si insisterà mai abbastanza sul fatto che (al di là dei parametri classici della analisi tecnica che si effettua sui componenti Hi-Fi) questa coda sonora influenza moltissimo la sensazione psicologica di naturalezza dell’evento sonoro. 

Si deve favorire o eliminare questa coda sonora? 
 

Non si deve fare nessuna delle due cose. O meglio, la coda sonora dovrebbe essere ottimizzata, ovvero incrementata se è troppo breve, diminuita se è troppo lunga. Infatti, se è troppo breve si ha la sensazione di un ambiente soffocante, in cui si riesce a resistere per un periodo limitato di tempo. E’ la sensazione di "cabina telefonica", a lungo andare decisamente sgradevole e del tutto innaturale. Se la coda sonora è troppo lunga, aumenta considerevolmente la distorsione, il suono risulta vetroso e confuso (la coda sonora di un evento sonoro si fonde con quella degli eventi sonori successivi, non si ha un passaggio tra un suono e l’altro ma un mescolarsi del primo (o meglio, dalla coda sonora del primo) con il corpo e la coda del secondo. 

Ascoltare in un ambiente troppo riflettente e rimbombante è una esperienza molto comune. E’ anche comune sentire delle registrazioni fatte in ambienti domestici in cui le voci sono quasi incomprensibili e comunque non gradevoli. 

Potremmo immaginare che al n. 1 vi sia il suono diretto (arriva prima ed è più forte) al numero 3 vi sia il suono riflesso più volte e quindi più attenuto. Si può esprimere il tempo che impiega il suono ad essere assorbito in gra parte (in parole povere, a sparire dalla circolazione) come tempo di riverbero (TR). Questo tempo dipendesia dalle dimensioni della sala che dal materiale con cui è costruita. Se il materiale assorbe molto ad ogni riflesso, il tempo in cui tutto il suono viene assorbito infatti si accorcia. Anche le dimensioni contano, perchè incidono sul "tempo" che impiega il suono ad attarversarle prima di essere assorbito dai materiali che costituiscono la sala. 

Quanta è la coda sonora ideale? 
 

La domanda potrebbe essere messa in questo modo: " se la coda sonora non deve essere troppa né troppo poca, quanta è quella ideale?". Per definire quali sono le dimensioni ideali della coda occorre prima definirne la misura. Come per definire la durata ideale di un intervallo per il caffè occorre partire da un’unità di tempo, o per definire l’ altezza ideale di un tavolo occorre partire da una misura come il metro e i suoi sottomultipli (centimetri). Ebbene, la coda sonora viene misurata in termini di tempo che intercorre tra due livelli; ovvero, come il tempo necessario a smorzare un segnale di volume standard (molto elevato) fino ad un livello trascurabile. Questa unità di misura è chiamata "tempo di riverbero". Ed è dunque un tempo che misura una variazione di volume sonoro, a sua volta misurato in decibel. Quindi, il TR (=tempo di riverbero) è il tempo espresso in secondi che intercorre tra due livelli di pressione sonora espressi in decibel. I tempi di riverbero sotto il secondo indicano uno smorzamento delle onde sonore molto forte. E l’ambiente è considerato troppo assorbente per l’ascolto adeguato di musica. Un tempo di riverbero oltre i 2 secondi si riferisce ad un ambiente troppo riverberante, in cui il suono diviene sgradevole e confuso. L’esperienza insegna che il giusto compromesso per un ambiente d’ascolto è di 1.5-1.8 secondi. Naturalmente occorre essere molto elastici, va bene anche un ambiente con TR 1.4 o 1.9. E d’altra parte vedremo che l’analisi accuratissima è ben difficile, occorre accontentarsi di un rilievo ragionevolmente approssimativo. Oltre a questa necessaria approssimazione, vi è poi il gusto personale e il contesto in cui si è: un grande ambiente è meno "soffocante" anche se è poco riverberante, un ambiente piccolo tende ad essere accettabile anche con qualche decimo di secondo in più. Tuttavia certi ambienti gradi (come un teatro lirico) non vengono resi troppo assorbenti altrimenti il suono si smorza e non si ha il grande volume che serve per apprezzare le voci. E così via caso per caso. 
 

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Per calcolare il TR di un ambiente la prima cosa che viene in mente è senza dubbio una misura sperimentale. Si colloca nell’ambiente da esaminare una o più casse acustiche collegate ad un generatore di suono (es un’onda quadra) , si colloca un microfono e un apparecchio che memorizza il livello sonoro. E si esamina il tempo in cui cade il segnale tra i due livelli di dB standard. Questo metodo ha bisogno di apparecchiature speciali, ben calibrate e comunque si tratta di una operazione al di fuori della portata dei molti audiofili che vorrebbero migliorare il proprio ascolto, o (caso comune) che vorrebbero ottenere dal proprio impianto Hi-Fi semplicemente quello che è in grado di dare, senza avere le prestazioni peggiorate in modo vistoso dalla stanza d’ascolto. 

Ed eccoci alla domanda cruciale: è possibile sapere quant’è il TR in una determinata stanza di ascolto senza effettuare l’analisi con le (costose) apparecchiature? Si può. O almeno, ci si può provare. Sabine ha proposto una formula per calcolare il tempo di riverbero di una stanza conoscendo il suo volume e il coefficiente di assorbimento dei materiali che la rivestono. In pratica, si deve considerare le dimensioni della stanza, e da che cosa è costituita: è chiaro che una stanza rivestita di soli specchi è più riverberante di una stanza delimitata da pesanti tende di velluto e con il soffitto ricoperto da pannelli assorbenti. 

La formula è la seguente: 

---------- 0,16V 

TR = --------------- 

--------- S x a 

 
Dove V è il volume della stanza in metri cubi,  
S è la superficie in metri quadrati e  
"a" è il coefficiente di assorbimento di queste stesse superfici.   

In altre parole, "a" è la percentuale di assorbimento di ciascuna superficie, una percentuale caratteristica del materiale con cui è stata costruita. Una parete di legno avrà un coefficiente di assorbimento maggiore di una parete di vetro, una parete ricoperta da una tenda di velluto avrà un coefficiente di assorbimento maggiore di una parete intonacata, la quale sarà però più assorbente di una rivestita di metallo ecc. ecc. La formula è stata studiata per ambienti grandi, ad uno professionale (cinema, teatri, ecc.) per gli ambienti più piccoli (come le comuni stanze delle case in cui viene messo un impianto Hi-Fi) si suggerisce spesso di sottrarre dal denominatore un 10% circa. 

Per calcolare il TR con la formula di Sabine serve dunque sapere (oltre alle dimensioni della stanza) anche il coefficiente di assorbimento del materiale con cui è stata costruita e/o arredata. A questo punto il timore serpeggia: "vuoi vedere che per evitare di misurare il TR di una stanza ci occorre misurare il coefficiente di tutti i materiali che vi si trovano dentro?" In teoria dovrebbe essere così. Ma fortunatamente questi coefficienti possono essere desunti da apposite tabelle, non occorre andare in un laboratorio con sulle spalle le nostre finestre o le poltrone del salotto per effettuare questa misura. Si aprono però due problemi. Uno di facile soluzione e l’altro no. 

1-Il problema di facile soluzione è presto detto: le stanze non sono mai di un materiale omogeneo, tipo "tutte una sola vetrata" o "tutte di solo legno". Contengono un po’ di mobili in legno, hanno delle finestre con un po’ di vetro, sono rivestite un po’ di intonaco e (sul pavimento) un po’ di mattonelle, marmo, eccetera… Che si fa? La soluzione –si diceva- è relativamente semplice: basta calcolare quanta superficie è di legno, quanta di velluto, quanta di intonaco, quanta è di tappeto, e così via. Quindi, la nostra formula può essere resa come: 
 

-------(Sa + S1a+S2a+S3a …ecc.) –10%  
 

Dove S può essere ad esempio la superficie dei muri intonacati (che va moltiplicata per "a", ovvero il coefficiente di assorbimento tipico dei muri intonacati) , S1 può essere la superficie (sempre ad esempio) di una libreria, moltiplicata per "a" che è l’assorbimento tipico delle librerie di quel genere, S2 la superficie di un tappeto, S3 del marmo del pavimento, e così via per i vari componenti della stanza. Alla fine, la somma dei vari S corrisponderà alla superficie totale con l’assorbimento che sarà il risultante di tutti i componenti della stanza. La somma degli S non sarà dunque l’assorbimento caratteristico di alcun materiale, ma sarà la caratteristica generale di assorbimento della superficie della stanza nel suo insieme, e a cui concorrono i vari componenti: pareti, mobili, ecc.. 

2-Il problema di risoluzione più difficile è invece il seguente. Osservando le varie caratteristiche assorbenti dei materiali (vi è qui allegata una apposita tabella), appare subito chiaro che questi hanno dei comportamenti vistosamente diversi a seconda delle frequenze. Una tenda di velluto assorbe un terzo del suono che la colpisce se questo è a 4000 Hz, ma assorbe in modo irrilevante (=coefficiente 0.003) un suono con uguale volume ma a 250 Hz. Mettendola da un altro punto di vista, davanti alla musica che arriva ad una tenda di velluto, le frequenze medio-alte (per intenderci, vicine a quelle della voce di una soprano che canta) sono assorbite in modo vistoso, i suoni bassi invece no. Se si fosse messa per eliminare i bassi che rimbombano, meglio lasciar perdere: si abbassa il volume della voce e non si risolve il problema dei bassi, che a questo punto ne risultano rinforzati in modo relativo! Quindi, si tratta di una soluzione non solo inutile, ma chiaramente controproducente per lo scopo per cui era stata adottata. 

In ogni caso, l’introduzione di una tenda di velluto (o di qualunque altro materiale) comporta uno sbilanciamento della risposta in frequenza, che può essere desiderato se si vuole compensare uno slivellamento originario, ma che può a sua volta generare un buco o un incremento in un’altra porzione della risposta in frequenza.. 

Che si ha da fare? Occorre semplicemente cercare un mix di arredi e rivestimenti tale da non alterare troppo la risposta in frequenza qualora questa sia lineare, o in modo da spianarla quando è irregolare. Opera non facile, ma per lo meno facilitata dall’analisi di ciascun materiale alle diverse frequenze. Potendo variare (come visto nel punto sopra descritto) la percentuale delle varie superfici, si deve andare avanti a fare dei calcoli per approssimazioni successive: ad esempio, vedendo cosa succede se si aggiungono due metri quadrati in più di tenda in velluto e togliendo un tappeto, o calcolando cosa succede se si aggiunge un ulteriore tappeto e si toglie una libreria, e così via. Le operazioni di sistemazione dell’acustica fin qui accennate fanno uso dei normali materiali di arredamento. Ma –per esperienza- si sa che nelle comuni case ben poche persone sono disposte ad eliminare un armadio o a modificare radicalmente la struttura del soggiorno solo per l’ascolto. Le stesse persone sono disposte a cambiare impianto (non ottenendo il massimo neppure da quello) o a installare un equalizzatore che (come si vede in un altro articolo presente in questo sito) fa delle cose interessanti e insostituibili, ma non risolve molti problemi dell’ambiente. 

La soluzione di compromesso per costoro potrebbe essere l’adozione di alcuni materiali appositamente studiati per le correzioni acustiche. In questo caso, si hanno dei pannelli con delle caratteristiche acustiche piuttosto spinte. Con un’azione drastica sul suono. Ne consegue che basta una superficie inferiore per avere un effetto che con rimedi più blandi si avrebbe con modifiche più vistose. Ad esempio, se servisse una riduzione del TR (è il caso più comune) bastano magari tre metri quadrati di pannelli posti su una porta o sul soffitto, per ottenere l’effetto che si avrebbe modificando il materiale con cui è costruito il pavimento con venti metri di superficie (es. sostituire la ceramica col marmo). Provate a dare un’occhiata ai valori riportati in tabella: la lana di vetro a 2000 Hz ha un coefficiente di assorbimento di 0.8, ovvero quattro volte di più rispetto a quello di un tappeto classico. 

Le dimensioni delle onde.   
 

Quello che si nota scorrendo i vari coefficienti, è che è molto facile assorbire le frequenze elevate, è molto più difficile assorbire quelle basse. Infatti per assorbire i bassi che rimbombano non serve aggiungere tende o tappeti. Serve avere degli arredi che "rompono" il cammino delle onde essendo proporzionati alle loro dimensioni. Gli acuti hanno delle onde sonore che possono essere di pochi centimetri. I bassi hanno onde che sono fisicamente lunghe dei metri. Gli arredi assorbenti devono essere proporzionati a queste dimensioni. Non si può tagliare un albero con un temperino né mescolare il caffè con un mestolo. Allo stesso modo, per assorbire onde lunghe dei metri occorrono dei rilievi consistenti come poltrone o tavoli; per assorbire onde di un centimetro bastano i rilievi della cornice di un quadro.