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CNR: Alamanacco della Scienza

Archivio

N. 8 - 21 apr 2021
ISSN 2037-4801

Focus - Rumore e silenzio  

Tecnologia

Tra conoscenza e immaginazione

Il suono è una delle forme espressive maggiormente evocative, portatore di valore, prima ancora che per il suo contenuto semantico, per quello della conoscenza della realtà che ci circonda. Il livello di sviluppo tecnologico sinora raggiunto consente di potenziare questa conoscenza e la ricostruzione del cosiddetto “paesaggio sonoro”. La geometria è alla base del processo di ricostruzione virtuale 3D di un ambiente sonoro: lo spazio e gli elementi in esso contenuti sono rappresentati da modelli geometrici, tramite applicazioni Cad (Computer-aided drafting ossia disegno tecnico assistito dall'elaboratore), che hanno permesso l'evoluzione di strumenti di analisi acustica virtuale. “Ci riferiamo a software che impiegano modelli numerici per rappresentare come il suono si propaga in uno spazio e interagisce con gli elementi in esso contenuti”, spiega Paola Calicchia della sede di Acustica e sensoristica "O.M. Corbino" dell'Istituto di ingegneria del mare (Inm) del Cnr di Roma. “Tali modelli numerici adottano le approssimazioni dell'acustica geometrica, dove i raggi sonori, emessi da una sorgente, viaggiano in linea retta trasportando una determinata quantità di energia finché non interagiscono con le superfici, secondo le leggi delle riflessioni speculari. Le superfici contribuiscono a tale processo in base alle loro proprietà di assorbimento acustico e in base alle proprietà di scattering (dispersione diffusiva) nel caso di riflessioni diffuse dovute alla rugosità superficiale”.

Negli anni sono stati sviluppati nuovi metodi per rappresentare tale fenomeno fisico. “L'ottimizzazione di questi metodi, quello delle sorgenti virtuali, il ray tracing, il beam tracing mediante fasci divergenti e il metodo della radiosità che introduce superfici uniformemente diffondenti, ha condotto gli sviluppatori ad adottare modelli ibridi che sfruttano alcuni metodi per rappresentare le prime riflessioni e altri per simulare la così detta 'coda sonora'”, prosegue la ricercatrice. “Gli altri parametri significativi nella simulazione riguardano i materiali, le sorgenti e i ricevitori. Il processo di simulazione restituisce risultati diversificati a seconda dell'applicazione. Tra i descrittori più significativi che caratterizzano per esempio un ambiente chiuso troviamo: il tempo di riverberazione e la risposta impulsiva Room Impulse Response (Rir). Essa fornisce l'impronta acustica dell'ambiente ed è alla base del processo di auralizzazione, ovvero la convoluzione della risposta impulsiva con una traccia audio anecoica. Il risultato è la ricostruzione dell'ascolto umano come se l'uditore fosse realmente nell'ambiente ricostruito virtualmente”. 

Tra i vari software di simulazione acustica utilizzati nella ricostruzione di sale da concerto, teatri, studi di registrazione e altri spazi pubblici ci sono, a titolo d'esempio, Odeon Room Acoustics, Ease by Afmg e Ramsete. Invece, Soundplan e CadnaA consentono di valutare l'impatto acustico in ambiente urbano da infrastrutture di trasporto e aeroporti e di analizzare l'esposizione della popolazione al rumore. “Per far comprendere quanto detto finora presento un esempio, frutto dello scambio con i colleghi del Cnr-Ispc che hanno condiviso le loro ricerche di ricostruzione visuale della Villa di Livia  a Roma”, continua Calicchia. “Siamo partiti dal modello geometrico del magnifico Ninfeo sotterraneo, elaborato dai ricercatori dell'Ispc nella realizzazione della Villa di Livia Reloaded, dove assistiamo alla narrazione del pittore, che descrive il famoso affresco del 'Finto giardino'. Abbiamo valutato il contributo dell'analisi acustica allo studio del Ninfeo e l'impatto di una restituzione sonora immersiva in quell'ambiente. La sala è relativamente grande e i materiali assegnati sono altamente riflettenti, come il marmo per il pavimento e l'intonaco per pareti e volta. Pertanto, i descrittori risultanti dall'elaborazione collocano il Ninfeo tra gli spazi più adatti all'ascolto della musica che della parola. Abbiamo ricreato un'esperienza d'ascolto immersiva basata sull'auralizzazione (filtro matematico che permette di ricostruire  l'acustica di una sala)della narrazione del pittore che si incontra in questo ambiente, di un semplice vocalizzo che simula il canto e di un breve brano musicale. Il risultato è di forte impatto e la percezione che ripropone a un ascoltatore lo trasporta immediatamente in un ambiente avvolgente e maestoso, viaggiando con l'immaginazione solo attraverso l'ascolto. Quest'ultimo poi viene arricchito da sonorità cristalline nel momento che si ascolta il brano musicale”.

Alla complessità dell'esperienza percettiva contribuiscono anche il sistema di riproduzione dei segnali audio e l'ambiente in cui l'esperienza avviene. “Oggi specifiche tecnologie offrono un grado di immersività sonoro elevato che, assieme ad ambienti appositamente progettati, ottimizzano la qualità dell'ascolto. La potenza evocativa del suono richiede infatti, come affermato all'inizio, attenzione e ricerca dell'alta qualità in ogni aspetto dell'esperienza percettiva”, conclude la ricercatrice del Cnr-Inm.

Marina Landolfi

Fonte: Paola Calicchia, IIstituto di ingegneria del mare(Inm) di Roma , email paola.calicchia@cnr.it -