La materia della progettazione audio è estremamente vasta e complessa e, di conseguenza, sarebbe impossibile esplicare tutte le sue sfaccettature in un solo articolo.
Possiamo tuttavia affrontare l’argomento della scelta e del posizionamento dei diffusori sonori, un aspetto comune e cruciale per il corretto funzionamento dell’impianto audio in tutte le tipologie di installazioni, ancor più se di ausilio all’evacuazione degli edifici.
Cercheremo quindi di evidenziare anche come la nuove normative in materia di impianti a norma per la sicurezza influenzino la progettazione e l’installazione dei sistemi audio.
Lo standard EN 60849
Lo standard EN 60849 definisce i requisiti che un sistema elettroacustico deve soddisfare quando utilizzato per servizi di emergenza, dove il sistema stesso è un mezzo per inviare annunci/comunicati di ausilio all’evacuazione in caso di allarme, incendio, eccetera.
La norma chiede che il sistema abbia specifiche caratteristiche ma prevede anche diverse responsabilità da parte di installatore ed utilizzatore. I requisiti dello standard non solo riguardano i prodotti o i dispositivi impiegati per il sistema, ma anche altri aspetti quali il suo progetto funzionale ed acustico, l’installazione, la manutenzione e il training al personale.
Per rendere il sistema elettroacustico in conformità con la norma EN 60849 è richiesto quindi che anche il progetto, i componenti, l’installazione, il cablaggio ed il loro utilizzo siano in accordo con i requisiti.
La progettazione
Quando si inizia ad affrontare la progettazione acustica di un ambiente è raccomandabile valutare per prima cosa i diffusori sonori, per poi passare a definire la potenza e il modello dell’amplificatore e scegliere infine le sorgenti sonore e il sistema di collegamento più adatto per gli altoparlanti.
Possiamo pertanto individuare i passi fondamentali da seguire.
– Stabilire le funzioni richieste all’impianto partendo dalle esigenze dell’utilizzatore: ad esempio annunci microfonici, musica d’ambiente, comunicati di emergenza eccetera.
– Analizzare le caratteristiche ambientali degli spazi da sonorizzare: se esterni è importante rilevare il rumore presente ma anche stabilire il livello massimo raggiungibile dal sistema di sonorizzazione per evitare disturbi al vicinato; se interni occorre verificare la criticità acustica degli ambienti, ad esempio misurandone la riverberazione.
– Scegliere i diffusori in funzione della natura e delle dimensioni dell’ambiente, del tipo di messaggio da trasmettere (parola/musica), del livello di rumore in ambiente e della sua caratteristica acustica; il tipo dei diffusori sarà pertanto differente se installati a soffitto oppure a parete, così come il livello sonoro che devono essere in grado di riprodurre dovrà essere in funzione del rumore ambiente medesimo. A seconda dell’efficienza poi sarà differente la potenza richiesta all’amplificatore per esprimere un livello tale da garantire l’intelligibilità dei messaggi. È da prestare attenzione anche alla direttività dei diffusori che, soprattutto in ambienti riverberanti, assume grande importanza.
– Optare per un amplificatore idoneo a servire il complesso dei diffusori e con un numero di ingressi sufficienti ad ospitare tutte le sorgenti sonore; se il sistema deve assolvere a funzioni di emergenza occorre utilizzare un sistema integrato di messaggistica pre-registrata e di monitoraggio in grado di riportare eventuali anomalie nel funzionamento di ogni componente della catena audio, dal microfono alla linea di collegamento dei diffusori.
– Definire le sorgenti sonore quali microfoni, radiomicrofoni, console microfoniche, sintonizzatori radio, lettori cd, lettori Mp3, e quali devono assolvere a compiti di sicurezza.
– Valutare il sistema di collegamento per i diffusori (se ad impedenza costante oppure a tensione costante “100 V”) e determinare la sezione ed il tipo dei cavi. La stragrande maggioranza delle installazioni PA contempla numerosi altoparlanti e quindi la praticità del sistema “100 V” offre vantaggi indiscutibili sia in termini di sezione dei conduttori – e quindi nell’acquisto e nella posa degli stessi – sia di semplicità nell’installazione.
Risulta essere da ricordare che la qualità di un sistema di amplificazione è rapportata alla qualità del componente della catena di sonorizzazione avente caratteristiche inferiori.
Per esempio, se dotiamo il sistema di una sorgente sonora di qualità elevata ma inseriamo altoparlanti non adeguati a detta sorgente (cioè di qualità inferiore), otterremo come risultato finale una diffusione sonora con qualità limitata a quella degli altoparlanti.
Risulta essere consigliabile quindi che tutti i componenti di un sistema di sonorizzazione siano qualitativamente omogenei.
Anche l’ambiente rappresenta un anello della catena audio di amplificazione, è quindi di fondamentale importanza un suo studio approfondito.
Un locale scadente sotto il profilo acustico, infatti, in nessun caso consentirà il conseguimento di risultati soddisfacenti.
Solo intervenendo a monte, apportando variazioni sostanziali, o comunque di una certa entità (vincoli architettonici permettendo), a tutti quegli elementi che contribuiscono a migliorare l’acustica dell’ambiente, quali l’arredamento, i rivestimenti, la tappezzeria, si potranno ottenere risultati rilevanti.
È altrettanto importante che le prestazioni dei diffusori scelti, la loro quantità nonché il loro posizionamento siano adeguati all’ambiente in cui verranno inseriti.
I diffusori
Il posizionamento degli altoparlanti è quindi una componente fondamentale dell’impianto soprattutto per la corretta comprensione degli annunci in modo da non compromettere importanti istruzioni, ad esempio, per le emergenze. Negli impianti a norme EN 60849 l’indice di intelligibilità deve essere almeno discreto (indice Cis = 0,7; indice Sti = 0,5) in tutta l’area servita dai diffusori.
In generale, l’installazione dei diffusori in prossimità di angoli dà origine all’esaltazione delle basse frequenze, spesso dannose ai fini dell’intelligibilità.
Vediamo alcuni suggerimenti in dettaglio circa le modalità di posizionamento degli altoparlanti.
Diffusione multipunto
Questa soluzione permette di ottenere la migliore intelligibilità di musica/annunci poiché garantisce la diffusione del suono più omogenea e si effettua mediante l’impiego di un numero idoneo di punti di suono ben distribuiti (meglio se a soffitto) e pilotati con basse potenze. In questo modo, anche se l’ambiente è riverberante, operando a singoli livelli di volume acustico ridotti, si ha la migliore garanzia di non “eccitarlo”, e di non provocare eventuali risonanze meccaniche mandando in vibrazione parti di arredamento, false pareti ed infissi non perfettamente stabili.
Diffusione multipunto a pioggia
Risulta essere noto che l’installazione degli altoparlanti a soffitto (diffusione a pioggia) è il miglior sistema di sonorizzazione per annunci e musica di sottofondo in impianti P.A. In qualche caso può rivelarsi impraticabile, causa l’altezza o la particolare struttura del soffitto. Di solito tale sistema è più costoso di quello che prevede la diffusione da pochi punti ma, poiché i vantaggi di un sistema di diffusione dall’alto sono molteplici, è comunque questa la modalità di diffusione che deve essere considerata prima delle altre. Questa tipologia permette di ottenere la massima uniformità e la minor probabilità di provocare riverberazioni nell’ambiente, in quanto si riesce a lavorare con bassi livelli unitari di energia sonora. Questo perché le plafoniere sonore sono equidistanti rispetto alla zona di ascolto.
Una volta deciso quale tipo di diffusori a plafoniera installare e noto l’angolo di copertura del singolo diffusore, partendo dall’altezza del soffitto e dall’area del locale da sonorizzare, si riesce a calcolare il numero di diffusori da impiegare.
Diffusione multipunto a parete
Il posizionamento a parete di diffusori audio è utilizzato quando, per problemi legati all’installazione oppure per vincoli architettonici non è possibile realizzare una sonorizzazione a pioggia. In questo tipo di installazione l’ascoltatore può trovarsi ad una distanza dal diffusore superiore alla distanza critica con relativo degrado dell’intelligibilità e della qualità sonora.
Fondamentale importanza rivestono pertanto le dimensioni dell’ambiente, in particolare lunghezza e larghezza. Per conseguire buoni risultati è consigliabile avvalersi di questa tipologia di installazione in spazi dove una delle due dimensioni in pianta è inferiore a 10 metri. In caso contrario, la distribuzione della pressione sonora risulterà non uniforme, per qualsiasi posizionamento delle sorgenti a muro.
Se la dimensione inferiore in pianta dell’ambiente non supera i 5 metri, si ottengono buoni risultati installando i diffusori su una delle pareti più lunghe, ad un’altezza compresa tra 1,8 e 2 metri. La distanza tra due diffusori adiacenti potrà variare da 6 a 4 metri per una distribuzione ottimale.
Quando la dimensione inferiore in pianta è compresa tra 5 e 10 metri è consigliabile installare i diffusori su entrambe le pareti lunghe, alternandoli. In tal caso la distanza consigliata tra diffusori adiacenti può anche raddoppiare.
Colonne sonore
Per un’ottimale collocazione delle colonne sonore, occorre attenersi alle seguenti norme: installare le colonne con la base a circa 1,5 m dal pavimento, in caso gli ascoltatori siano seduti; a circa 1,70 m per ascoltatori in piedi. Inclinare eventualmente la colonna di qualche grado per meglio “avvolgere” la platea.
Sonorizzazione di corridoi e percorsi
È attuata in genere con altoparlanti (proiettori di suono, trombe) disposti ad ugual distanza ed orientati nella stessa direzione, sia che si tratti di corridoi che di percorsi all’aperto. Essi devono essere posizionati alla distanza massima di 15 metri l’uno dall’altro, altrimenti l’ascoltatore che si sposta lungo la linea dei diffusori, percepisce, oltre al suono proveniente dal diffusore a lui vicino, anche quello proveniente dall’altoparlante precedente con un ritardo superiore ai 50 m/sec, ritardo che comporta il calo dell’intelligibilità del messaggio trasmesso.
Un’alternativa a quanto sopra detto è rappresentata dall’impiego di diffusori “bidirezionali” installati “a bandiera” lungo il corridoio, indifferentemente a parete o a soffitto. Incorporano ciascuno due altoparlanti contrapposti, coi coni affacciati esternamente nei due sensi di marcia. Tali altoparlanti sono connessi tra loro in opposizione di fase: al morsetto contrassegnato dell’uno corrisponderà quello non contrassegnato dell’altro; mentre la membrana di uno avanzerà, quella dell’altro indietreggerà, e viceversa, assecondandosi nel movimento.
Potremo così ritenere di avere un’unica membrana che irradia in entrambi i sensi, su di un angolo orizzontale di 360°, contribuendo ad un sensibile miglioramento dell’intelligibilità.
I bidirezionali andranno collegati in fase tra loro, così da avere sempre coppie di altoparlanti che si muovono in modo concorde e installati a non più di 30 metri l’uno dall’altro per evitare, anche qui, l’insorgere di riverberi o echi.
In luogo dei diffusori a bandiera, nulla vieta l’utilizzo di coppie di altoparlanti a tromba o di altro tipo, posizionati contrapposti sullo stesso sostegno, e collocati alla distanza consueta di 30 metri massimi.
Naturalmente, nelle due soluzioni, i migliori risultati si ottengono con altoparlanti ravvicinati che lavorano a minor potenza, soprattutto al chiuso.
Diffusione con cluster
In locali “difficili”, come la maggior parte delle chiese, dei palazzi dello sport e del ghiaccio, ambienti con superfici vetrate estese o con pavimenti a specchio, dove difficilmente è possibile intraprendere la strada della diffusione “a pioggia”, il migliore approccio rimane quello della diffusione “multipunto”, a parete oppure sospesa a soffitto.
In strutture medio-grandi/grandi, spesso si ricorre, con buoni e talvolta ottimi risultati, alla configurazione degli altoparlanti, meglio se del tipo a direttività costante, a “grappolo” (cluster). Il cluster andrà appeso a soffitto, in posizione generalmente equidistante dalle pareti.
I singoli diffusori dovranno essere attentamente orientati verso il pubblico per la migliore resa e copertura e per la riduzione di riflessioni sonore indesiderate.
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Zone d’ombra
Per concludere affrontiamo l’argomento delle zone d’ombra, quelle aree in cui, anche senza giungere alla sordità completa, si ha un non sufficiente livello di pressione acustica diretta, associato ad una carenza di intelligibilità. Questo può accadere sia per un insufficiente numero di diffusori impiegati, sia per il loro non perfetto posizionamento. In ambienti chiusi, la propagazione dei suoni indiretti, a volte, sopperisce in parte al problema delle zone d’ombra (se presente in misura minima).
Infatti, impiegando per la sonorizzazione di una stanza di medie dimensioni e medio rumore ambiente un altoparlante in cassetta, pertanto non direttivo, si ha che il suono, grazie all’effetto rinforzante dei suoni indiretti, pur perdendo in termini di qualità (le alte frequenze sono infatti prettamente direttive, e sono anche quelle maggiormente assorbite dai mobili e dagli arredi di un ambiente standard), rimane udibile in tutta la stanza. In uno spazio aperto ciò non si verificherebbe.
Soprattutto con l’impiego di componenti direttivi (trombe, proiettori di suono, colonne sonore), a direttività costante o a dispersione controllata, è possibile, in sede di progetto predefinire con ottima approssimazione quello che sarà il risultato finale proprio del sistema di altoparlanti.
Una progettazione accurata, validata da simulazioni acustiche al computer per le situazioni più critiche e difficili è solitamente necessaria per valutare a priori il risultato finale dell’installazione, così da evitare zone con intelligibilità insufficiente.
