Dimensioni ottimali per uno studio di registrazione

In questo articolo vediamo come scegliere le dimensioni ottimali per uno studio di registrazione.

La geometria e le dimensioni influiscono molto sulle caratteristiche acustiche di una sala, se volgiamo ottenere una distribuzione ottimale dei modi propri dobbiamo trovare le dimensioni più adatte che ci garantiscono una migliore riproduzione delle basse frequenze. A meno che non ci troviamo in ambito professionale, la maggior parte delle sale che vengono utilizzare come control room o recording studio sono rettangolari. In questo caso la distribuzione dei modi assiali, tangenziali e obliqui può essere calcolata senza eccessivi sforzi e possiamo avere un’idea piuttosto precisa della distribuzione dell’energia delle basse frequenze nella sala. Questo ci permette di ottimizzare le dimensioni della sala considerando  i modi assiali, tangenziali ed obliqui.

Room ratios

Il rapporto tra le tre dimensioni di una sala rettangolare (e non) destinata alla musica sono determinanti, le sale cubiche per esempio sono un caso molto critico e sarà molto difficile ottenere al loro interno un ascolto o una ripresa di qualità. I rapporti tra dimensioni si esprimono in relazione all’altezza.

Per esempio un rapporto di H : W : L pari a 1 : 1,3 : 1,8  rappresenta, per un altezza standard do 3 m una sala di dimensioni H=3 W=3,9 L=5,4.

Una sala cubica quindi avrà un rapporto  H : W : L pari a 1 : 1 : 1

La letteratura in merito alle proporzioni ideali tra altezza larghezza e lunghezza è piuttosto vasta e comprende considerazioni empiriche e analisi statistiche. Uno dei criteri principali è quello di Bolt che ci fornisce un range abbastanza ampio di proporzioni (detto area di Bolt) che ci garantisce una distribuzione modale favorevole, sono compresi nell’area di Bolt i rapporti tra dimensioni che soddisfano questo criterio:

2 < W+L < 4
3/2(W-1) < L-1 < 3(W-1)

L’area di bolt rappresenta un buon criterio soprattutto nel caso di sale di piccole dimensioni.

Ecco la rappresnetazione grafica dell’area di BOLT

Se le dimensioni della nostra sala sono comprese nell’area di bolt saremo ragionevolmente sicuri di avera una buona (o almeno discreta) distribuzione delle basse frequenze.

Altri esempi in letteratura sono :

• Le proporzioni di Volkmann 1 : 1,5 : 2.5
• Le proporzioni di Boner 1 : 1,26 : 1,59
• Il set di proporzioni di Sepmeyer
• Il set di proporzioni di Llouden

Ecco un rapido confronto :

Come si vede i principali set di proporzioni in letteratura cadono quasi tutti nell’area di Bolt (zona tratteggiata) o molto vicino a questa. Questo rafforza l’ipotesi che se le proporzioni di una sala cadono nell’area di Bolt la distribuzione dei modi stazionari assiali all’interno della sala sarà comunque accettabile e non presenterà gravi difetti acustici.

Bisogna sottolineare che nel caso di sale piccole sarà più difficile ottenere una distribuzione modale vantaggiosa in quanto i modi a bassa frequenza tendono ad essere piuttosto separati tra di loro.

La validità dell’area di Bolt dipende abbastanza fortemente dal volume della sala. Le proporzioni ottimali sono un ottimo punto di partenza ma (soprattutto nel caso di sale piccole) è sempre necessaria una analisi caso per caso.

Criteri di giudizio

I casi in cui possiamo decidere altezza,larghezza e lunghezza senza alcun vincolo sono veramente rari, nella maggior parte dei casi le dimensioni sono vincolate possiamo variarne ( limitatamente ) solo una o due delle dimensioni. Dobbiamo quindi fissare alcuni criteri che ci permettano di scegliere il migliore rapporto di dimensioni tra quelli possibili.

Distanza tra modi

Ovviamente il caso peggiore è quello in cui i modi risonanti si trovano a frequenze coincidenti (questo accade in sale quadrate cubiche o in generale quando una delle dimensioni è un multiplo della metà di un altra) Oltre a questo dobbiamo considerare che:

• Guilford sostiene che per evitare disturbi nella timbrica della sala i modi propri non debbano mai essere distanti più di 20Hz uno dall’altro questo criterio si può applicare generalmente ma è particolarmente focalizzato sui modi assiali.

• Bonello invece sostiene che per evitare effetti degenerativi di coincidenza i modi (tutti i 3 tipi, non solo gli assiali) devono essere distanziati di almeno il 5% della loro frequenza rispetto a quelli adiacenti. Per esempio se è presente un modo a 40 Hz i modi adiacenti dovranno essere distanziati almeno di +/- 2 Hz ( 5% di 40Hz è 2Hz).

Da questo si evince come i modi devono essere non troppo lontani tra di loro ma neppure troppo vicini !

Distribuzione per ottava (Criterio di Bonello)

Bonello ci fornisce un ottimo criterio per la scelta delle dimensioni ottimali di una sala rettangolare. Si dividono le basse frequenze ( per esempio un range compreso tra i 20 Hz e i 200 Hz ) in gruppi di 1/3 di ottava e si prende in considerazione il numero di modi presente in ciascuna banda di 1/3 di ottava. Per soddisfare il criterio di Bonello il numero dei modi presente in ciascuna banda deve essere monotonicamente crescente (quindi mai decrescente) con l’aumentare della frequenza.

Si vede nella figura sotto come il numero dei modi (riportato nelle ordinate) è monotonicamente crescente con la frequenza, questa sala soddisfa il criterio di Bonello.

La sala relativa al grafico riportato sotto invece non rispetta in criterio perché si vede chiaramente che il numero di modi per ogni banda di frequenza cresce e decresce in modo non continuo ( quindi non è monotonicamente crescente ) :

Anche se molti eminenti studiosi di acustica hanno suggerito alcune proporzioni ottimali o auree, vale la pena ricordare che non esiste una stanza perfetta o comunque non ci sono proporzioni ideali e perfette per ogni caso e per ogni volume. Questo risulta evidente anche dal fatto per esempio che una sala realizzata secondo le proporzioni Sepmeyer non sempre soddisfa il criterio di Bonello.  Dobbiamo accettare che, soprattutto in sale di piccole dimensioni è necessaria un’analisi più accurata e che in ogni caso la distribuzione dei modi a bassa frequenza rappresenta una “firma” più o meno indelebile della sala che andiamo ad utilizzare.

l’ottimizzazione della distribuzione dei modi stazionari è fondamentale per l’acustica della sala, ma si tratta di una prima approssimazione. Infatti è difficile ragionare per criteri generali o proporzioni “assolute” la cosa migliore è quella di valutare la situazione caso per caso.