Misura online FFT


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L’acustica delle piccole stanze è un fenomeno fisico complesso che influenza in modo considerevole il modo in cui ascoltiamo e percepiamo qualsiasi materiale musicale riprodotto o suonato al loro interno. In questo tutorial vedremo come poter iniziare a conoscere rapidamente le caratteristiche acustiche dell’ambiente nel quale siamo soliti ascoltare musica, partendo da semplici prove che potranno essere eseguite direttamente con un computer connesso ad Internet ed un microfono.

INTRODUZIONE

Gli ambienti utilizzati quotidianamente da fonici e musicisti (sale prove, studi di registrazione, sale di ascolto/mixaggio e home theatre) presentano spesso superfici inferiori a 30-40 m2 ed altezze inferiori ai 4 m: con queste caratteristiche geometriche l’influenza dei modi di risonanza, ovvero quelle frequenze che risuonano in essa, comportandosi come onde stazionarie, risulta essere dominante. Con questo effetto acustico alcune frequenze (quelle la cui lunghezza d'onda risulta essere multipla della distanza tra due pareti) risultano essere amplificate in alcuni punti della stanza mentre risultano essere meno percepibili in altri punti dello stesso ambiente. È bene specificare immediatamente che ogni stanza, indipendentemente dalla sua forma geometrica o dal fatto che abbia o meno pareti parallele, presenta i medesimi effetti modali di risonanza: il vantaggio che presentano stanze a pianta rettangolare è che le frequenze modali risulteranno facilmente calcolabili!
Esistono diversi metodi scientifici per l’analisi della risposta acustica di una stanza, ma tutti partono da quello che è considerato lo strumento principale per l'analisi dell'acustica interna di un ambiente, ovvero la sua risposta all'impulso. Questo particolare segnale contiene tutte le informazioni spettrali e temporali dell'ambiente analizzato: tramite la sua elaborazione si possono ottenere informazioni legate alla risposta in frequenza della stanza con la tradizionale analisi mediante FFT (Fast Fourier Transform), all’analisi del tempo di riverbero e dei parametri acustici, fino ad analisi più avanzate ed innovative ottenibili grazie ai servizi offerti da Tune Your Studio: fra questi citiamo lo studio della distribuzione dei modi di risonanza, i loro decadimenti temporali, l’analisi statistica del campo sonoro e l’analisi riflessometrica (qui per maggiori dettagli).

Tali strumenti sono documentati in una serie di nostri articoli scientifici pubblicati presso l’Audio Engineering Society e scaricabili dal sito: questi articoli consentono di approfondire nel dettaglio il comportamento acustico della stanza, in particolare nella delicata area delle basse frequenze.

Se sono presenti sbilanciamenti nell’area delle basse frequenze, elementi fondamentali di un brano musicale non verranno riprodotti in modo corretto: saranno ‘sporchi’ o ‘rimbombanti’ non solo le frequenze fondamentali e le prime armoniche di cassa e basso, ma anche la voce maschile potrà risultare riprodotta in modo non adeguato. Ci saranno problemi nei bassi quando si sposterà l’ascolto su altri impianti/in altri ambienti.
L’analisi FFT infatti descrive solo una parte del fenomeno acustico che si propaga all’interno di un ambiente chiuso. Essa fornisce informazioni utili per quello che riguarda suoni di lunga durata mentre presenta alcuni limiti nella descrizione dell’evoluzione temporale del fenomeno sonoro, in particolare nella descrizione dei transienti di inizio e fine di un suono. L’analisi della risposta in frequenza tramite FFT però rappresenta il punto di partenza per evidenziare da subito le problematiche più macroscopiche nell’acustica di un ambiente.

PROCEDURA DI MISURA DELLA RISPOSTA IN FREQUENZA

Per questo motivo nel presente tutorial verrà illustrato come ottenere subito una prima risposta in frequenza alle basse frequenze a partire direttamente dal browser, gratuitamente e in pochi minuti. Il primo step è rappresentato dalla registrazione gratuita al nuovo tool dimostrativo. Eseguito il login sul sito avrete un link diretto verso il tool di analisi.

Per eseguire le misure avrai bisogno di:

  • - un computer connesso ad Internet
  • - una scheda audio con ingresso microfonico
  • - un microfono (meglio se lineare, a condensatore e omnidirezionale)
Il microfono andrà posizionato all’altezza delle proprie orecchie al vertice di quel triangolo equilatero che collega le due casse e il punto di ascolto (il cosiddetto “sweet spot”), nel centro della vostra testa. Ultimato il setup di misura è necessario inserire le dimensioni della stanza.

Questa informazione è necessaria per calcolare la posizione dei modi di risonanza dell’ambiente per una stanza regolare a forma di parallelepipedo. Se la stanza non è a parallelepipedo dovrete iniziare inserendo le distanze medie o contattarci per studiare nel dettaglio la vostra particolare situazione.
Il metodo di misura utilizzato è quello della Exponential Sine Sweep. Il file riprodotto dal browser è un segnale di ampiezza uniforme che cambia la propria frequenza in maniera logaritmica su tutto lo spettro udibile. Questo segnale, una volta effettuata un’operazione detta convoluzione col suo filtro inverso, dà luogo alla risposta all’impulso dell’ambiente. Cliccando sul tasto “Record Sine Sweep” viene avviata la riproduzione/registrazione del segnale sweep.

Automaticamente, al termine della registrazione, viene scaricato un file .wav nella cartella di download del browser. Cliccando sul tasto di selezione del file, viene avviata automaticamente l’operazione di convoluzione e viene restituito il grafico della risposta in frequenza fino a 400 Hz (nell’esempio di seguito viene riportato il caso di una stanza di uso comune non trattata acusticamente).

Le righe verticali rappresentano la posizione teorica dei modi di risonanza: in rosso sono i modi sulla lunghezza in blu i modi sulla larghezza in giallo i modi sull'altezza. Si noti come nella zona fra 50 e 200 Hz la corrispondenza fra posizione teorica dei modi di risonanza assiali e picchi della risposta in frequenza risulti adeguatamente precisa. Al crescere della frequenza, l’intervento dei modi tangenziali e obliqui rende poi meno precisa tale corrispondenza.

CONCLUSIONI

Acquisire consapevolezza sulla rispostsa della stanza è fondamentale per poter prendere decisioni adeguate in fase di registrazione e mixaggio. Se conosco quali frequenze vengono amplificate o attenuate dalla mia stanza nel mio punto di ascolto, potrò decidere in modo più appropriato se effettuare un determinato intervento di equalizzazione di un segnale.

La stanza è a tutti gli effetti uno strumento e come ogni altro strumento musicale necessita di essere accordata, ottimizzandola per funzionare al meglio delle sue reali possibilità. La sua accordatura però necessita di interventi ad-hoc bassati sulla sua propria risposta: miglioramenti evidenti si possono ottenere già gratuitamente dalla corretta disposizione della strumentazione poi è sempre necessaria la scelta di mirati interventi di trattamento acustico (bass traps, pannelli diffondenti, riposizionamento dei pannelli fonoassorbenti…), pensati per intervenire sulle frequenze problematiche evidenziate da una analisi acustica avanzata, come quella proposta da TuneYourStudio.


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