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Acustico made in Italy

Box acustici insonorizzati

(Copyright Arch. Silvano Spandre)
Approfondimenti
Box insonorizzati musicali (Storia, soluzioni, vantaggi … e come sceglierli)
Per coloro che desiderano approfondire maggiormente il tema dei box acustici prefabbricati e comprendere quale sia oggi lo stato dell’arte di questi manufatti, riportiamo di seguito una sintesi di alcuni articoli di nostra redazione, pubblicati negli anni su questo sito e forniti ad altre pubblicazioni specialistiche, che raccoglie le nostre esperienze di 15 anni di lavoro
L’utilizzo di primordiali sistemi prefabbricati per la realizzazione di cellule acustiche insonorizzate, risale in Italia ai primi anni ‘70, quando vennero adottate le prime soluzioni conosciute come “scatola nella scatola”, che utilizzavano comuni tecnologie modulari di falegnameria, in associazione a più massicci sistemi di tipo edile. I primi sistemi costruttivi che possiamo definire a tutti gli effetti box prefabbricati, sono però da ricercarsi nelle prime cabine acustiche autoportanti in legno, realizzate con grandi e pesantissimi pannelli in multistrato che, posti verticalmente l’uno accanto all’altro, andavano a costituire le pareti del cabinato e su cui venivano poi collocati gli elementi di copertura con funzione di coperchio.
Un passo “evolutivo” fondamentale si ebbe negli anni ‘80, quando alcune aziende che si occupavano di cabine insonorizzate per macchine industriali, compresero che le medesime tecnologie potevano essere utilizzate anche per il contenimento della propagazione sonora in campo musicale.  
Vennero quindi realizzate le prime cabine musicali prefabbricate in carpenteria metallica (in grado di produrre un livello di fonoisolamento già interessante di 35-40 dB(A)) e che ebbero anche il pregio di dare i primi ed apprezzabili risultati nel contenimento delle ingestibili e insidiose basse frequenze.
Questa soluzione costruttiva, ancor oggi adottata da alcune aziende, è costituita essenzialmente da uno scheletro portante in profili metallici di acciaio o alluminio, su cui vengono posizionati i pannelli acustici fonoisolanti, a cui talvolta si associano superfici interne fonoassorbenti per il contenimento del riverbero (rimbombo).
Va detto che nei box di questo periodo, l’attenzione si fermava al solo concetto di fonoisolamento tra interno ed esterno, mentre la qualità dell’acustica interna delle cabine era alquanto carente, per non parlare ovviamente degli aspetti estetici.
In ogni caso questa soluzione tecnica ebbe un notevole riscontro commerciale (non è raro ritrovarle in molti centri di sale prova o studi di registrazione) e salvo lievi variazioni costruttive è rimasta più o meno invariata per almeno una ventina d’anni.
Bisogna infatti attendere i primi anni del 2000 per vedere l’introduzione delle cabine acustiche modulari a doppia e tripla camera concentrica (di cui quella più interna –flottante- cioè elasticamente svincolata), che sfruttano il principio acustico conosciuto come “massa-molla-massa”, in associazione ai concetti tradizionali dell’acustica (Legge di massa, multistrati a masse variabili, etc.), in grado di superare la fatidica barriera di 60 dB(A) di abbattimento acustico e con notevoli risultati anche sul contenimento delle basse e bassissime frequenze.
Queste ultime soluzioni (in cui le aziende italiane …fonometro alla mano, sono all’avanguardia), vengono spesso proposte con soluzioni che prevedono grandi superfici vetrate e talvolta con raffinati rivestimenti interni che consentono una definizione di dettaglio non solo del riverbero ma anche delle curve di risposta in frequenza, oltre a presentarsi con un notevole valore estetico aggiunto.
Ma vediamo di capire in sintesi perché queste nuove tecnologie vengono oggi spesso preferite ai sistemi permanenti tradizionali, riportando un elenco di vantaggi:
• Bassa trasmissione all’esterno delle basse frequenze e delle vibrazioni in quanto i cabinati non sono      ancorati alle strutture edili;
• Non sono richieste pratiche edilizie per l’installazione, in quanto non sono previste modifiche delle murature esistenti;
• Sono in alcuni casi smontabili e trasferibili;
• Possono essere spostati per la rigestione degli spazi;
• Nel caso di alcune tecnologie è possibile ampliare i box esistenti;
• Ed ultimo (…ma non ultimo), possono essere rivenduti;

Ed ora qualche indicazione aggiuntiva per scegliere con competenza la soluzione più adatta al nostro caso di utilizzo.
Iniziamo con il dire che gli ambienti professionali per attività musicali, siano essi sale prova, studi di registrazione o salendo di scala, gli auditorium (… si anche gli auditorium possono essere realizzati con box acustici prefabbricati), hanno essenzialmente 4 caratteristiche acustiche essenziali:
1. Sono cellule acustiche indipendenti, con un basso rumore di fondo (non disturbano e non sono disturbate dal contesto esterno). Questo aspetto è strettamente correlato con il concetto fondamentale di fonoisolamento;
2. Presentano un corretto tempo di riverbero interno, in relazione alle attività svolte. Questo aspetto è strettamente correlato con il concetto fondamentale di fonoassorbimento;
3. Hanno una buona diffusione sonora senza variazioni in ogni punto di ascolto della sala;
4. Presentano una corretta “risposta in frequenza”, sono cioè correttamente udibili tutte le frequenze dello spettro sonoro (alti, medi e bassi).
Non ci addentriamo per ora in ulteriori approfondimenti in merito agli altri complessi parametri che misurano la qualità del suono percepito (indici di intelligibilità, D e C50, C80 Definizione e Chiarezza, etc.), dandone solo una breve trattazione in calce al presente articolo e lasciando ai più volenterosi la facoltà di approfondire questi aspetti, su testi specialistici di facile reperibilità. 
Ribadendo comunque che per ottenere corretti risultati acustici, è comunque sempre indispensabile una corretta gestione dei 4 parametri sopra citati.
Un piccolo mito da sfatare … box professionali e box hobbistici.
Per quanto riguarda gli aspetti legati al fonoisolamento, non riteniamo sia possibile fare una esatta distinzione tra realizzazioni professionali e non professionali e questo perché ovviamente la rumorosità di un musicista dilettante non è di certo inferiore a quella di un musicista professionista.
Infatti, pur riuscendo facilmente ad abituarci a un po’ di eco in una stanza o a qualche fastidioso ritorno di basse frequenze (fenomeni tipici in sale autocostruite), non riusciremo mai a far digerire a pieno, al nostro simpatico vicino di casa, le meravigliose qualità della nostra nuova batteria o le potenzialità del nostro ampli da basso da 700 W.
Ciò è ancor più vero oggi, in quanto esistono (…ed è bene ribadirlo), precisi limiti di legge in relazione al rumore che possiamo emettere con le nostre attività (D.P.C.M. 14/11/97 Determinazione dei valori limite di sorgenti sonore).
Il mancato rispetto dei limiti può portare a conseguenze disastrose, non tanto per il singolo musicista che si esercita in casa e che, al massimo, subisce le reazioni più o meno garbate del vicinato, ma ad esempio nei centri musicali multisala, che non di rado incorrono in pesanti sanzioni da parte delle autorità comunali (1032 €), ed ai quali, se recidivi, viene definitivamente inibita l’attività.
Considerando anche che, nei centri musicali multisala con carenti isolamenti acustici, può presentarsi il problema insormontabile di lavorare contemporaneamente in 2 o più sale affiancate.
Queste valutazioni, ci permettono di dare il giusto peso al concetto di isolamento acustico (o fonoisolamento), che rappresenta il vero scoglio, nonché la principale fonte di problemi in questo tipo di realizzazioni.
Se è vero infatti che, con pochi accorgimenti, si riesce a ridurre il T60 (tempo di riverberbero), a valori accettabili (ad esclusione delle basse frequenze), non è altrettanto facile isolare acusticamente un ambiente.
Mi preme a questo punto affermare, che è indispensabile una sana diffidenza nei confronti di chi afferma che si può giungere a risultati eccellenti con sistemi super-leggeri e flottanti.
Intendiamoci, i sistemi flottanti hanno una loro validità e quasi tutti i sistemi prefabbricati per sale musicali oggi sul mercato ne fanno ampio uso, ma bisogna avere ben presente che per limitare la propagazione delle frequenze più basse, occorre sempre e comunque una massa consistente.
Esiste una legge fondamentale in acustica che è bene conoscere e che viene detta “Legge di massa”:
α = 20 (1+log M)
Dove M è la massa areica o per semplicità il peso al mq della parete in considerazione.
E’ facile constatare che per ottenere ad esempio un isolamento di circa 50 dB, occorre un peso al mq di 50 Kg, ma se ipoteticamente voglio ottenere 60 dB, di Kg ne occorrono teoricamente 100.
In realtà la sopra citata legge, porta addirittura a risultati ottimistici e nella pratica comune viene generalmente applicata la più restrittiva relazione:
α = 18 log (M * f) – 44
che consente anche di analizzare il comportamento di una parete alle singole frequenze.
Tenendo sempre ben presente che, al di là di tutti gli sviluppi della acustica fisica, la legge di massa conserva intatta la sua validità.
Nell’isolare acusticamente un ambiente, assumono inoltre particolare importanza alcune parti del progetto quali le porte, i serramenti vetrati (anche detti – visive -) e le componenti impiantistiche, che oltretutto possono anche emettere un fastidioso rumore proprio.
In particolare soffermiamoci un attimo sugli aspetti più delicati di ogni sistema di insonorizzazione e cioè sulle porte e sull’impianto di ricircolo dell’aria.
Le problematiche principali connesse alle porte sono di duplice natura:
In primis le porte sono elementi in movimento e non possono essere sigillate ermeticamente come le altre parti dell’involucro insonorizzato, hanno cioè delle battute, attraverso le quali possono generarsi fughe di rumore.
In secondo luogo le porte acustiche pesano molto (per una buona porta diciamo pure min. 150 kg), devono quindi essere munite di buone cerniere ed essere ancorate solidamente alle pareti (…anche le pareti devono essere in grado di sostenere le porte).
Le buone porte acustiche hanno minimo 2-3 battute perimetrali ed eventualmente soglie mobili inferiori, che si chiudono ermeticamente accostando l’anta al telaio.
Relativamente al ricircolo d’aria, si generano problemi in quanto è necessario praticare delle aperture nelle pareti, con potenziali dispersioni di rumore.
La soluzione tecnica in questo caso è costituita dai silenziatori (si pensi a quelli montati sulle autovetture, ma più grandi), che devono essere montati a ridosso di tutte le aperture.
Attraverso questi brevi cenni relativi al fonoisolamento, non abbiamo ovviamente esaurito il tema, ma crediamo di avervi dato le coordinate per successivi approfondimenti e ricerche.
Intendiamo ora introdurre il tema del riverbero interno alle sale.
Il tempo di riverbero (T60) è un parametro fisico descrittore della percezione della riverberazione sonora.
Esso è la quantificazione convenzionale della durata della “coda sonora”.
Viene convenzionalmente utilizzato il T60, definito come il tempo necessario affinché il livello sonoro in un punto della sala decada di 60 dB, dall’istante di spegnimento di una sorgente sonora che emette un segnale stazionario.
Ogni ambiente confinato da pareti, soffitto e pavimento genera delle riflessioni del suono, pertanto alle vostre orecchie giungerà la componente diretta del suono generato, incrementata dal contributo del suono che “rimbalza” sulle pareti (più volte) e ritorna alle vostre orecchie.
In quantità limitata, il contributo riflesso dalle superfici della stanza può produrre un cosiddetto guadagno in termini sonori e può talvolta arricchire la timbrica del suono generato, ma se le riflessioni perdurano per un lasso di tempo eccessivo, possono coprire i suoni emessi successivamente, perdendo totalmente la definizione e la chiarezza del suono originario.
Questo fenomeno è maggiormente nocivo nella produzioni musicali con metronomica caratterizzata da battute ravvicinate, quali ad esempio certi generi dance.
Altra problematica ricorrente nelle sale non professionali, è la sensazione uditiva delle orecchie che si tappano, da alcuni erroneamente ritenuto indice di una buona acustica.
Questo fenomeno è tipico nelle sale realizzate ad esempio, con la semplice applicazione sui muri, di pannelli fonoassorbenti del tipo piramidale (generalmente in schiume poliuretaniche o melamminiche).
Ciò accade perchè questo tipo di pannelli, se non associati ad altre stratigrafie di materiali, producono esclusivamente il taglio delle riflessioni alle alte frequenze, senza incidere minimamente sulle frequenze medie e basse.
Questo ci fa intuire che trattare gli ambienti in questo modo può essere utile solo per produzioni musicali estremamente specialistiche, che prevedono la sola presenza di alte frequenze (… sono molto poche).
Talvolta le riflessioni sonore, possono riguardare singole frequenze che in base alla loro lunghezza d’onda ed alle caratteristiche geometriche della sala perdurano per un tempo prolungato rispetto alle altre componenti dello spettro sonoro, si dice in questo caso che la sala ha un “modo” o più modi di riflessione.
Questi fenomeni di riflessione, particolarmente nocivi alle basse frequenze, devono essere evitati con soluzioni quali bass trap o pareti flottanti, oppure desimmetrizzando la stanza.
Attenzione però (… attenzione, attenzione), la desimetrizzazione delle sale, un tempo considerata la soluzione ideale per ogni problema di modi alle basse frequenze, va trattata con estrema precauzione.
Il fatto di avere una sala con forme irregolari esclude totalmente la possibilità di valutare preventivamente a livello empirico, il comportamento acustico della sala e si ha la quasi certezza di ottenere ambienti con diffusione sonora totalmente disuniforme (vuoti e fuochi). 
Per questo tipo di sale è pertanto necessaria una accurata progettazione acustica preliminare eseguita con l’ausilio di software previsionali ad elementi finiti, in grado di prevedere tutti i possibili modi di riflessione della sala.
Una buona regola per chi non intende avvalersi di questo tipo di analisi è quella di mantenere almeno un asse di simmetria longitudinale in modo da avere quantomeno equivalenza tra il suono percepito dall’orecchio destro e quello sinistro.  
Un ultimo mito da sfatare è quello relativo ai costi elevati dei materiali da utilizzare.
Intendiamoci, si tratta pur sempre di costruzioni abbastanza complesse che richiedono soluzioni in qualche modo assimilabili al mondo dell’edilizia, della falegnameria o della carpenteria metallica, che richiedono strutture, pannelli, serramenti ed impianti e siccome, ognuno di noi sa bene che non si riesce a costruire una casa con 10.000 € o un garage con 100 €, deve essere ben presente il fatto che non si potrà risolvere la cosa con qualche centinaio di euro, ma occorrerà qualcosa in più.
Il consiglio principale che si può dare in questo campo è di non utilizzare prodotti che presentino costi al mq eccessivi, ricordando che buona parte dei prodotti oggi utilizzati nella coibentazione, provengono da riciclo e non possono pertanto giustificarsi elevati costi industriali di produzione e conseguentemente di vendita.
In pratica state solo pagando un extraprezzo per un materiale da discarica, a cui qualche “volpone del marketing” ha deciso di dare un’aura di prodotto specialistico.
Diffidate pertanto dei materiali che garantiscono livelli di performances assolutamente incompatibili con la natura fisica del materiale stesso (ad esempio verificare la già citata legge di massa).
Ottimi materiali per l’acustica sono comunemente reperibili presso il mercato dell’edilizia tradizionale (ad esclusione delle porte), si tratta semplicemente di individuare il materiale più idoneo al singolo caso e di farne buon uso.
Diamo a questo punto qualche riferimento sui prezzi:
-Se si analizza il panorama delle aziende italiane che si occupano professionalmente della realizzazione di box insonorizzati musicali con soluzioni “chiavi in mano” (la ricerca e la scrematura on line è facile, vedrete che non sono in realtà più di 4 o 5 aziende), si potrà vedere che gli standard costruttivi sono generalmente del tipo: 35 dB(A), 50 dB(A), 65 dB(A) di abbattimento acustico.
Se prendiamo in considerazione ad esempio il più classico dei box da sala prove, diciamo di 4 x 4,5 m e quindi di 18 mq in pianta, vedremo che il prezzo medio per un box con abbattimento di 50 dB(A), si attesta circa sui 20-25.000 €. 
Ovviamente questa è una stima di massima che può variare molto in base alle performance ed agli allestimenti, ma se vorrete fare una breve ricerca di mercato vedrete che i valori non si discostano molto da quello indicato. 
Un discorso a parte meritano i materiali da utilizzare per la sonorizzazione interna delle sale e per la correzione della risposta in frequenza, quali i bass trap, i pannelli diffondenti, i diffrattori, i risuonatori, etc., che possono anche far ricorso a materiali pregiati e che richiedono talvolta complesse fasi di assemblaggio.
In questo caso i costi per il singolo pezzo o al mq, possono essere anche di centinaia o migliaia di euro.
Vi invitiamo pertanto ad eseguire approfondite ricerche su questi prodotti poiché è proprio su questi materiali che i più abili tra voi nell’autocostruzione, possono conseguire risultati eccellenti, risparmiando migliaia di euro.

BREVI CENNI IN MERITO AI PARAMETRI RELATIVI ALLA QUALITA’ DEL SUONO PERCEPITO (CONCETTI DI INTELLIGIBILITA, INTENSITA’ E SPAZIALITA’)

INDICI DI INTELLIGIBILITA’
L’intelligibilità è definita come la percentuale di parole o frasi capite sulla totalità di quelle pronunciate durante una comunicazione verbale (estensibile agli eventi musicali).
Si citano di seguito i più noti indici di intelligibilità di diversa complessità, destinati ad essere impiegati per la caratterizzazione di ambienti aventi specifiche destinazioni d’uso:
• SIL Speech Interference Level, applicabile in ambienti rumorosi, dove la riverberazione risulta trascurabile, ad esempio piccole aule scolastiche e uffici.

  1. Si calcola il livello LSIL nella posizione dell’ascoltatore come media aritmetica dei livelli sonori del rumore di fondo LN,oct,i per le bande di ottava con frequenze centrali di 500, 1000, 2000 e 4000 Hz;
  2. Si calcola il livello di pressione sonora della voce nella posizione dell’ascoltatore, LS, A;
  3. Si valuta l’intelligibilità nella posizione dell’ascoltatore in base alla differenza fra il livello di pressione sonora della voce, LS, A, in quella posizione, e il livello LSIL.

• D e C50, C80 Definizione e Chiarezza, applicabili in ambienti non rumorosi, ad esempio i teatri, danno una misura della nitidezza del segnale vocale ricevuto dall’ascoltatore.
D Definizione, è determinato dal rapporto fra l’energia del suono utile e l’energia del suono utile più quello disturbante.
C50 Chiarezza, è ottenuto dal logaritmo del rapporto fra l’energia del suono utile e l’energia del suono disturbante.
Un’onda riflessa è utile se giunge all’ascoltatore dopo l’onda diretta in un tempo inferiore a:
50 ms nel caso della voce parlata e 80 ms nel caso della musica.
C80 analogo al C50, si ottiene dal rapporto tra l’energia diretta più quella riflessa, che arriva 80 ms dall’arrivo del suono diretto, e l’energia riflessa che arriva oltre gli 80 ms.

• U50 Rapporto energia utile/energia dannosa, applicabile in ogni tipo di ambiente analogamente allo STI.
L’indice U50 è basato sul rapporto tra energia utile ed energia dannosa: la prima corrisponde all’energia del parlato diretta più l’energia riflessa che arriva all’ascoltatore entro 50 ms dopo il suono diretto; la seconda corrisponde alla somma dell’energia del parlato riflessa, che arriva all’ascoltatore dopo 50 ms, e dell’energia connessa al rumore di fondo.

• STI Speech Transmission Index, applicabile in ogni tipo di ambiente, e in particolare nei grandi ambienti come le sale conferenza.
L’indice STI è basato sulla Funzione di Trasferimento della modulazione m(F) che quantifica la riduzione dell’indice di modulazione mi di un segnale di test con caratteristiche spettrali tipiche di un parlatore reale.

• RASTI RApid Speech Transmission Index, è una semplificazione dello STI, applicabile in prima approssimazione negli ambienti indicati per lo STI.
INTENSITA’

• G Guadagno relativo normalizzato è il parametro che descrive la percezione dell’intensità di un suono.
G rappresenta l’effetto di “amplificazione della sala” e si ottiene dalla differenza fra il livello sonoro misurato in un punto della sala e il livello sonoro emesso dalla stessa sorgente, all’aperto, alla distanza di 10 m.
SPAZIALITA’
La spazialità è la sensazione di sentirsi all’interno dell’evento sonoro e non di guardarlo da una finestra.
Sono evidenziati due aspetti della spazialità:

• La “larghezza apparente della sorgente”, cioè la sensazione che in una sala la sorgente appaia più ampia di quanto può apparire all’aperto.
•” L’avvolgimento sonoro”, cioè la sensazione di essere circondati dal suono.

Entrambi gli aspetti soggettivi di spazialità sono legati all’energia delle riflessioni che arrivano da direzioni laterali.
Un parametro proposto da Jordan nel 1981 è “l’efficienza laterale” LE, che descrive la quota di prima energia riflessa che arriva lateralmente rispetto alla quota globale.

Un altro parametro è il “coefficiente di correlazione mutua interaurale”, IACC, che misura la somiglianza dell’energia sonora che arriva.