Acustica Appilcata

La chiesa è un locale dove l'obbiettivo principale è la comunicazione che ha origine da una sorgente sonora (il prete durante il sermone) diretta a un gruppo di ascoltatori. Tali ascoltatori devono essere in grado di sentire e capire il messaggio che viene loro consegnato o il locale sarà un fallimento. Il successo o il fallimento di un'ambiente è determinato dalla sua forma e dimensioni e dalla correlazione spaziale tra la sorgente sonora e gli ascoltatori e le superfici che circondano questi ultimi. Il segnale sonoro costituito dal parlato ed il grado di intelligibiltà di quest'ultimo dipende dalla differenza in livello sonoro del segnale e il rumore di fondo ambientale a ciascuna frequenza dello spettro da 250Hz a 4000Hz.

Quando in qualche range di frequenza il livello sonoro viene sommerso dal rumore ambientale di fondo, l'ascoltatore inizia a perdere l'intelligibiltà del segnale. Il suono che viaggia direttamente dalla sorgente sonora all'ascoltatore per distanze di oltre i 10 metri considerando i livelli sonori tipici di rumore di fondo; quindi possiamo dire che oltre questa distanza, le superfici interne (quelle che circondano l'ascoltatore) hanno la funzione di ridistribuire utilmente l'energia sonora irradiata dalla fonte ma esse devono essere ben progettate. Per una buona intelligibilità l'ascoltatore deve essere in grado di capire il segnale in un tempo massimo di 50 millisecondi per cui il suono riflesso dalle superfici deve arrivare all'incirca con 30 millisecondi di ritardo dal segnale diretto all'ascoltatore stesso (ritardi uguali e/o superiori ai 50 millisecondi provocano nell'ascoltatore una sensazione negativa di isolamento).

Il problema delle chiese è rappresentato dal fatto che in questi ambienti c'è troppo suono riverberante (situazione simile a quella di una palestra) perchè sono molto ampi e dotati di grande volume; inoltre c'è una sensibile mancanza di assorbimento sulle superfici dei muri e del soffitto. Una soluzione comune è distribuire i materiali fonoassorbenti nella metà superiore della superficie della chiesa ma questo comunque non è sufficiente da solo a trasformare una "palestra" in un "santuario". A questo punto gioca un ruolo fondamentale anche il tempo di riverberazione; infatti abbiamo detto che i piccoli ritardi delle riflessioni del segnale sonoro (il tempo di riverberazione è particolarmente fondamentale nell'aula di musica, nel locale mensa e nella palestra) operato dalle superfici interne del locale forniscono un'essenziale rinforzo del segnale diretto all'ascoltatore, ma il processo di riflessione non si arresta subito;

infatti, dopo che le prime desiderate riflessioni hanno raggiunto l'ascoltatore, le onde sonore continuano ad essere riflesse continuamente dalle superfici interne del locale fino a quando esse non perdono frazione per frazione ad ogni riflessione, tutta l'energia acustica che possiedono (l'effetto finale è un'uniforme distribuzione del suono riverberante attraverso tutto il locale). Per ogni applicazione vi è un valore del tempo di riverberazione da considerare ottimale: per il "parlato" si considera ottimale un valore di circa 1 secondo; per strumenti musicali e musica da camera un valore che và da 1 secondo fino a 1,5 secondi; per musica sinfonica si considera un valore che và da 1,5 fino a 2,0 secondi mentre per la musica da chiesa si considera ottimale un valore variabile da 2,0 fino a 2,5 secondi. Generalmente valori più lunghi del tempo di riverberazione sono accettati in sale di dimensioni più grandi.

Nella chiesa c'è troppo suono che và nelle direzioni sbagliate con il risultato finale rappresentato dal fatto che la voce del pastore sembra mancare di articolazione nei toni più bassi oltre alla presenza di un borbottio vocale facilmente percepibile dagli ascoltatori. Ultimamente le chiese si sono dotate di sistemi di amplificazione sonora più moderni ma questo ha risolto pochissimo in termini di intelligibilità del segnale. E' probabile che un oratore femminile sia più facile da capire a causa dei battimenti di eco che interferiscono con l'ascoltatore; chi siede dietro generalmente non percepisce i fenomeni di eco ma difficilmente capisce il suono, mentre chi siede davanti percepisce bene il suono ma i fenomeni di eco presenti complicano l'intelligibilità del segnale. La posizione di ascolto migliore in tal caso è nella posizione centrale ma questo comunque limita la disponibilità di posti. La progettazione a questo punto è necessaria sia per identificare le aree dove si sviluppano i battimenti di eco e per l'applicazione dei materiali fonoassorbenti utili ad eliminare questi ultimi; una corretta progettazione dovrebbe cercare di limitare al massimo il fenomeno di propagazione sonora in tutte le direzioni mentre dovrebbe altresì cercare di indirizzare il suono solo verso gli ascoltatori (solo suoni diretti).