Acustica per novellini

Con poco più di 100 € ho svoltato completamente la qualità sonora della stanzetta 3x4 (ugh) dove ascolto musica.
Ovviamente questa cifra non può riferirsi a monitor / speakers, amplificatori o cavi (!!) ma a pannelli fonoassorbenti fatti in casa.

Ma andiamo con ordine. Per chi sa l'inglese, ci si può fare un'ottima infarinatura su Arqen, e si possono reperire una vagonata di informazioni su Gearslutz, che ritengo il forum più affidabile per questo argomento.

Questa vuole essere una piccola guida molto riassuntiva, che magari vi sproni a studiare, per migliorare la vostra esperienza di ascoltatori o musicisti hobbisti, con il minor investimento e la massima resa. Non è assolutamente qualcosa di esauriente.

Principi fondamentali dell'acustica

Il suono rimbalza sulle pareti e sugli oggetti casalinghi. Quindi quando ascoltiamo qualcosa (qualunque cosa) sentiamo combinate due componenti: il suono che arriva direttamente dalla sorgente (le casse) alle nostre orecchie, e lo stesso suono che però è rimbalzato da qualche altra parte nel percorso.
Questo secondo suono arriva in ritardo rispetto al primo, perché fa più strada, e la velocità del suono nell'aria è costante (circa 343 metri al secondo a 20° C).
Il ritardo introdotto lo possiamo percepire come un eco, se ci troviamo in un canyon, ma in una piccola stanza il ritardo è relativamente piccolo, e il nostro cervello non riesce a percepirlo come una ripetizione, bensì come un unico suono (più confuso, o comunque diverso, e quindi non fedele).
Vogliamo perciò limitare queste riflessioni del suono. Limitare, non azzerare: ci serve un minimo di "effetto stanza", fidatevi, sarebbe fastidioso il contrario. Non vogliamo annullare la sensazione di essere in uno spazio, casomai avere la sensazione di essere in uno spazio più grande.

Scelta della stanza

Non sempre è possibile, ma, se potete scegliere dove dedicarvi alla musica, scegliete la stanza col volume più grande. L'ideale è una stanza con dimensioni diverse, lontana dalle misure di un cubo, e possibilmente con misure non multiple tra di loro. Meglio una stanza 5x4x3 piuttosto che 5x5x3. Anche l'altezza della stanza influisce.
Un altro fattore è la presenza di vetri, finestre e vetrate, e su quale lato (ma ci si può lavorare). I vetri riflettono moltissimo soprattutto le frequenze alte, di contro lasciano passare abbastanza bene le basse, quindi se possiamo usare la parete con i vetri come muro posteriore (deve essere abbastanza lontano) probabilmente la cosa ci può aiutare (oltre a poter aprire la finestra :D).
Anche il tipo di muri influisce, ma diamo per scontato che non possiate sceglierli. In caso contrario vi rimando al forum di cui sopra.

Le proporzioni ideali di una stanza sarebbero all'interno della linea tratteggiata (AcousticFields)

Posizionamento degli speaker

In una stanza grande, potete scegliere il lato che volete. In una stanza piccola, non potete fare altro che mettere gli speaker sul lato corto.
Cercate di tenere il tutto più simmetrico possibile (uguale distanza di speaker e muri). I tweeter degli speaker andrebbero posti alla stessa altezza delle vostre orecchie, e se questa altezza risulta essere esattamente la metà dell'altezza della stanza, abbiamo un problema.
Un mito da sfatare è che si debbano tenere gli speaker il più lontano possibile dal muro dietro di loro. E' vero che l'interferenza dovuta al suono riflesso può cancellare certe frequenze, e che più il muro è vicino alla sorgente più la cancellazione è marcata. Ma allo stesso tempo le frequenze di cancellazione si spostano più in alto, e diventano più semplici da trattare con materiale fonoassorbente. Quindi, se avete una stanza piccola, è più efficace trattare il muro e porre gli speakers a 30-60 cm da esso.
La posizione dell'ascoltatore dovrebbe essere a circa il 38% della lunghezza della stanza, ma prendete questa affermazione con le molle, come un'indicazione di massima, non come la prima cosa da rispettare. Sicuramente evitate di porvi al 50%.
Gli speaker dovrebbero comporre un triangolo equilatero con la testa dell'ascoltatore, ma, partendo da questa disposizione, giocateci un po' per avere il migliore risultato. Spesso è meglio avere la testa un po' dentro il triangolo, piuttosto che esattamente su un vertice del triangolo. Sicuramente non fuori. Se poi ascoltate musica da diverse distanze, è più comodo inclinare meno le casse, al limite tenendole parallele tra loro (invece che con un angolo di 60°).
Se potete, evitate di porre gli speaker su un tavolo, metteteli su un supporto apposito, ed evitate qualsiasi oggetto tra le vostre orecchie e gli speaker (non solo in linea d'aria, ma anche sopra e sotto).

Ecco perché, se possiamo, poniamo gli speaker a più di 220 cm dal muro, altrimenti è meglio a meno di 1 metro

Misurare l'acustica della stanza

Esistono diversi software per farlo, REW (Room Eq Wizard) è molto completo e gratuito. Vi servirà un computer, una interfaccia audio e un microfono a condensatore (o un microfono USB con file di calibrazione). Non è questa la sede per spiegare il funzionamento di software così complessi, e magari non ne avrete bisogno, ma è interessante capire cosa misurano.
La risposta in frequenza della stanza è una linea, idealmente dovrebbe essere piatta, che misura l'intensità delle frequenze udibili nella vostra stanza. Possiamo individuare problemi di buchi o di picchi di frequenze, che alterano il contenuto musicale, possiamo provare a correggerli e poi misurare di nuovo per vedere i miglioramenti.
Poi c'è il tempo di decadimento, forse ancora più importante, che è quanto ci mette un segnale a sparire (o meglio ad attenuarsi di tot decibel). Anche questo è diviso nelle varie frequenze udibili. Provate a generare un impulso, per esempio battendo forte le mani; noterete che se siete all'aperto il suono è secco e corto, se siete in uno scantinato invece c'è una "coda", un riverbero insomma. Vogliamo ridurre quella coda, soprattutto sulle basse frequenze. Tutti sappiamo che è facile avere un miglior suono in un rave sulla spiaggia piuttosto che in un capannone, purtroppo non possiamo abbattere i muri di casa né spargere sabbia sul pavimento.

Tempo di decadimento (ms) visualizzato come waterfall

Rimediare alle interferenze con l'assorbimento

Ci sono due grandi categorie di interferenze problematiche.
Lo SBIR (speaker boundaries interference response) è dovuto alla cancellazione di fase tra il suono diretto e il suono riflesso, e come detto possiamo agire spostando le casse nella stanza, modificando intensità e frequenza di cancellazione, ma anche riducendo le riflessioni delle superfici, ricoprendole con materiale fonoassorbente.
Poi ci sono i modi della stanza, le cui frequenze dipendono esclusivamente dalla dimensione della stanza, il motivo per cui una stanza grande è meglio di una piccola. Si tratta di riflessioni tra le varie pareti della stanza (principalmente quelle parallele). Possiamo solo attenuare l'effetto, imbottendo angoli e muri (detto volgarmente).
Quindi è indicato trattare con materiali fonoassorbenti le superfici dietro agli speaker, il soffitto, i muri laterali sulle prime riflessioni (praticamente a metà tra le vostre orecchie e gli speaker). Anche il muro posteriore se particolarmente vicino. Ma prima di tutto trattare gli angoli, specialmente i 4 angoli verticali tra le pareti laterali, e in particolar modo i 2 angoli sul muro frontale.
Praticamente tutti i pannelli fonoassorbenti cominciano ad assorbire sensibilmente da una certa frequenza in poi, e a parità di materiale possiamo spostare più in basso la frequenza di assorbimento semplicemente aumentando lo spessore. Per questo motivo è meglio risolvere prima i problemi sulle basse frequenze, perché probabilmente a quel punto avrete già assorbito moltissimo anche le alte frequenze, mentre non è vero il viceversa. Rischiereste di rendere la stanza troppo morta sulle alte frequenze, nel tentativo di rimediare tardivamente a quelle basse.
Sempre per lo stesso motivo è ottima cosa trattare gli angoli della stanza, perché potrete usare spessori adeguati alle basse frequenze, sia perché gli angoli sono uno spazio facilmente sacrificabile, sia perché potete tagliarli in diagonale, cosa molto più efficace di appoggiare un pannello al muro.
Infatti un pannello di un certo spessore diventa molto più efficace se lo distanziamo dal muro, perché può agire su una lunghezza d'onda più grande (cioè una frequenza più bassa). A questo proposito vi consiglio di giocare con questo Acoustic Calculator per capire come un pannello di 10 cm, distanziato 15 cm dal muro, sia quasi efficace quanto un pannello da 20 cm attaccato al muro (almeno teoricamente).

Pannelli fai-da-te

Si può risparmiare tantissimo acquistando pannelli di lana di roccia o lana di vetro, usando tessuto-non-tessuto per coprirli (o un altra stoffa economica che lasci passare bene l'aria), e una cornice di legno come supporto (il materiale tende a sbriciolarsi e afflosciarsi nel tempo). Sulla rete potete trovare ogni tipo di tutorial e video. Cercate ad esempio superchunk bass trap o diy bass trap.
Sconsiglio di fare pannelli meno spessi di 15 cm, io li ho realizzati da 20 cm, ma dipende anche dal tipo di lana minerale che usate. Il parametro chiave è la resistività al flusso d'aria, non la densità (kg per metri cubi) anche se le due grandezze sono vagamente correlate.
Una resistività al flusso più alta consente di avere lo stesso assorbimento con uno spessore più piccolo. Con una resistività molto alta, ed esagerando con lo spessore, potremmo iniziare addirittura a riflettere più onde sonore di quante ne avremmo assorbite, rispetto ad uno spessore più piccolo.
Il mio consiglio è di scegliere il materiale che costa meno (nel mio caso era lana di roccia da 40 kg/m3) cercare la sua gas flow resistivity su internet, e farsi un'idea sullo spessore necessario usando Acoustic Calculator, tenendo in considerazione lo spazio nella stanza sacrificabile, e i principali problemi identificati con REW, con le misure della stanza (room modes), o col nostro orecchio.

Diffusione

Questo riguarda principalmente le stanze non-piccole. Invece di limitare la riflessione del suono, si può agire sul modo in cui viene riflesso. Volgarmente, si vuole sparpagliare la riflessione in più direzioni possibili, e in maniera prevedibile (non a casaccio, come sostiene chi usa librerie e oggetti disposti casualmente sul muro posteriore).
Per fare questo esistono superfici apposite, o si può andare col fai da te (più complicato dei pannelli fonoassorbenti, ma non difficilissimo).
L'effetto è particolarmente entusiasmante, nonostante il range di frequenze alle quali operano i diffusori sia limitato, è anche vero che sono le frequenze maggiormente interessanti per l'orecchio umano, dove si collocano parecchi strumenti musicali "classici", nonché la voce umana.
Ci sono due tipi principali di diffusori, gli altri sono derivati da questi: quadratic (1D e 2D) e prime root (2D). Vi consiglio di giocare con il software gratuito QRDude e con PRD Calculator, per capire frequenze e ingombro di un possibile diffusore.

Conclusioni

Spero di avervi infilato la pulce nell'orecchio. Con un centone o due possiamo avere risultati sonori molto maggiori rispetto a un'impianto hi-fi di lusso, magari da migliaia di euro, posto in una stanza acusticamente non trattata.
Avete già speso un sacco di soldi per il vostro impianto? Allora trattare la stanza diventa un obbligo morale.

Se avete domande, farò del mio meglio per rispondervi, o per indicarvi un luogo dove rivolgervi.