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Valutazione oggettiva e soggettiva dell'acustica di una sala da concerti simulata in relazione alla modellazione, posizione ed estensione delle superfici fonodiffondenti = Objective and perceptual evaluation of the acoustics of simulated concert hall with regard to the modeling, location and extension of the scattering surfaces

Gabriele Rosmino

Valutazione oggettiva e soggettiva dell'acustica di una sala da concerti simulata in relazione alla modellazione, posizione ed estensione delle superfici fonodiffondenti = Objective and perceptual evaluation of the acoustics of simulated concert hall with regard to the modeling, location and extension of the scattering surfaces.

Rel. Arianna Astolfi, Louena Shtrepi. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Costruzione Città, 2016

Abstract:

Abstract

L'importanza delle superfici fonodiffondenti in ambito acustico è stato oggetto di numerosi studi, i quali utilizzano modelli in scala e simulazioni. Tuttavia sono poche le ricerche che hanno valutato l’influenza e l’efficacia di tali superfici all’interno di sale a scala reale in quanto queste richiedono tempistiche e sforzi elevati, oltre ad essere molto onerose. Nel presente studio si analizza l’influenza che le superfici fonodiffondenti apportano all’acustica nelle sale da concerto, analizzando in particolare la sala ad acustica variabile dell’Espace de Projection. Quest’ultima, situata all’interno dell’Istituto Contemporaneo di Ricerca Acustica e Musica (IRCAM) di Parigi, sorge sotto il livello della piazza Beaubourg e si presenta come un parallelepipedo a base rettangolare con un volume di 6800 m3 ed una capienza di circa 400 persone. Le pareti e il soffitto della sala sono coperte da pannelli variabili chiamati periactes, i quali sono composti da prismi rettangolari rotanti di cui ogni faccia è data da una differente caratteristica acustica: assorbimento, riflessione speculare e riflessione diffusa.

Lo studio sull’Espace de Projection è stato portato avanti utilizzando tre diversi metodi: misurazioni in campo, simulazioni con specifici software e test d’ascolto soggettivi. Ventiquattro configurazioni, ognuna con una differente disposizione dei pannelli variabili, sono state analizzate con l’obiettivo di valutare il cambiamento di posizione, estensione e modellazione delle superfici fonodiffondenti.

Innanzitutto sono stati analizzati i parametri acustici, T30, EDT, C5o, C8o e D50 analizzati attraverso misurazioni in campo, realizzate utilizzando due teste artificiali, un dodecaedro omnidirezionale come sorgente e una griglia di microfoni, anch’essi omnidirezionali, disposti su una sola metà della platea.

L'Espace de Projection è stato oggetto di simulazioni tramite il software Odeon nella versione 13.02. Sono state modellate e simulate tutte le ventiquattro configurazioni disponibili utilizzando due diversi livelli di dettaglio, il primo prevede la modellazione piana dei pannelli, mentre nel secondo questi vengono riprodotti così come si presentano nella realtà, ossia a forma di prismi triangolari. Le ventiquattro configurazioni sono state realizzate ed analizzate con soffitto posto a 10 metri di altezza ed a 7,5metri. In questa seconda parte l'analisi consiste nel confrontare i risultati ottenuti dai due diversi modelli simulati con i valori derivanti dalle misurazioni in campo.

I parametri acustici oggettivi sono stati analizzati sia tramite confronto diretto sulla base delle ventiquattro configurazioni disponibili. Un focus più preciso è stato poi effettuato confrontando la quantità di superficie presente in ogni modello. Dai risultati emerge che generalmente è bene optare per una condizione modellata rispetto a una ad una condizione analoga ma di tipologia Flat. Una condizione modellata permette di migliorare l’omogeneità del riverbero nella sala, fornendo valori generalmente migliori su tutti i parametri soprattutto sulle condizioni molto diffuse.

Relators: Arianna Astolfi, Louena Shtrepi
Publication type: Printed
Subjects: S Scienze e Scienze Applicate > SH Fisica tecnica
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura Costruzione Città
Classe di laurea: UNSPECIFIED
Aziende collaboratrici: UNSPECIFIED
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/4603
Chapters:

Sommario

1 Introduzione

1.1 Acustica Architettonica

1.2 Trattamento degli ambienti acustici chiusi

1.3 Assorbimento

1.3.1 Materiali Porosi

1.3.2 Pannelli Vibranti

1.3.3 Risuonatori Acustici

1.3.4 Sistemi Misti

1.4 Riflessione

1.5 Diffusione

1.6 II Fenomeno dello Scattering

1.6.1 II parametro di Scattering

1.6.2 La legge di Lambert

2 Sale Multiuso ed Acustica Variabile

2.1 Auditorium a volume variabile

2.1.1 Harpa - Reykjavik Conference and Concert Centre

2.1.2 Theater De Spiegel

2.1.3 Charles W. Eisemann Center for Performing Arts Margaret & Al Hill Performance Hall

2.2 Assorbimento Acustico Variabile

2.2.1 Auditorium del Parco

2.2.2 Soka Performing Arts Center

2.2.3 Paper Concert Hall

2.3 Riflettori Mobili

2.3.1 Gartner Auditorium

2.3.2 Montforhaus in Feldkirch

2.3.3 Opera di Firenze

2.4 Acustica totalmente variabile

2.4.1 Auditorium Grattacielo Intesa SanPaolo

2.4.2 Sibellius Hall

2.4.3 Muziekgebouw aan het IJ

2.5 Criticità e durabilità

3 Parametri Acustici Oggettivi

3.1 Parametri acustici delle sale

3.2 Tempo di riverberazione – T30

3.3 Early Decay Time - EDT

3.4 Definizione - D50

3.5 Chiarezza - C80

3.6 Early Lateral Energy Measures - LF

3.7 Interaural Cross Correlation coefficient - IACC

4 Modelli Geometrici: Simulazione Acustica

4.1 Simulazione Acustica

4.2 Metodi Geometrici

4.2.1 Metodo delle sorgenti immagine

4.2.2 Metodo Ray-Tracing

4.2.3 Introduzione del metodo Ibrido

4.2.4 Analisi del Metodo Ibrido

4.3 Mancanza di un database

4.4 Criticità

4.5 Manual Optimisation

4.6 Genetic Algorithm Optimization

4.7 Funzionamento del Genetic Algorithms Optimizer

4.8 Target e la Funzione Fitness

4.9 Search Space

4.10 Load File

4.11 Risposta all’impulso

4.12 Parametri Room Acoustic

4.13 Strumento di ottimizzazione genetica

4.14 Processi di calcolo

5 L’IRCAM e l’ESPRO di Parigi

5.1 Le caratteristiche dell’lnstitut de Recherche et Coordination Acoustique/Musique

5.2 Le caratteristiche dell’ESPRO

5.3 L’acustica nella sala dell’ESPRO

5.4 L’esperimento: Configurazioni Misurate

6 Simulazioni

6.1 Parametri di Setup

6.1.1 Setup di Simulazione

6.1.2 Room Setup

6.1.3 Considerazioni

6.1.4 Ricevitori e Sorgenti

6.2 Scelta dei Materiali

6.2.1 Materiali

6.2.2 Material Optimization Tool

6.2.3 Calibrazioni dei Materiali

6.2.4 Calibrazione Modeled

6.2.5 Calibrazione Fiat

6.2.6 Criticità emerse

6.3 Conclusioni

7 Analisi Soggettiva

7.1 Metodo ABX, LiSTen

7.2 Auralizzazioni

7.3 Soggetti e Strumentazione

7.4 Test A e Test B

7.5 Procedimento del Test

7.6 Analisi dei Test di Ascolto

8 Discussione e Conclusioni

9 Bibliografia

Bibliography:

Bibliografia

[1] J. E. Summers, «Information transfer in auditori nd room-acoustical quality,» J. Acoust. Soc., vol. 133, n. 4, March 2013.

[2] J. K. R. a. J. Y. Jeon, «Subjective and objective evaluations of a ascattered sound field in a scale model opera house,» J. Acoust. Soc. Am., vol. 124, n. 3, September 2007 (revisited 2008).

[3] W. C. Sabine, Collected papers on acoustics, Cambridge: Harvard University Press, 1922.

[4] Pompoli, R. and P. Fausti, «Protezione acustica degli edifici,» 1997-1998.

[5] D. Croome, Noise, Building and People, Pergamon Press., 1977.

[6] T. J. Cox, B.-l. L. Dalenback, P. D’Antonio, J. J. Embrechts, J. Y. Jeon, E. Mommertz, M. Vorlander, «A Tutorial on Scattering and Diffusion Coefficients for Room Acoustic Surfaces,» Acta - Acustica United With Acustica, vol. 92, 2006.

[7] T. J. Cox, B.l. L. Dalenback, P. DAntonio, J. J. Embrechts, J. Y. Jeon, Mommertz M. Vorlander, «Scattering and Diffusion Coefficients for Room Acoustic Surfaces,» 2006.

[8] H. Kuttruff, Room Acoustics, Spon press, 2009.

[9] M. Barron, Auditorium Acoustics and Architectural Designs, Second Edition a cura di, S. Press, A cura di, London: E & FN Spon of Routledge, 2009.

[10] G. Izenour, Theater Design, Mcgraw-Hill (Tx), 1977.

[11] R. Cavalli, 2014. [Online]. Available: http://www.arketipomagazine.it/it/harpa-concert-hall- and-conference-center-in-reykjavik-iceland-henning-larsen-architects/.

[12] Archdaily. [Online]. Available: http://www.archdaily.com/153520/harpa-concert-hall-and- conference-centre-henning-larsen-architects.

[13] Peutz. [Online]. Available: http://www.peutzgroup.com/projects/de-spiegel.

[14] Ir. M. Luykx MSc, Ir. M. Vercammen MSc, Ir. R. Metkemeijer MSc, «ACOUSTIC DESIGN OF THEATRES FOR NATURAL SPEECH AND/OR VARIABLE ACOUSTICS,» Proceedings of the Institute of Acoustics.

[15] «Renzo Piano's Flat-Pack Auditorium aids disaster recovery in Aquila,» [Online]. Available: http://www.gizmag.com/renzo-pianos-flat-pack-auditorium/26353/.

[16] [Online]. Available: http://www.rpbw.eom/project/95/auditorium-del-parco/#.

[17] «Renzo Piano Designs a Flat-Pack Auditorium for L’Aquila,» [Online]. Available: http://www.archdaily.com

[18] S. P. A. Center. [Online], Available: http://www.soka.edu

[19] «Paper concert hall a L’Aquila. Architettura di carta fra sostenibilità e solidarietà,» [Online]. Available: http://www.architetturaecosostenibile.it

[20] «The Humanitarian Works of Shigeru Ban,» [Online]. Available: http://www.archdaily.com/

[21] «LAquila: l’auditorium di Shigeru Ban si costruirà,» [Online]. Available: http://www.archiportale.com/

[22] «Shigeru Ban: paper concert hall in l’aquila,» [Online], Available: http://www.designboom.com/

[23] [Online]. Available: http://ian-bryan-hoffman.com/gartner/.

[24] «FACILITY/STAGE USE TECHNICAL INFORMATION & GUIDELINES,» Ohio, 2015.

[25] «Gartner Auditorium makeover adds warmth, plushness but stays true to Marcel Breuer,» [Online], Available:

http://www.cleveland.com

[26] «Montforthaus in Feldkirch / HASCHER JEHLE Architektur + mitiska Wäger architekten,» [Online]. Available: http://www.archdaily.com

[27] Jürgen Reinhold, Simone Conta, «Nuovo Teatro dell'Opera, Florence, Italy Innovative solutions for a seemingly traditional auditorium,» International Symposium on Room Acoustics, 2011.

[28] [Online]. Available: http://www.muellerbbm.com

[29] «Torino ha un nuovo grattacielo,» [Online]. Available: http://www.lastampa.it

[30] [Online]. Available: http://www.group.intesasanpaolo.com/

[31] [Online]. Available: http://www.archdaily.com/

[32] [Online]. Available: http://www.peutzgroup.com

[33] I. 3382, Acoustic - Measurement of room acoustic parameters, performance of spaces (ISO 3382-1:2009), vol. Part 1, 2009.

[34] V. Jordan, J. Acoust. Soc. Am, vol. 47, p. 408, 1970.

[35] M. R. S. G. M. S. J. E. W. B. S. Atal, «Evaluation of Acoustics Properties of Enclosures by Means of Digital Computers,» 4 March 1966. [Online], Available: http://scitation.aip.Org

[36] R. Thiele, «Richtungsverteilung und Zeitfolge der Schallrückwürfe in Räumen,» Acoustical Society, vol. Acoustica 3, n. 3, pp. 291-302, - 1953.

[37] W. Reichardt, O.A. Alim, W. Schmidt, «Abhängigkeit der Grenzen zwischen brauchbarer und unbrauchbarer Durchsichtigkeit von der Art des Musiknotives, der Nachhallzeit und der Nachhalleinsatzzeit,» Applied Acoustics, vol. 7, n. -, pp. 243-264, - 1974.

[38] j. Bradley, «Review of objective room acoustics measures and future needs,» Proceedings of the International Symposium on Room Acoustics, ISRA , August 2010.

[39] W. Reichardt, O.A. Alim, W. Schmidt, «Abhängigkeit der Grenzen zwischen brauchbarer und unbrauchbarer Durchsichtigkeit von der Art des Musiknotives,» Applied Acoustics, vol. 7, pp. 243-264, 1974.

[40] L. Beranek, Concert Halls and Opera Houses: Music, Acoustics, and Architecture, New York: Springer, 2004.

[41] M. A. Barron M, «Spatial impression due to early lateral reflections in concert halls,» J.

Sound. Vibr., vol. 77(2), n. 211, 1981.

[42] G.A.Soulodre, «Can reproduced sound be elevalued using measures designed for concert halls?,» Spatial audio & sensory evaluation techniques, 2006.

[43] A. Y. Damaske P, «Interaural crosscorrelation for multichannel loudspeaker reproduction,» Acustica, vol. 27, n. 232, 1972.

[44] M. Vorländer, «International Round Robin On Room Acoustical Computer Simulations,» 1995.

[45] I. Bork, «A Comparison of Room Simulation Software - The 2nd Round Robin on Room Acoustical Computer Simulation,» 2000.

[46] Claus Lynge Christensen, Gry Bselum Nielsen, Jens Holger Rindel. , «Danish Acoustical Society Round Robin on room acoustic computer modelling,» 2008.

[47] R. Vitale, Percentual Aspects of Sound Scattering In Concert Halls, 2014.

[48] b. D. a. P. S. M. Kleiner, «Auralization—An over- view,» J. Audio Eng. Soc. 41, vol. 11, p. 861-875, 1993.

[49] Attila B. Nagy; Andräs Kotschy; Anders Chr. Gade; Hallur Johannessen, «Room Acustical Modelling Differences and Their Consequences,» Inter Noise 2010, 13-16 Giugno 2010.

[50] R. j. H., «The Use of Computer Modeling in Room Acoustics,» JOURNAL OF VIBROEN- GINEERING, n. 3, pp. 41-72, 2000.

[51] G. K. a. J. G. Claus Lynge Christensen, Odeon Full User's Manual - Version13, O. R. A. Software, A cura di, 2015.

[52] Dirk Schröder, Alexander Pohl, Stefan Drechsler, U. Peter Svensson, Michael Vorländer, Uwe M. Stephenson, «OpenMat - Management of Acoustic Material (Meta-)Properties Using an Open Source Database Forma,» 2013.

[53] K. De.Jong, «An Analysis of the Behavior of a Class of Genetic Adaptive Systems.,» 1975.

[54] C. L. Christensen, G. Koutsouris and J. H. Rindei, «The ISO 3382 parameters. Can we measure them? Can we simulate them?,» International Symposium OQ Room Acoustics,

2013.

[55] Claus L. Christensen, George Koutsouris and Jens H. Rindel, «Estimating absorption of materials to match room model against existing room using a genetic algorithm,» Forum Acusticum, 2014.

[56] d. Whitley, «A Genetic Algorithm Tutorial,» Statistics and Computing 4, pp. 65-85, 1994.

[57] E. d. p. (Espro). [Online],

[58] PEUTZ, V.M.A. e Bernfeld, B., Variable acoustics of the IRCAM concert hall in Paris, Proc. 10th ICA, 1980.

[59] A. D. Pierce, «Diffraction of sound around corners and over wide barriers,» J. Acoust. Soc. Am, vol. 55, n. 5, 1974.

[60] L.E. HARRIS, K.R. HOLLAND , «Using statistics to analyses listening test data: some sources and advice for non- statisticians,» Proceedings of the Institute of Acoustics, n. 31, 2009.

[61] J.BOLEY; M.LESTER, «Statistical Analysis of ABX Results Using Signal Detection Theory,» in Convention, New York, 2006.

[62] A. Farina. [Online]. Available: http://www.aurora-plugins.com/Aurora/download/.

[63] Bradley J. S., Reich R. D., Norcoss S. G., «On the Combined Effects od Signal to Noise Ratio and Room Acoustics on Speech Intelligibility,» Journal Acoustical Society of America, vol. vol. 106, n. -, pp. 182-209 , - 1999.

[64] W. Reinchardt and W. Schmidt, «The detectability of changes in sound field parameters for music,» vol. Acustica 18, pp. 274-282, 1967.

[65] M. Vorländer, E. Mommertz:, «Definition and measure- ment of random-incidence scattering coefficients,» Applied Acoustics 60, p. 187-199, 2000.

[66] C. R.H.B., «Statistical methodology for sensory discrimination tests and its implementation in sesnR.,» R.H.B., 2013.

[67] n. G.M., «ODEON - another hybrid room acoustical model,» Appl. Acoutics, vol. 38, 1996.

[68] 1. D. Whitley: A Genetic Algorithm Tutorial, pp. 65-85, pp. 65-85.

[69] P. D. Paris, «http://philharmoniedeparis.fr/fr,» [Online].

[70] [Online]. Available: http://www.archdaily.com/

[71] «Archdaily,» [Online]. Available: http://www.archdaily.com/

[72] «Concert Hall Blaibach / peter haimerl.architektur,» [Online], Available: http://www.archdaily.com

[73] «German town digs innovative new auditorium,» [Online]. Available:

http://www.gizmag.com/

[74] 2008. [Online]. Available: https://helpx.adobe.com/

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