SPL_Strumenti_Musicali
31 marzo 2020
MB


Livello di pressione degli strumenti musicali e della voce

 

Lo spettro di emissione degli strumenti musicali o caratteristico dei vari generi musicali è stato "misurato", con tutta probabilità, con analizzatori di spettro in tempo reale calcolando la media su più intervalli temporali utilizzando finestre di pesatura (Hanning,Hamming o altro). Questo metodo di misura non è corretto (non si devono fare le medie spettrali su segmenti di segnali non stazionari) quindi il "probabile" sta per "speriamo che siano giusti". Tipicamente la parte bassa di uno spettro valutato come descritto risulta sovrastimata mentre la parte alta “assomiglia” a quella vera. Nell’eseguire le medie su spettri non stazionari si esaltano le parti correlate (bassa frequenza) e si attenuano le componenti non correlate (alte frequenze). Si tratta di una prassi di misura non corretta ma molto diffusa dovuta al fatto che gli analizzatori di spettro a terzi di ottava sono predisposti a fare certe operazioni.

 

La bestemmia assoluta è ricercare lo “spettro medio”  da attribuire ad un genere musicale attraverso la media degli spettri di diverse registrazioni. E’ il tipico esempio di media di segmenti di segnali non stazionari e pure di diversa durata (densità spettrale). In questo errore sono incappati sia Noselli che Farina. Cosa diversa è studiare la statistica del segnale e proporre un “fattore di cresta medio” o un valore RMS medio. 

 

 

Spettro di emissione probabile degli strumenti musicali (Savian Dunn,White), ripresi da Olson e altri.

 

Sopra ad ogni grafico è indicato: il valore medio in ubar,  il nome dello strumento e la distanza di misura. Il grafico rappresenta, per ciascuna banda di frequenza, il rapporto tra la pressione di picco e la pressione totale sull’intero spettro espressa in dB (quindi dovrebbe essere un fattore di cresta).

 

Strumento

Distanza in metri

SPL

riferito 20uPa

SPL normalizzato

a un metro

Pianoforte – in concerto

 

70-105 dBA

89.5-114.5

Pianoforte - esercizi

3

60-90 dBA

69.5-99.5

Bass drum (gran timpano)

0.92

110.4

109.6

Orchestra 75 elementi

4.6

87.2

100.4

Orchestra 15 elementi

3.0

92

101.6

Snare drum (tambuto)

1.2

97.3

99.

Piano

3.0

82.3

92

Troumpet (tromba)

0.92

92.7

92

Organo

3.6

80.4

92

Cymbals (piatti)

0.92

92.0

91

Bass viol (violoncello)

1.5

86.4

90

Trombone

0.92

90.2

89.5

 

Bass Saxophone (Sassofono basso)

1.0

86.2

86.8

Clarinetto

1.0

84.8

85.4

French Horn (corno francese)

0.92

85.6

84.8

Piccolo

1.0

81

81.4

Triangle (triangolo)

0.92

81

80.4

Flute (flauto)

1.0

78.

78.6

Male speech (voce uomo)

0.05

92

65.8

Female Speech (voce donna)

0.05

90

64.1

Con riferimento al grafico precedente: valori di pressione media convertiti in SPL riferiti a 20 uPa (colonna3) e normalizzati ad un metro di distanza (colonna 4).

 

Strumento

Distanza in metri

dB SPL medio

(su 15 secondi)

Picco SPL

(su 1/8 secondi)

Potenza acustica Watt

Gran timpano

1

114

136

25

Sassofono basso

1

86

109

0.29

Basso tuba

1

89

107

0.2

Tromba

1

90.

101

6.4

Trombetta

1

92.

109

0.3

Corno francese

1

86

102

0.05

Clarinetto

1

84

102

0.05

Flauto

1

78

97

1.5

Piccolo

1

81

100

0.04

Triangolo

1

81

102

0.05

Piano

3

82

101

0.27

Orchestra di 15

2 metri (*)

92

113

5

Orchestra di 75

5 metri (*)

87

116

67

Organo

5 metri (*)

100

113

12.5

Leo Beranek (Acoustical Measurements, 1988, pag 690) riporta i dati illustrati in tabella. Ammesso che tali valori siano valori RMS e considerato un fattore di cresta compreso tra 2 e 4, si può tentare una stima dei valori di picco. Curiosamente gli stessi dati si trovano in “Prontuario di Elettroacustica” di E.Rickmann e H. Heyda – prima versione italiana autorizzata – Hoepli – Milano 1945.

 (*) dal più vicino.  L’organo non viene sicuramente ascoltato a 5 metri!

 

Voce (livelli SPL, conversazione)

 

Sforzo vocale

Livello SPL pesato A a un metro = LS.A. 1m dB

molto forte

78  (+18 dB)

forte

72  (+12 dB)

elevato

66  (+6 dB)

normale

60  (0 dB)

rilassato

54  (-6 dB)

Grado di sforzo vocale secondo la norma ISO 9921. In pratica i livelli SPL in dBA prodotti dalla voce registrati ad un metro di ditanza davanti alla bocca in campo libero (condizioni anecoiche). Le categorie differiscono di 6 dB (quasi come i gradi dell’orchestra che sono separati di 5 dB).

6 dB di insensità significa un raddoppio della Potenza acustica emessa.

 

Vista la tabella qui sopra una vove molto forte in un ambiente chiuso può produrre facilemente più di 85 dB. Il fattore di cresta può essere assunto pari a 2 (per cui si risale anche al valore della pressione di picco seppur approsimata).

 

 

Rappresentazione dell’effetto “Lombard” come relazione tra lo sforzo vocale (asse y) e il livello di rumore di fondo nella posizione del parlatore. L’effetto Lombard è l’innalzamento del tono della voce che il parlatore esercita in presenza di rumore.

 

 

 

Sorgente

Massimo SPL RMS

per  intervalli

di ¼ di secondo

Picco (stimato)

per CF = 2

Distanza

(in campo libero)

respiro umano rilassato

10 dB

 

3 metri

conversazione forte: uomo

76.3 dB (ISO 72 dB)

 

1 metro

conversazione forte: donna

74.5 dB

 

1 metro

Conversazione normale

70 dB (ISO 60 dB)

76

1 metro

 

SPL calcolato su un quarto di secondo, assumendo il fattore di cresta attorno a 2 è possibile stimare le pressioni di picco.  La tabella ISO fissa, per una voce forte) un livello si 72 dBA

 

 

in sostostanza anche se i dati provengono da tre sorgenti diverse non sono poi così dissimili