Acustica applicata - (6 cfu)

Prof. Angelo Farina Tel. 0521.905854 - Fax. 0521.905705
  E-mail. angelo.farina@unipr.it
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Finalità

http://pcfarina.eng.unipr.it/acustica-2011.htm

Il corso è finalizzato a fornire i rudimenti di base dell'Acustica Applicata, facendo familiarizzare lo studente con le grandezze fisiche utilizzate in acustica, le loro unità di misura, la scala dei dB, e semplici relazioni matematiche in grado di fornire una stima della emissione di rumore, della sua propagzione e degli effetti del rumore sull'uomo.

Programma

* Acustica Fisica: definizione delle grandezze, meccanismo di propagazione di perturbazioni meccaniche in un mezzo elastico: pressione sonora, velocità delle particelle, velocità dell'onda sonora. Equazione delle onde acustiche.
* Acustica Energetica: la propagazione del suono vista come trasporto di energia. Definizione di Intensità Acustica e Densità dell'Energia. Energia attiva e reattiva, campi sonori propaganti e stazionari. La velocità dell'energia acustica ed il rapporto (o indice) di reattività.
* Psicoacustica: meccanismi fisiologici e psicologici della percezione del suono da parte dell'uomo. La scala logaritmica dei decibel (dB), operazioni elementari su grandezze espresse in dB. Curve di ponderazione in frequenza, tecniche di valutazione della sonorità (loudness), analisi in frequenza a banda costante, a banda percentuale (ottave, etc.), in bande critiche (bark). Fenomeni di mascheramento nel tempo e nella frequenza. Utilizzo della psicoacustica per la codifica "lossy" e "lossless" del segnale audio con elevata riduzione del "bitrate" necessario (MP3, WMA, AAC, FLAC, OGG, etc.).
* Propagazione del suono: onde piane, onde sferiche, onde stazionarie. Fenomeni di riflessione ed assorbimento. Riflessione speculare e diffusa. Definizione del coeff. di assorbimento acustico e del coeff. di scattering. Tecniche di misura del coeff. di assorbimento e del coeff. di scattering.
* Propagazione in ambiente esterno: assorbimento del terreno, effetti del gradiente di temperatura e del vento, assorbimento dell'aria, schermatura da parte di ostacoli. Le relazioni di Maekawa e di Kurze-Anderson per il dimensionamento delle schermature antirumore.
* Propagazione in ambiente chiuso: il fenomeno delle riflessioni multiple, campo riverberante in regime stazionario. Formula del campo riverberante e del campo semi-riverberante. Fenomeni transitori all'accensione e allo spegnimento di una sorgente sonora: la coda sonora, la risposta all'impulso di un ambiente, l'integrazione all'indietro di Schroeder. Definizione del tempo di riverberazione e delle altre grandezze acustiche relative ai transitori temporali. Formule di Sabine per la stima del tempo di riverberazione. Il coeff. di assorbimento acustico apparente, e sua misurazione mediante prove in camera riverberante.
* Propagazione attraverso le strutture edilizie: isolamento dei divisori, dei serramenti, isolamento del rumore di calpestio. Tecniche di misura e legislazione italiana.
* Elettroacustica: trasduttori (microfoni, altoparlanti). Dispositivi per il processamento analogico e digitale del segnale acustico: amplificatori, equalizzatori, riverberi, compressori, etc.. Applicazioni in campo audio/elettronica, in campo di sistemi di telecomunicazioni e di broadcasting, all'industria discografica e dello spettacolo, all'industria automotive, aereonautica e navale.
* Tecniche di simulazione numerica della propagazione del suono: modelli agli elementi finiti, boundary elements, ray tracing, beam tracing. Utilizzo di programmi di simulazione, con esercitazione pratica in laboratorio.
* Strumentazione ed apparecchiature per misure acustiche: fonometro, analizzatore di spettro, sistema di misura delle risposte all'impulso. Strumentazione virtuale su PC, software per misure acustiche, con esercitazioni pratiche in laboratorio.
* Elaborazione numerica del segnale acustico: dalla teoria generale ad applicazioni pratiche su PC. L'auralizzazione, la realtà virtuale acustica. Cenni alle moderne applicazioni nel campo dell'industria dello spettacolo e discografica, e a futuri utilizzi in tempo reale per applicazioni "live". I "plugins" per la generazione numerica di effetti acustici; filtri FIR ed IIR, convoluzione veloce, calcolo di filtri numerici inversi, cancellazione attiva del suono.
* Esercitazioni pratiche in laboratorio: misura delle risposta all'impulso e degli altri principali parametri acustici, simulazione numerica del campo sonoro facendo impiego di un programma di calcolo.

Modalità d'esame

L'esame si svolge sotto forma di colloquio, nel corso del quale può comunque capitare qualche esercizio da svolgere in forma numerica (quindi occorre avere con se la calcolatrice, nonché grafici, tabelle, etc.).

Chi presenta la tesina che descrive il lavoro di esercitazione svolto in laboratorio (obbligatoria per l'attribuzione dei CFU addizionali per chi ha scelto di svolgere il tirocinio formativo in Acustica Applicata) è invitato a portare con se una penna USB o un CD contenente tutti i files oggetto dell'esperienza svolta: testo della tesina in formato PDF con figure e grafici, risposte all'impulso misurate e simulate, files di Ramsete, auralizzazioni.

Testi consigliati

P. Fausti: Acustica in Edilizia, Rockwool Italia, Milano (2005) - scaricabile gratuitamente in formato PDF, inoltre si può fare richiesta alla Rockwool di una copia cartacea, anch'essa gratuita. Grazie Rockwool!

Il materiale didattico relativo al corso (presentazioni Powerpoint, fogli Excel, files WAV, etc.) utilizzato durante le lezioni e' disponibile nella area "Public" di questo sito web: http://pcfarina.eng.unipr.it/Public/Corso_acustica/

Testi d'approfondimento

# R.Spagnolo (a cura di): Manuale di acustica applicata - Citta Studi Editore, Milano (2001/2007).
# S. Cingolani, R. Spagnolo (a cura di): Acustica Musicale ed Architettonica, Citta Studi Editore, Milano (2004/2007)


Ultimo aggiornamento: 13-09-2011


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