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La diffusione assistita della voce in un luogo di culto

di Umberto Nicolao
L’intervento di progettazione di un nuovo impianto per la diffusione della voce presso il Duomo di Schio (VI) ci fornisce una valida traccia per una analisi di come un progettista dovrebbe procedere in analoghi frangenti.

Sopralluoghi e primi rilievi
L’intervento di progettazione di un nuovo impianto per la diffusione della voce si è reso necessario per la carente intelligibilità del parlato diffuso attraverso l’impianto elettroacustico di cui era dotata la chiesa.
Già al primo sopralluogo si constatava quanto segue:
la voce percepita era effettivamente piuttosto “scura” (e come tale poco intelligibile) oltre che accompagnata da una riverberazione molto accentuata ed estesa in frequenza. Le zone maggiormente penalizzate sotto questo profilo risultavano essere tutta la parte centrale della navata centrale e le navate laterali;
le regolazioni consentite dall’impianto non erano tali da migliorare sensibilmente lo stato delle cose.
E’ fuor d’ogni dubbio che la responsabilità del cattivo funzionamento dell’impianto fosse da attribuire all’insieme di sistemi di altoparlanti, installati in numero e modo palesemente criticabile, considerata l’acustica della chiesa.
A quest’ultimo proposito, la fig. 1 mostra l’andamento in funzione della frequenza del tempo di riverberazione T20, ottenuto mediando un gran numero di misure effettuate con stimoli impulsivi ed utilizzando come software di analisi il programma Dirac; si noti come il tempo di riverberazione tra 1.000 e 4.000 Hz, intervallo essenziale per l’intelligibilità della parola, sia risultato compreso tra i 5 ed i 6 secondi.
Considerato che il volume interno del Duomo è approssimativamente pari a 17.000 metri cubici e che le superfici (muri intonacati e pavimento in palladiana) sono tutte piuttosto riflettenti, ciò avrebbe dovuto sin da subito suggerire l’adozione di un impianto di ripresa vocale e di diffusione acustica costituito del minore numero di microfoni e di diffusori acustici, scegliendo per entrambi tipi dotati di fascio di cattura/emissione il più possibile focalizzato nelle direzioni di interesse. Esattamente il contrario di ciò che è stato fatto.
Non è dunque sorprendente che il grado di intelligibilità ottenuto fosse pessimo: il numero esagerato e l’imprecisione di emissione dei diffusori acustici installati contribuivano ad alimentare il riverbero della chiesa più che agevolare l’auspicata comprensione dei messaggi vocali.
L’impianto allo stato iniziale
L’impianto di diffusione acustica originale si caratterizzava per l’impiego di un gran numero di sistemi di altoparlanti a colonna (per l’esattezza 42 diffusori acustici per un totale di ben 108 altoparlanti!) e per una curiosa disposizione in orizzontale di quelli che servono la navata centrale, unicamente giustificabile sotto il profilo estetico (tale da rendere poco visibile l’impianto stesso), in quanto tecnicamente errata oltrechè controproducente. Ne derivava inevitabilmente uno scarso grado di intelligibilità del parlato ed una certa esposizione dell’impianto a fenomeni di innesco (acoustic feedback).
E’ noto, difatti, che la disposizione allineata di più altoparlanti consente di restringere il fascio di emissione acustica del sistema in un piano (qualsivoglia) contenente l’asse di allineamento. Questo spiega perché la disposizione tipica di un sistema di altoparlanti a colonna (come d’altra parte rivela lo stesso nome) è in verticale. Così facendo, si evita che, in un ambiente piuttosto ampio e riverberante come una chiesa, buona parte dell’emissione sonora vada ad alimentare la riverberazione; si ottiene nel contempo una concentrazione del fascio di emissione in direzione dell’area occupata da chi ascolta, con ulteriore vantaggio insito nella riduzione della potenza elettrica applicata.
Per il resto, il collegamento dei diffusori acustici all’amplificatore avveniva per mezzo di linee a tensione costante. Da notare che, mentre il trasformatore interno dei diffusori acustici era connesso alla presa 100V, sul retro dell’amplificatore risultava collegata l’uscita a 50V.
Si può ipotizzare che questo accorgimento si sia reso necessario per la constatata impossibilità di gestire a 100V, da parte della centrale, il gran numero di altoparlanti previsti. Come inevitabile conseguenza, peraltro, si è dovuta accettare la riduzione della potenza applicata.
L’amplificatore impiegato erogava una potenza nominale di 120W, ovvero un massimo di 3W a diffusore acustico.
Differentemente dalla sezione di diffusione acustica, radiomicrofono (Sennheiser EW135) ed i quattro microfoni impiegati (Shure serie Microflex) erano di ottima qualità ed adeguate caratteristiche tecniche; per converso però essi facevano riferimento ad un mixer per strumenti musicali, anche questa una scelta discutibile sul piano tecnico, per quanto indubbiamente conveniente sul piano economico.

Linee guida per il nuovo impianto di diffusione acustica
Condizioni necessarie per il corretto funzionamento di un impianto audio in un ambiente riverberante, come è tipicamente una chiesa, sono:
1.la minimizzazione del contributo al campo riverberato da parte dei diffusori acustici;
2.il controllo dinamico dei microfoni effettivamente utilizzati.
Ne consegue l’esigenza, da un lato di impiegare diffusori acustici a controllo di emissione in numero strettamente sufficiente a garantire la copertura acustica delle aree di interesse, da un altro di valutare l’opportunità di avvalersi di un mixer automatico, cioè un mixer in grado di attivare unicamente i canali microfonici utilizzati istante per istante.
Altra soluzione interessante è quella di implementare una gestione per zone della diffusione acustica, lasciando di volta in volta la possibilità di attivare solo quelle effettivamente necessarie, come risulta dalla fig. 3.
Come diffusore acustico ad emissione controllata è stato scelto il Tutondo mod. CA 507, un line array attivo internamente dotato di ASP (Analog Signal Processor) in grado di flettere verso il basso il lobo di emissione principale alle frequenze di interesse per l’intelligibilità della parola. Ciò consente una sua installazione perfettamente parallela alla parete su cui è montato, con evidenti benefici estetici e meccanici.
Essendo inoltre dotato di 7 altoparlanti individualmente amplificati, la gittata del CA507 è tale da consentire una copertura ottimale di un settore circolare ampio 120° e di raggio che si può estendere anche fino a 15-20 metri (vedi Fig. 4).
In tal modo, per coprire navata centrale, navate laterali e presbiterio sono stati impiegati solo 7 diffusori acustici.

 BOX “Il puntamento di un line array analogico”

Per quel che riguarda il monitoraggio, trattandosi di servire aree circoscritte, si è deciso di impiegare diffusori acustici convenzionali, dotati, dove ritenuto utile, di regolatore di volume locale.
Il collegamento dei diffusori acustici utilizza linee attive Tutondo (segnale ed alimentazione a 24 V in continua sullo stesso cavo), implementate mediante cavo a due conduttori con doppia schermatura (2x1mmq). L’impiego di un cavo di tali caratteristiche si è reso necessario per il lungo percorso che esso doveva compiere per portare il segnale dalla centrale ai sistemi di altoparlanti: per connettere i diffusori acustici che servono la parte destra della navata centrale si è dovuto percorrere praticamente tutto il perimetro della stessa più la salita e la discesa al cornicione soprastante le colonne, per una lunghezza totale di oltre 100 m. Sono state stese una linea per ciascuna delle navate laterali e due per quella centrale; una quinta linea, quella relativa ai diffusori di monitoraggio, è stata fatta correre perimetralmente al presbiterio.
Per quanto concerne le elettroniche, la scelta è ricaduta sulla centrale Tutondo mod. R501, coadiuvata da una unità di alimentazione ausiliaria AL505A, e su di un mixer automatico Clock Audio mod. MR88.
Quest’ultimo apparato dispone del numero di ingressi microfonici necessari e delle regolazioni ritenute essenziali per la presente applicazione, quale il controllo tonale individuale per ciascun ingresso. Ciò dà modo, nel caso dovessero verificarsi fenomeni di innesco da rientro acustico, di ridurne le cause attenuando la sensibilità del o dei microfoni coinvolti alle frequenze dell’oscillazione indesiderata. Un altro vantaggio dell’MR88 è la sua controllabilità mediante PC attraverso porta seriale RS232 e tramite utilizzo di un apposito programma fornito a corredo.
I microfoni impiegati nel nuovo impianto di diffusione della voce sono quegli stessi utilizzati dal precedente impianto (Shure serie Microflex), in quanto come detto di ottima qualità e caratteristiche tecniche opportune.
Lo schema a blocchi dell’impianto audio è illustrato in fig. 5.

Installazione, collaudo e primi riscontri
A seguito del collaudo dell’impianto, le prime considerazioni che possono essere fatte sono le seguenti:
1)Per quanto concerne la navata centrale, l’intelligibilità del parlato è risultata più che soddisfacente in almeno il 95% dei posti, sia in piedi che seduti. Le uniche eccezioni, si parla di pochissimi posti a sedere, sono localizzabili nei pressi delle colonne prive di diffusore acustico, laddove queste, ponendosi da ostacolo alla propagazione diretta del suono, determinano zone d’ombra acustica. L’adozione di ulteriori diffusori acustici a coprire dette ristrette aree pare poco consigliabile, in virtù del conseguente, inevitabile peggioramento delle condizioni di riverberazione complessive;
2)Il presbiterio è coperto in maniera eccellente dal diffusore acustico ivi installato;
3)L’intelligibilità del parlato nelle navate laterali è soddisfacente, anche tenuto conto della loro importanza secondaria rispetto alla navata centrale. Si annota che, come prevedibile, la copertura acustica delle navate laterali in presenza di un numero contenuto di fedeli, ha dimostrato svolgere un ruolo non trascurabile nell’incremento della riverberazione complessiva, con conseguente peggioramento, più percettibile nella navata centrale, non tanto dell’intelligibilità quanto del rumore di fondo alle frequenze medie. E’ pertanto raccomandabile un sapiente “dosaggio” del volume di diffusione acustica in funzione delle reali esigenze del momento.
In definitiva, il miglioramento delle condizioni di intelligibilità del parlato con il passaggio dal vecchio al nuovo impianto è percettibile senza esitazioni da parte di chiunque.
La calibrazione della sensibilità dei microfoni e la compressione di segnale introdotta consente di parlare sia a breve come a media distanza dalla capsula degli stessi, senza compromettere in via decisiva la comprensione delle parole e senza che si ingenerino fenomeni di innesco acustico da effetto larsen.
E’ stata altresì verificata una piena compatibilità con il possente organo Mascioni di cui è dotato il Duomo di Schio. Pur in passaggi da tripla f, il suono captato dai microfoni non è risultato tale da alimentare qualsivoglia genere di disturbo.


Il puntamento di un line array analogico
Il diffusore acustico Tutondo CA507 è un Line array dotato internamente di processore analogico di segnale che ha il compito di flettere verso il basso il fascio di emissione principale assicurando nel contempo il mantenimento di una risposta in frequenza uniforme. L’amplificazione dei 7 altoparlanti è fornita da altrettanti stadi di potenza, mentre l’alimentazione della sezione elettronica è ricavata dalla stessa linea che porta il segnale audio, il che ha l’indubbio vantaggio di richiedere un collegamento estremamente rapido e semplificato.
Non essendo richiesta una inclinazione verso il basso, tipica per un diffusore a colonna convenzionale, il CA507 può essere montato parallelamente al muro di appoggio e potrebbe al limite essere anche incassato.
L’unica cautela che si deve adottare concerne l’altezza di installazione, la quale viene a dipendere dalla massima distanza che si intende servire e dall’altezza del piano di ascolto, come risulta dalla tabella che segue.

In allegato tabella CA507


Dida illustrazioni
Foto di apertura: cortesia ATEC, foto J.M.Laguna
Fig. 1 – Andamento del tempo di riverberazione T20 misurato presso il Duomo di Schio (VI)
Fig. 2 - La navata centrale del Duomo di Schio (VI) prima dell’intervento. Si notano i diffusori acustici disposti in orizzontale, una coppia per ciascuna colonna
Fig. 3 - Duomo di Schio (VI). Schema di sonorizzazione adottato e disposizione dei diffusori acustici
Fig. 4 - Il Line array a media gittata Tutondo CA507 installato su una colonna del Duomo di Schio
Fig. 5 – Schema a blocchi dell’impianto audio







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