Obiettivi formativi
Il corso si prefigge di fornire una conoscenza di base della materia, che dovra' necessariamente essere approfindita con ulteriori corsi post-laurea nel caso si voglia intraoprendere la professione di Tecnico Competente in Acustica, per la quale la Regione Emilia Romagna richiede una formazione specifica di almeno 160 ore (20 CFU)
Prerequisiti
Per seguire questo corso, che parte da un livello di base, non e' richiesta alcuna precedente conoscenza riguardo l'acustica e l'elaborazione numerica dei segnali.
Contenuti dell'insegnamento
Il corso fornisce una carrellata sull'intero mondo dell'acustica, partendo dalle definizioni di base e dalle leggi fisiche, per arrivare ad avanzate tecniche di processamento del segnale facenti impiego di moderne metodiche di elaborazione numerica del segnale.
Programma esteso
* Acustica Fisica: definizione delle grandezze, meccanismo di propagazione di perturbazioni meccaniche in un mezzo elastico: pressione sonora, velocit� delle particelle, velocit� dell’onda sonora. Equazione delle onde acustiche.
* Acustica Energetica: la propagazione del suono vista come trasporto di energia. Definizione di Intensit� Acustica e Densit� dell’Energia. Energia attiva e reattiva, campi sonori propaganti e stazionari. La velocit� dell’energia acustica ed il rapporto (o indice) di reattivit�.
* 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 sonorit� (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 realt� 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.
Bibliografia
R. Spagnolo - Manuale di Acustica applicata, 2001, Anno ristampa 2005, pp.928 € 46.00 Editore: UTETLIBRERIA
S. Cingolani, R. Spagnolo - Acustica musicale e architettonica 2004, pp.992 € 45.00 Editore: UTETLIBRERIA
Metodi didattici
La didattica si svolge in un'aula attrezzata con videoproettore, che viene usato sia per le presentaoni Powerpoint (scaricabili dal sito del docente), sia per l;utilizzo di vari software impiegati in modo interattivo durante le lezioni, assieme ad altoparlanti, microfoni ed altra strumentazione.
Al termine dle corso vengono svolte due esercitazioni in laboratorio, durante le quali ciascun studente effettua misurazione elettroacustiche e simulazioni a computer della propagazione del suono nell'ambiente.
Modalità verifica apprendimento
L'esame si svolge sotto forma di colloquio, nel corso del quale puo' comunque capitare qualche esercizio da svolgere in forma numerica (quindi occorre avere con se la calcolatrice, nonch� grafici, tabelle, etc.).
Chi presenta la tesina che descrive il lavoro di esercitazione svolto in laboratorio (obbligatoria per l'attribuzione dei 3 CFU addizionali per chi ha scelto di svolgere il tirocinio formativo in Acustica Applicata) e' 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.
Altre informazioni
a partire dall'A/A 2010/2011, le lezioni forntali vengono videoregistrate, ed i files AVI sono diponbili sul sito del docente.
