APPLIED ACOUSTICS

Crediti: 
6
Settore scientifico disciplinare: 
FISICA TECNICA AMBIENTALE (ING-IND/11)
Anno accademico di offerta: 
2017/2018
Semestre dell'insegnamento: 
Primo Semestre
Lingua di insegnamento: 

Inglese

Obiettivi formativi

Conoscenze e capacità di comprendere: Per gli studenti di tutte le branche di Ingegneria questo e' un corso chiave, praticamente costituisce l'unica occasione di vedere (o meglio, sentire) applicate le tecniche imparate in corsi precedenti, in cui vengono impartiti i fondamenti puramente teorici delle moderne metodiche matematiche avanzate. Quando i "numeri" si trasformano in suoni, procedimenti matematici astrusi e di difficile assimilazione divengono rapidamente immediati e chiarissimi, e le possibilita' offerte dai sistemi di "editing" sonoro su PC, utilizzate ampiamente nel corso sia in fase di didattica frontale, sia durante le esercitazioni di laboratorio, rendono possibile ascoltare immediatamente (solitamente in tempo reale) gli "effetti" di filtri o altri dispositivi (compressori, gate, convolutori, denoising, etc.).
Competenze: il corso è di tipo applicativo, non teorico. Viene data grande enfasi alle misure strumentali, ed all'esecuzione di semplici calcoli eseguiti a mano o con Excel, ed alla soluzione di problemi pratici. Gli studenti imparano ad usare la scala dei dB ed a "pensare in decibel" per l'esecuzione dei calcoli più semplici "a mente".
Autonomia di giudizio: gli studenti vengono progressivamente addestrati a giudicare i risultati delle elaborazioni mediante test di ascolto. L'acustica è una materia percettiva, e l'unico modo corretto di valutare i risultati è mediante la valutazione soggettiva con test di ascolto, non mediante una asettica valutazione numerica.
Capacità comunicative: sebbene oggetto del corso non siano le tecniche oratorie o di esecuzione musicale usate da attori e musicisti, tuttavia una parte significativa del corso si occupa della comunicazione fra artista e pubblico. In tale parte, lo studente impara alcuni trucchi e tecniche usate da attori e musicisti per migliorare la comunicazione in ambienti acusticamente problematici. Ma soprattutto lo studente impara ad analizzare e correggere le problematiche acustiche (riverbero, rumore di fondo, etc.) che ostacolano la comunicazione verbale e musicale.

Prerequisiti

Nessuno. Ma il corso è svolto ad un livello "Postgraduate", per cui risulta estremamente ostico a chi lo sceglie come materia a scelta della laurea triennale...

Contenuti dell'insegnamento

Il corso di Acustica Applicata e' un corso introduttivo ad un settore scientifico e tecnologico in rapidissimo sviluppo, che offre grandi potenzialità occupazionali, e che coinvolge aree disciplinari apparentemente molto diverse: architettura, ingegneria strutturale, fisiologia, psicologia, statistica, fisica, elettronica, meccanica delle vibrazioni, fluidodinamica, elaborazione numerica del segnale, telecomunicazioni, elettronica, misure, igiene del lavoro, musica, musicologia, realtà virtuale.

Ovviamente in un corso di 6 CFU si riesce a fornire solo la base metodologica della materia, che deve essere poi approfondita in ulteriori corsi, quali i Corsi per Tecnici Competenti in Acustica Ambientale, oppure Master Universitari disponibili presso alcune Università italiane o straniere (ad esempio Perugia, Napoli, Firenze, Roma), o addirittura a corsi di laurea appositi (questi solitamente all'estero, ma in Italia va segnalato il Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria e Design del Suono del Politecnico di Milano, con didattica completamente in lingua inglese, erogato presso il Polo di Como).

Stante la sua natura multidisciplinare e trasversale, il Corso di Acustica Applicata e' frequentato da studenti di vari corsi di laurea (praticamente tutte le branche di Ingegneria, ma partecipano anche alcuni allievi di Architettura, e si avvalgono di questo corso anche gli allievi del corso di laurea in Tecniche della Prevenzione nell’ambiente e nei luoghi di lavoro della Facoltà di Medicina e Chirurgia, per i quali e' obbligatoria la frequenza solo alla prima parte del corso, con esclusione della parte finale dedicata alle applicazioni elettroacustiche e musicali).

Programma esteso

Lezione 0 Introduzione al corso, programma, pagina web del corso
Lezione 1 Il fenomeno sonoro - grandezze fondamentali
Lezione 2 Grandezze energetiche - scala dei decibel
Lezione 3 Il sistema uditivo umano - audiogramma normale,  curve isofoniche
Lezione 4 Il fonometro - Livello equivalente - operazioni con i decibel - calibrazione
Lezione 5 Analisi in frequenza, somma di livelli, ponderazione A, scala dei Bark
Lezione 6 Propagazione in campo libero, divergenza sferica, direttivita'
Lezione 7 Sorgenti lineari, divergenza cilindrica, attenuazione in eccesso
Lezione 8 Schermature antirumore, relazioni di Maekawa, esercizi
Lezione 9 Propagazione del suono in ambienti chiusi, campo semiriverberante, tempo di riverberazione
Lezione 10 Il fattore di correzione ambientale K2, propagazione del suono in ambienti chiusi non Sabiniani
Lezione 11 Misura di potenza sonora con metodo intensimetrico, stima del K2 dalla misura di potenza sonora
Lezione 12 Campionamento digitale del suono, convoluzione, FFT, filtraggio inverso
Lezione 13 Tecniche di misura della risposta all'impulso e del tempo di riverberazione, metodo impulsivo e MLS
Lezione 14 Tecniche di misura della risposta all'impulso e del tempo di riverberazione, metodo ESS, esempio di auralizzazione con il parlato
Lezione 15 I parametri acustici ricavabili dalle risposte all'impulso (ISO 3382): Chiarezza, Definizione, ts, EDT, IACC, LF, G
Lezione 16 Lo STI (Speech Transmission Index) e la sua misurazione
Lezione 17 Materiali fonoassorbenti, generalita' e tipi di prodotti. Esercizio sulla misura di Alfa Sabine secondo ISO 354 (cam. riverber.)
Lezione 18 Materiali fonoisolanti, generalita' e tipi di prodotti. - La Legge Di Massa, risonanze e coincidenza.
Lezione 19 Requisiti acustici passivi degli edifici, DPCM 5/12/1997
Lezione 20 Il rumore nell'ambiente esterno, la Legge Quadro sul Rumore, la classificazione acustica del territorio
Lezione 21 Il criterio di normale tollerabilita', valutazione del disturbo ai sensi dell'art. 844 C.C.
Lezione 22 Il SEL, rumore dei veicoli, valutazione impatto infrastrutture di trasporto, esercizi
Lezione 23 Rumore nell'ambiente di lavoro, il Livello di Esposizione Personale, esercizi
Lezione 24 Elaborazione numerica del suono, filtri FIR e IIR, FFT, Leakage, Windows, Spettrogramma
Lezione 25 Filtraggio FIR veloce con FFT, calcolo dei filtri inversi
Lezione 26 Tecniche di misura del coeff, di assorbimeto acustico Alfa
Lezione 27 The Hour of Code - come scrivere piccoli programmi di elaborazione del segnale audio (plugins)
Lezione 28 The Hour of Code - metodi di programmazione visuale per l'elaborazione audio
Lezione 29 The Hour of Code - esempi di programmazione
Lezione 30 Tecniche di registrazione e riproduzione multicanale, microfoni direttivi, Soundfield, Ambisonics
Lezione 31 Tecniche di riproduzione WFS (WaveField Synthesys), la Casa del Suono di Parma
Lezione 32 Array di microfoni, microfoni virtuali, il progetto RAI
Lezione 33 Simulazione in ambiente esterno: Disia, Citymap
Lezione 34 Simulazione entro gli ambienti chiusi: Ramsete
Lezione 35 Auralizzazione dei risultati col software Aurora

Bibliografia

Il testo raccomandato per una prima introduzione alla materia e':

P. Fausti: Acustica in Edilizia, Rockwool Italia, Milano (2005) - scaricabile gratuitamente in formato PDF, inoltre si puo' fare richiesta alla Rockwool di una copia cartacea, anch'essa gratuita. Grazie Rockwool!
I testi CONSIGLIATI (non obbligatori) per la preparazione approfondita dell'esame sono:

ACUSTICA
Fondamenti e applicazioni
Autori: R. Spagnolo
Marchio: UTET Università
Anno: 2015
ISBN: 9788860084460

Thomas D. Rossing (ed.): Springer Handbook of Acoustics, Springer
Science+Business Media, New York (2007)

Dispense Online
Il materiale didattico relativo al corso utilizzato durante le lezioni e' disponibile nella area "Public" di questo sito web:
http://pcfarina.eng.unipr.it/Acoustics-2015-Lessons.htm - Si consiglia di scaricare soprattutto le slides Powerpoint ed i fogli Excel contenenti gli esercizi svolti in aula.

Metodi didattici

La parte “teorica” delle lezioni viene somministrata mediante strumenti informatici, evitando la “didattica frontale” in aula. Quindi il docente mette a disposizione sul sito web una serie di supporti (slides, dispense, filmati di lezioni), indicando volta per volta agli studenti a quali di essi accedere prima di ciascuna “lezione” in aula.
Durante tali lezioni, l’attività in classe sarà di tipo “workshop”, con soluzione di problemi e effettuazione di dimensionamenti progettuali, in parte svolte da docente come “esempio”, e poi replicate dagli studenti.
Tale tipo di attività include anche un momento di verifica sistematica dei progressi raggiunti man mano, con conseguente costruzione di un profilo di valutazione individuale per ciascuno studente, e dunque con la possibilità di instaurare ausili e supporti per chi sta restando indietro.

Modalità verifica apprendimento

La verifica dell’apprendimento consta di due distinte prove:
1) un esame scritto, costituito da un certo numero di esercizi da risolvere in forma numerica. E' consentito l'uso di calcolatrice tascabile, appunti, dispense,tabelle e grafici. Alcuni studenti possono essere esentati dalla prova scritta, sulla base dei risultati conseguiti durante i test in classe.
2) Esame orale, che verte principalmente su argomenti teorici, ed a cui si accede solo dopo aver superato la prova scritta. Anche in questo caso alcuni studenti ne possono venire esentati, sulla base dei risultati dei test in classe.

Altre informazioni