Riporto la traduzione di un’interessante articolo scritto da Tim Prebble su Music of sound in cui si affronta in maniera dettagliata la simulazione acustica dei suoni in ambienti esterni.
L’idea del Worldizing non è un concetto nuovo e per chi non avesse familiarità con il termine può sempre ascoltare Walter Murch che lo spiega in maniera eloquente:
Purtroppo non è sempre possibile portare un sistema di riproduzione audio e tutti i suoni da preparare in uno spazio esterno tranquillo dove poter ri-registrarli, e siccome la necessità è la madre di tutte le invenzioni ho pensato che fosse interessante discutere in merito ai metodi che funzionano meglio per far sì che gli elementi sonori suonino come se fossero outdoors. Registrare i suoni con prospettiva è un’opzione, ma per il mio progetto corrente vorrei realizzare ambienti composti da vari livelli di elementi worldlizzati, da qui la mia ricerca… (considerate che la mia conoscenza matematica è un po traballante, quindi se vedete degli errori siete pregati di commentare così che possa imparare qualcosa e correggere il post)
Il termine “outdoors” è vago, infatti come ogni ambiente acustico è strettamente legato alle specifiche del singolo luogo: battere le mani in una piccola chiesa piena di arazzi e tappeti suona in maniera differente dal batterle nel foyer della Tate Modern gallery, lo stesso accade se si compara un vicolo, con un parco, con una foresta, col deserto, un campo da tennis o con campo da bocce… Così per il mio bene, come quello di altri, proverò a quantificare come l’ambiente fisico contribuisce al modo in cui un suono si sente quando ascoltato in esterno, in maniera da poterne emulare l’effetto.
Naturalmente ci sono delle avvertenze da prendere in considerazione. I fonici di mix hanno a che fare con questa cosa quasi su ogni progetto e di solito, la migliore soluzione è qualsiasi cosa suoni in maniera calzante al contesto della scena. Infatti quello che conta è come un suono viene “letto” in un determinato contesto; non è sempre vero che un suono con le caratteristiche fisiche precise sia anche funzionale se messo in combinazione con gli altri elementi della colonna sonora. Senza dubbio ogni fonico avrà i suoi preset come punti di partenza, ma ciò non influenza la mia volontà di esplorare l’argomento e tirare fuori dei valori attinenti alla realtà per gettare le basi a delle nuove sperimentazioni…
Durante le mie ricerche mi sono imbattuto in questo pdf che fa parte dello studio di Daniel A. Russell, che ringraziamo per averlo divulgato. L’ ME 458 Engineering Noise Control del dipartimento di ingegneria della Pennsylvania State University si pone come obiettivo lo studio del “rumore esterno”. Le formule matematiche su quel PDF mi hanno mandato in trance, ma lo studio scende molto nei dettagli fino ad analizzare i fattori che contribuiscono alla modalità con cui il suono si propaga negli ambienti esterni:
a) La geometria della sorgente (puntiforme, allungata, connessa, sconnessa)
b) Condizioni metereologiche (vento e variazioni della temperatura, turbolenze)
c) Assorbimento atmosferico del suono
d) Tipo di territorio e contorni (suolo che assorbe o riflette)
e) Ostacoli (palazzi, barriere, vegetazione, etc)
Suono diretto – Dissipazione delle alte frequenze nell’aria
Partiamo considerando il fatto che siamo in campo aperto, esempio un deserto, un pascolo o un campo di calcio. A parte il suolo, che va preso in esame separatamente, non ci sono superfici riflettenti intorno a noi. Qualcuno dista da noi X metri e sta generando un suono. Tutto quello che arriva al nostro orecchio è solo il suono diretto che viaggia dalla fonte a noi per X metri. Molti sanno che la pressione sonora decresce con la distanza, secondo la legge dell’inverso del quadrato della distanza, e molti sanno anche che le alte frequenze si attenuano con la distanza – il suono diventa più ovattato, ma la cosa interessante è come avviene questo ovattamento, i dettagli di questo fenomeno sono molto rilevanti per capire come ricreare l’effetto. Esiste questa comoda calcolatrice che calcola l’attenuazione delle frequenze in base alla distanza, nel calcolo la distanza non è l’unica variabile, molto importanti sono temperatura e umidità.
Per quanto riguarda l’umidità, da quel PDF: “è interessante notare che l’assorbimento generalmente diminuisce con l’aumentare dell’umidità. L’eccezione è che l’aria totalmente secca, invece, ha il minor assorbimento in assoluto.”
Non mi dispiacerebbe un EQ con questa funzionalità, in mancanza di ciò, una collezione di preset con alcune variazioni di un plugin EQ non sarebbe male, ad esempio:
- distanza: 10m, 20m, 35m 50m, 75m, 100m
- temperatura: 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35
- umidità: 20% 40% 60% 80% 100%
La cosa equivarrebbe a 5x7x5=175 preset, ma nella pratica sarebbe meglio scegliere parametri di temperatura e umidità e poi variare il fattore distanza per comporre vari livelli dello spazio circostante. Quindi scegliere impostazioni tipo “estate, 30° con umidità del 60%…oppure inverno, 5°.
Quindi, il primo elemento per distanziare artificialmente il suono è il livello del sonoro, il secondo è l’equalizzazione del suono effettuata tramite filtro passa basso – usando quella calcolatrice ho creato alcuni valori d’esempio (tali valori dovrebbero aggiungersi al livello del suono che decresce con la distanza).
20°C – 50% umidità
100Hz = 0dB/m
250Hz = 0.001dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -0.1dB
500Hz = 0.003dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -0.3dB
750Hz = 0.004dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -0.4dB
1000Hz = 0.005dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -0.5dB
1250Hz = 0.006dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -0.6dB
1500Hz = 0.007dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -0.7dB
1750Hz = 0.008dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -0.8dB
2000Hz = 0.01dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -1dB
2500Hz = 0.014dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -1.4dB
3000Hz = 0.018dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -1.8dB
3500Hz = 0.024dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -2.4dB
4000Hz = 0.03dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -3dB
4500Hz = 0.037dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -3.7dB
5000Hz = 0.044dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -4.4dB
6000Hz = 0.062dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -6.2dB
7000Hz = 0.082dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -8.2dB
8000Hz = 0.105dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -10.5dB
9000Hz = 0.131dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -13.1dB
10000Hz = 0.159dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -15.9dB
15000Hz = 0.327dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -32.7dB
30°C – 80% umidità
100Hz = 0dB/m
250Hz = .001dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -0.1dB
500Hz = .003dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -0.3dB
750Hz = .005dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -0.5dB
1000Hz = .007dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -0.7dB
1250Hz = .009dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -0.9dB
1500Hz = .011dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -1.1dB
1750Hz = .012dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -1.2dB
2000Hz = .013dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -1.3dB
2500Hz = .016dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -1.6dB
3000Hz = .018dB/m,esempio un’oggetto a 100m = -1.8dB
3500Hz = .021dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -2.1dB
4000Hz = .023dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -2.3dB
4500Hz = .026dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -2.6dB
5000Hz = .030dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -3dB
6000Hz = .0327dB/m, esempio un’oggetto a 100m= -3.27dB
7000Hz = .046dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -4.6dB
8000Hz = .056dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -5.6dB
9000Hz = .068dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -6.8dB
10000Hz = .081dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -8.1dB
15000Hz = .164dB/m, esempio un’oggetto a 100m = -16.4dB
(Nota: qualcuno che utilizza la Matematica o simili dispone di una formula di calcolo automatico per le variabili? Mi piacerebbe vedere un grafco con una serie di risposte in frequenza di un certo numero di temperature & umidità… qualche appassionato?)
Altri fattori metereologici importanti che sono stati discussi in quello studio sono gli effetti del vento che causa la rifrazione del suono – per una spiegazione del fenomeno della rifrazione (con tanto di animazione delle onde sonore) guardate qui.
Riflessioni
La prima superficie da prendere in considerazione in termini di suono indiretto/riflesso che raggiunge l’ascoltatore è il suolo. E naturalmente il materiale di cui è composto e come questo materiale influisce sulla risposta in frequenza di quelle riflessioni. Un terreno erboso o sterrato andrà ad assorbire il suono e rifletterà meno di un campo da tennis levigato. Di questo tipo di riflessioni se ne ha un’esperienza notevole vicino alle location altamente riflettive come un lago ghiacciato o la neve.
Altre superfici che in esterno riflettono il suono in maniera pronunciata sono i palazzi, i veicoli, gli alberi ecc. Tenete sempre in mente che anche queste riflessioni subiscono il filtro della distanza discusso prima. Un’esempio tipico di eco provocato da un palazzo: sono a 100m dalla sorgente sonora, il palazzo è a 50m dalla sorgente ma 300m alla mia destra, il suono arriva diretto a me a 343 metri/s, quindi il suono diretto arriva a 100/343=0.291 secondi o 291 millisecondi. Le riflessioni partono dal palazzo rimbalzando (la risposta in frequenza dipende dal materiale del palazzo) e l’eco arriva a me. La distanza che percorre il suono riflesso è calcolata come 304.14m x 2 = 608.28m. Viaggiando a 343m/s l’eco raggiunge il mio orecchio dopo 1.77 secondi, o 1.48 secondi dopo il suono diretto. Avendo viaggiato 6 volte più del suono diretto, le riflessioni perdono proporzionalmente livello e alte frequenze.
In un complesso ambiente esterno ogni eco deve essere calcolato ed aggiunto al suono diretto, è solo in alcune circostanze particolari come un canion racchiuso che questi echi multipli cominciano a creare il fenomeno del riverbero come se fosse un luogo chiuso. Ciò rende evidente come un riverbero plugin studiato per ricreare ambienti interni sia poco adeguato allo scopo di ricreare l’acustica degli ambienti esterni.
Dinamica
Un’altro fattore che ha molta influenza sulla percezione dei suoni in esterno è naturalmente il carattere del suono stesso. Anche i bambini sanno che se si battono le mani davanti ad un muro si genera un’eco, mentre un suono con un’attacco più soft produce un eco meno pronunciato…
Conclusioni
Livello sonoro: legge dell’inverso del quadrato (raddoppia la distanza, dimezza il livello)
EQ: dipendente dalla distanza, temperatura e umidità
Prime riflessioni: minime/singolari dipendenti dal suolo e dalla prossimità di muri.
Seconde riflessioni: ritardi multipli e complessi dipendenti dal numero e dalla prossimità delle superfici riflettenti circostanti.
L’argomento è stato affrontato alcune volte su altri siti, altre letture le trovate ai seguenti link:
http://filmsound.org/QA/distantsounds.htm
http://www.gearslutz.com/board/post-production-forum/108707-how-make-objects-sound-far-away-mix.html
http://www.gearslutz.com/board/post-production-forum/691903-outdoor-reverb-games.html
http://www.gearslutz.com/board/post-production-forum/142395-outside-reverb.html
http://socialsounddesign.com/questions/12662/dialogue-premix-exterior-verb
http://duc.avid.com/showthread.php?t=130674
http://duc.avid.com/archive/index.php/t-123397.html
Si prega di commentare qualsiasi altro tipo di articolo online relativo all’argomento.
Domande:
Considerando quanto è comunemente utile, come mai nessuno si è posto il problema di creare un plug-in per simulare la distanza in esterni?
Che strumenti o plugin usate per ricreare questo effetto?
Quale è il miglior plugin EQ per gestire complessi preset?
Quali film sono esempi di come trattare suoni in esterno?
Also what films have made use of the time delay as sound travels to the listener?
Inoltre quali film si sono serviti dell’uso massiccio del delay?
Tim Prebble, Music of sound
traduzione Mirko Perri
