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Dispositivi di Noise Cancelling: sì ma… Aprile 2019 - A cura di Sorgedil - Isolamento acustico e insonorizzazione a 360° (sito web: www.sorgedil.it)
Come funziona la tecnologia di Noise Cancelling?
Le tecnologie (1) ANC, Active Noise Cancelling, e ANR, Active Noise Reduction,
eliminano (o riducono) un suono indesiderato tramite la sovrapposizione di un
secondo suono progettato allo scopo di annullare il primo. 1. un microfono integrato nel dispositivo analizza i rumori circostanti; 2. un processore genera in tempo reale un segnale speculare ma opposto a quello captato; 3. gli speaker riproducono il segnale elaborato sotto forma di onde sonore. Il risultato è che all’orecchio arrivano contemporaneamente 2 tipologie di suoni, il rumore esterno e il segnale acustico opposto. L’effetto è la sovrapposizione delle due onde che, nel migliore dei casi, produce una cancellazione totale dei rumori e, negli altri, una riduzione del rumore circostante.
Il passato, il presente e il futuro della tecnologia ANC
Diventate oggetto quotidiano di migliaia di persone, si usano per ascoltare la musica con il minor livello di interferenza possibile, ma anche per isolarsi dall’esterno e studiare, leggere o dormire a casa, in aereo, in treno e durante gli spostamenti. È vero, tuttavia, che la frontiera di utilizzo di questi dispositivi si è ampiamente allargata, con l’obiettivo più ambizioso di vincere sui suoni più fastidiosi, sull’inquinamento acustico e sull’eccesso di rumore di alcuni contesti.
Usi alternativi della tecnologia ANC Grande utilizzo, al momento, si sta facendo di questa tecnologia nel settore automotive: Tesla ma anche Ford, Audi e altre case automobilistiche stanno iniziando ad installare dispositivi di Noise Cancelling proprio all’interno delle nuove vetture. L’obiettivo è quello di eliminare i suoni meno piacevoli che è costretto a subire chi viaggia in auto: il rumore del motore, del vento, delle ruote ma anche quello che deriva dalle vibrazioni dello chassis o dalla chiusura delle portiere. Ma non solo… promettenti sviluppi stanno avvenendo anche nel mondo dell’industria e dell’ingegneria. Installando, infatti, dei dispositivi di Noise Cancelling direttamente sugli impianti, sui motori, sulle ventole o su altri elementi rumorosi di macchine e pc, sembra si riesca ad ottenere da subito lo straordinario risultato di ridurne considerevolmente il rumore.
Alcuni ristoranti hanno provato ad installare questa tecnologia nelle loro sale. Hanno posizionato su ogni tavolo un dispositivo di Noise Cancelling con l’obiettivo, per così dire, di isolarlo dagli altri. Si è constatato che la novità è in grado di ridurre ad un fruscio il fastidio del riverbero dei suoni nella sala, diminuendo l’intensità dei rumori più fastidiosi, come quelli delle posate sui piatti. Una sensazione piacevole che, tuttavia, non diventa mai silenzio assoluto.
Noise cancelling nella vita quotidiana E sempre con lo spirito di aumentare il livello di comfort acustico nella vita di tutti i giorni, ingegneri e architetti stanno sperimentando alcune soluzioni per l’annullamento dei rumori più odiati.
E poi dispositivi di Noise Cancelling che si applicano sui vetri delle finestre (2) per ridurre l’intensità del rumore proveniente dall’esterno. I risultati sono incoraggianti, sì: nel caso delle finestre, per esempio, si è riusciti a ridurre il rumore ambientale di circa 12 deciBel, il che non è molto considerando che una finestra acustica isola fino a 50 dB, ma è un risultato positivo.
È vero, tuttavia, che i diversi tentativi di applicazione della tecnologia ANC ne stanno, anche, dimostrano il limite maggiore: allontanandosi progressivamente dalla sorgente del rumore, infatti, i dispositivi perdono inesorabilmente di efficacia.
I limiti della tecnologia di Noise Cancelling I dispositivi ANC di annullamento dei rumori funzionano, ad oggi, molto bene con alcuni rumori in alcuni contesti specifici, ma si basano su una modalità di funzionamento che non li rende efficaci in altri ambiti. I migliori risultati, per il momento, si ottengono: - con rumori costanti, ripetitivi e non troppo intensi; - quando si indossano gli auricolari; - quando i microfoni che captano il suono sono posizionati il più vicino possibile alla fonte di rumore.
In tutti gli altri casi (esempi qui sotto) la riduzione di rumore non solo non è soddisfacente, ma qualche volta è addirittura controproducente dal momento che, è dimostrato, questa tecnologia riduce il rumore su alcune frequenze, ma lo aumenta su altre creando, comunque, una sensazione di brusio.
Suoni improvvisi e distanza Ipotizziamo un suono improvviso. E immaginiamo che il dispositivo di Noise Controlling sia acceso e vicino alle orecchie del soggetto da proteggere, per esempio abbinato a delle efficacissime cuffie. In queste condizioni, il suono improvviso colpirebbe sia le orecchie sia il dispositivo nello stesso istante non lasciando al processore il tempo sufficiente per elaborare l’informazione e creare l’onda contraria. La sua efficacia in questo caso è nulla. Con i suoni inattesi, improvvisi e impulsivi, forse, andrebbe un po’ meglio se il microfono (ovvero l’elemento che capta il suono da contrastare) fosse molto più vicino alla sorgente di rumore e molto più lontano dalle orecchie, ma in questo caso dovrebbe essere anche orientato nell’esatta direzione del rumore ed essere collegato agli auricolari con una tecnologia wireless veloce e immediata.
Dispositivi senza auricolari Considerazioni opposte valgono per gli speaker, ovvero gli elementi del dispositivo ANC che generano l’onda sonora contraria. Per aumentare la loro efficacia es. interferire rapidamente ed efficacemente con i suoni da eliminare, gli speaker dovrebbero trovarsi molto vicini alle orecchie del soggetto. Quando, infatti, il generatore di onde sonore contrarie si trova lontano dalle orecchie, c’è il rischio che l’onda prodotta non giunga all’udito in perfetta sincronia con quella da eliminare, di nuovo annullando il potenziale beneficio del dispositivo.
Ambienti chiusi
Aumento del rumore su altre frequenze Infine, i test sulle tecnologie ANC dimostrano che questi dispositivi sono veramente efficaci solo nella riduzione di suoni appartenenti ad alcune frequenze, specialmente a banda stretta, aumentando tuttavia il rumore su altre frequenze. Questo significa che, accanto al vantaggio di eliminare un suono in particolare, questi dispositivi contribuiscono a generare nuovo rumore su frequenze minori e maggiori rispetto a quella contrastata, aumentando così la sensazione di brusio e fastidio. E ci sono continue conferme sul fatto che per i rumori a più bassa frequenza, ovvero quelli avvertibili più come sensazioni di vibrazioni che come suoni veri e propri, la modalità più efficace di riduzione resti sempre l’isolamento acustico.
Il futuro dei dispositivi di Noise Controlling Al momento le sperimentazioni sono molte in tutti i campi ma l’ideale sembra proprio l’utilizzo selettivo di questi dispositivi. Con l’obiettivo di ridurre alcuni suoni e assicurare condizioni di lavoro vivibili e serene, ben vengano le tecnologie che silenziano macchine o strumenti molto rumorosi. Eccessivo, forse, l’obiettivo di isolare le persone da tutto quello che le circonda.
Link esterni (approfondimenti) Le tecnologie (1): Aleksandar Milosevic e Urs Schaufelberger - University of Applied Sciences Rapperswil HSR
Applicazione sui vetri delle finestre (2): Active noise cancellation tech on windows for some blissful silence is the future
Isolamento acustico e insonorizzazione soluzioni Milano E-mail: info@sorgedil.it Sito Web: www.sorgedil.it
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La
definizione più precisa e più condivisa di “dispositivi di Noise Controlling”
è «dispositivi attivi per l’annullamento dei rumori»: sembrano
un’invenzione moderna ma, già da molti anni, sono utilizzati in diversi
contesti. Per alcuni incarnano il sogno di una vita senza rumori e senza suoni
indesiderati… un sogno che - purtroppo o per fortuna - è ancora lontano.
L’uso di questa tecnologia per ridurre i rumori indesiderati è iniziato già
negli anni ‘50 quando fu testata e poi applicata alle cuffie dei piloti di aerei
ed elicotteri: l’obiettivo era migliorare le comunicazioni via radio annullando
i rumori di motori ed eliche. E ancora oggi hanno lo stesso scopo: i dispositivi
con tecnologia ANC più diffusi ed utilizzati sono, tuttora, quelli incorporati
dentro delle cuffie, in versione classica e in versione con auricolari in ear.
Per esempio, ci sono sul mercato delle cucce che promettono di annullare il
rumore dei botti di Capodanno, per la gioia di animali e padroni.
Un altro elemento che interferisce con l’efficacia dei dispositivi di Noise
Controlling è la dimensione dell’ambiente. Le onde sonore, infatti, hanno la
straordinaria capacità di riflettersi sulle superfici e cambiare direzione. In
un contesto chiuso, come potrebbe essere quello di una casa o di una stanza, le
onde del rumore e quelle del dispositivo (posizionato nella stanza e non in
cuffia) subirebbero, oltre all’ottima interferenza iniziale, altri fenomeni di
riflessione e distorsione che non sono prevedibili né evitabili e che,
purtroppo, non sono funzionali al silenzio ricercato.
