Suono

Il suono: una definizione
Suono, timbro, rumore
La scala dei decibel
Addizione dei livelli sonori
Volume: soggettività fisiologica dell’intensità
Valutazione del rischio (ISO 1999)
Misurazione del livello sonoro

Il suono: una definizione

Il suono è una fluttuazione della pressione che si diffonde in un ambiente (ad esempio aria, acqua) in forma ondulare. L’onda sonora è caratterizzata dall’altezza del tono (frequenza) e dal volume (intensità sonora).

La frequenza misura il numero delle oscillazioni dell’onda sonora al secondo. Essa viene indicata in hertz (Hz) e definisce l’altezza di un suono. Il campo uditivo di una persona si trova tra 16 e 20'000 Hz. Le onde sonore con una frequenza inferiore o superiore al campo uditivo vengono denominate infrasuoni, rispettivamente ultrasuoni.

Il volume sonoro rimanda alla pressione di un’onda sonora. Esso contribuisce in modo importante a determinare l’intensità con la quale un suono viene percepito e viene espresso in decibel (dB).

Suono, timbro, rumore

Un suono è un segnale sonoro che viene definito da un’unica frequenza e una determinata intensità sonora.

Il timbro definisce un suono che si ripete periodicamente composto da onde sonore con frequenza diversa, in cui le singole frequenze (armoniche) sono in relazione di multiplo rispetto a una frequenza base (fondamentale). In tal modo, a seconda dei rapporti tra le frequenze e le ampiezze (ad esempio con strumenti diversi), risulta il colore e l’altezza del suono.

I rumori contengono suoni dalle frequenze molto diverse, in relazione molto caotica. Poichénella sua decomposizione non presenta generalmente alcun rapporto di periodicità, un rumore non ha nemmeno una precisa altezza del suono.

La scala dei decibel

Il decibel (dB) è l’unità di misura del livello sonoro (o livello di pressione sonora). La scala dei decibel mette in rapporto la pressione sonora effettiva (che è una grandezza fisica, espressa in Pascal) con quella alla soglia uditiva, secondo la formula sottostante. La pressione sonora alla soglia uditiva viene anche denominata pressione sonora di riferimento e misura 0.00002 Pa. Segnali sonori con questa pressione possono perciò essere appena percepiti dall’orecchio. Poiché la percezione sensoriale umana reagisce con un incremento logaritmico all’aumento dell’intensità dello stimolo fisico (pressione sonora), è stata definita la scala logaritmica dei decibel, che permette di dare una misura ottimale alla percezione umana del volume sonoro.

Il livello sonoro può essere calcolato tramite la formula seguente:

L_p = 20 * log₁₀(p / p₀)

L_p: Livello di pressione sonora [dB]
p: Pressione sonora effettiva [Pa]
p₀: Pressione sonora di riferimento (2 * 10^-5 Pa)

Addizione dei livelli sonori

Rispetto ad una scala decimale, la scala logaritmica con cui vengono espressi i decibel ha regole di calcolo diverse. Se si aumenta ad esempio il volume della musica di 3 decibel, la sua intensità sonora viene raddoppiata.

Viceversa, se si sommano due fonti sonore con il medesimo livello sonoro (raddoppio dell’intensità sonora), il livello sonoro aumenta di 3 dB.

Esempio: 65 dB + 65 dB = 68 dB.

Attenzione: Un raddoppio dell’intensità sonora viene percepita dall’orecchio umano solo come un leggero aumento del volume. Quello che noi percepiamo come un raddoppio del volume ha in realtà un’intensità sonora decuplicata!

Aumento del livello sonoro	Intensità sonora	Pressione sonora	Percettibilità
+ 3 dB	raddoppio	x 1.4	Appena percepibile
+ 10 dB	decuplicamento	x 3.16	raddoppio

Tabella 1: Esempi illustrativi della scala dei decibel.

Quando il livello sonoro di due sorgenti sonore sovrapposte si differenzia di 10 dB o più, la sorgente sonora più debole non ha praticamente influenza sul livello sonoro complessivo. Questo viene perciò essenzialmente determinato dalla sorgente sonora forte.

Volume: soggettività fisiologica dell’intensità

Due suoni con lo stesso livello sonoro ma di frequenza diversa vengono spesso percepiti dall’orecchio umano come aventi un volume diverso. Perciò, oltre alle grandezze misurabili sul piano fisico (pressione sonora e livello della pressione sonora), è stata definita anche una grandezza puramente soggettiva, il volume sonoro. Questo viene espresso in phon (dal greco, per “voce”, “suono”, “tono”).

Osservazione:
L’impressione soggettiva del volume dipende nettamente più dai picchi degli impulsi sonori che non dal livello sonoro medio equivalente.

Valutazione del rischio (ISO 1999)

Per l’insorgenza di danni all’udito è determinante la quantità di energia trasmessa all’orecchio con il suono. L’energia sonora è il prodotto dell’intensità sonora e dell’esposizione temporale. Dunque, quanto più a lungo si rimane esposti a un rumore di forte intensità, cioè ad un’alta energia sonora, tanto più è elevato il rischio di un danno all’udito.

Un danno all’udito dipende perciò da due grandezze:

• Livello sonoro
• Durata dell’esposizione

La soglia di tolleranza dell’udito è tuttavia differente da individuo a individuo. In generale è importante essere attenti ai segnali d’allarme come i fruscii nell’orecchio o il tinnito, e ridurre immediatamente il volume sonoro non appena si presentano i primi sintomi.

ISO1999

Le regolamentazioni concernenti l’esposizione acustica alla musica (come l’O-LRNIS) si fondano sulla Norma ISO 1999. Essa ha l’obiettivo di minimizzare il rischio di lesioni all’udito. Dato che però, in confronto all’esposizione al rumore sul posto di lavoro, quella originata dall’ascolto della musica è meno costante (regolarità variabile delle uscite e del comportamento nei locali, etc.), i valori normativi non sono previsioni assolute e danno continuamente occasione a controversie.

Le seguenti raccomandazioni della norma ISO1999 sono perciò da intendersi come orientative:

Livello sonoro	Durata di esposizione massima settimanale
85 dB	illimitata
90 dB	20 ore
95 dB	7 ore
100 dB	2 ore
105 dB	40 minuti
110 dB	12 minuti
115 dB	4 minuti
120 dB	1 minuto

Tabella 2: Durata massima settimanale raccomandata di esposizione per livelli sonori selezionati, secondo la norma ISO 1999.

Livello sonoro	Durata dell’esposizione	Perdita attesa dell’udito per il 50% delle persone esposte
85 dB(A)	10 anni, 40 ore/settimana	- 5 dB(A)
90 dB(A)	10 anni, 40 ore/settimana	-11 dB(A)
100 dB(A)	10 anni, 40 ore/settimana	- 30 dB(A)

Tabella 3: Previsione del danno all’udito causato dall’esposizione a rumore continuo secondo ISO 1999. I dati sono stati evinti tramite misurazioni del livello sonoro definite in posti di lavoro stazionari rumorosi.

Misurazione del livello sonoro

Le misurazioni del livello sonoro vengono effettuate tramite un fonometro. Questo strumento funziona analogamente a un microfono, e registra le fluttuazioni di pressione delle onde sonore. Poiché la percezione del suono attraverso il nostro orecchio non corrisponde esattamente alla scala dei decibel, sono stati sviluppati diversi filtri di ponderazione che correggono i valori misurati in una determinata banda di frequenza. In tal modo si tiene meglio in considerazione la particolare sensibilità dell’orecchio. Il filtro A indebolisce ad esempio i bassi e gli alti, così che il risultato di una misurazione ponderata con il filtro A risulta analoga alla curva del volume sonoro (phon). In tal caso, il livello sonoro viene indicato in dB(A). Il filtro C viene impiegato essenzialmente per la misurazione del rumore industriale, e aumenta il peso delle basse frequenze. Per questo motivo non deve essere esclusa una ponderazione con il filtro C anche per la musica in cui sono particolarmente accentuati i bassi, perché l’udito si ristabilisce da essi più lentamente e pertanto nel lungo periodo è da attendersi un rischio potenziale più elevato¹.

Oltre alla valutazione delle frequenze, per una misurazione del rumore è soprattutto importante la durata temporale. Per ottenere un valore medio pertinente si misura il livello sonoro continuo equivalente (L_eq). In tal modo viene preso in considerazione non solo il livello sonoro, ma anche l’energia caratterizzante un rumore. Il fonometro misura su un arco di tempo determinato il livello sonoro, ne calcola l’energia del suono e addiziona questi valori energetici. Al termine del periodo di misurazione viene calcolata la media dell’energia complessiva sul periodo, espressa in L_eq in dB. Trovate una tabella per la stima di determinati valori di dB qui.

L’influsso di singole bande di frequenza sul livello sonoro totale in dB(A) e dB(C) viene illustrato dal tool "Diffusione spettrale dell’energia e filtri di ponderazione della frequenza". Di seguito un esempio sull’illustrazione. (v. figure 6)

Le basse frequenze, a più ampia portata e disturbatrici del sonno, diminuiscono quando viene ridotta in modo significativo la differenza tra i livelli ponderati A e C, in questo esempio tramite un filtro passa-alto e della generale riduzione nella banda dei bassi di alcuni decibel.