Analisi acustica e caratterizzazione sperimentale di un ambiente confinato: teatro parrocchiale S. Chiara in Roma

1 – Introduzione e note storiche
L'acustica è quella branca della fisica che studia il suono, le sue proprietà, la sua
generazione, la sua propagazione e la sua ricezione tramite onde di pressione.
Tradizionalmente con il termine "acustica" si intende lo studio della generazione, 
trasmissione e ricezione del suono in aria, ma ultimamente il termine ha ampliato il 
suo significato ed oggi l'acustica estende il suo 
campo di interesse a tutti i fenomeni vibratori 
della materia e a tutte le frequenze, anche quelle al
di fuori del campo di udibilità dell'orecchio 
umano. Quando si vogliono studiare le 
caratteristiche di generazione, propagazione e 
ricezione del suono in ambienti chiusi, al fine di 
ottenere una buona audizione dei suoni che si 
desidera ascoltare evitando o correggendo difetti 
dell’ambiente medesimo ed eliminando suoni e rumori estranei e molesti, si parla di 
acustica delle sale o acustica architettonica. I primi studi metodici riguardanti 
Figura 1.1: Teatro di Epidauro, Grecia
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l'acustica architettonica furono compiuti da Wallace Clement Sabine che, tra il finire 
del IXX° e l'inizio del XX° secolo, formulò il suo famoso lavoro sul tempo di 
riverbero. A tutt'oggi il concetto di tempo di riverbero è rimasto uno dei capisaldi 
dell'acustica architettonica e il più importante parametro sul quale basare l'analisi 
acustica di un ambiente, anche se chiaramente non più l'unico. Ovviamente, lo studio 
dell'acustica e delle proprietà di propagazione del suono in ambienti sia aperti che 
confinati risale a molti secoli prima degli studi di Sabine. Già all'epoca degli antichi 
greci si possono datare i primi tentativi di 
incanalare il suono in vari modi. Un mirabile 
esempio ne è il teatro greco di Epidauro, 
costruito nel 330 AC nella regione del 
Peloponneso, in Grecia. Come si può notare in
Figura 1.1, è una struttura a forma di 
semicerchio con un angolo di apertura 
leggermente maggiore di 180° e un rapporto di 
pendenza nelle gradinate di 2:1, così da offrire una buona visuale e nel contempo 
favorire la propagazione sferica delle onde sonore. Un altro mirabile esempio di 
come gli antichi greci e romani fossero già a conoscenza, almeno a livello empirico, 
delle leggi della propagazione delle onde sono le maschere del teatro greco, famose 
per avere, all'altezza della bocca, un opportuno canale, simile ad un odierno 
megafono, atto ad amplificare la voce dell'attore e migliorarne la direttività. Nel 
periodo greco e romano anche molti piccoli teatri al chiuso, chiamati odea (come 
Figura 1.2: Odea di Agrippa, Atene
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l'odea di Agrippa ad Atene, riportato in Figura 1.2), vennero costruiti sulla falsariga 
del teatro di Epidauro (anche se non ne rimase molto, poiché erano costruiti 
prevalentemente in legno). In questi teatri furono adottati alcuni principi pratici, 
come il fatto di non far sedere gli spettatori orientati verso sud, onde evitare di avere 
il sole in faccia, oppure il cercare di avere una buona visione e una buona 
intelligibilità in ogni posto a sedere. Quando poi l'impero romano, in seguito alla sua 
divisione in impero di Occidente e di Oriente, cadde, in Europa cominciarono i 
grandi saccheggi delle popolazioni germaniche 
dal nord e degli unni e dei mongoli da est. In 
quel periodo i monasteri divennero luoghi di 
rifugio e così la cristianità poté man mano 
sempre più affermarsi in Europa. In 
conseguenza di ciò aumentarono le edificazioni
di chiese, monasteri e basiliche, la più 
importante delle quali fu la basilica di S. Pietro 
in Roma, iniziata nel 330 dall'imperatore Costantino I° (e riportata in Figura 1.3 nella 
sua versione iniziale), che ispirò la maggior parte delle successive basiliche, 
soprattutto dell'Europa occidentale, fino all'architettura gotica. Nella sua versione 
iniziale (poi ricostruita in pieno Rinascimento) comprendeva un atrio di ingresso e 
una successiva suddivisione in cinque navate con copertura lignea tramite le quali si 
accedeva all'altare principale. Intanto il VI° secolo vide il territorio inizialmente 
controllato dall'impero romano dividersi e, ad alterne vicende, cadere sotto la 
Figura 1.3: Basilica S. Pietro, Roma
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dominazione di potenze straniere (Ostrogoti nel 
nord Italia, Visigoti in Spagna, Vandali in nord 
Africa, Musulmani in Siria ed Egitto, ecc..), per 
arrivare poi al pontificato di Gregorio I° (540 – 
604), che introdusse, nella liturgia cattolica 
romana, il canto Gregoriano (che porta il suo 
nome). Questa novità nella liturgia si adattò 
talmente bene alle caratteristiche acustiche delle 
chiese del tempo (i cui interni erano 
principalmente in marmo e cemento, materiali 
acusticamente molto riflettenti) che a tutt'oggi il 
canto Gregoriano è ancora molto usato nelle celebrazioni liturgiche solenni. Nel 
frattempo la chiesa cattolica cominciò a dividersi sotto la spinta di argomentazioni di 
natura divina e giurisdizionale, fino al grande Scisma del 1504 che divise la chiesa in 
ortodossa e cattolica. Anche l'architettura del tempo venne influenzata da questo 
Scisma, subendo le influenze sia della cultura bizantina che di quella occidentale, 
come si può vedere nella basilica di S. Marco a Venezia (riprodotta in Figura 1.4), che 
possiede una pianta a forma di croce, ispirata all'architettura romanica, e un tetto 
tondeggiante, ispirato alle chiese ortodosse. Nel basso medioevo ci fu un forte 
incremento nella costruzione di strutture dalla forma particolarmente slanciata, 
inizialmente nel nord Europa e poi nel resto del mondo occidentale e iniziò il 
periodo gotico con la relativa corrente architettonica. Le chiese di quel periodo (di 
Figura 1.4: Basilica S. Marco, Venezia
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cui un famoso esempio ne è la cattedrale di 
Notre Dame, a Parigi, riportata in Figura 1.5, 
parzialmente distrutta in un incendio il 15 aprile
2019) ben si accordavano con le caratteristiche 
del canto Gregoriano. Col passare del tempo 
poi, dal punto di vista musicale, la musica sacra, 
da monofonica (o monodica), cominciò a 
diventare polifonica e gli strumenti musicali si 
dovettero adattare a questi cambiamenti. Col crescere delle città e del commercio i 
luoghi di intrattenimento divennero non più ad 
esclusivo appannaggio della chiesa, le opere 
inizialmente scritte solamente in latino, 
cominciarono ad essere scritte in volgare e i 
luoghi in cui rappresentare le varie opere 
cominciarono a rimpicciolirsi per favorire la 
comprensione e l'intelligibilità del parlato. In 
pieno Rinascimento, grazie all'ulteriore 
incremento del commercio, le opere pubbliche continuarono a fiorire e molti dei 
lavori commissionati (principalmente teatri) ripresero a grandi linee gli schemi 
costruttivi degli antichi romani. Arrivati al XVI° secolo, in piena età barocca, la 
musica divenne eseguita principalmente con un cantante solista accompagnato da una
singola melodia strumentale, ed i luoghi in cui venivano eseguiti avevano spesso 
Figura 1.5: Cattedrale Notre Dame, Parigi
Figura 1.6: Teatro Farnese, Parma
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caratteristiche che incentivavano la creazione di riverberi ed effetti di focalizzazione 
multipli. Cominciarono quindi a costruirsi teatri con una maggiore attenzione a questi
fenomeni (oltre ad altre innovazioni tecnologiche come la possibilità di muovere 
meccanicamente gli scenari), evitando per quanto possibile le focalizzazioni acustiche
e spostando l'orchestra sotto il palco (come nel teatro Farnese, a Parma, riprodotto in
Figura 1.6). D'altro canto però, in questo tipo di strutture, il rumore di fondo era 
molto forte e i compositori, anche per questo motivo, cominciarono a scrivere 
musiche che prevedevano molti strumenti. Questo diede un forte impulso al 
commercio e alla fabbricazione di strumenti musicali, molti dei quali raggiunsero 
eccellenze tutt'oggi ineguagliate (ad esempio i violini di Antonio Stradivari, giusto per
citare qualche nome noto). In quel periodo, a causa di questi problemi di 
focalizzazione acustica e di echi localizzati, cominciò a farsi sentire l'esigenza di poter
distribuire uniformemente il suono in un ambiente, complice il fatto che andò 
affermandosi la cosiddetta musica da camera, prima a Vienna (che divenne una delle 
più grandi capitali europee della musica, nella 
quale artisti del calibro di Beethoven, Mozart 
e Salieri studiarono) e poi nel resto 
dell'Europa, che richiedeva la possibilità di 
ascoltare spesso delicati virtuosismi musicali 
in ambienti non sempre consoni all'ascolto. 
In più avvenne un ulteriore aumento del 
numero di strumenti mediamente presenti in 
Figura 1.7: Festspielhaus, Bayreuth
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un'orchestra e della potenza acustica che erano in grado di emettere. Questi due 
fenomeni fecero sì che proprio in quel periodo cominciò a farsi pressante l'esigenza 
di dover studiare in maniera più approfondita e metodica il comportamento 
dell'ambiente d'ascolto. Dal punto di vista architettonico infatti vi furono i primi veri 
tentativi (non sempre coronati da successo) di creare ambienti studiati espressamente 
per risolvere una volta per tutte questo tipo di problemi; un esempio ne è la 
Festspielhaus opernhaus a Bayreuth, in 
Germania (riprodotta in Figura 1.7) che fu il 
risultato di una stretta collaborazione tra il 
compositore Richard Wagner e l'architetto 
Otto Brueckwald. Fu proprio in seguito a 
questi tentativi che cominciarono le prime 
architetture chiamate poi in gergo “shoebox”
(scatola di scarpe), ovvero con geometrie più 
squadrate e regolari. Oltre alla Festspielhaus, già riportata in figura, un altro esempio 
notevole ne è il teatro Concertgebouw ad Amsterdam (riportata in Figura 1.8), 
anch'esso con geometrie estremamente squadrate e con particolare ricchezza di 
ornamenti vari onde aiutare la diffusione del suono. Il XIX° secolo vide l'inizio dello 
studio dell'acustica come scienza e la diffusione dei relativi studi attraverso 
pubblicazioni scientifiche, che fecero fiorire molte innovazioni tecniche (avvenne nel 
1870 l'invenzione del trasduttore a bobina mobile, antesignano dei moderni 
altoparlanti, e nel 1878 l'invenzione del fonografo). A cavallo tra il XIX° e il XX° 
Figura 1.8: Concertgebouw, Amsterdam
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secolo, come già riportato, gli esperimenti (e 
successivamente le pubblicazioni) del fisico 
statunitense Wallace Clement Sabine diedero il 
via agli studi di acustica architettonica. Sabine 
fu incaricato dall'università di Harvard di 
migliorare l'acustica della Fogg lecture hall, 
facente parte del Fogg Art Museum di 
Harvard, da tutti giudicata terribile. Passò 
diverse notti insieme ai suoi studenti a spostare tappeti e mobilio vari e controllarne 
l'acustica con una canna d'organo. Definì in maniera analitica la grandezza 
fondamentale dell'acustica architettonica, che a tutt'oggi ne è ancora la grandezza più 
importante: il tempo di riverbero (spesso indicato con RT60 o T60). Tramite il 
concetto da lui introdotto di unità di assorbimento acustiche (che rappresenta quanto
una superficie unitaria di un dato materiale ricoprente le pareti possa riuscire ad 
assorbire e quindi attenuare il suono, grandezza che in suo onore prese come unità di
misura il Sabine) riuscì a capire i motivi della pessima acustica della Fogg lecture hall: 
un tempo di riverbero di oltre 5 secondi, a differenza di molte altre sale ritenute 
acusticamente migliori nelle quali il valore del tempo di riverbero si attestava attorno 
ai 2,5 secondi. Il fulcro del suo lavoro fu la determinazione di una precisa relazione 
fra la qualità acustica di una sala, le sue dimensioni, e la capacità di assorbimento 
acustico delle superfici presenti. In pratica il prof. Sabine capì che, in un qualunque 
ambiente chiuso, il prodotto tra il tempo di riverbero e il coefficiente totale di 
Figura 1.9: Symphony Hall, Boston
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assorbimento acustico della sala è costante e proporzionale al volume totale della sala
stessa. Sfruttando questa relazione Sabine rivestì la Fogg lecture hall di materiali 
assorbenti, migliorandone decisamente l'acustica. Questo suo successo ne favorì 
l'assunzione come tecnico e consulente di acustica presso la Boston Symphony Hall 
(riprodotta in Figura 1.9), il primo teatro progettato seguendo le basilari nozioni di 
acustica. Il risultato fu il fatto che la Symphony Hall di Boston è generalmente 
considerata una delle migliori sale da concerto nel mondo. Durante il XX° secolo, 
poi, l'acustica fiorì e venne riconosciuta sia come scienza che come arte, grazie anche 
all'enorme sviluppo che ebbero gli studi su microfoni, altoparlanti e in generale 
trasduttori in grado di registrare, riprodurre e convertire il suono in varie forme, 
inizialmente di tipo analogico ma successivamente, con l'avvento del digitale e la 
relativa elaborazione numerica, su supporti informatici e quindi al passo coi tempi. 
Dal punto di vista delle pubblicazioni accademiche notevole, nella seconda metà del 
secolo scorso, è stato il lavoro del prof. Leo Leroy Beranek, uno tra i più conosciuti 
docenti in materia, che ha analizzato oltre 55 teatri in giro per il mondo e ha 
partecipato alla progettazione di numerosi teatri e sale da concerto. Il suo lavoro ha 
fatto da precursore in una nuova era dell'acustica architettonica e ha unito e definito 
dal punto di vista tecnico (quindi con formule matematiche ben precise) quelle che 
nell'ambito artistico erano definizioni alquanto vaghe e personalistiche, quali erano i 
concetti di chiarezza, intimità, brillantezza di un ambiente acustico. Da lui si 
svilupparono poi molti altri concetti che portarono alle definizioni che utilizziamo 
ancora oggi per individuare e caratterizzare in maniera quasi univoca le qualità di un 
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ambiente sonoro. Poiché lo sviluppo degli ultimi decenni nel campo dell'acustica 
architettonica ha dimostrato come il tempo di riverbero (che definiremo 
accuratamente più avanti) sia limitativo come unico descrittore delle qualità acustiche 
di una sala, grazie anche allo sviluppo di nuove tecnologie informatiche si sono 
moltiplicati negli ultimi decenni i software di calcolo (spesso veri e propri CAD 
acustici) in grado di fornire ai progettisti le informazioni necessarie alla corretta 
progettazione e simulazione degli ambienti in esame.
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