Wallace Clement Sabine (1868-1919), professore di fisica all’Università di Harvard, è stato il primo fisico ad occuparsi scientificamente dell’acustica.
Tutto ebbe inizio quando l’eco di 5 secondi dell'Aula di lettura del Fogg Art Museum di Harvard comprometteva completamente l’intellegibilità del parlato in questo prestigioso luogo di ascolto.

Sabine intuì che il problema era dovuto al volume dell’ambiente e alla tipologia delle superfici, che “mantenevano” eccessivamente l’energia sonora nell’aula.

Per effettuare i suoi test utilizzò un organo con un livello sonoro di 60 dB sopra il livello di percezione ed impiegò sé stesso come ascoltatore.

Attraverso rilevazioni cronografiche misurò la diminuzione del decadimento del suono dell’organo a seguito dell’introduzione delle imbottiture delle sedute con rivestimenti porosi fonoassorbenti.

Il decadimento del suono di una sorgente sonora di 60 dB sta alla base della definizione di Tempo di Riverberazione secondo Sabine.

Il T60

Il T60 è ancora oggi la misura principale nel mondo dell’acustica architettonica, fu definita da W. Sabine nel 1902 in seguito a numerose indagini sperimentali effettuate ad Harvard.

Esso è il tempo che impiega l’energia sonora a decadere di un milione di volte (-60 dB) dall’interruzione del suono stesso in un ambiente confinato, per questo viene abbreviato T60, o RT60 dagli anglosassoni.

Di fatto quantifica la durata della coda sonora così come la percepiamo ‘a orecchio’ (per esempio sbattendo le mani in una stanza) ed è misurato in secondi: in altre parole il riverbero è parzialmente assimilabile ai concetti più noti di eco e rimbombo ed è una sorta di coda sonora dei suoni generati in un locale chiuso.

Se la coda sonora (T60) è troppo lunga (si pensi ad un locale particolarmente rimbombante), si genera un effetto di confusione sonora in cui tutti i suoni si sovrappongono diventando incomprensibili, se il tempo di riverbero è invece eccessivamente breve, i suoni sono troppo secchi oppure ovattati e non raggiungono l’ascoltatore.

Sabine scoprì che tale quantità è direttamente proporzionale al volume dell’ambiente, e inversamente proporzionale alla quantità di materiale fonoassorbente ivi installato, sappiamo infatti che:

TR60 = 0,161 * V / A [sec]

• V = volume della stanza
• A = Somma delle aree di assorbimento dei materiali presenti nella stanza

L’area di assorbimento di una superficie è determinata moltiplicando il coefficiente di assorbimento di un materiale espresso in Alfa per i metri quadrati del materiale stesso

Esempio di calcolo tempo di riverberazione:

Consideriamo una stanza di 50 metri quadrati ed alta 3 metri, con un volume quindi di 150 m3. Calcolo della sommatoria di tutte le superfici fonoassorbenti:

• Pavimento: 50m2 di moquette rasa, coefficiente alfa di 0,25 pari a 12,5 Aree di assorbimento equivalente;
• Soffitto: 50 m2 di legno, coefficiente alfa di 0,12 pari a 6 Aree di assorbimento equivalente;
• Pareti: 90 m2 di cemento, coefficiente alfa di 0,015 pari a 1,35 Aree di assorbimento equivalente
• Sommatoria di tutte le superfici fonoassorbenti: 19,85

Tempo di riverberazione: 0,161*150/19,85 = 1,22 secondi.

Ambienti grandi tendono quindi a essere più riverberanti di quelli piccoli. Troppo riverbero significa poca intelligibilità (comprensibilità) delle parole e della musica, troppo poco può provocare sensazioni fastidiose e rovinare l'ascolto di molti generi musicali.

E’ importante sottolineare che questa quantità ha significato solo in ambienti per l’appunto sabiniani, cioè dove esiste un campo sonoro diffuso (equiprobabilità delle direzioni d’arrivo delle riflessioni).

Cioè essa perde valore man mano che si diminuisce il volume dell’ambiente e si aumenta la fonoassorbenza: negli studi, nelle sale prova e in tutte le stanze di simili dimensioni è più opportuno parlare di tempo di decadimento e la formula sopra esposta deve essere quindi usata con molta cura dal progettista.
Negli ultimi decenni sono stati sviluppati molti altri parametri che 'guardano dentro' il fenomeno del riverbero, l'argomento è ancora fonte di studio scientifico oggigiorno. L'orecchio umano è infatti in grado di differenziare chiaramente ambienti che hanno lo stesso T60.

Esempio pratico

Supponiamo di dover intervenire in un locale (ad esempio un locale mensa oppure una palestra) in cui l’eccessivo rimbombo crea una grande confusione generalizzata.

Il locale ha una pianta di 20 x 8 mt ed una altezza di 4 mt. Il locale in esame avrà pertanto un volume complessivo di 640 metri cubi, ed avrà inoltre 160 metri quadrati di pavimento, 160 metri quadrati di soffitto e 224 metri quadrati di pareti.

• Supponiamo che il pavimento sia in gres porcellanato (acusticamente molto riflettente) e quindi con α – coefficiente di fonoassorbimento - molto basso, diciamo α = 0,02.
• Supponiamo che le pareti ed il soffitto siano in muratura intonacata e tinteggiata e quindi, anche queste ampiamente riflettenti con α = 0,05.
• Per semplicità di calcolo non abbiamo considerato le eventuali superfici finestrate (comunque molto riflettenti).

I valori di α (coefficienti di fonoassorbimento ad una data frequenza, in genere di 1000 Hz) sono rintracciabili da tabelle sui materiali da costruzione o da certificati allegati ai materiali.

Il primo step è la determinazione del Tempo di Riverbero (T60) attuale, con la Formula di Sabine:

T60 = 0,161 * (V/A) con V= 640 metri cubi


A = (pavimento 160 mq * 0,02) + (soffitto 160 mq * 0,05) + (pareti 224 mq x 0,05) =22,4 

Avremo un T60 pari a 4,6 secondi.

Supponiamo che trattandosi di un locale mensa si voglia ridurre il T60 da 4,6 secondi attuali a 1,8 secondi che rappresentano per noi un valore di qualità. Dovremo avere A = (V * 0,161) / T60 = (640 * 0,161) / 1,8 = 57,24.

Pertanto potremo pensare di associare alla superficie di 160 metri quadri del soffitto un qualsiasi materiale con proprietà fonoassorbenti, che abbia un coefficiente di fonoassorbimento minimo (a 1000 Hz) α = 0,27.

A = (pavimento 160 mq * 0,02) + (soffitto 160 mq * 0,27) + (pareti 224 mq x 0,05) = 57,6 

E rieseguendo la formula di Sabine:

T60 = 0,161 * (640/57,6) = 1,78 secondi come richiesto.

Tempo di riverbero ottimale

Il tempo di riverbero considerato ottimale varia a seconda della destinazione d'uso dell'ambiente chiuso e dal tipo di suono che dovrà essere riprodotto e ascoltato al suo interno. Un buon punto di partenza per individuare il tempo di riverbero più idoneo a seconda della tipologia di locale è rappresentato dal grafico che segue:

Si noti come i locali che richiedono intelligibilità del parlato, come scuole, palestre, ristoranti, ed uffici abbiano tempi di riverberazione ideali inferiori al secondo per un buon confort acustico. In effetti, valori di T60 eccessivamente bassi rispetto al valore ottimale sono indice di sala "sorda", ovvero di una sala in cui i singoli suoni vengono percepiti in modo staccato, mentre valori eccessivamente alti determinano condizioni di ascolto poco "nitide".

Coefficienti di fonoassorbimento dei principali materiali in edilizia

Riportiamo, infine, una tabella contenente i coefficienti di assorbimento dei principali materiali d'uso in edilizia ed archittettura con valori espressi per ottave di frequenza. (La tabella è tratta dal manuale di costruzioni della SEI Editrice). Da notare come i materiali abbiano valori di assorbimento diverso a seconda della frequenza considerata: