Evaluation and psychoacoustic validation of techniques for the analysis of low frequency resonance modes in real small rooms

Nowadays most of music playback is performed in small rooms. This kind of environments is characterized by the presence of acoustic criticities, more or less disturbing, strongly related to standing waves at low frequencies. In order to correct these problems, it's necessary to understand thoroughly how resonances are generated and how human auditory system perceives them. This work aims to evaluate and validate psychoacustically techniques for the analysis of low frequency resonances in real small rooms. To achieve this goal it's required to face the problem with a joint knowledge about room acoustics, in particular for small environments, and psychoacoustics, especially for human perception of low frequencies. Small rooms are considered "non-Sabinian" because Sabine's assumptions about diffuse sound field can't be considered fulfilled, this fact makes necessary the use of specific analysis approaches for this kind of environments. Listening quality of these rooms can be severely deteriorated by the presence of resonances at low frequencies, but how much this degradation is perceivable? Are the results obtained by techniques like Fourier's analysis consistent with human perception of the so-called resonance modes? To find an answer to these and to more specific questions, two psychoacoustic tests were elaborated in such a way to extract informations about human perception of resonances. This subject hasn't a lot of research literature, but some studies obtained interesting results adopting virtual models to recreate impulse responses of small environments. One of the innovation of this work consists in the use of impulse responses of real small rooms measured by Suono e Vita. It has been demonstrated experimentally that the effect of resonances in real small rooms can unsettle equal loudness curves both for pitched and unpitched instruments with considerable amount of low frequencies contents. It has been also studied how human perception and Fourier's analysis can have correlated results and how duration and transients of musical events affects listening impression not only about perceived sound in tensity, but also for timbre, pitch and general quality. Moreover the relationship between perception of resosance modes and the use of descriptors for small rooms adopted by testers has been studied thoroughly, creating a specific dictionary of musical adjectives.

Al giorno d'oggi la maggior parte della musica viene riprodotta in piccole stanze. Questi ambienti sono caratterizzati dalla presenza di criticità acustiche, più o meno disturbanti, fortemente legate alla creazione di onde stazionarie alle basse frequenze, dette modi di risonanza. Per poter far fronte a questi problemi è necessario comprendere a fondo come le risonanze siano generate e in che modo il sistema uditivo umano le percepisca. Questo lavoro si propone di valutare e convalidare, tramite un approccio psicoacustico, le tecniche per l’analisi delle risonanze a bassa frequenza nelle piccole stanze. Per raggiungere questo obiettivo è necessario affrontare il problema con una conoscenza congiunta basata sull’acustica delle stanze, in particolare per i piccoli ambienti, e sulla psicoacustica, soprattutto per quanto concerne la percezione dei modi di risonanza da parte del sistema uditivo umano alle basse frequenze. Le stanze piccole sono considerate "non Sabiniane", in quanto le ipotesi della teoria di Sabine riguardanti il campo sonoro diffuso non possono considerarsi pienamente soddisfatte. Questo fatto rende necessario l’impiego di tecniche di analisi acustica specifiche per questo tipo di ambienti. La qualità di ascolto di queste stanze può essere gravemente deteriorata dalla presenza dei modi di risonanza alle basse frequenze, ma quanto è percepibile questo peggioramento? I risultati ottenuti con tecniche come l’analisi di Fourier permettono di ottenere risultati coerenti con la percezione umana dei modi di risonanza? Per trovare una risposta a questa e ad altre domande più specifiche, sono stati elaborati due test psicoacustici con il fine di estrarre informazioni sulla percezione umana dei modi di risonanza. Questo argomento non possiede molta letteratura di ricerca, ma alcuni studi hanno ottenuto risultati interessanti, utilizzando modelli virtuali per la creazione di risposte all’impulso di ambienti piccoli. Una delle innovazioni di questo lavoro consiste nell’uso di risposte all’impulso di piccole stanze reali misurate da ”Suono e Vita”. E' stato dimostrato sperimentalmente come l'effetto delle risonanze in piccoli ambienti possa sconvolgere la percezione dell'intensità sonora, del timbro e dell'intonazione di suoni che abbiano una notevole quantità di contenuti armonici alle basse frequenze. E' stato anche studiato approfonditamente come la percezione umana e l’analisi di Fourier possano produrre risultati coerenti e come la durata dei suoni sia correlata alla percezione di modifiche dovute ai modi di risonanza. Inoltre è stato approfondito il legame tra percezione dei modi di risonanza e l’uso di descrittori per piccoli ambienti, creando, tramite specifiche domande nei test psicoacustici, un apposito dizionario di aggettivi musicali.