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Acustica Applicata |
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Anno accademico 2013/2014 |
| Codice del modulo |
1004891 |
| Docente |
Ing. Angelo Farina
(Coordinatore del corso) |
| Tipologia |
modulo |
| Corso integrato |
Sicurezza nei luoghi di lavoro (16549) |
| Tipologia |
Caratterizzante |
| Anno |
3° anno |
| Corso di studi |
Tecniche della Prevenzione nell'Ambiente e nei Luoghi di Lavoro |
| Crediti/Valenza |
3 |
| SSD |
ING-IND/11 - fisica tecnica ambientale
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| Erogazione |
Mista |
| Lingua |
Inglese |
| Frequenza |
Facoltativa |
| Valutazione |
Scritto ed orale |
| Periodo didattico |
Primo semestre |
| Avvalenza |
Applied Acoustics (fac. Ingegneria) |
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Obiettivi formativi del modulo
Il corso di Acustica Applicata e' un corso introduttivo ad un settore scientifico e tecnologico in rapidissimo sviluppo, che offre grandi potenzialità occupazionali, e che coinvolge aree disciplinari apparentemente molto diverse: architettura, ingegneria strutturale, fisiologia, psicologia, statistica, fisica, elettronica, meccanica delle vibrazioni, fluidodinamica, elaborazione numerica del segnale, telecomunicazioni, elettronica, misure, igiene del lavoro, musica, musicologia, realtà virtuale.
The course of Applied Acoustics is an introductory course to a scientific and technological field undergoing a very rapid development, which offers great employment opportunities, and which involves disciplines apparently very different: architecture, structural engineering, physiology, psychology, statistics, physics, electronics, vibration mechanics, fluid dynamics, digital signal processing, telecommunications, measurements, hygiene of the workplace, music, musicology, virtual reality.
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Risultati dell'apprendimento
Il corso è primariamente finalizzato all'applicazione pratica dei concetti appresi. Questo significa che in sede di esame si privilegia la capacità di risolvere problemi rispetto allo studio mnemonico e che rivestono grande importanza le tre esercitazione pratiche previste a conclusione del corso.
The course is mainly aimed to practical application of the contents. This means that during exams large emphasis is given to the capability of problem solving, whilst mnemonic study provides little value. Furthermore, great importance is given to the three laboratory sessions planned at the end of the course.
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Attività di supporto
Il sito web del docente contiene una vasta collezione di materiale di supporto, incluse dispense online, presentazioni Powerpoint, e la REGISTRAZIONE AUDIO-VIDEO DELLE LEZIONI !!!
Gli studenti sono quindi invitati a consultare frequentemente il sito:
Applied Acoustics
The course's web site contains a large collection of support material, including online handouts. Powerpoint presentations, and AUDIO-VIDEO RECORDINGS of lessons!
Students are hence encouraged to visit very often the following web site:
Applied Acoustics
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Note
A partire dall'A/A 2012/2013 il corso viene svolto sperimentalmente in lingua inglese. Tuttavia gli esami possono sempre essere sostenuti sia in inglese che in italiano.
Esami in orario di ricevimento.
Gli studenti possono chiedere al docente di sostenere l'esame anche in date diverse da quelle "ufficiali" su indicate, concordando data e luogo dell'esame tramite E-mail. In particolare la regola generale e' quella di presentarsi agli esami "fuori appello" durante l'orario di ricevimento, anche se e' sempre opportuno preavvisare via E-mail.
Spetta agli studenti interessati verificare che sia loro consentito sostenere l'esame in tali date "non ufficiali": se poi risulta che non era consentito, la segreteria annulla l'esame, che deve essere ripetuto....
Per maggiore chiarezza: chi fa l'esame "fuori appello" in un giorno di ricevimento ha l'immediata verbalizzazione dell'esame svolto. Pertanto occorre verificare di poter fare l'esame nella data in cui esso effettivamente si svolge. Per nessun motivo si lascera' la verbalizzazione "in sospeso" sino alla successiva sessione di esami.
Exams during receiving hours
Students may ask the teacher to take the exam in dates different from the "official" ones shown above, by sending an E-mail for according about date and site for the exam. In particular, the general rule is to perform these exams during receiving hours, even if it is always required to get a preliminary agreement by E-mail.
Every student is required to check with the Secretary that he is allowed to take the exam on the chosen date - if he is not allowed, the Secretary cancels the exam's recording, and it must be repeated ....
For clarity: who does the exam in receiving hours gets immediate verbalization of the examination carried out. Therefore it needs to be ensured that the student is allowed to take the exam on the date on which it actually takes place. Under no circumstances the lecturer will leave a "suspended verbalization" until the next exam session. Who is not allowed to take the exam on a certain date, of course cannot do it at that time.
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Programma
- Acustica Fisica: definizione delle grandezze, meccanismo di propagazione di perturbazioni meccaniche in un mezzo elastico: pressione sonora, velocita' delle particelle, velocita' dell’onda sonora. Equazione delle onde acustiche.
- Acustica Energetica: la propagazione del suono vista come trasporto di energia. Definizione di Intensita' Acustica e Densita' dell’Energia. Energia attiva e reattiva, campi sonori propaganti e stazionari. La velocita' dell’energia acustica ed il rapporto (o indice) di reattivita'.
- Psicoacustica: meccanismi fisiologici e psicologici della percezione del suono da parte dell'uomo. La scala logaritmica dei decibel (dB), operazioni elementari su grandezze espresse in dB. Curve di ponderazione in frequenza, tecniche di valutazione della sonorita(loudness), analisi in frequenza a banda costante, a banda percentuale (ottave, etc.), in bande critiche (bark). Fenomeni di mascheramento nel tempo e nella frequenza. Utilizzo della psicoacustica per la codifica "lossy" e "lossless" del segnale audio con elevata riduzione del "bitrate" necessario (MP3, WMA, AAC, FLAC, OGG, etc.).
- Propagazione del suono: onde piane, onde sferiche, onde stazionarie. Fenomeni di riflessione ed assorbimento. Riflessione speculare e diffusa. Definizione del coeff. di assorbimento acustico e del coeff. di scattering. Tecniche di misura del coeff. di assorbimento e del coeff. di scattering.
- Propagazione in ambiente esterno: assorbimento del terreno, effetti del gradiente di temperatura e del vento, assorbimento dell’aria, schermatura da parte di ostacoli. Le relazioni di Maekawa e di Kurze-Anderson per il dimensionamento delle schermature antirumore.
- Propagazione in ambiente chiuso: il fenomeno delle riflessioni multiple, campo riverberante in regime stazionario. Formula del campo riverberante e del campo semi-riverberante. Fenomeni transitori all’accensione e allo spegnimento di una sorgente sonora: la coda sonora, la risposta all’impulso di un ambiente, l’integrazione all’indietro di Schroeder. Definizione del tempo di riverberazione e delle altre grandezze acustiche relative ai transitori temporali. Formule di Sabine per la stima del tempo di riverberazione. Il coeff. di assorbimento acustico apparente, e sua misurazione mediante prove in camera riverberante.
- Propagazione attraverso le strutture edilizie: isolamento dei divisori, dei serramenti, isolamento del rumore di calpestio. Tecniche di misura e legislazione italiana.
- (*) Strumentazione ed apparecchiature per misure acustiche: fonometro, analizzatore di spettro, sistema di misura delle risposte all’impulso. Strumentazione virtuale su PC, software per misure acustiche, con esercitazioni pratiche in laboratorio.
- (*) Elettroacustica: trasduttori (microfoni, altoparlanti). Dispositivi per il processamento analogico e digitale del segnale acustico: amplificatori, equalizzatori, riverberi, compressori, etc.. Applicazioni in campo audio/elettronica, in campo di sistemi di telecomunicazioni e di broadcasting, all’industria discografica e dello spettacolo, all’industria automotive, aereonautica e navale.
- (*) Tecniche di simulazione numerica della propagazione del suono: modelli agli elementi finiti, boundary elements, ray tracing, beam tracing. Utilizzo di programmi di simulazione, con esercitazione pratica in laboratorio.
- (*) Elaborazione numerica del segnale acustico: dalla teoria generale ad applicazioni pratiche su PC. L’auralizzazione, la realta' virtuale acustica. Cenni alle moderne applicazioni nel campo dell’industria dello spettacolo e discografica, e a futuri utilizzi in tempo reale per applicazioni “live”. I “plugins” per la generazione numerica di effetti acustici; filtri FIR ed IIR, convoluzione veloce, calcolo di filtri numerici inversi, cancellazione attiva del suono.
- (*) esercitazioni di laboratorio : misura delle risposta all'impulso e degli altri principali parametri acustici, simulazione numerica del campo sonoro facendo impiego di un programma di calcolo.
Nota: I punti indicati con un asterisco (*) sono facoltativi per gli allievi di Tecniche della Prevenzione, in quanto richiedono conoscenze ingegneristiche, e non costituiscono pertanto materia d'esame. Tuttavia si consiglia anche agli allievi di Tecniche della Prevenzione di proseguire la frequenza del corso durante queste lezioni, che si svolgeranno a partire dalla fine di Novembre.
- Physical Acoustics: definition of quantities, propagation of mechanical disturbances in an elastic medium, sound pressure, particle velocity, speed of the sound wave. Equation of the acoustic waves.
- Energetical Acoustics: sound propagation seen as energy transport. Definition of Sound Intensity and Sound Energy Density. Active and Reactive energy, propagating and stationary sound fields. The Reactivity Ratio (or index).
- Psychoacoustics: physiological and psychological mechanisms of sound perception by humans. The logarithmic scale of decibels (dB), elementary operations on quantities expressed in dB. Frequency weighting curves,methods of Loudness assessment, frequency analysis with constant bandwidth, with constant percentage bandwidth (octaves, etc.), with critical bands (Bark). Masking phenomena in time and in frequency. Use ofpsychoacoustics for encoding "lossy" and "lossless" audio signals with large reduction of the "bitrate" required (MP3, WMA, AAC, FLAC, OGG, etc.).
- Sound Propagation: plane waves, spherical waves, standing waves. Reflection and absorption. Specular and diffuse reflection . Definition of sound absorption coeff. and scattering coeff. . Measurement techniques of the absorption coeff. and of the scattering coeff. .
- Propagation outdoors: ground absorption, effect of temperature and wind gradients, of air absorption, of shielding or obstacles. The Maekawa and Kurze-Anderson formulas for the estimation of shielding attenuation.
- Propagation indoors: the phenomenon of multiple reflections, stationary reverberant field. Formulas of the reverberant field and of the semi-reverberant field. Transients when a sound source is switched on and off: sound tail, impulse response of a room, Schroeder backward integration. Definition of Reverberation Time T60 and other quantities related to the acoustic transients. Sabine formula for the estimation of the reverberation time.The apparent sound absorption coefficient, and its measurement by tests in reverberation room.
- Propagation through building structures: insulation of partitions, windows, tapping noise. Measurement techniques and Italian law.
- (*) Digital Signal Processing applied to audio and acoustics. Sampling sound, artefacts due to limited amplitude resolution and temporal discretization. Basic algorithms for digital filtering (FIR, IIR): a complex theory made easy. The FFT algorithm, fast convolution, partitioned convolution. Effects of nonlinearities and of time variance.
- (*) Advanced method for impulse response measurement (MLS, ESS, etc.). Sound quality in concert halls and opera houses. ISO3382 acoustical parameters. Temporal and spatial parameters. Use of directive microphones for assessing the spatial properties of the sound field inside a room.
- (*) Speech intelligibility in classrooms, auditoria and over telecommunication systems. The signal-to-noise ratio, effect of reflections and reverb. The Speech Transmission Index (STI) and its measurement.
- (*) Electroacoustics: transducers (microphones, loudspeakers). Devices for processing analog and digital acoustic signal: amplifiers, equalizers, reverbs, compressors, etc... Applications in the audio/electronics industry, in the field of telecommunications and broadcasting, in the recording industry and in entertainment industry automotive, in aviation and marine sectors.
- (*) Techniques for numerical simulation of sound propagation: finite element models, boundary elements, ray tracing, beam tracing. Using simulation programs, with hands-on practice in the laboratory.
- (*) Instrumentation and equipment for acoustical measurements: sound level meter, spectrum analyzer, impulse response measurement system. Virtual Instrumentation on PC, software for acoustical measurements, withpractical exercises in the laboratory.
- (*) Numerical processing of the acoustic signal: from general theory to practical applications on PCs. Auralization, virtual acoustics reality. Outline of modern applications in the entertainment industry, and future uses for "live" real time applications. "Plugins" for digital processing of acoustic effects; FIR and IIR filters, fast convolution, calculation of Inverse numerical filters, active cancellation of sound.
- (*) lab sessions: measurement of impulse response and other major acoustic parameters employing Aurora, numerical simulation of the sound field inside a room by making use of two calculation programs (Ramsete, Comsol).
Note: points marked with (*) are not mandatory for students of this course, as these are just for Engineering students. However the students of this course are warmly suggested to follow also these lessons, which occur after 20 November.
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Testi consigliati e bibliografia
Il testo raccomandato per una prima introduzione alla materia e':
- P. Fausti: Acustica in Edilizia , Rockwool Italy, Milan (2005) - scaricabile gratuitamente in formato PDF, inoltre si puo' fare richiesta alla Rockwool di una copia cartacea, anch'essa gratuita. Grazie Rockwoo!
testi CONSIGLIATI (non obbligatori) per la preparazione approfondita dell'esame sono:
Il materiale didattico relativo al corso (presentazioni Powerpoint, fogli Excel, files WAV, etc.) utilizzato durante le lezioni e' disponibile nella area "Public" di questo sito web:
HTTP://pcfarina.eng.unipr.it/Public/Acoustics-Course/ - Si consiglia di scaricare soprattutto le slides Powerpoint ed i fogli Excel contenenti gli esercizi svolti in aula.
The official textbook for the Applied Acoustics course is:
- P. Fausti: Acustica in Edilizia , Rockwool Italy, Milan (2005) - in Italian - free download in PDF format, you can also request for a free hardcopy to Rockwool. Thanks Rockwool!
The books RECOMMENDED (not required) for thorough preparation of the exam are:
The support material for the course (Powerpoint presentations, Excel spreadsheets, WAV files, etc..) used during the lessons is available in the "Public" section of this website:
HTTP://pcfarina.eng.unipr.it/Public/Acoustics-Course/ - It is recommended to download especially Powerpoint slides and Excel spreadsheets containing the exercises done in the classroom.
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30 (Raggiunto questo numero di studenti registrati non sarà più possibile registrarsi a questo modulo!) |
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Ultimo aggiornamento: 21/12/2013 12:14
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0521033700 (Segreteria) 
