RICERCA ITALIANA     

L'acustica dei luoghi di culto

Politecnico di Bari

Abstract

Il programma di ricerca proposto intende dare un contributo allo studio dell'acustica all'interno dei luoghi di culto, secondo i proponenti ancora non sufficientemente approfondito a livello sia nazionale sia internazionale. Se, infatti, teatri e sale da concerto dispongono di un'ampia letteratura scientifica, lo stesso non può dirsi per le chiese le quali, peraltro, sono ambienti ben più complicati sia per la complessa articolazione spaziale in navate, transetti, cappelle e cupole, sia per la propagazione, anche contemporanea, di messaggi sonori diversi, che richiedono caratteristiche acustiche spesso contrastanti. La ricerca proposta prende le mosse dal lavoro, che due delle tre unità hanno avviato, nel corso del PRIN 2003 e intende focalizzare l'attenzione su diversi aspetti dell'acustica delle chiese: la definizione di un protocollo di misura specifico; la propagazione del suono in questi ambienti; la caratterizzazione dei materiali; la relazione fra parametri acustici e aspetti architettonici; lo studio delle condizioni ottimali per la percezione della parola e della musica; la validazione dei programmi di simulazione acustica in ambienti così complessi.
La definizione di un protocollo di misura specifico e lo studio della propagazione del suono nelle chiese verranno sviluppati in stretta collaborazione fra le tre unità di ricerca proponenti. In particolare lo studio della propagazione acustica nelle chiese verrà analizzato sotto diversi aspetti: l'unità di ricerca del Politecnico di Bari e quella dell'Università di Pavia studieranno il fenomeno impiegando modelli in scala, la prima, e modelli informatizzati, l'altra, mentre l'unità di ricerca dell'IUAV di Venezia si occuperà di supportare la ricerca congiunta con i dati, ottenuti sperimentalmente, relativi all'assorbimento acustico e alla diffusione sonora degli elementi costruttivi presenti nelle chiese. La validazione dei programmi di simulazione attraverso un approfondito round-robin test sarà affrontata congiuntamente dalle tre unità di ricerca, che dispongono ognuna di differenti risorse informatiche. Gli altri temi saranno portati avanti autonomamente dalle singole unità di ricerca in cooperazione con le altre unità.
Dalle correlazioni statisticamente elaborate tra parametri acustici, parametri architettonici e giudizi soggettivi si pensa di poter iniziare ad evidenziare il legame tra acustica ed architettura nelle chiese, che, oltre ad essere un elemento conoscitivo del passato e del presente, possa fornire gli strumenti più adeguati per la progettazione degli edifici di culto futuri. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Ettore CIRILLO Politecnico di BARI

Obiettivo del Programma di Ricerca

Tra composizione, interpretazione musicale e spazio confinato nel quale le musiche risuonano, esiste un particolare legame, che può essere evidenziato con gli strumenti offerti dalla moderna scienza dell'acustica architettonica.
Se i grandi direttori d'orchestra utilizzano le caratteristiche acustiche degli ambienti in cui si esibiscono come i musicisti fanno dei loro strumenti musicali, è logico pensare che anche i compositori abbiano creato la loro musica tenendo presenti le caratteristiche acustiche del particolare tipo di ambiente in cui essa sarebbe stata eseguita. Il legame tra musica e architettura per le sue implicazioni funzionali appare ben presente al musicista, mentre risulta meno evidente nell'opera dell'architetto. Infatti dalla storia dell'architettura non sempre si evince la consapevolezza degli architetti delle particolari necessità acustiche degli edifici da loro ideati allo scopo di ottenere un accordo ottimale tra forma e funzione. Resta comunque il fatto che i canti gregoriani risuonano particolarmente bene nelle grandi cattedrali medioevali, nelle quali in origine erano eseguite.
Negli edifici in pietra, quali le chiese romaniche e gotiche, le note consecutive della melodia gregoriana per effetto della riverberazione risuonano e indugiano nel grande spazio confinato sovrapponendosi sino a produrre una particolare sensazione armonica. L'architettura della Basilica di San Marco a Venezia fu abilmente sfruttata dai maestri Willaert e Gabrieli i quali utilizzarono due cori contrapposti il cui canto, combinato e alternato con l'orchestra e gli echi della chiesa, conferiva alle loro composizioni uno spiccato andamento ritmico e un particolare gusto coloristico.
Analogamente, J.S. Bach scrisse molte delle sue opere (come la Passione secondo S. Matteo) tenendo presente l'acustica secca e poco riverberante della Thomaskirche di Lipsia.
Questi esempi inducono a pensare che, oltre ad un legame tra musica ed architettura, ci sia stato anche un legame tra l'evoluzione dell'architettura delle chiese e lo sviluppo della musica occidentale. Questi legami vanno ricercati ed evidenziati per la loro grande importanza nello sviluppo della conoscenza umana in quanto sin dall'inizio la Chiesa cattolica in campo musicale si propose come continuatrice della tradizione greca e promosse lo sviluppo della cultura musicale, che rimase, infatti, in ambito prettamente sacro sino al periodo rinascimentale.
La Chiesa cattolica incominciò a perdere la sua posizione predominante in campo musicale già nel periodo barocco, lunga e feconda epoca della storia della musica compresa all'incirca tra il XVII secolo e la prima metà del XVIII. Infatti a partire da quel periodo buona parte dell'arte musicale si rivolse al nuovo spettacolo musicale profano, il melodramma, e all'esecuzione della musica strumentale che favorirono la realizzazione e la diffusione di teatri d'opera e sale da concerto.
Con la diffusione dei teatri d'opera e delle sale da concerto pubblici verso la fine del Settecento i migliori musicisti preferirono i vantaggi offerti dalla libera professione alle tradizionali occasioni di lavoro con salario fisso presso una cappella nobiliare o ecclesiastica, ponendo fine al mecenatismo aristocratico, vicenda durata quattro secoli, che ormai aveva esaurito la sua grande funzione storica. Nel campo musicale dal punto organizzativo si passa dalla gestione aristocratica a quella del ceto imprenditoriale e borghese con la diffusione degli spettacoli pubblici con pagamento del biglietto di ingresso.
Mentre lo studio dell'acustica architettonica dei teatri d'opera e delle sale da concerto ha suscitato grande interesse dagli esempi più antichi ancora esistenti sino a quelli più moderni e contemporanei, non altrettanto è avvenuto per le chiese, che sino al periodo barocco, come si è detto, sono stati ambienti particolarmente importanti per l'esecuzione e l'ascolto della musica sino ad allora prevalentemente sacra.L'analisi della letteratura scientifica nazionale e internazionale sull'argomento, riportata al punto successivo, mostra che sebbene gli studi dedicati alle chiese siano piuttosto numerosi, per contro sono, nella maggior parte dei casi, privi di quello stesso grado di approfondimento che caratterizza gli studi sulle sale da concerto e sui teatri. Solo recentemente i proponenti di questa ricerca hanno iniziato uno studio sistematico delle caratteristiche acustiche delle chiese italiane, ponendo in evidenza, tra l'altro, la necessità di approfondire alcuni aspetti, che costituiscono gli obiettivi primari della ricerca proposta.
In primo luogo si rende necessaria la definizione di un protocollo di misura specifico che, pur rifacendosi agli standard internazionali correnti (ISO 3382:97 - Acoustics -- Measurement of the reverberation time of rooms with reference to other acoustical parameters), sia in grado di fornire un adeguato supporto per normalizzare le rilevazioni in edifici come le chiese, estremamente complessi sul piano acustico.
Si ritiene, inoltre, necessario uno studio approfondito dell'effetto che la complessità spaziale delle chiese ha sulla propagazione del suono. In particolare l'effetto acustico di parti importanti di questi edifici, quali cupole, navate e transetti, sarà studiato mediante modelli in scala e modelli virtuali, opportunamente validati.
Grande attenzione verrà data alla caratterizzazione acustica delle strutture e delle superfici degli oggetti presenti nelle chiese, poichè l'effetto di assorbimento e diffusione del suono di questi elementi è un aspetto molto poco indagato, come risulta dall'esame della letteratura scientifica attuale.
Si pensa, infine, di avviare un'indagine sperimentale, basata su test di ascolto, che leghi il giudizio soggettivo sull'ascolto della parola e della musica alle caratteristiche dell'impianto sonoro e all'acustica delle chiese, oggettivamente valutata con gli strumenti messi a disposizione dall'acustica architettonica e in accordo con il protocollo di misura opportunamente predisposto.
Dalle correlazioni statisticamente elaborate tra parametri acustici, parametri architettonici e giudizi soggettivi si pensa di poter iniziare ad evidenziare il legame tra acustica ed architettura nelle chiese, che, oltre ad essere un elemento conoscitivo del passato e del presente, possa essere uno strumento costruttivo per il futuro. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Lo studio delle caratteristiche acustiche delle chiese è cominciato verso il 1950, quando Raes e Sacerdote [1] analizzarono le Basiliche di San Giovanni e San Paolo fuori le Mura a Roma. Negli anni successivi si sono susseguiti sporadici lavori dedicati ad altre chiese di Roma [2], ad alcune chiese spagnole, inglesi e francesi [3], alle chiese bizantine di Tessalonica [4,5] e alla Cattedrale di San Paolo a Londra [6]. Successivamente Giulianini e Cocchi [7] studiarono sperimentalmente le chiese di S. Andrea a Mantova e S. Petronio a Bologna. Un'altra analisi sperimentale, pochi anni dopo, fu portata a termine da Recuero, Gil e González [8] nel monastero di Santo Domingo del Silos a Burgos, in Spagna. Nel 1994 Lannie e Soukchov [9] pubblicarono i risultati sperimentali di 5 templi russi con tetto a capanna.
Tutti questi lavori erano incentrati essenzialmente sulla misura del tempo di riverberazione. Solo in tempi più recenti sono stati presi in considerazione altri aspetti acustici, primo fra tutti quello dell'intelligibilità del parlato, indagato in un ampio studio su numerose chiese svizzere [10,11] ed in un ancor più ampio studio sulle chiese portoghesi condotto da Carvalho [12-20]. Quest'ultima ricerca ha introdotto la misura di numerosi altri parametri acustici, fra cui quelli solitamente utilizzati per la caratterizzazione delle sale da concerto, oltre alla rilevazione delle qualità acustiche in termini soggettivi, mediante l'ascolto in sito da parte di un gruppo di individui selezionati. I principali risultati messi in evidenza da Carvalho riguardano: l'esistenza di correlazioni fra parametri acustici e parametri architettonici [12,13]; la dipendenza delle caratteristiche acustiche dallo stile architettonico [14,18]; la correlazione fra giudizi soggettivi e i parametri oggettivi equivalenti [15]; l'influenza delle condizioni di occupazione sulle caratteristiche acustiche [20].Ulteriori ricerche sono state condotte sulle chiese serbo-ortodosse [21] e sulle chiese di Siviglia in stile gotico mudejar [22-25]. In questi ultimi lavori viene proposto un modello empirico per la previsione del livello sonoro relativo e dei parametri di chiarezza, tuttavia le previsioni risultano essere soddisfacenti solo per le specifiche chiese analizzate e solo per il livello sonoro.
Un tentativo di organizzare tutti i risultati delle misure precedenti in un corpus più organico, ancorché complesso, è stato compiuto da Desarnaulds [11], il quale ha raggruppato i dati relativi a circa 200 chiese svizzere e altrettante chiese di altri paesi, analizzandone statisticamente i risultati. Un aspetto di particolare interesse preso in esame è l'analisi dei valori ottimali dei parametri acustici e in particolare del tempo di riverberazione, mediante la correlazione delle misure oggettive con i risultati di una indagine soggettiva eseguita mediante questionari. I valori ottimali vengono determinati in relazione all'uso eminentemente liturgico della chiesa e sono differenziati, in funzione del volume dell'ambiente e del tipo di liturgia (cantata o parlata).
Negli ultimi anni i proponenti la ricerca hanno avviato un ampio studio sulle caratteristiche acustiche delle chiese italiane.
Magrini e Ricciardi hanno effettuato campagne di misura su 10 chiese genovesi [26,27] aventi tutte pianta rettangolare a tre navate, con e senza cappelle laterali e/o cupola, con volume variabile tra 2000 e 40000 m3, su 14 chiese genovesi [28] a pianta centrale, con volume variabile tra 1500 e 45000 m3 e su 3 abbazie medioevali cistercensi dell'Italia settentrionale [29], con volume tra 3000 e 15000 m3. Tali indagini hanno mostrato che i parametri acustici quali la chiarezza e la definizione sono fortemente dipendenti dalle prime riflessioni e quindi dalla forma architettonica. Questa considerazione si estende anche al tempo di riverberazione dal momento che gli studi su chiese a pianta centrale con cupola [28] hanno evidenziato che il tempo di riverberazione al di sotto della cupola ha un valore inferiore rispetto a quello degli altri punti di misura.
Cirillo e Martellotta hanno iniziato lo studio dell'acustica architettonica delle chiese, partendo dall'esame di quelle romaniche pugliesi [30-35] e ampliando poi l'indagine ad un campione di chiese rappresentativo a livello nazionale dal punto di vista storico-culturale, architettonico e territoriale [36-39]. In tali chiese sono stati misurati i principali parametri acustici monaurali, binaurali e spaziali, mettendo in evidenza, tra l'altro, gli effetti che le differenze architettoniche hanno sull'acustica e le correlazioni fra diversi parametri acustici. Lo studio condotto ha permesso, inoltre, di definire un metodo per la previsione dei parametri acustici, determinati energeticamente, che, messo a punto e verificato inizialmente su un gruppo di chiese romaniche [34] è stato successivamente affinato e applicato in chiese di diverso stile e tipologia [39]. Più recentemente hanno iniziato a ricercare sulle correlazioni nelle chiese tra acustica, architettura e giudizi soggettivi con particolare riferimento all'ascolto della musica. Queste ricerche si basano sull'elaborazione statistica dei risultati ottenuti da test di ascolto [38], condotti in una camera ad acustica controllata, dove con la tecnica dell'auralizzazione acustica vengono proposte agli ascoltatori brani musicali come potrebbero essere ascoltati in vari punti di diverse chiese. Dai primi risultati ottenuti sembra che, in ambienti acusticamente critici come le chiese, gli ascoltatori tendano ad adattarsi al luogo, preferendo situazioni in cui la carenza di alcuni aspetti (come l'eccessiva riverberazione) è compensata dal migliore comportamento di altri parametri (come, ad esempio, quelli spaziali). La complessa problematica delle relazioni tra acustica, architettura e giudizi soggettivi richiede comunque ulteriori studi, approfondimenti e conferme.
Diversamente da quanto è accaduto per i teatri d'opera storici [40] e per gli auditorium, per i luoghi di culto, in generale, e per le chiese, in particolare, manca un protocollo di misura specifico, condiviso dalla gran parte degli studiosi del settore, che renda possibile il confronto diretto tra i risultati sperimentali ottenuti.
Dall'analisi bibliografica, fin qui illustrata, si può osservare la carenza in letteratura di informazioni sul comportamento acustico dei materiali e degli elementi presenti nelle chiese. La mancanza di informazioni a riguardo può essere imputata alla difficoltà di trasportare o riprodurre tali strutture all'interno di una camera riverberante per poterne misurare i coefficienti di assorbimento. Tuttavia, sono ormai disponibili una serie di tecniche che consentono di effettuare con una certa accuratezza anche misure di assorbimento in situ [41-44] che possono consentire un significativo ampliamento delle conoscenze in questo campo. Negli ultimi anni si è poi standardizzata anche la misura dei coefficienti di diffusione [45-46], la cui conoscenza è di grande importanza nella modellazione virtuale degli ambienti ma anche nella cmplrensione delle interazioni acustiche tra strutture e campo sonoro. <<<