Soundcheck
La nostra mobilità sta cambiando – così anche la sua sonorità. Visitando il laboratorio sonoro di Audi e chiacchierando con gli esperti di acustica, in relazione all’Audi e-tron quattro concept emerge subito un chiaro aspetto: l’evoluzione del suono è già in pieno corso.
Nei prossimi anni, il settore dell’automobile vivrà un cambiamento attraverso nuovi ambiti tematici
In questo processo, le trazioni alternative giocheranno un ruolo decisivo. A tale riguardo, i riflettori vengono già oggi puntati sempre di più sulla mobilità elettrica. Gli ambiti prestazioni, autonomia e possibilità di ricarica rientrano tra gli aspetti di profonda analisi. Ma c’è un ulteriore ambito in relazione al quale emerge un’interessante domanda – l’acustica: che suono ha un modello ibrido plug-in in modalità puramente elettrica o una vettura a trazione completamente elettrica? Di tale quesito si occupano gli esperti del reparto di acustica integrale di Audi. Essi vogliono completare l’esperienza di guida attraverso un’esperienza sonora ottimale. L’attenzione è focalizzata soprattutto sui suoni lievi che saranno analizzati da un nuovo punto di vista.
Audi e-tron quattro concept
L’Audi e-tron quattro concept era stato presentato al pubblico specializzato già nel 2015 in occasione del Salone dell’automobile (IAA) di Francoforte. Questo concept study sta alla base del primo modello di serie a trazione puramente elettrica che la casa automobilistica Audi lancerà sul mercato l’anno prossimo. Nella concept car, tre motori elettrici erogano insieme una potenza massima di 320 kW – in modalità Boost per breve tempo addirittura 370 kW – e una coppia di oltre 800 Nm. La gestione flessibile consente una trazione quattro elettrica e una distribuzione elettrica della coppia per un elevato dinamismo e una straordinaria stabilità. La grande batteria agli ioni di litio è in grado di immagazzinare 95 kWh di energia ed è montata, con posizione del baricentro ideale, sotto alla cellula dell’abitacolo. L’Audi e-tron quattro concept scatta da 0 a 100 km/h in soli 4,6 secondi – che corrisponde all’incirca all’accelerazione di un’auto sportiva.
Un’auto elettrica o un modello ibrido plug-in in modalità puramente elettrica si muove da A a B senza quasi emettere suoni, anche se tali modelli sono in grado di erogare già alla partenza la loro piena forza motrice a basse velocità. Nonostante questa potenza, un’auto elettrica è comparativamente silenziosa. Le emissioni acustiche di trazione sono minime: un notevole vantaggio che fa sì che il livello di rumorosità venga ridotto sia nell’abitacolo sia nell’ambiente circostante. Ma in alcune situazioni comporta un certo rischio per la sicurezza degli altri utenti della strada quali pedoni o ciclisti poiché rimangono sostanzialmente solo le emissioni sonore prodotte dagli pneumatici sul fondo stradale che, a basse velocità, sono comunque minime. Il nostro comportamento visivo e uditivo nel traffico stradale è attualmente ancora incentrato sul suono dei motori a scoppio. «In futuro cambieranno le abitudini uditive in relazione alla mobilità elettrica. I suoni più fini e a frequenze più alte diventeranno più comuni. Qui entra in gioco anche la complessità del suono. Maggiore è la sua complessità, maggiori sono le informazioni che l’udito è in grado di immagazzinare. In passato, le basse frequenze erano sinonimo di forza e dinamismo – come, ad esempio, lo spettro sonoro di un’auto sportiva. Un’esperienza uditiva appresa e immagazzinata dal cervello. In futuro, in un lontano futuro, ciò a mio avviso muterà riducendosi sensibilmente. Il suono di domani sarà più chiaro, più fine e avrà una sonorità più esigente dal punto di vista tecnico. Si può prendere spunto dai film di fantascienza per farsi un quadro approssimativo di simili universi sonori in città futuristiche. I prossimi anni paleseranno l’evoluzione del suono delle auto elettriche nella vita reale. Tutto questo rimane un processo appena avviato», spiega il sound designer Rudolf Halbmeir.
Per ridurre il rischio che gli altri utenti della strada non si accorgano della presenza di un’auto elettrica – ad esempio quando si avvicina da dietro, esce da un parcheggio o parte lentamente al semaforo – in futuro le vetture a trazione completamente elettrica e i modelli ibridi plug-in in modalità puramente elettrica saranno dotati del sistema AVAS (Acoustic Vehicle Alerting System) composto da un elemento di comando e da un altoparlante inserito nella parte anteriore della vettura. Questo sistema sonoro è impostato con precisione sulle esigenze di un’auto elettrica e – grazie a un software appositamente programmato da e insieme a esperti impiegato per il tuning del suono – anche sulle esigenze di Audi. A ciò si aggiungono prescrizioni di legge che vanno osservate. «La nostra sfida consiste attualmente nell’osservanza delle prescrizioni di legge specifiche nei diversi Paesi e nella modulazione del suono per renderlo il più piacevole possibile. In ciò va tenuto conto del fatto che ogni vettura è diversa e, di riflesso, anche la relativa collocazione dell’altoparlante», sottolinea l’ingegnere di sviluppo Florian Bock.
Viene quindi creato un suono specificatamente adattato alla rispettiva serie di modelli che garantisce maggiore sicurezza e migliora l’esperienza di guida attraverso il design sonoro. «Rispetto alle vetture a trazione completamente elettrica, nelle auto ibride plug-in si pone un’ulteriore sfida: il suono del motore elettrico deve essere in linea con quello del motore a scoppio. Ci sono due possibilità: imitare il suono del motore a scoppio oppure creare un suono completamente diverso. Nel primo caso, il suono deve essere simile e il passaggio da un suono all’altro deve essere armonico, non appena si inserisce il motore a scoppio», aggiunge l’Ing. Stephan Gsell che insieme al suo collega Rudolf Halbmeir progetta l’e-Sound, il profilo sonoro dei futuri modelli e-tron di Audi.
AVAS:
AVAS sta per Acoustic Vehicle Alerting System. Nelle vetture a trazione completamente elettrica e nei modelli ibridi plug-in in modalità puramente elettrica, il compito di questo sistema consiste nell’emettere una segnalazione acustica che avverta gli altri utenti della strada riguardo alla presenza del veicolo. I requisiti posti a tale segnalazione acustica sono stabiliti per legge. Si tratta principalmente di frequenze e di livelli minimi di rumorosità da rispettare. Europa, Cina, USA – le prescrizioni possono variare leggermente nei diversi Paesi, così come il termine entro il quale diventa obbligatorio montare il sistema nei modelli ibridi plug-in nuovi e nelle auto a trazione completamente elettrica. In Cina, tale normativa entrerà in vigore per le nuove immatricolazioni a partire dal 2018, negli USA e in alcuni Paesi dell’Unione europea a partire dal 2019. Allo stato attuale, la segnalazione acustica creata dal sistema deve essere emessa fino a una velocità di ca. 30 km/h.
La creazione di un simile suono richiede ovviamente più di un giorno – si tratta appunto di un processo «creativo». «È un percorso intuitivo. Il suono non viene prodotto in un unico step, ci si avvicina lentamente attraverso diverse fasi», spiega Florian Bock. Il lavoro degli esperti di acustica inizia alla scrivania o, meglio, al computer. Svariati file sonori contenuti in una banca dati vengono sovrapposti e miscelati attraverso un software, ripetute volte fino a quando la composizione non convince appieno. A quel punto entra in gioco soprattutto l’udito esperto degli specialisti. Successivamente si prova il suono sulla vettura. Dal computer portatile, il suono viene trasferito alla vettura tramite l’unità di comando: il termine specialistico utilizzato nel laboratorio sonoro è «flashato». Poi iniziano i test. Dapprima all’aperto – sull’asfalto, senza banco di prova. Si ascolta semplicemente. In questo test pratico, gli specialisti si affidano al loro udito fine e allenato e alla loro esperienza. Dopodiché, nel laboratorio sonoro, vengono impiegati apparecchi d’analisi. Si alza e abbassa il volume e si modula la frequenza. «Sul banco di prova misuriamo, da un lato, come viene percepito il tutto all’interno dell’abitacolo per garantire al cliente il massimo comfort acustico; dall’altro misuriamo se vengono soddisfatti i requisiti di legge, ovvero i livelli minimi di rumorosità prescritti», rimarca Stephan Gsell.
«La nostra esigenza è quella di rendere la vettura percepibile a livello sonoro, inoltre il suono deve essere piacevole e identificare il marchio dei quattro anelli».
I componenti installati giocano in ciò un ruolo importante. Del loro sviluppo, della corretta connessione tra unità di comando e vettura nonché del montaggio degli elementi è, tra le altre cose, responsabile Markus Nussbaumer, ingegnere di sviluppo Audi. «Finora l’infotainment riguardava l’interno dell’abitacolo. Nelle vetture a trazione completamente elettrica, sulla base delle nuove prescrizioni di legge il tutto viene applicato anche all’esterno dell’abitacolo. La collocazione ottimale dell’altoparlante nella parte anteriore della vettura è di centrale importanza poiché influisce sull’efficienza delle emissioni acustiche verso l’esterno nelle immediate vicinanze dei potenziali passanti. La posizione ideale è vicino ai contorni esterni», spiega Markus Nussbaumer. Essendo una cassa di risonanza, anche la carrozzeria ha un certo peso nel soundcheck. Le onde sonore vengono diffuse dall’altoparlante verso l’esterno e trasportate dalla carrozzeria, in maniera più o meno marcata in base al tipo di materiale. Il suono si percepisce all’esterno dell’abitacolo e, in maniera più soffusa, all’interno dell’abitacolo. Un suono onnipresente che, tuttavia, si inserisce armoniosamente come parte integrante dello spettro sonoro del veicolo.
«Lo scopo principale del sistema AVAS è quello di avvertire i passanti. Ogni bambino conosce il suono emesso da un’automobile, perciò l’attuale disegno di legge prevede che la segnalazione acustica si orienti ai suoni consueti. La sfida consiste nell’offrire al cliente un’esperienza sonora di spicco. Il suono deve essere molto piacevole – a tal fine, i relativi componenti devono essere di alto livello qualitativo», evidenzia un esperto Audi.
Analisi dei componenti
Il presupposto fondamentale per un suono AVAS ottimale è costituito dalla connessione tra unità di comando e altoparlante nonché con la vettura. In questo modo, i componenti e l’auto possono comunicare tra di loro. Prima che i componenti vengano montati si procede all’analisi della loro funzionalità, del suono e della resistenza, esponendoli a temperature estreme (da -40 °C a +120 °C). Devono inoltre resistere alla polvere e all’acqua e superare pure prove di durezza come la caduta di massi. Premessa: per un’ottimale irradiazione sonora, gli altoparlanti devono essere collocati nella posizione più esterna possibile, in modo che entrino più rapidamente in contatto con gli influssi esterni.
Le caratteristiche del suono cambiano in funzione di parametri quali la velocità, l’accelerazione e la coppia. Una parte di questi parametri può essere testata nel più grande laboratorio sonoro di Audi – effetti acustici esterni e interni, anche con vettura in movimento grazie a rulli inseriti nel pavimento. Pannelli fonoassorbenti piramidali sovradimensionati sulle pareti dell’ambiente eliminano riflessioni indesiderate. Microfoni registrano il suono e aiutano nella sua analisi. A tal fine, quattro microfoni statici sono posizionati attorno all’auto a una distanza di 2 metri e a un’altezza di 1,20 metri. Servono per verificare le prescrizioni di legge. Ai bordi è posizionata un’ulteriore serie di microfoni per riprodurre situazioni come il passaggio vicino, che andrebbe altrimenti misurato su un tracciato di prova.
Fino al 2019 – quando anche nei primi Paesi europei sarà sopraggiunto il momento di equipaggiare, per legge, le «vetture elettriche nuove» con l’Acoustic Vehicle Alerting System – qui si continuerà, giorno dopo giorno, a ottimizzare il progetto. Non vogliamo ancora svelare come sarà il suono specifico delle vetture di serie a trazione completamente elettrica e dei modelli ibridi plug-in di Audi nei diversi Paesi. Una cosa è però certa: essi possiederanno tutti il DNA della filosofia sonora Audi e , interagendo tra di loro, porteranno l’esperienza di guida e quella sonora a un livello più alto.
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