Per la musica immersiva le cuffie non sono un accessorio: sono il luogo in cui l’opera accade. Una registrazione binaurale, un brano in audio 8D o una lunga composizione drone vengono pensati per arrivare alle orecchie senza la mediazione di una stanza, e tutto ciò che si frappone tra il segnale e il timpano entra a far parte dell’esperienza. Eppure la scelta di un paio di cuffie viene spesso affidata a criteri vaghi, come la presunta ampiezza della «scena sonora», o a classifiche commerciali che cambiano di stagione in stagione.
Esistono invece alcune differenze acustiche stabili tra le grandi famiglie di cuffie, aperte, chiuse e intrauricolari, e alcune conoscenze consolidate sull’isolamento, sulla cancellazione attiva del rumore e sulla variabilità del suono che arriva al timpano. Conoscerle permette di scegliere in base all’uso che se ne farà, senza bisogno di inseguire un modello in particolare.
Tre architetture, tre rapporti con l’esterno
Le cuffie aperte hanno il retro dei padiglioni forato o protetto da una griglia: l’aria, e quindi il suono, passa liberamente in entrambe le direzioni. Chi le indossa sente l’ambiente quasi come senza cuffie, e chi sta accanto sente la musica. Le cuffie chiuse racchiudono invece il trasduttore in una conchiglia sigillata che, appoggiata attorno o sopra l’orecchio, attenua passivamente i rumori esterni e trattiene il suono all’interno. Gli auricolari intrauricolari, infine, si inseriscono nel condotto uditivo e lo chiudono con un gommino o un inserto in schiuma: l’isolamento dipende in larga parte dalla qualità di questa tenuta.
Ognuna di queste soluzioni modifica in modo diverso il volume d’aria compreso tra trasduttore e timpano. Nelle cuffie che avvolgono o coprono l’orecchio, aperte o chiuse, il suono attraversa ancora il padiglione auricolare; negli intrauricolari il padiglione viene scavalcato del tutto e il suono entra direttamente nel condotto. Sono differenze fisiche concrete, con effetti misurabili su isolamento, risposta in frequenza e ripetibilità.
Isolamento e volume: il legame che conta
Il primo criterio non è estetico ma sanitario. Quando l’ambiente è rumoroso, si tende ad alzare il volume per coprire il rumore. Uno studio pubblicato nel 2012 sul Journal of the Acoustical Society of America da Maojin Liang e colleghi, all’Università di Bristol, lo ha misurato in modo diretto. A 26 persone con udito normale è stato chiesto di scegliere il livello d’ascolto preferito in silenzio, nel rumore di una strada e in quello di una metropolitana, usando auricolari comuni e due cuffie con cancellazione attiva del rumore, accesa o spenta. I partecipanti alzavano il volume all’aumentare del rumore di fondo. Le due cuffie riducevano il rumore, anche a cancellazione spenta, soprattutto alle frequenze medie e acute; con la cancellazione attiva si aggiungeva una riduzione alle basse frequenze. Rispetto agli auricolari comuni, il livello scelto con la cancellazione attiva in funzione risultava inferiore fino a 4 decibel.
Quattro decibel possono sembrare pochi, ma nell’acustica dell’esposizione al rumore ogni 3 decibel corrispondono a un raddoppio dell’energia sonora. Non a caso l’Organizzazione mondiale della sanità, nei suoi consigli per l’ascolto sicuro, raccomanda di usare cuffie o auricolari ben aderenti e, se possibile, dotati di cancellazione del rumore. Ne discende un criterio pratico: le cuffie aperte, ideali in una stanza silenziosa, sono la scelta meno adatta su un treno o in un ufficio rumoroso, perché spingono ad alzare il volume. In ambienti quieti il problema non si pone, e la loro trasparenza diventa un vantaggio, anche per chi preferisce restare in contatto con ciò che accade attorno.
Come funziona la cancellazione attiva, e che cosa non fa
La cancellazione attiva del rumore si basa su un principio fisico semplice da enunciare e difficile da realizzare. Uno o più microfoni captano il rumore esterno o quello residuo all’interno del padiglione; un circuito di controllo genera un segnale di forma opposta che, sommato al rumore, ne riduce l’ampiezza. Nella rassegna di Lu e colleghi sulle tecniche di controllo attivo del rumore si distinguono i sistemi feedforward, che ascoltano il rumore prima che raggiunga l’orecchio, i sistemi feedback, che correggono ciò che resta dentro la cuffia, e quelli ibridi che combinano i due approcci.
La cancellazione attiva serve soprattutto là dove l’isolamento passivo è debole, cioè alle basse frequenze: il rombo di un motore, il soffio di un impianto di ventilazione. Alle frequenze più alte l’attenuazione è affidata in gran parte alla barriera fisica, come conferma lo studio di Bristol. Gli stessi autori della rassegna ricordano un limite teorico, il cosiddetto effetto waterbed: non è possibile sopprimere il rumore contemporaneamente a tutte le frequenze, e una riduzione in una banda può tradursi in un aumento in un’altra. Inoltre, se la tenuta del padiglione o del gommino non è buona, l’efficacia complessiva cala.
Alcuni utenti riferiscono, con la cancellazione attiva accesa, una sensazione di pressione o di risucchio nelle orecchie. Un gruppo di ricerca della RWTH di Aquisgrana, presentando una tesi dedicata al fenomeno, osserva che in letteratura non si trova ancora un’indagine strutturata sulle sue cause; tra i fattori da esaminare indica il tipo di tenuta, l’architettura del sistema e le caratteristiche dell’attenuazione. È quindi corretto considerarla un effetto soggettivo noto ma non ancora spiegato. Chi la avverte può semplicemente ridurre l’intensità della cancellazione, se il dispositivo lo consente, o alternare periodi con e senza.
Va ricordato, infine, che la cancellazione attiva lavora sul rumore: in un ambiente già silenzioso ha poco da attenuare e può essere disattivata senza rinunciare a nulla di essenziale.
Il suono che arriva al timpano non è sempre lo stesso
Per la musica binaurale c’è un aspetto meno noto e forse più importante. Il suono che una cuffia produce davanti al timpano dipende da come la si indossa, e cambia ogni volta che la si toglie e la si rimette. Uno studio comparativo pubblicato su Acta Acustica nel 2021 da Michael Kohnen, Florian Denk, Josep Llorca-Bofí, Birger Kollmeier e Michael Vorländer ha misurato con microfoni a sonda vicini al timpano le funzioni di trasferimento di tre modelli: uno aperto, uno chiuso e un auricolare a inserimento, su quattordici persone e in due laboratori diversi.
Le cuffie aperte e chiuse si sono dimostrate stabili fino a circa 5000 hertz, con una variabilità leggermente inferiore per il modello aperto tra 70 e 5000 hertz. L’auricolare a inserimento ha mostrato invece una variabilità molto più alta, soprattutto alle basse frequenze: riposizionandolo, le differenze arrivavano a circa 15 decibel nell’intorno dei 90 hertz. Gli autori attribuiscono parte del problema alla difficoltà di ottenere ogni volta la stessa tenuta senza un riscontro. Per tutti i modelli la variabilità cresceva alle frequenze più alte, proprio quelle dove si concentrano molti degli indizi spettrali su cui si basa la percezione dello spazio.
Le implicazioni sono concrete. Un auricolare che cambia di molto la resa dei bassi a ogni inserimento rende meno prevedibile anche l’equilibrio di un brano drone, fatto spesso di frequenze gravi sostenute. Una cuffia che varia molto agli acuti modifica gli stessi dettagli che una registrazione binaurale usa per suggerire una direzione. Nella pratica, conviene dedicare qualche secondo alla calzata: scegliere gommini della misura giusta, verificare che il padiglione appoggi in modo uniforme, controllare che capelli, montature degli occhiali o cappelli non creino fessure.
Occlusione e sensazione di chiusura
Chiudere il condotto uditivo ha un effetto che chiunque abbia usato tappi per le orecchie conosce: la propria voce, la masticazione e i passi risuonano in modo innaturale. Si chiama effetto di occlusione ed è descritto in letteratura soprattutto per gli apparecchi acustici. Nella rassegna sull’esternalizzazione pubblicata su Trends in Hearing nel 2020, Virginia Best e colleghi ricordano che chi porta apparecchi riferisce spesso suoni percepiti dentro la testa, e indicano l’occlusione come una delle possibili cause, pur sottolineando che mancano studi rigorosi sul confronto tra soluzioni aperte e chiuse. Il legame con gli auricolari per la musica è quindi un’ipotesi plausibile, non un fatto dimostrato. Resta comunque un criterio d’ascolto legittimo: chi trova fastidiosa la sensazione di chiusura può preferire cuffie che lascino libero il condotto.
Comfort per gli ascolti lunghi
La musica drone e molte composizioni immersive chiedono tempo: sessioni di un’ora o più non sono rare. Su questo terreno la ricerca offre meno dati, e i criteri sono soprattutto di buon senso. Peso complessivo e pressione dell’archetto contano più di quanto sembri in un ascolto breve in negozio. I padiglioni chiusi trattengono calore, quelli aperti lo disperdono meglio. Gli auricolari esercitano una pressione all’interno del condotto e richiedono una pulizia regolare dei gommini. In ogni caso, le pause sono utili sia al comfort sia all’udito, un tema a cui il magazine dedica un approfondimento sull’ascolto sicuro.
Scegliere in base all’uso
Riassumendo, non esiste una cuffia migliore in assoluto per l’ascolto immersivo, ma esistono abbinamenti più o meno felici tra architettura e situazione. In una stanza silenziosa le cuffie aperte offrono, nelle misure citate, una resa ripetibile e non isolano dall’ambiente, il che per molti è un pregio. In ambienti rumorosi le chiuse e gli auricolari ben aderenti permettono di tenere il volume più basso, e la cancellazione attiva aggiunge una riduzione dei rumori gravi. Gli auricolari sono comodi da portare ovunque, ma la loro resa dipende molto dalla calzata. Nessuna di queste scelte sostituisce l’abitudine più importante: ascoltare a un volume moderato, in un ambiente che non costringa ad alzarlo.
Fonti
- Characteristics of noise-canceling headphones to reduce the hearing hazard for MP3 users, Journal of the Acoustical Society of America (Liang, Zhao, French, Zheng), 2012
- Cross-site investigation on head-related and headphone transfer functions: variabilities in relation to loudness balancing, Acta Acustica (Kohnen, Denk, Llorca-Bofí, Kollmeier, Vorländer), 2021
- A survey on active noise control techniques, Part I: Linear systems, arXiv (Lu et al.), 2021
- Sound Externalization: A Review of Recent Research, Trends in Hearing (Best et al.), 2020
- Analysis of suction perception with ANC headphones, Institut für Kommunikationssysteme, RWTH Aachen University
- WHO releases new standard to tackle rising threat of hearing loss, Organizzazione mondiale della sanità, 2022
