Registrazione sound stereo su una Volkswagen
Registrazione sound stereo su una Volkswagen
Registrazione sound stereo su una Volkswagen
Registrazione sound stereo su una Volkswagen

Alla ricerca del sound elettrico perfetto

Alla ricerca del sound elettrico perfetto

A partire da luglio 2019, l'installazione di un sistema di segnalazione acustica è diventata obbligatoria. Che suono dovrebbe emettere un'auto elettrica per essere percepita come sicura e al contempo piacevole dagli altri utenti della strada? Per scoprirlo siamo andati a trovare gli esperti del sound elettrico di Volkswagen.

C'è un forte rumore sul circuito esterno di misurazione dell'acustica presso lo stabilimento Volkswagen di Wolfsburg. Tuttavia, non proviene dalle auto di passaggio, ma dagli animali presenti nelle vicinanze. Nel bacino di contenimento dell'acqua utilizzata per i processi industriali, direttamente accanto all'area di test lunga all'incirca 600 metri, numerose oche hanno deciso di fare una pausa nel loro viaggio verso sud e schiamazzano a più non posso. “In questo momento non sarebbe tanto facile effettuare delle misurazioni”, commenta ridendo Ingo Hapke, responsabile del team per l'acustica di Volkswagen. Per fortuna oggi è già tutto pronto e archiviato sul disco fisso del computer di misurazione, e il prototipo di ID.3, che verrà presentato alla fine del 2019, è tranquillamente protetto sotto un telone. 
Poco fa il futuro membro della famiglia elettrica ID. ha completato qui numerosi giri. Gli esperti di acustica hanno guidato più e più volte la vettura elettrica attraverso la postazione di misurazione acustica, dotata di diversi microfoni ad asta, che si trova al centro del percorso. Non in maniera silenziosa come le vetture elettriche odierne, bensì con un suono, per ora segreto, che accompagnerà ID. in futuro.

Ingo Hapke del team per l'acustica di Volkswagen
Ingo Hapke è responsabile del team per l'acustica di Volkswagen.

Nuovo sound elettrico come da normativa UE.

Il punto di partenza è una normativa UE, in vigore dal 1° luglio 2019, che stabilisce che sulle nuove tipologie di veicoli sia completamente elettrici sia ibridi è obbligatorio installare un Acoustic Vehicle Alerting System, in breve AVAS, allo scopo di tutelare gli altri utenti della strada. Le direttive previste sono numerose. Il “segnalatore acustico continuo”, come sancito dal testo della legge, deve dipendere dalla velocità. I pedoni o i ciclisti in questo modo dovrebbero riconoscere dal rumore emesso dall'auto elettrica se quest'ultima sta accelerando oppure frenando. In retromarcia è sufficiente un suono continuo. La normativa UE definisce inoltre la regolazione del volume a diverse distanze dalla vettura, ma anche le variazioni di frequenza che il suono dovrà prevedere. A partire da 20 km/h il volume (livello d'intensità) viene lentamente abbassato, infatti il rumore causato dal rotolamento degli pneumatici diventa così forte da non rendere più necessari ulteriori segnali acustici.

La nuova legislazione UE mette Hapke e il suo team di fronte a sfide avvincenti. “Vogliamo generare tutto il suono richiesto per legge all'esterno e al tempo stesso meno rumore possibile nell'abitacolo della vettura”, afferma Hapke. Un obiettivo raggiungibile da un lato disponendo il sistema di altoparlanti nella posizione più esterna possibile, e dall'altro attraverso il disaccoppiamento dell'altoparlante dalla carrozzeria. “Il suono si trasmette non solo attraverso l'aria, ma anche attraverso gli oggetti”, spiega l'esperto. Le direttive UE limitano anche lo spettro di suoni. “Un brano musicale o lo scalpiccio di zoccoli di cavalli non sono di certo adatti”, aggiunge Hapke.

Una Volkswagen su un banco di prova a rulli nel padiglione di prova della rumorosità all'esterno
Nel padiglione di prova della rumorosità all'esterno, i tecnici competenti in acustica di Volkswagen testano i rumori elettrici generati in condizioni operative, simulate sul banco di prova a rulli ad una velocità fino a 300 km/h. Gli esperti di acustica testano l'interazione dei rumori elettrici con altre emissioni acustiche della vettura. Il fattore più importante è il rispetto delle direttive di legge.

Che suono dovrebbe emettere una Volkswagen elettrica in futuro? “Piacevole e leggero”, risponde Hapke. E, come è ovvio, inconfondibilmente Volkswagen. Tenendo conto naturalmente del fatto che ogni singolo modello è tecnicamente diverso in termini di acustica. Una ID., per esempio, vanta una personalità propria che i tecnici dell'acustica puntano a sottolineare con il loro lavoro. Ingo Hapke e i suoi collaboratori devono quindi riuscire nell'impresa di trovare un equilibrio tra il rispetto di tutte le direttive di legge e una rumorosità che risulti piacevole e distintiva.

Dettaglio del frontale di una Volkswagen su un banco di prova a rulli nel padiglione di prova della rumorosità all'esterno

Come dovrebbe essere il suono elettrico del futuro?

Ecco l'esempio fatto da Michael Wehrmann, ingegnere meccanico che dal 2011 lavora per Volkswagen in qualità di tecnico per l'applicazione del suono. “Con e-up! ed e-Golf, che a richiesta offrono già un sound elettrico, ci siamo ispirati ai motori a combustione”, dice Wehrmann.

Con la famiglia ID. il sound dovrà invece essere completamente diverso, più orientato verso un futuro elettrico. “Dal mio punto di vista, è importante che il sound evochi una macchina in costante funzionamento, come ventilatori di grandi dimensioni”, spiega Ingo Hapke. Una sfida per gli esperti Volkswagen: tradurre nel linguaggio acustico concetti e sensazioni estremamente personali, come la leggerezza e la piacevolezza. “Lavoriamo di più con concetti come tonalità, ruvidità del suono, armonia, chiaro o scuro”, puntualizza Wehrmann.

Per il sound del futuro, i tecnici dell'acustica traggono ispirazione per esempio dai veicoli usati nei film, come i podracer di Star Wars, ma anche dai rumori del traffico di tutti i giorni, come i tram, o dalla natura. “Le fonti sonore possono essere di origine sintetica, ma anche registrazioni reali”, spiega di nuovo Wehrmann, che per definire il sound ricorre a dati misurati, campioni di strumenti e sintetizzatore.

Rivestimento del padiglione di prova della rumorosità all'esterno
Il rivestimento del padiglione di prova della rumorosità all'esterno riduce al minimo la riflessione del suono, creando un ambiente dalle proprietà straordinarie, come per esempio un livello di riposo estremamente basso che consenta misurazioni precise.
Volkswagen, il tecnico per l'applicazione del suono Michael Wehrmann al lavoro
Michael Wehrmann, tecnico per l'applicazione del suono di Volkswagen, ha sviluppato con CarSoundDesigner un proprio software che gli consente di comporre il sound elettrico del futuro. Con l'aiuto di un computer portatile, un volante e un pedale dell'acceleratore è in grado di verificare già prima del test sulla vettura come sarà il suo sound.

Sviluppo sul portatile, misurazione sulla vettura.

Un suono elettrico non nasce tuttavia da un'unica fonte. Il tecnico per l'applicazione del suono Wehrmann si occupa di comporlo sul portatile come un brano musicale con più strumenti. Ed è con questo obiettivo in mente che ha sviluppato un apposito software: CarSoundDesigner. Questa soluzione gli consente inoltre di simulare il sound in condizioni operative. La postazione di lavoro di Wehrmann a volte sembra la consolle di un videogioco. L'esperto di acustica utilizza infatti CarSoundDesigner anche attraverso un pedale dell'acceleratore e un volante, come in un videogioco di competizioni motoristiche. Il software consente a Wehrmann di ascoltare i suoni anche senza una vettura, valutandone la qualità e prevedendo se sia necessario aumentare il volume a livello delle singole gamme di frequenza. Il programma include anche le proprietà acustiche della carrozzeria precedentemente trasmesse con misurazioni dettagliate. Per un'ulteriore armonizzazione si passa quindi ad un altro spazio specifico presente presso la sede dello stabilimento di Wolfsburg: il padiglione di prova della rumorosità all'esterno. Quando la porta dallo spessore di 50 centimetri, che ricorda quella di una camera blindata, si chiude, il rumore viene percepito immediatamente. Questo spazio lungo circa 23 metri, largo 19 e alto 6 è diverso. Soffitto e pareti sono rivestiti in materiali fonoassorbenti per minimizzare la riflessione delle onde sonore. La membrana del timpano avverte una certa pressione. Regna il silenzio.

Il sound delle auto elettriche del futuro è piacevole e leggero, e inconfondibilmente Volkswagen.
Una Volkswagen su un banco di prova a rulli

Al centro del locale c'è un banco di prova a rulli in grado di simulare condizioni di marcia fino a 300 km/h, che gli esperti di acustica di Volkswagen utilizzano per perfezionare il sound precedentemente creato sul computer. Qui infatti possono verificare se le idee sviluppate per il sound funzionano anche su una vettura reale. A tale scopo posizionano per esempio davanti e dietro alla vettura microfoni ad asta, dotati al centro di dischi di separazione in legno lavorati con estrema precisione per simulare la percezione stereo dei passanti. Sul sedile del passeggero anteriore della vettura di prova viene inoltre installato un modello in plastica sagomato come un tronco umano, dotato di orecchi artificiali e quindi capace di misurare esattamente l'effetto del suono sugli occupanti presenti all'interno dell'auto. “Il lavoro nel padiglione di prova della rumorosità all'esterno rappresenta un importante passo per lo sviluppo. Mi consente di reagire direttamente alle misurazioni, apportare modifiche con CarSoundDesigner, aggiornarle sulla centralina della vettura e controllarle di nuovo”, dice Michael Wehrmann. 

Innumerevoli misurazioni fino al sound finale.

Un processo continuo di misurazione, test e perfezionamento: la ricerca del sound elettrico perfetto è un lavoro lungo e intensivo, e non è esclusivamente frutto di risultati oggettivi delle misurazioni. Gli esperti di acustica effettuano un numero infinito di test facendo affidamento sul proprio udito e sulla propria esperienza, verificano l'effetto avvalendosi dell'aiuto di volontari e controllano le reazioni degli utenti della strada ai diversi rumori. “Naturalmente dobbiamo tenere conto anche delle condizioni meteo”, continua Ingo Hapke. Per esempio, la neve in poltiglia riflette le onde sonore con maggiore intensità, mentre un manto nevoso compatto le ammortizza. I tecnici dell'acustica Volkswagen devono inoltre tenere in considerazione anche l'interazione di più veicoli elettrici, infatti non devono verificarsi interferenze tra i suoni delle diverse auto per evitare il rischio di situazioni sgradevoli. “Lavoriamo sia al computer che sull'auto in marcia, un connubio che rende appassionante il lavoro dei tecnici dell'acustica”, afferma Ingo Hapke, invitandoci ad un breve viaggio in auto nell'area dello stabilimento. 

Ed è vero: il sound elettrico installato a bordo di questa e-Golf fa il suo effetto. I pedoni ci notano tempestivamente e guardano in direzione della vettura. Soddisfatto, Ingo Hapke parcheggia di nuovo e-Golf. Per oggi la ricerca del sound elettrico perfetto è terminata. Nel padiglione di prova della rumorosità all'esterno e perfino sul percorso esterno di misurazione dell'acustica torna a regnare il silenzio; le oche nel frattempo hanno proseguito il loro viaggio.

Simulazione del suono stereo
Lo sviluppo del sound perfetto richiede diversi processi di misurazione. Questi due microfoni sono applicati ad un disco di separazione in legno per simulare il suono stereo nel modo in cui viene percepito nel cranio umano.

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