La campana “Anna Maria” di San Paolo di Appiano (BZ), fusa nel 1701 da Georg Grassmayr di Bressanone Nota nominale: SIb2 Ø bocca: mm 1836 Peso bronzo: kg 3860

 

Introduzione

La resa acustica della campana è condizionata da vari fattori, che possiamo classificare in due categorie:

- -	Doti intrinseche della campana o fattori assoluti; Fattori relativi, o contesto di esercizio, o condizioni ambientali.

Le Doti intrinseche delle campane o Fattori assoluti sono riconducibili alle caratteristiche oggettive del vaso sonoro, come la tipologia di sagoma, l’epoca storica di fusione, le caratteristiche della struttura tonale e lo sviluppo del suono.
(Per una completa trattazione delle doti intrinseche delle campane si rimanda alle seguenti sezioni:
Documenti di Campanologia I. ACUSTICA DELLA CAMPANA;
Documenti di Campanologia II.EPOCA STORICA DI FUSIONE E FORMA DELLA CAMPANA;
Documenti di Campanologia III. TIPOLOGIA DI SAGOMA.

I Fattori relativi, o Contesto di esercizio, o Condizioni ambientali, sono invece indipendenti rispetto alle caratteristiche reali ed oggettive delle campane, ma influenzano – a volte in modo notevole – la resa del suono.
Il contesto di esercizio mette talvolta in difficoltà gli esperti quando si tratta di elaborare valutazioni complete e attendibili. Alcuni campanologi mitteleuropei sostengono che l’applicazione di un metodo universale di giudizio sarebbe possibile solo se, paradossalmente, si potessero uniformare i sistemi di montaggio e la risonanza delle campane. Le condizioni ambientali hanno però un’importanza storica e culturale, non solo perché sono legate alle diverse tradizioni di suono, ma anche perché permettono di identificare il contesto territoriale in cui una campana suona in un determinato modo, e rivestono quindi carattere di unicità.
La maturità campanologica, tuttavia, consente di valutare in modo corretto le caratteristiche intrinseche delle campane, indipendentemente dalle condizioni di esercizio dovute al sistema di montaggio.

A livello di terminologia, possiamo definire l’espressività come una dote intrinseca della campana legata allo sviluppo del suono, e la resa come una caratteristica dipendente dai fattori relativi di esercizio.


Il Fattori Relativi possono essere riassunti nel modo seguente:

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SISTEMA DI MONTAGGIO TELAIO E CEPPI BATTAGLIO E PUNTO DI BATTUTA RODAGGIO DI UNA CAMPANA NUOVA RISONANZA DELLA CELLA CAMPANARIA QUOTA DELLA CELLA CAMPANARIA DISTANZA DI ASCOLTO DELLA SORGENTE SONORA

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SISTEMA DI MONTAGGIO

Le varie tipologie di montaggio delle campane sono oggetto di uno studio specifico in un altro elaborato della presente collana (Documenti di Campanologia VIII. “SISTEMI DI SUONO DELLE CAMPANE”). In questa sede invece analizzeremo l’influenza che il tipo montaggio, in linea generale, può esercitare sul rendimento del suono.

Una prima sostanziale differenza nella resa del suono riguarda i sistemi di montaggio a campane fisse e a campane oscillanti. Le campane fisse, percosse tramite il movimento del battaglio o con martelli esterni, producono un suono piuttosto limitato in termini di vivacità, potenza e diffusività, rispetto a quelle oscillanti. Le campane oscillanti, oltre ad essere caratterizzate da una maggiore energia di percussione da parte del battaglio appeso al suo interno, risultano beneficiate dall’Effetto Doppler, così chiamato dal nome del fisico austriaco Christian Doppler che per primo scoprì e teorizzò questo effetto nel 1842.
L’Effetto Doppler è un concetto fondamentale per comprendere la dinamica del suono nella campana in movimento. Esso consiste nella modificazione della frequenza di un suono quando la sorgente sonora si trova in movimento rispetto all’ascoltatore: se la sorgente si avvicina cresce la frequenza percepita, al contrario, se la sorgente si allontana la frequenza diminuisce. Il suono della campana, durante l’oscillazione, risulta alquanto vivacizzato dal continuo avvicendarsi e sovrapporsi di frequenze alternativamente crescenti e calanti, arricchendosi di sfumature variabili ed articolate. La percezione del suono di una campana oscillante, anche quando non è supportata dalla visione diretta, dà la possibilità all’ascoltatore di intuire ed idealizzare la dinamicità del movimento.
I vari sistemi di montaggio a campane oscillanti sono in grado di generare condizionamenti di vario genere sulla resa acustica, resa che viene esaltata dai sistemi a battaglio volante (Slancio tradizionale e derivati) e che, al contrario, viene penalizzata dai sistemi a battaglio cadente (Ambrosiano, Veronese, ecc…).
I sistemi a battaglio volante sono caratterizzati da ceppi di sostegno leggeri che consentono un’oscillazione veloce, e da battagli che colpiscono il bronzo sul bordo superiore, staccandosi subito dopo la percussione e consentendo la massima resa del suono e vibrazioni prolungate nel tempo. I sistemi a battaglio cadente, invece, prevedono l’impiego di ceppi più pesanti che rallentano l’oscillazione, e battagli che colpiscono il bronzo sul bordo inferiore producendo un suono potente ma poco vivace, poiché i battagli stessi rimangono aderenti alla superficie del vaso sonoro limitando le vibrazioni. Nei sistemi di suono a battaglio cadente la resa della campana risulta penalizzata rispetto ai sistemi a battaglio volante anche a causa della notevole predominanza della nota di battuta rispetto alla vibrazione.

L’Effetto Doppler si diversifica in base alla velocità di oscillazione: nei sistemi a battaglio volante le campane oscillano velocemente e quindi l’effetto è più accentuato, al contrario di quanto avviene nei sistemi a battaglio cadente dove l’effetto è diminuito. La diversa velocità di oscillazione può causare variazioni nell’Effetto Doppler anche nell’ambito del medesimo sistema di montaggio.
Un maggiore o minore incasso della campana nel rispettivo ceppo di sostegno accentua o diminuisce l’Effetto Doppler: in una campana maggiormente sporgente l’asse di rotazione è più lontano dal bordo di percussione, l’arco di oscillazione è più ampio, quindi la distanza e la velocità di spostamento della sorgente sonora risultano superiori; al contrario di quanto avviene in una campana meno sporgente. La posizione ideale dell’asse di rotazione corrisponde alla parte superiore delle trecce della campana. Anche l’ampiezza di oscillazione modifica la resa del suono: le condizioni migliori si hanno quando l’arco di oscillazione descritto dalla campana raggiunge i 180°. Al di sotto di tale angolo l’espressività della campana risulta limitata a causa sia della potenza limitata del rintocco che del ridotto spostamento della sorgente sonora; se invece l’angolo di oscillazione supera i 180° la resa può risultare impura a causa dei micro rimbalzi compiuti dal battaglio contro la superficie di battuta.

La differenza qualitativa fra campane in sagoma pesante e leggera risulta più evidente nei sistemi a battaglio volante, dove le caratteristiche di ogni campana vengono esaltate in modo appropriato. Nei sistemi a battaglio cadente, invece, risultano – da un certo punto di vista – avvantaggiate le campane in sagoma leggera, le quali, nonostante le limitazioni imposte dal montaggio, vengono messe nelle condizioni di esprimere buona parte della loro potenziale resa (già per natura intrinseca concentrata più nella nota di battuta che non nella vibrazione). Le campane in sagoma pesante, invece, risultano maggiormente penalizzate, poiché buona parte della loro potenziale resa (contenuta soprattutto nella vibrazione) rimane inespressa. Sia ben chiaro che le campane pesanti risultano in ogni caso superiori alle leggere, ma il divario qualitativo appare notevolmente ridotto rispetto alla realtà delle cose.
Nell’ambito dei sistemi a battaglio cadente si possono osservare alcune sostanziali differenze tra il Sistema Ambrosiano ed il Sistema Veronese. Nel Sistema Ambrosiano l’oscillazione – estremamente lenta – limita al minimo l’Effetto Doppler dovuto allo spostamento della sorgente sonora, mentre la battuta, relativamente dolce, è contraddistinta da micro rimbalzi del battaglio ad intensità decrescente, i quali sostengono a lungo il suono e colmano il divario fra l’intensità della battuta e l’intensità della vibrazione. Nel Sistema Veronese, invece, l’oscillazione è più veloce ed aumenta l’Effetto Doppler, la battuta risulta più potente e puntiforme, ma la successiva vibrazione appare più limitata per intensità e durata.

Originale montatura a slancio: campana “Mörserglocke”, MI2, Ø mm 2400, kg 9820, anno 2000 Grassmayr Innsbruck Collocazione provvisoria della campana sulle montagne di Innsbruck (2001) in attesa del trasferimento a Schwarzach / Odenwald (Germania) -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

TELAIO E CEPPI

Il telaio di sostegno delle campane ed i ceppi sono elementi importanti di risonanza acustica.
Il legno, che fino alla fine del secolo XIX era il materiale costruttivo adottato in modo sistematico, consente una superiore resa sonora rispetto al metallo, poiché il legno stesso è il materiale che meglio di ogni altro favorisce un’equilibrata diffusione delle onde sonore. Il legno, infatti, è per sua natura un materiale isolante in grado di circoscrivere le vibrazioni esclusivamente al vaso sonoro della campana, al contrario del metallo che invece è un perfetto conduttore. Il metallo invece, oltre a trasmettere vibrazioni dirette, può vibrare indirettamente a causa della particolare vicinanza alle campane, e quindi causare influssi negativi sulla resa del suono. L’innesto dei telai in ferro nelle strutture murature del campanile può propagare ulteriori vibrazioni in grado di danneggiare la purezza del suono; tale inconveniente – che invece non si verifica affatto nei telai in legno – può essere limitato mediante la collocazione di opportuni giunti antivibranti in corrispondenza della base di appoggio del telaio.
I telai in legno, inoltre, essendo realizzati con sezioni di materiale nettamente superiori rispetto al metallo, offrono superfici maggiori sulle quali il suono può riflettersi e rifrangersi.

Auna di Sotto / Unterinn (BZ), parrocchiale di S. Lucia Particolare del telaio in legno di sostegno delle campane -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

BATTAGLIO E PUNTO DI BATTUTA

La nota di battuta o nota fondamentale della campana è posizionata esattamente sul bordo di percussione, dove lo spessore del vaso sonoro è massimo. Per ottenere una resa acustica ideale è necessario che il battaglio colpisca con precisione il bordo di percussione, poiché una variazione di altezza anche minima del punto di battuta comporta un sensibile peggioramento nella qualità del suono. Può essere attuato, in fase di montaggio, un minimo rialzo del battaglio, tale che il centro della battuta, rispetto al punto di massimo spessore della campana, risulti più alto di 5 – 10 mm (in base alla dimensione della campana), in vista di un possibile assestamento del cinturone di sospensione.
La percussione è un evento di carattere fisico e dinamico: l’impatto fra i corpi del battaglio e della campana provoca una successiva vibrazione la quale genera il suono. Per una resa acustica ideale è di fondamentale importanza che la vibrazione rimanga i più possibile confinata alla sola campana, senza estendersi al battaglio o ad altri corpi metallici. La qualità del suono, quindi, varia anche in funzione del materiale con cui è costituito il battaglio: il ferro dolce, così come le leghe leggere, sono materiali teneri che presentano vibrazioni limitate e non disturbano la resa del suono, mentre i materiali rigidi come l’acciaio generano vibrazioni dannose. I materiali teneri, inoltre, si conformano in modo ideale con la superficie di battuta sulla campana e riducono al minimo l’usura del vaso sonoro, al contrario dei materiali rigidi che causano percussioni irregolari e accelerano il processo di usura.

Altezza corretta del punto di battuta del battaglio Verona, Cattedrale Santa Maria Assunta campana maggiore LA2 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

RODAGGIO DI UNA CAMPANA NUOVA

Una campana nuova viene collaudata in fonderia al termine delle operazioni di pulitura, in tale occasione si verificano la corretta altezza della nota fondamentale e la precisione della struttura tonale. In seguito al montaggio sul campanile e alla dotazione delle apparecchiature di suono, la nuova campana richiede un periodo di rodaggio perché la sua voce raggiunga l’equilibrio definitivo. Volendo utilizzare un’espressione popolare, potremo dire che la campana “deve farsi”, ed è il medesimo destino che attende ogni strumento musicale di nuova fabbricazione.

Il rodaggio di una campana nuova è caratterizzato dai seguenti due aspetti:

Assestamento del punto di battuta: Il battaglio inizialmente percuote la superficie della campana in modo puntiforme, ed il suono appare disturbato da indefinibili sfumature metalliche. Con il tempo e con l’uso la palla del battaglio si conforma alla campana, la superficie di battuta si dilata fino a raggiungere approssimativamente la dimensione di una moneta, ed il suono diventa progressiva-mente più pulito e stabile. Equilibrio fisico del vaso sonoro: La campana nuova necessita di un certo periodo di tempo per raggiungere il suo equilibrio fisico interno, ovvero per l’assestamento della massa vibrante e consentire quindi un progressivo sviluppo delle varie sorgenti sonore dei toni parziali; più la campana è grande e più il raggiungimento dell’equilibrio fisico del vaso sonoro riveste particolare importanza.

Il periodo di rodaggio è caratterizzato da un progressivo miglioramento nella qualità e nella resa del suono, con un incremento qualitativo più marcato nella fase iniziale e poi via via decrescente fino al raggiungimento di un suono stabile ed equilibrato. Il tempo di rodaggio di una campana nuova dipende essenzialmente dalle sue dimensioni e dalla frequenza del suo utilizzo: in linea di massima il periodo può variare dai 3 ai 6 mesi per le campane medio piccole fino ai 24 – 36 mesi per le campane più grandi.

Verona, esterno della fonderia Cavadini, anno 1922 Il nuovo concerto di sei campane in SIb2 per la parrocchiale di S. Matteo di Asiago (VI) Campana maggiore kg 3100

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RISONANZA DELLA CELLA CAMPANARIA

La struttura muraria del campanile ed in particolare della cella campanaria è un importantissimo elemento di condizionamento della risonanza acustica delle campane. La cella campanaria è una camera di risonanza, nella quale le onde sonore si riflettono più volte e su diverse superfici per poi essere convogliate in direzioni precise, migliorando la resa delle campane il cui suono viene percepito in modo più nitido ed amplificato. In alcuni casi le campane non sono collocate su un campanile vero e proprio, e talvolta possono addirittura essere montate all’aperto su semplici tralicci di sostegno, in questi casi il suono si disperde in tutte le direzioni e la resa risulta fortemente penalizzata. Per fare un paragone musicale, sarebbe quasi come privare le canne di un organo o le corde di un violino delle rispettive casse di risonanza.

Il materiale costruttivo della cella campanaria ha molta importanza, e come già visto nel caso dei telai, sono sicuramente preferibili i materiali isolanti rispetto ai materiali conduttori. Nel caso specifico delle murature, sono migliori il laterizio e la pietra, mentre il cemento armato causa influssi negativi sul suono per effetto della rigidezza strutturale e delle armature metalliche presenti all’interno del getto. Le murature verticali della cella campanaria, anche se discontinue a causa dei finestroni, svolgono un ruolo determinante, e la loro funzione è più rilevante se la superficie muraria chiusa è aumentata rispetto alle aperture.

Per ottenere un effetto di risonanza ideale nella cella campanaria, è fondamentale la presenza di due piani di chiusura orizzontale: uno in basso (il pavimento o piano di calpestio della cella stessa) e uno in alto (il solaio di separazione fra la cella e la cuspide). Il materiale ideale per la realizzazione dei piani di chiusura orizzontale è ancora una volta il legno. In alcune torri, vi sono celle campanarie con il piano di calpestio in legno, con altri piani in legno nei vani inferiori, tale condizione può favorire un ulteriore ammorbidimento del suono ed una parziale estensione della risonanza ad altri ambienti interni della torre. La presenza di volte in muratura favorisce una discreta risonanza, anche se la morbidezza del suono è inferiore rispetto a quella possibile con i piani in legno. Analogamente a quanto già visto per le murature, anche l’impiego del cemento armato per le solette causa influssi negativi sul suono delle campane.

Il suono si espande dal campanile all’ambiente circostante attraverso i finestroni, con modalità che dipendono dal posizionamento dei singoli bronzi nella cella. Una collocazione completamente interna al perimetro murario favorisce una sostanziale uniformità nella diffusione del suono, se invece le campane sono esposte ai finestroni prevalgono i suoni singoli in funzione della direzione di ascolto.

In molte zone alpine, così come nei paesi del Centro e Nord Europa, vengono adottate le caratteristiche persiane sui finestroni delle celle campanarie, costituite da lame in legno inclinate a 45°. Le persiane furono inizialmente introdotte come elemento di protezione dagli agenti atmosferici per gli apparati in legno, tuttavia esse nobilitano la resa delle campane, poichè il suono percepito all’esterno della torre è di tipo indiretto. Le onde acustiche dapprima si riflettono ripetutamente all’interno della cella acquisendo risonanza, e poi fuoriescono rifrangendosi attraverso le persiane; le percussioni dei battagli appaiono più morbide ed il suono si diffonde in modo più uniforme ed equilibrato.
Talvolta le persiane vengono integrate con l’aggiunta di lame interne, più piccole di quelle esterne e fissate perpendicolarmente ad esse, per ottenere effetti di risonanza ancora superiori (DISEGNO 3).

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QUOTA DELLA CELLA CAMPANARIA

La quota di suono di una campana è ovviamente in funzione del campanile che la ospita. Il fattore di diffusività è dato dall’altezza delle campane da terra: una quota elevata consente al suono di diffondersi a notevole distanza, mentre una quota più bassa produce un suono intenso nelle immediate vicinanze della torre ma la distanza di diffusione risulta limitata. L’altezza del campanile, inoltre, deve essere messa in relazione con la zona circostante: l’ambiente urbano, specie se di tipo intensivo, assorbe e riduce l’intensità delle onde sonore in modo superiore rispetto a quanto avviene in aperta campagna, o meglio ancora sulle rive di bacini idrici come laghi o lagune, sulle cui superfici il suono non trova alcun ostacolo alla sua diffusione. Possiamo quindi affermare che l’altezza di una torre campanaria, ai fini di una migliore e vasta diffusione del suono, assume maggiore importanza nell’ambiente urbano, dove la quota delle campane non deve essere valutata rispetto al terreno ma rispetto agli edifici. Nelle zone di collina o di montagna l’altezza di un campanile ha invece un’importanza relativa, poiché la conformazione fisica del territorio convoglia le onde sonore su piani e pendii diversamente inclinati, con risultati molto spesso di grande suggestione.

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DISTANZA DI ASCOLTO DALLA SORGENTE SONORA

Per distanza e posizione di ascolto intendiamo la varietà dei luoghi dai quali è possibile effettuare ascolti e valutazioni critiche sul suono delle campane. Un ascolto interno alla torre campanaria, vicino alle campane, ha valenza scientifica perché consente di determinare con precisione la composizione tonale del suono. Il luogo più vicino alle campane è la cella che le ospita, non si tratta di un posto propriamente adatto per l’ascolto del suono dinamico a causa della grande pressione sonora che vi si genera, e anche se in alcuni casi l’orecchio riesce a sopportare un volume elevato, non è comunque possibile un ascolto critico e ragionato. Nella cella campanaria si effettua invece l’analisi tonale sulle campane ferme (Documenti di Campanologia I. “ACUSTICA DELLA CAMPANA”). In alcuni campanili vi sono ambienti sottostanti la cella campanaria che ben si prestano ad un ascolto ravvicinato, ambienti nei quali il suono si presenta completamente leggibile, a condizione che i colpi dei battagli risultino attutiti. L’ascolto esterno, anche se non finemente dettagliato come quello interno, permette un ascolto realistico e la percezione di una grande varietà di sfumature timbriche. Per elaborare un giudizio di qualità completo e veritiero su una campana o un concerto è necessario effettuare più ascolti e da luoghi diversi, allo scopo di raccogliere molte informazioni ed ottenere una panoramica sonora il più possibile esauriente. Non tutti gli spazi esterni alla torre consentono un ascolto ideale del suono. Innanzitutto è necessaria una visione diretta della cella campanaria per non avere suoni indiretti o riflessi; la distanza minima dalla base del campanile non dovrebbe essere inferiore all’altezza delle campane da terra in modo da determinare un’angolatura di ascolto non superiore ai 45°. Il suono delle campane è parte integrante del paesaggio acustico, e l’ascolto può risultare disturbato da rumori ambientali di vario genere; si dovrebbero quindi cercare, per quanto possibile, spazi dotati di una relativa tranquillità, come strade isolate, giardini, terrazze, chiostri, tenendo sempre presente la necessità della visione diretta della torre. Man mano che ci si allontana dal campanile il suono perde di intensità e di definizione, ma diviene più morbido ed armonioso per effetto del filtro sonoro esercitato dall’aria; l’ubicazione della torre rispetto all’ambiente circostante contribuisce a rendere il suono più o meno suggestivo. La distanza di ascolto permette infine di valutare la tipologia di sagoma di una campana. E’ noto infatti che una campana in sagoma pesante produce un suono più intenso rispetto ad una in sagoma leggera, ma un ascolto troppo ravvicinato non permette di coglierne in modo appropriato le caratteristiche. Generalmente una campana di tipo leggero, se ascoltata da vicino, può talvolta apparire più vivace e brillante rispetto ad una pesante, a causa di un diverso rapporto tra massa e dimensioni, e ad una conseguente minore rigidezza alla vibrazione, ma tale effetto si esaurisce ben presto non appena viene superata una breve distanza di ascolto. Una posizione di ascolto più lontana, invece, favorisce indiscutibilmente la campana di sagoma pesante, per la maggiore incisività e potenza del suono, per la migliore resa dei toni parziali, e per l’intuitiva percezione di una superiore quantità di massa vibrante.



Bibliografia:

H. Drescher, H.G. Rincker	“Frankfurter Glockenbuch” (capitolo “Glocken und technik” )	Frankfurt (D)	1998
W. Ellerhorst	“Handbuch der Glockenkunde”	Weingarten (D)	1957
G. Elpick	“The Craft of the Bellfounder”	Chichester (GB)	1988
Grassmayr	“Grassmayr, glockengiesserei seit 1599”	Innsbruck (A)	2004
K. Kramer	“Glocken und Geläute in Europa”	München (D)	1988
K. Kramer	“Die Glocke und ihr Geläute”	München (D)	1980
Rizzoli – Ricordi	“Enciclopedia della Musica”	Milano (I)	1972
Rüetschi	“Fonderie de cloches H. Rüetschi ”	Aarau (CH)	1968
M. Schilling	“Glocken und Glockenspiel”	Lipsia (D)	1982
D. Schmidt	“Das Nürnberger Glockenbuch”	Norimberga (D)	2003
J. Wernisch	“Glockenkunde von Österreich”	Lienz (A)	2006

Collana “DOCUMENTI DI CAMPANOLOGIA”, autore Matteo Padovani, Verona 2004-2008

Vol. I	“Acustica della campana ed analisi tonale”
Vol. II	“Epoca storica di fusione e forma della campana”
Vol. III	“Tipologia di sagoma”
Vol. IV	"Fattori di condizionamento della resa acustica delle campane"
Vol. V	"Misurazioni tecniche ed elaborazioni matematiche"
Vol. VI	"Il convegno di Limburg e le normative campanologiche mitteleuropee" (con Ivo Radakovich)
Vol. VII	"Giudizio campanologico e criteri di valutazione delle campane"
Vol. VIII	"Sistemi di suono delle campane" (con autori vari)