Appunti di Comunicazione Musicale

Appunti di comunicazione musicale

Corso di laurea in scienze e tecnologie multimediali (Pordenone)

Acustica

Il sistema digitale di rappresentazione si basa su una sequenza di cifre binarie (0,1). Acustica è la scienza dei suoni, necessaria per determinare queste grandezze.

La natura del suono

Essa è di tipo ondulatorio: onde meccaniche che trasportano energia lontano dalla sorgente sonora, che è un oggetto in vibrazione. Ciò che viaggia è un segnale.

• Vibrazione di un oggetto o di una sua parte
• Successione di compressioni e rarefazioni nel mezzo dell’ambiente circostante (acqua, aria…) ogni oggetto sulla sua traiettoria vibra.
• Una volta che l’onda è passata, ogni cosa torna nella posizione originale.

• Onde longitudinali: l’asse lungo il quale avviene la vibrazione è lo stesso della direzione di propagazione dell’onda (molla).
• Onde trasversali: l’asse della vibrazione è perpendicolare alla direzione di propagazione dell’onda (fune).
• Il segnale sonoro è un’onda longitudinale, poiché la sorgente sonora vibra nella stessa direzione di propagazione del suono (altoparlante).

Produzione del suono

All’origine del suono vi è sempre una vibrazione. Tutte le sorgenti sonore vibrano. Ogni vibrazione completa è detta ciclo.

• Moto oscillatorio: si ha quando una particella oscilla (o vibra) intorno ad una posizione di equilibrio.
• Moto armonico semplice: si ha quando la forza che riporta l’oggetto nella posizione di riposo è proporzionale allo spostamento dell’oggetto (pendolo/massa attaccata ad una molla).

Diapason: Strumento che genera una nota standard. È costituito da una forcella di acciaio dotata di manico. Può trasmettere vibrazioni ad un altro corpo per potenziare l’intensità del suono emesso. La frequenza alla quale oscilla, più comunemente, è 440 Hz, corrispondente al LA della quarta ottava del pianoforte.

Rappresentazione nel dominio del tempo

Caratteristiche dell’oscillazione nel tempo (onda sinusoidale):

• Ampiezza dell’oscillazione: maggiore è la distanza percorsa dalla particella allontanandosi dalla posizione di equilibrio, maggiore è l’intensità sonora. Distanza Ampiezza massima dalla posizione di equilibrio (in metri).
• Frequenza: velocità con cui la particella oscilla, si misura con il numero di cicli che la particella completa nell’unità di tempo. Maggiore è la frequenza, più acuto è un suono.
• Periodo dell’oscillazione: è l’inverso della frequenza (T=1/f). È il tempo che impiega l’onda a completare un ciclo di vibrazione. Periodi lunghi corrispondono a bassa frequenze, periodi brevi corrispondono ad alte frequenze.
• Per calcolare la frequenza occorre sapere quanti cicli (e frazioni di ciclo) sono stati completati in un secondo (Hz – Hertz). Un ciclo si considera completato tutte le volte che un segnale si presenta nella stessa fase.
• Fase: indica un punto preciso in un ciclo di segnale. È misurata in gradi di differenza tra le onde. Se due o più onde hanno la stessa frequenza e raggiungono il massimo nello stesso istante, allora le onde si dicono in fase. Se una è al minimo e l’altra è al massimo, le due onde si dicono in opposizione di fase (differenza di fase di 180°).
• Lunghezza d’onda: è la distanza tra due punti identici in cicli adiacenti di un segnale. Nel caso delle onde sonore è la distanza tra due particelle d’aria che si trovano nella stessa fase, in cicli adiacenti. Si misura in metri e centimetri. È inversamente proporzionale alla frequenza.
• Forma d’onda: non è obbligatorio che un segnale abbia un andamento sinusoidale. I segnali in natura hanno un andamento molto complesso.

Ampiezza

L’ampiezza di un suono viene misurata in un certo punto dello spazio interessato al passaggio dell’onda. Le particelle d’aria sulla traiettoria dell’onda oscillano rispetto alla posizione di equilibrio: maggiore è l’energia trasportata dall’onda, maggiore sarà lo spostamento della particella d’aria. Si misura in decibel (dB).

• La pressione sonora dell’aria dovuta alla compressione e rarefazione delle particelle (Livello di pressione sonora – Sound Pressure Level SPL).
• L’intensità dovuta all’energia trasportata dall’onda sonora (Livello d’intensità – Sound Intensity Level SIL).

Pressione sonora

La misura dell’ampiezza di pressione prende in esame la variazione di pressione dell’aria rispetto alla pressione atmosferica dovuta ad un’onda sonora.

Silenzio puro. È una costante. Pressione atmosferica: pressione a cui siamo abitualmente sottoposti dall’aria 100000 Newton/m².

Pressione: è la forza applicata su una superficie e quindi viene misurata come la forza per superficie unitaria (p=F/S). Per misurare l’ampiezza della pressione di un’onda sonora si considera la variazione media della pressione rispetto alla pressione atmosferica. La media dei valori positivi e negativi tende però a zero (a causa della successione di compressioni e rarefazioni). Si calcola quindi la pressione quadratica media, ovvero la media dei quadrati delle pressioni che, essendo tutti positivi, non va a zero. In seguito si ricava la radice quadrata (RMS = Root Mean Square, radice media dei quadrati), la quale è un buon indicatore dei volumi percepiti.

Si inserisce poi una scala logaritmica, basata sul rapporto tra due suoni e misurata in decibel. La scala decibel è una scala relativa, nella quale un suono viene misurato in rapporto ad un suono di riferimento.