Audio e mixaggio - Appunti

Altezza e Intensità

È noto che una parte degli studi di acustica si è incentrata sullo studio degli strumenti musicali; meno conosciuto è il fatto che, ad essere studiati, sono i fenomeni denominati come "inquinamento acustico" che, oramai soprattutto nelle città, fanno parte della più ampia serie di fenomeni di inquinamento ambientale.

Sia per chi è interessato alla musica, sia chi studia i problemi relativi alla presenza di rumori molesti o eccessivi per l'orecchio umano, utilizza due grandezze per meglio studiare i fenomeni in questione:

• l'altezza del suono
• l'intensità

Il suono che noi percepiamo è la sensazione che nasce per mezzo dell'orecchio umano quando viene stimolato da un'onda acustica. La frequenza (che nel caso del suono è in diretta relazione con la percezione dell'altezza) e l'intensità (che è in diretta relazione con il cosiddetto...

"volume" del suono) sono delle caratteristiche dell'onda sonora particolarmente collegate alle sensazioni uditive.

ALTEZZA DEL SUONO
L'altezza è quella caratteristica del suono che permette di distinguere un suono acuto da uno grave. Dipende in massima parte dalla frequenza ma anche dalla intensità. L'orecchio umano percepisce solo i suoni che vanno da 20 a 20.000 vibrazioni al secondo. Al di sotto abbiamo gli infrasuoni, al di sopra gli ultrasuoni. Il sonar, ma anche i delfini ed i pipistrelli percepiscono gli ultrasuoni mentre gli elefanti percepiscono gli infrasuoni.

IL SUONO IN MUSICA
In musica, la gamma dei suoni spazia, dal do grave che ha circa 65 vibrazioni semplici al secondo al do acuto che ha 8276 vibrazioni semplici. La voce umana ha un registro (detto anche spettro) più limitato. Per calcolare l'altezza dei suoni, è stato scelto come punto di riferimento il La che si può ottenere per

esempio attraverso un diapason. La frequenza del diapason è stata determinata da diversi congressi: nel 1885, al Congresso di Vienna, si stabilì che il La corrispondesse a 870 vibrazioni semplici che, a loro volta, corrispondevano a 435 vibrazioni doppie. Ora invece il valore di riferimento è 440 vibrazioni doppie, quindi 880 semplici.

Il suono e le sue caratteristiche

INTENSITÀ DEL SUONO

Il rumore fatto da un martello pneumatico è molto più forte del canto di una colomba. L'intensità è quella grandezza che ci permette di distinguere fisicamente questa osservazione. Questa grandezza fisica determina quello che viene comunemente chiamato "volume" di un suono.

E passa attraverso l'area A nel tempo t, si definisce intensità I di un'onda che Se l'energia trasporta energia la quantità:

I = E/At Ricordando che la potenza è data dal rapporto fra una Energia ed un tempo la precedente relazione

Il testo formattato con i tag HTML sarebbe il seguente:

può essere così riscritta: I=P/A dove con P è indicata la potenza. Inoltre è comune osservare che, quando ascoltiamo una persona che parla, notiamo che il volume diminuisce a mano a mano che ci si allontana dalla sorgente. Questo sta a significare che l'intensità diminuisce all'aumentare della distanza. Se la sorgente è a una certa distanza r si ha che: I=P/4πr².

Nello studio del suono, il volume è misurato anche attraverso il livello di intensità di un'onda. Indicato con il simbolo β, il livello di intensità è definito nel seguente modo: β=10 log (I/I0), dove con log si indica il logaritmo in base 10 e con I0 la più debole intensità di suono che si possa udire. Anche se il valore che si ottiene è un numero, si usa, per motivi storici, chiamare questa grandezza bel. In realtà, l'unità utilizzata è il decibel (dB), che corrisponde a 1/10 di bel.

TIMBRO DEL

SUONO
Il timbro è una caratteristica del suono che permette di distinguere un suono da un altro suono e dipende dalla natura del corpo che emette il suono e dalla forma delle vibrazioni che, a sua volta, dipende dalla sovrapposizione delle onde sinusoidali caratterizzate dai suoni fondamentali e dai loro armonici.
La scomposizione di un suono nelle proprie componenti sinusoidali fondamentali è detta analisi in frequenza. Le frequenze vengono misurate in Hz, ovvero oscillazioni al secondo.
Le armoniche di un suono sono suoni con frequenze che sono multipli interi del suono principale. Nella musica, tanto più un suono è composto da diverse componenti, tanto più esso risulta complesso: si va dal suono di un flauto dolce, composto dalla fondamentale e da pochissime armoniche, al suono degli strumenti ad arco, composto da moltissime frequenze armoniche secondarie. Tanto più le frequenze secondarie che si sovrappongono alla principale non sono armoniche.(ovvero hanno frequenze che non sono multipli interi della fondamentale), tanto più ci si avvicina al rumore. Il suono e le sue caratteristiche Si può dire che il timbro rappresenta la carta d'identità del suono. Per convincersene facciamo suonare, per esempio, ad un violino e a un pianoforte la stessa nota alla stessa ampiezza. Questi due suoni quindi avranno la stessa altezza, la stessa intensità ma un timbro, e quindi un'identità, differente. In figura riportiamo un esempio di onda di uno strumento musicale. È interessante notare le varie componenti dell'onda. Nel 1701 il francese Sauveur, studiando le vibrazioni di una corda, intuì che qualsiasi suono in realtà è formato da una somma di onde elementari chiamate sinusoidi o armoniche. E questa scoperta venne formalizzata, verso la fine del '700, dal matematico J. B. Fourier che ne ricavò un celebre teorema che porta il suo nome. In base a questo teorema

Si vede che il timbro di un suono in effetti dipende dalla quantità e dall'ampiezza delle sinusoidi che contiene, così come il sapore di una pietanza dipende dagli ingredienti che usiamo per prepararla.

Il teorema di Fourier afferma che qualunque funzione periodica di periodo T, che è lo stesso, di frequenza f, continua e limitata può essere rappresentata mediante una somma di funzioni sinusoidali pure di opportuna ampiezza e di frequenza multipla della frequenza fondamentale.

Rappresentazione delle onde periodiche nel dominio della frequenza

Il teorema di Fourier ci fornisce uno strumento formidabile per una rappresentazione sintetica delle funzioni periodiche: anziché disegnare il grafico della funzione periodica è più efficace rappresentarne direttamente il contenuto spettrale mediante spettrogrammi, cioè tramite un sistema di assi cartesiani avente in ascissa le frequenze delle armoniche (tutte multiple della frequenza della

fondamentale) e in ordinata l'ampiezza di ciascuna armonica.

Nella figura sono rappresentati il grafico e il contenuto spettrale di un suono costituito dalla sovrapposizione (somma) di tre parziali armoniche.

Il suono e le sue caratteristiche

Grafico nel dominio del tempo

Grafico nel dominio delle frequenze (spettro)

RIFRAZIONE

Il suono è un'onda, e come tale è soggetto al fenomeno della rifrazione. Ciò significa, che l'onda sonora cambia direzione di propagazione quando attraversa regioni in cui si propaga con diverse velocità.

Naturalmente si ha rifrazione anche al passaggio del suono tra mezzi diversi. Per poter calcolare con precisione il cambiamento di direzione bisogna conoscere nel dettaglio come cambia la velocità del suono al variare delle proprietà e della natura del mezzo. Per questo si rimanda all'apposita sezione velocità del suono, mentre, nelle sezioni seguenti, esaminiamo qualitativamente alcune situazioni in cui la

Rifrazione del suono gioca un ruolo importante. La rifrazione è il cambiamento di direzione che un'onda subisce a causa del cambiamento della sua velocità di propagazione. In un mezzo omogeneo ideale le onde si propagano in linea retta. Ad esempio la luce nel vuoto, o il suono in un solido omogeneo all'equilibrio. La rifrazione è una deviazione dalla propagazione rettilinea, e può essere causata dal fatto che le proprietà del mezzo cambiano da un luogo all'altro. Una situazione in cui è particolarmente facile visualizzare il fenomeno è quella in cui le proprietà del mezzo cambiano all'improvviso in modo netto. Questo accade tipicamente alla superficie che separa due mezzi diversi.

Il suono e le sue caratteristiche. Un altro fenomeno che interviene sul comportamento delle onde sonore è la diffrazione del suono. Diffrazione deriva dal latino "diffractus" che significa rompere. Ma si può rompere un suono?

cerchiamo di spiegarlo.
Diffrazione del suono.
La diffrazione del suono è quel fenomeno che esemplifica la rottura dell'onda del suono all'incontrare di un ostacolo. Successivamente l'onda acustica si ricompone sparpagliandosi al di là dell'intralcio o in certi casi rimane inalterata. Un suono non modifica il proprio fronte d'onda se la fenditura è più grande. Nel caso precedente si avvertirà un'ombra del suono, che si rigenererà in onde sonore più piccole. La fenditura piccola renderà il fronte dell'onda sonora in maniera sferica. Proseguirà in maniera omnidirezionale (a forma sferica). Quando l'onda sonora deve passare per un corpo semipiano più piccolo di essa (parliamo di una bassa frequenza), essa si rigenera come l'ostacolo non fosse esistito. Al contrario quando parliamo di un'alta frequenza l'ostacolo riesce a far creare una zona d'ombra del suono. Frequenze differenti,