Percezione ed estetica del suono: natura fisica e armoniche

ACCADEMIA DI BELLE ARTI DI BARI

SOUND DESIGN 1

DOCENTE: GABRIELE PANICO L3 - PERCEZIONE ED ESTETICA DEL SUONO

ANCORA QUALCOSA SUL SUONO

Lo abbiamo definito come un fenomeno fisico associato alla nostra capacità di percepirlo attraverso il senso dell'udito. Per essere più precisi, si tratta di un fenomeno a carattere ondulatorio (onde sonore) che possiamo descrivere come una vibrazione meccanica prodotta da una qualsiasi sorgente sonora, ovvero come onde meccaniche longitudinali (il moto delle molecole attraverso le quali la vibrazione si propaga è parallelo alla direzione verso la quale l'onda stessa si propaga) che si propagano attraverso un mezzo elastico fino a raggiungere e percuotere la membrana del timpano. Questo mezzo può essere l'aria, o l'acqua. L'elasticità è, però, una proprietà generale tanto dei fluidi quanto dei solidi e quindi tale mezzo potrebbe essere anche un metallo, o un qualsiasi altro corpo solido. In linea generale, la velocità del suono è direttamente proporzionale alla densità del mezzo. Ad esempio, il suono si propaga più velocemente nell'acqua (1.437 m/s) che nell'aria (340 m/s)14. Trattandosi di un fenomeno ondulatorio di tipo meccanico, infatti, la propagazione non comporta uno spostamento di materia (ma di energia!). Partendo dalla sua sorgente, la vibrazione sonora si trasmette alle molecole ad essa più vicine facendole oscillare. Da queste, poi, a quelle successive fino a giungere all'orecchio.

COLLANA QUADRIFOGLI Fabrizio Festa MUSICA Suoni, segnali emozioni EDITRICE COMPOSITORI

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PROPRIETA' DEL SUONO: LA FREQUENZA

LA FREQUENZA (o, percettivamente, L'ALTEZZA)

Le principali proprietà fisiche di un suono sono la frequenza, l'ampiezza e lo spettro. In fisica la frequenza indica la tendenza di un fenomeno ad avere un andamento regolare. Nel caso delle onde sonore misura il numero di oscillazioni dell'onda nel tempo, ovvero ci dice quante vibrazioni compie la sorgente sonora (ad esempio, una corda) in un secondo. La frequenza si misura in Hertz (Hz). Quanto più rapida è l'oscillazione (o maggiore è il numero delle vibrazioni) tanto più acuto ci apparirà il suono all'ascolto (e viceversa). Di conseguenza, dal punto di vista della percezione definiremo altezza di un suono la sua frequenza. L'uomo ha un campo limitato di percezione delle frequenze. Gli estremi si trovano tra i 20 Hz e i 20.000 Hz, limiti che definiscono la soglia dell'udibile e al di là dei quali si parla di infra o ultrasuoni.

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PROPRIETA' DEL SUONO: L'AMPIEZZA

L'AMPIEZZA (o, percettivamente, L'INTENSITA')

L'ampiezza descrive il valore massimo della variazione di un'onda nella sua oscillazione. Tale valore determina, dal punto di vista della percezione, l'intensità del suono (il suo volume).

70 10000000 60 1000000 Maggiore è l'ampiezza, maggiore è l'intensità. Il rapporto tra l'ampiezza e l'intensità non è però descrivibile con la stessa semplicità di quello tra frequenza e altezza. Frequenza e altezza sono due grandezze omogenee rapportabili in modo lineare. 50 100000 40 10000 30 1000 Invece, ampiezza e intensità, pur essendo grandezze anch'esse omogenee, stanno tra loro in un rapporto logaritmico: all'aumentare di dieci volte dell'ampiezza di un suono corrisponde una percezione pari al doppio della sua intensità. 20 100 10 10 0 1 -10 0.1 -20 0.01 -30 0.001 -40 0.0001 Esempio di ascolto in una discoteca e nel nostro salone di casa o nella nostra camera. -50 0.00001 -60 0.000001 -70 0.0000001 -80 0.00000001 -90 0.000000001 -100 0.0000000001 Tale rapporto viene definito livello d'intensità acustico e la sua unità di misura è il Decibel (Db): per convenzione internazionale si è fissata in 0 Db la Soglia Minima di Udibilità, fino ad arrivare all'intervallo 120-140 Db che è la Soglia del Dolore.

Bertin Mornings X Liquid Tromm FILE PLAY SOUND DESIGN 1 ? Gabriele Panico news 10 Log X 100 90 80 X 10000000000 1000000000 100000000 Ovvero, se aumentiamo di dieci volte l'ampiezza di un suono, il suo volume ci sembrerà raddoppiato. Da un punto di vista (o, meglio, di ascolto) percettivo abbiamo la necessità di misurare non tanto l'ampiezza fisica di un suono bensì il rapporto tra questa e ciò che effettivamente sentiamo.

RELAZIONE TRA FREQUENZA E INTENSITA'

LO SPETTRO

Esiste una relazione tra frequenza e intensità. La sensibilità dell'orecchio non è uguale per tutte le frequenze incluse nello spettro dell'udibile. In certo senso, il nostro orecchio è 'tarato sulla voce'. Infatti, le frequenze che può percepire con maggiore intensità sono quelle del parlato intorno ai 1000 Hz. La percezione dell'intensità è, dunque, in funzione della frequenza. Da ciò ne segue:

1. che l'orecchio tende a percepire con maggiore evidenza le frequenze medie, quelle appunto intorno ai 1.000 Hz;
2. che se voglio far sentire certe frequenze, in particolare quelle basse, sarò costretto ad aumentare la loro intensità;
3. che suoni d'intensità e frequenza diversi vengono percepiti nella stessa maniera. Ad esempio, un suono con intensità di 10 Db e con frequenza di 1000 Hz sarà udito con ugual volume di un suono con intensità pari a 75 Db e con frequenza di 20 Hz.

Lo spettro sonoro, infine, viene percepito come il timbro, ovvero quella caratteristica che distingue un dato suono da un altro, ad esempio quello di un flauto da quello di un violino, o la voce di una persona da quella di un'altra. Quindi, traducendo dalla fisica alla percezione del suono:

Fisica Percezione Frequenza Altezza Ampiezza Intensità Spettro sonoro Timbro volume

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SUONI PURI E SUONI COMPLESSI

LA FONDAMENTALE E GLI ARMONICI

Un suono puro, un suono costituito cioè da una singola onda sonora, però, non esiste in natura, né lo si può ottenere con gli strumenti musicali tradizionali. Neppure il suono di un diapason è effettivamente puro. Un suono puro può essere generato so- lo con strumenti elettronici (sintetizzatori) o con un computer (attraverso la generazione numerica dell'onda). Nella realtà i suoni risultano costituiti da una sovrapposizione di suoni puri (singole onde sonore) che si propagano nello spazio e si evolvono nel tempo in maniera spesso totalmente diversa da quanto farebbe una singola onda sonora. Tale sovrapposizione è costituita da un suono, che chiamiamo fondamentale, quello con la frequenza più bassa (e che perciò definisce anche l'altezza di quel medesimo suono), e da suoni puri di frequenza più alta che chiamiamo armoniche superiori o ipertoni. La forma complessiva di un'onda sonora è data dall'ampiezza delle sue singole componenti (suono fondamentale più armoniche) e dalle relazioni di fase tra di loro, ovvero da quanto ciascuna di queste è sincronizzata con l'altra. Le onde di cui stiamo parlando sono le cosiddette onde sinusoidali, onde cioè che posseggono un unico movimento oscillatorio e che, proprio per questa ragione, possono essere rappresentate matematicamente attraverso una funzione sinusoidale. Un'ipotetica (o artificiale) sinusoide pura non avrebbe, o non ha (se generata artificialmente), armoniche. È importante osservare che esiste un rapporto preciso tra il suono fondamentale e le sue armoniche. Le frequenze di queste ultime sono multipli interi della frequenza del suono fondamentale. Nel caso di una sinusoide che oscilli a una frequenza di 100 Hz (fondamentale), le sue armoniche oscilleranno a 200, 300, 400, 500 Hz e così via. Tali armoniche sono chiamate: prima armonica, seconda armonica, terza armonica, ecc. Un suono così costituito prende il nome di suono complesso. Questo tipo di suoni sono quelli che percepiamo nella realtà, che vengono prodotti sia dagli strumenti musicali sia dalla voce.

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CALCOLO DELLA FONDAMENTALE E DEGLI ARMONICI

Data la convenzionale denominazione dei suoni su pentagramma:

℮ T -℮ DO RE MI FA SOL LA SI DO RE MI FA SOL LA

Possiamo descrivere questa sovrapposizione anche disponendola su un pentagramma. Se assegniamo il valore 1 al suono fondamentale, le armoniche saranno costituite dai multipli interi di 1 in progres- sione aritmetica (nell'esempio qui sotto assumiamo che il suono fondamentale sia Do):

Le armoniche disposte su un pentagramma. (crescente) (crescente) O O ecc. O O O 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Se voglio sapere quando ritroverò la stessa nota, ma a distanza di un'ottava, sarà sufficiente moltiplicare per 2 il numero armonico assegnato a quella nota. Al Do corrispondono i numeri 1, 2, 4, 8 e così via. Al Sol i numeri 3, 6, 12, mentre ai Mi 5, 10 e a seguire. Se invece sommo i numeri corrispondenti a due occorrenze consecutive di una stessa nota, ottengo la posizione della sua quinta. Ad esempio, Do 1+ Do 2 = Sol 3, oppure Sol 3 + Sol 6 = Re 9.

Berlin Mornings X Liquid Tromme FILE PLAY SOUND DESIGN 1 ? Gabriele Panico O O O

SUONI ARMONICI

L'orecchio percepisce tale sovrapposizione come se fosse un suono unico, risultante dalla fusione di tutte le sue armoniche e che ha per altezza la frequenza del suono fondamentale. Di un suono di questo tipo si dice che ha un carattere armonico. La rappresentazione di un suono complesso si chiama spettrogramma o spettro. Il fatto che l'orecchio percepisca un suono complesso armonico come unitario non vuol dire che non distingua le sue singole componenti. Al contrario, proprio la capacità di distinguere le armoniche è quella che ci mette in grado d'individuare un timbro da un altro, ovvero un flauto da una chitarra, o le diverse voci. Le armoniche, infatti, non hanno tutte la medesima ampiezza e tali ampiezze differiscono da suono fondamentale a suono fondamentale, da strumento a strumento, da voce a voce. È la differenza nell'ampiezza delle armoniche a rendere possibile il riconoscimento di ciascuno timbro, indipendentemente dal fatto che ciascuno strumento intoni la stessa nota con la medesima intensità. Quindi, possiamo dire che l'orecchio compie una vera e propria analisi spettrale riconoscendo la frequenza, il numero e le diverse ampiezze del suono fondamentale e delle sue armoniche. Mentre la percezione di altezza e intensità è possibile solo all'interno di determinate soglie, la varietà dei timbri è pressoché infinita e non ci sono limitazioni alla nostra capacità di distinguere un timbro dall'altro, anche quando non ne abbiamo fatto esperienza in precedenza. In altre parole, anche se il timbro di un suono si presenta come affatto nuovo, come mai ascoltato prima, questo non c'impedisce di riconoscerlo nella sua "individualità" e di distinguerlo da tutti gli altri.

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