Il Suono
Il suono è generato dalla vibrazione di un corpo che crea delle zone di compressione e rarefazione delle particelle nell''aria (o altro mezzo di propagazione) circostante, quindi non è altro che movimento (pertanto energia cinetica).
Ciò che ci fa percepire il suono è il nostro sistema uditivo che, stimolato dalla vibrazione, ci da la sensazione "uditiva".
Le onde sonore si propagano in maniera sferica intorno al punto di origine (fonte) e le successioni di compressioni e rarefazioni si alnternano lungo l'asse longitudinale (es. bidimensionale: sasso gettato nell’acqua).
Lunghezza d'onda , Periodo , Frequenza
La distanza tra due zone di compressione o di rarefazione è detta lunghezza d'onda λ e vale
λ = c / f
dove "c" è la velocità del mezzo di propagazione (≅340 m/s nel caso dell'aria a 20°C) e f è la frequenza.
Il periodo T è il tempo impiegato per coprire la distanza λ , quindi è il tempo che trascorre tra due zone di pressione o depressione ed è definito come l'inverso della frequenza
T = 1 / f
la frequenza (Hz), definita come il numero di periodi/ cicli nell'unità di tempo (1s) , varrà:
f = 1 / T
inoltre poichè λ = c / f si può dire che
f = c / λ
e
T = λ / c
La banda di frequenze udibili dall'uomo va mediamente dai 20 ai 20 000 hz , in questo range di frequenze ci sono onde la cui lunghezza va dai 1.7cm ai 17m infatti:
f : 20 Hz 1000 Hz 20 000 Hz
T = 1 / f : 50 ms 1 ms 0,05 ms
λ = c / f : 17 m 0.34 m 0.017 m
Pressione ed intensità
Nel suo cammino un’onda sonora aggiunge e sottrae la propria pressione a quella dell’aria circostante, la periodicità del susseguirsi di queste pressioni / depressioni ci informa sulla frequenza ( pitch ) del segnale e la loro l’ampiezza ci da informazioni sul livello sonoro percepito. Poichè si tratta di pressione , il livello si misura in Pascal (Pa).
Vicino alla sorgente è concentrata la potenza acustica (W) che si distribuisce su sfere di dimensione sempre crescente man mano che l’onda procede ( perche si propaga in maniera sferica). Ciò corrisponde alla potenza irradiata per unità di superficie e si definisce intensità del suono Is :
dove W è la potenza acustica e il denominatore è la superficie della sfera di raggio r.
L’intensità sonora pertanto è inversamente proporzionale alla distanza dalla sorgente, ovvero diminuisce con il quadrato di tale distanza.
Fase di un’onda sonora
La fase indica l’istante iniziale con cui l’onda parte
Poichè in natura le onde si sommano tra loro, la fase ha ruolo decisivo sul suono risultante. Prendiamo per esempio due onde con la stessa frequenza e ampiezza ma con fase opposta ( in controfase ):
sommandosi le due onde su annulleranno, quindi non verrà percepito alcun suono.
I suoni in natura
Fino ad ora sono stati presentati solo suoni puri , ovvero formati da un’unica componente sinusoidale. In realtà in natura la situazione si complica, infatti esistono solamente suoni complessi che sono la somma di suoni puri. I suoni complessi si distinguono in due tipologie in base al loro livello di organizzazione: periodici e non periodici. I primi (pitched sounds) sono suoni altamente organizzati e hanno un’altezza determinata ; i secondi (unpitched sounds) sono suoni non organizzati e hanno un’altezza indeterminata ( una via di mezzo tra questi dui tipi di suoni complessi è rappresentato dalle campane ).
Quando suoniamo una nota su un pianoforte non viene generata solamente la frequenza della nota suonata , infatti la vibrazione di quella corda genererà tante sinusoidi e quindi un suono complesso. Poichè è il caso di un suono periodico vale il Teorema di Fourier , il quale afferma che ogni suono complesso è la somma di suoni puri e nel caso il suono sia periodico le frequenze che lo compongono sono multipli interi della frequenza percepita , ovvero la freq. fondamentale.
Per fondamentale si intende la componente con la frequenza più bassa, i multipli interi di tale frequenza vengono detti armonici ( i multipli non interi vengono chiamati parziali)
Quindi se per esempio suoniamo un LA centrale di un pianoforte verranno generate frequenze multiplipe di 880 Hz:
Il profilo composto dalle componenti e relative ampiezze di un suono ci dà lo spettro del suono.
Note più basse hanno più armonici e pertanto spettri più ricchi ( e viceversa).
Negli accordi in realtà si aggiungono pochi armonici perchè molti erano già presenti nella nota singola.
Il timbro è dato dalla pesatura della fonfamentale , degli armonici e delle parziali.
L’ oboe è lo strumento di riferimento quando si accorda perchè ha un timbro composto da soli armonici pari, questo fa si che contiene più volte la fondamentale.
Nel caso della voce le zone nello spettro che hanno maggiore intensità vengono chiamate formanti e dipendono dalla conformità del viso e fisica.
Il suono è generato dalla vibrazione di un corpo che crea delle zone di compressione e rarefazione delle particelle nell''aria (o altro mezzo di propagazione) circostante, quindi non è altro che movimento (pertanto energia cinetica).
Ciò che ci fa percepire il suono è il nostro sistema uditivo che, stimolato dalla vibrazione, ci da la sensazione "uditiva".
Le onde sonore si propagano in maniera sferica intorno al punto di origine (fonte) e le successioni di compressioni e rarefazioni si alnternano lungo l'asse longitudinale (es. bidimensionale: sasso gettato nell’acqua).
Lunghezza d'onda , Periodo , Frequenza
La distanza tra due zone di compressione o di rarefazione è detta lunghezza d'onda λ e vale
λ = c / f
dove "c" è la velocità del mezzo di propagazione (≅340 m/s nel caso dell'aria a 20°C) e f è la frequenza.
Il periodo T è il tempo impiegato per coprire la distanza λ , quindi è il tempo che trascorre tra due zone di pressione o depressione ed è definito come l'inverso della frequenza
T = 1 / f
la frequenza (Hz), definita come il numero di periodi/ cicli nell'unità di tempo (1s) , varrà:
f = 1 / T
inoltre poichè λ = c / f si può dire che
f = c / λ
e
T = λ / c
La banda di frequenze udibili dall'uomo va mediamente dai 20 ai 20 000 hz , in questo range di frequenze ci sono onde la cui lunghezza va dai 1.7cm ai 17m infatti:
f : 20 Hz 1000 Hz 20 000 Hz
T = 1 / f : 50 ms 1 ms 0,05 ms
λ = c / f : 17 m 0.34 m 0.017 m
Pressione ed intensità
Nel suo cammino un’onda sonora aggiunge e sottrae la propria pressione a quella dell’aria circostante, la periodicità del susseguirsi di queste pressioni / depressioni ci informa sulla frequenza ( pitch ) del segnale e la loro l’ampiezza ci da informazioni sul livello sonoro percepito. Poichè si tratta di pressione , il livello si misura in Pascal (Pa).
Vicino alla sorgente è concentrata la potenza acustica (W) che si distribuisce su sfere di dimensione sempre crescente man mano che l’onda procede ( perche si propaga in maniera sferica). Ciò corrisponde alla potenza irradiata per unità di superficie e si definisce intensità del suono Is :
dove W è la potenza acustica e il denominatore è la superficie della sfera di raggio r.
L’intensità sonora pertanto è inversamente proporzionale alla distanza dalla sorgente, ovvero diminuisce con il quadrato di tale distanza.
Fase di un’onda sonora
La fase indica l’istante iniziale con cui l’onda parte
Poichè in natura le onde si sommano tra loro, la fase ha ruolo decisivo sul suono risultante. Prendiamo per esempio due onde con la stessa frequenza e ampiezza ma con fase opposta ( in controfase ):
sommandosi le due onde su annulleranno, quindi non verrà percepito alcun suono.
I suoni in natura
Fino ad ora sono stati presentati solo suoni puri , ovvero formati da un’unica componente sinusoidale. In realtà in natura la situazione si complica, infatti esistono solamente suoni complessi che sono la somma di suoni puri. I suoni complessi si distinguono in due tipologie in base al loro livello di organizzazione: periodici e non periodici. I primi (pitched sounds) sono suoni altamente organizzati e hanno un’altezza determinata ; i secondi (unpitched sounds) sono suoni non organizzati e hanno un’altezza indeterminata ( una via di mezzo tra questi dui tipi di suoni complessi è rappresentato dalle campane ).
Quando suoniamo una nota su un pianoforte non viene generata solamente la frequenza della nota suonata , infatti la vibrazione di quella corda genererà tante sinusoidi e quindi un suono complesso. Poichè è il caso di un suono periodico vale il Teorema di Fourier , il quale afferma che ogni suono complesso è la somma di suoni puri e nel caso il suono sia periodico le frequenze che lo compongono sono multipli interi della frequenza percepita , ovvero la freq. fondamentale.
Per fondamentale si intende la componente con la frequenza più bassa, i multipli interi di tale frequenza vengono detti armonici ( i multipli non interi vengono chiamati parziali)
Quindi se per esempio suoniamo un LA centrale di un pianoforte verranno generate frequenze multiplipe di 880 Hz:
Il profilo composto dalle componenti e relative ampiezze di un suono ci dà lo spettro del suono.
Note più basse hanno più armonici e pertanto spettri più ricchi ( e viceversa).
Negli accordi in realtà si aggiungono pochi armonici perchè molti erano già presenti nella nota singola.
Il timbro è dato dalla pesatura della fonfamentale , degli armonici e delle parziali.
L’ oboe è lo strumento di riferimento quando si accorda perchè ha un timbro composto da soli armonici pari, questo fa si che contiene più volte la fondamentale.
Nel caso della voce le zone nello spettro che hanno maggiore intensità vengono chiamate formanti e dipendono dalla conformità del viso e fisica.
L’ inviluppo (ADSR)
L’ inviluppo è uno degli aspetti fondamentali in grado di rendere un suono più o meno interessante ,ed è importante per il riconoscimento di uno strumento. Con questo termine si intende l’ evoluzione dell’ampiezza del segnale nel tempo, tale andamento si può dividere in 4 momenti principali:
1 - Attack ( Attacco ): il segnale parte da ampiezza minima e cresce fino a raggiungere il punto di massima intensità. E’ la parte più importante per riconoscere uno strumento, ed è il momento di maggior transitorietà e dinamicità;
2 - Decay ( Decadimento ) : l’ampiezza decresce fino a che non raggiunge un punto in cui inizia a mantenersi costante;
3 - Sustain ( Sostegno ) : resta costante per un certo periodo;
4 - Release ( Rilascio ) : l’ampiezza decresce fino ad estinguersi.
L’ inviluppo è uno degli aspetti fondamentali in grado di rendere un suono più o meno interessante ,ed è importante per il riconoscimento di uno strumento. Con questo termine si intende l’ evoluzione dell’ampiezza del segnale nel tempo, tale andamento si può dividere in 4 momenti principali:
1 - Attack ( Attacco ): il segnale parte da ampiezza minima e cresce fino a raggiungere il punto di massima intensità. E’ la parte più importante per riconoscere uno strumento, ed è il momento di maggior transitorietà e dinamicità;
2 - Decay ( Decadimento ) : l’ampiezza decresce fino a che non raggiunge un punto in cui inizia a mantenersi costante;
3 - Sustain ( Sostegno ) : resta costante per un certo periodo;
4 - Release ( Rilascio ) : l’ampiezza decresce fino ad estinguersi.