Christopher Kent Mineman - Didattica in rete

Nel caso di un suono periodico (cioè di un suono di altezza fissa), le componenti sono ARMONICHE, cioè le loro frequenze sono tutte multiple intere della frequenza fondamentale.

COMPOSIZIONE DI ARMONICHE

Un qualsiasi suono periodico può essere espresso mediante somma di suoni elementari. Ciò viene espresso matematicamente dal TEOREMA DI FOURIER che ci fornisce gli strumenti per determinare la ampiezza di ciascuna componente (armonica) di un segnale periodico.

Il nostro orecchio può percepire come suono qualunque vibrazione dell'aria, purché la sua frequenza sia compresa entro limiti ben determinati, da circa 20 Hz a 20000 Hertz. Al di sotto si ha la zona degli I N F R A S U O N I al di sopra si ha quella degli U L T R A S U O N I

Il nostro udito non è ugualmente sensibile ai cambiamenti di frequenza, o meglio, la corrispondenza fra frequenza e altezza percepita non è LINEARE, ma invece LOGARITMICA. Questo significa che l'orecchio non percepisce tanto le DIFFERENZE di frequenza, quanto i loro RAPPORTI. Per esempio, l'intervallo di ottava corrisponde a un raddoppio di frequenza.

Nella musica occidentale viene dal XVIII secolo utilizzata la cosiddetta SCALA TEMPERATA, ottenuta dividendo l'ottava in dodici parti uguali. L'ottava venne divisa in dodici SEMITONI in modo tale che il rapporto fra le frequenze fosse costante, e ogni semitono avesse quindi la stessa ampiezza. Per ottenere questo, bisogna che la frequenza di ogni semitono venga ottenuta moltiplicando la frequenza del semitono precedente per una stessa quantità.

Da questi dati è possibile calcolare le frequenze di qualsiasi nota. L'unico dato necessario è la frequenza di accordo convenzionale, che oggi è:

LA3 = 440 HZ

Un suono reale, caratterizzato da una certa ampiezza a regime, non la raggiunge istantaneamente, ma dopo un certo tempo. Questo in accordo con la legge della INERZIA, in quanto la corda o la colonna d'aria che vibrano hanno bisogno di un periodo di tempo per mettersi in risonanza. Analogamente, una volta cessata la causa che provoca la vibrazione (nel caso degli strumenti musicali, l'azione dello strumentista), ci vorrà un certo tempo perché la corda o la colonna d'aria cessino di vibrare. Questi periodi di tempo si chiamano

TRANSITORI DI ATTACCO E DI ESTINZIONE.

Nel caso degli strumenti musicali, i transitori hanno un ruolo molto importante per l'identificazione degli strumenti stessi.

Per esempio, nel registro centrale, lo spettro del pianoforte è molto simile a quello del corno.

Ciò che li distingue è proprio il diverso transitorio di attacco, rapido per il pianoforte, più lento per il corno. Questi andamenti dell'ampiezza si chiamano INVILUPPI .

In realtà l'inviluppo di un suono strumentale è più complesso, in quanto può esserci, appena dopo l'attacco, un primo decadimento (per esempio dopo il 'colpo' di lingua iniziale in un flauto), che porta all'ampiezza che lo strumentista mantiene mentre tiene la nota.

Inoltre anche la forma dei transitori ha notevole importanza.

Semplificando, si possono distinguere quattro periodi principali:

Anche il timbro, o meglio lo spettro di un suono varia nel corso della sua evoluzione. Sempre per motivi legati all'inerzia, in genere le componenti di frequenza più elevata prevalgono in fase di attacco e si estinguono prima, così che le componenti di frequenza più bassa prevalgono in fase di decadimento.

Quando, nelle precedenti lezioni, abbiamo considerato l'interazione fra due o più onde, abbiamo sempre supposto che esse partissero contemporaneamente. In realtà non è così. Basti pensare che, nel caso di due sorgenti sonore indipendenti, in genere ciascuna di essa inizierà ad emettere il proprio suono in un istante qualsiasi.

Quindi, oltre ai tre parametri fondamentali di cui si è detto in precedenza, quando interagiscono due o più onde, ne va considerato un quarto, la FASE.

La fase non ha in genere effetti acustici quando è in gioco un solo suono, ma può diventare importante quando si tratta degli effetti combinati di due o più suoni.

è necessario un sistema, una quantità per misurare la fase, come abbiamo misurato gli altri parametri del suono.

Se assegniamo convenzionalmente a un ciclo il valore di 360 GRADI (e in una successiva lezione si vedrà il perché), possiamo misurare la fase appunto in gradi:

Se per esempio due onde partono insieme, la loro fase sarà di 0 (zero) gradi. Due onde in FASE due onde IN CONTROFASE o sfasate di 180 gradi Due onde genericamente sfasate (in questo caso di 90 gradi)

Per quanto si è visto in una lezione precedente, due onde sonore si sommano punto per punto. Se due onde della stessa frequenza sono in fase, ciò significa che i loro picchi positivi coincidono, e così pure i picchi negativi. Allora le loro ampiezze si sommeranno, e l'onda risultante avrà un'ampiezza di picco data dalla SOMMA delle ampiezze di picco delle due onde. Ma se le due onde sono in controfase, i picchi positivi dell'una coincidono con i picchi negativi dell'altra, e allora l'ampiezza di picco della risultante sarà la DIFFERENZA delle ampiezze di picco delle due onde.

Somma di due onde IN FASE (le ampiezze si sommano)

Somma di due onde IN CONTROFASE (le ampiezze si sottraggono)

Quando due onde di frequenza poco diversa interagiscono, si alternano momenti in cui le onde sono in fase (e quindi le ampiezze si sommano) e momenti in cui le onde sono in controfase (e quindi le ampiezze si sottraggono). La frequenza percepita è una sola, ma l'ampiezza oscilla fra un valore massimo (la somma delle ampiezze) e un valore minimo ( la loro differenza).

Questo si chiama BATTIMENTO

Se la differenza fra le frequenze supera il limite inferiore di udibilità (circa 20 Hertz), in determinate condizioni si ode un suono grave che ha la stessa frequenza del battimento, e che viene chiamato TERZO SUONO o SUONO DIFFERENZIALE

Qualunque suono si ascolti, alle nostre orecchie esso non giunge così come è stato emesso dalla sorgente, ma modificato dall'ambiente in cui ci si trova. Le pareti, il pavimento, il soffitto contribuiscono in varia misura a modificare il suono. Così come la luce, il suono che giunge a un ostacolo viene: In parte TRASMESSO cioè vi passa attraverso e in parte RIFLESSO cioè torna indietro (una piccola parte si dissipa per attrito all'interno della parete, trasformandosi in calore). Il rapporto fra suono in arrivo e suono trasmesso si chiama COEFFICIENTE DI ASSORBIMENTO della parete.

Dato che qualsiasi parete è almeno in parte riflettente, se la sorgente emette un suono breve, all'orecchio di chi ascolta giungerà sia il suono diretto (quello che proviene dalla sorgente), sia i suoni riflessi ( quelli che provengono dalle pareti). I suoni emessi dalla sorgente subiscono riflessioni multiple. E quindi all'ascoltatore giungerà prima il suono diretto... e poi, dopo un certo tempo, il suono riflesso.

Se il suono emesso dalla sorgente è breve, si ha il fenomeno dell'eco.

Se i suoni non sono brevi, si sovrappongono, dando luogo al RIVERBERO

Quanto più basso è il coefficiente di assorbimento di una stanza, (cioè quanto più riflettenti sono le sue pareti), tanto maggiore sarà il riverbero, la cui quantità si misura con il TEMPO DI RIVERBERAZIONE definito come il tempo (in secondi) che il suono impiega per attenuarsi di 60 DB. Naturalmente un tempo di riverberazione eccessivo, di parecchi secondi, provoca un ascolto confuso.

Ciascun genere di suono ha un suo tempo ottimale di riverberazione;

Per quanto si è appena visto, una stanza modifica l'ampiezza dei suoni in modo differente a seconda della loro frequenza, o meglio, a seconda del RAPPORTO FRA LE DIMENSIONI DELLA STANZA E LUNGHEZZA D'ONDA. In particolare, vengono esaltate quelle frequenze la cui lunghezza d'onda è un multiplo intero della distanza fra pareti opposte.

Questo fenomeno genera le ONDE STAZIONARIE.

In genere peggiora il suono, poiché sarebbe desiderabile che l'influenza dell'ambiente fosse la minima possibile, al limite nulla. è comunque possibile prendere provvedimenti: per esempio, evitando il parallelismo delle pareti opposte... o adottando degli appositi "spezzaonde" che rendano minimo il fenomeno. Per quanto riguarda invece la correzione del tempo di riverberazione (che in genere è eccessivo), si possono rivestire in tutto o in parte le pareti con materiali assorbenti.