PSICOACUSTICA
E' lo studio della
soggettiva umana dei suoni.
percezione
Ciò che sentiamo non è solamente una
conseguenza di carattere fisiologico
legata alla conformazione del nostro
orecchio, ma comporta anche implicazioni
psicologiche.
IL SISTEMA UDITIVO
Si compone di sistema uditivo
periferico e sistema uditivo centrale.
IL SISTEMA UDITIVO
Il sistema periferico comprende:
orecchio esterno,
orecchio medio,
orecchio interno e
nervo uditivo.
IL SISTEMA UDITIVO
Il sistema centrale è formato dai
percorsi uditivi nel tronco celebrale e dal
cervello.
L'ORECCHIO ESTERNO
Il suo scopo principale è la cattura
del suono e il suo convogliamento verso
le parti più interne dell'orecchio.
L'ORECCHIO ESTERNO
E'
composto
da
auricolare e meato acustico.
padiglione
Termina con la membrana timpanica.
L'ORECCHIO MEDIO
Il suo scopo è l'amplificazione e la
trasmissione dell'energia dell'onda sonora
dall'aria ai fluidi dell’orecchio interno.
L'ORECCHIO MEDIO
È una cavità nell'osso temporale
con quattro aperture, e contenente una
catena formata da tre ossicini:
martello,
incudine e
staffa.
L'ORECCHIO MEDIO
Il timpano, la più grande delle
aperture dell'orecchio medio, è ricoperto
dalla membrana timpanica.
Da qui inizia l'orecchio medio.
L'ORECCHIO MEDIO
Questa catena di ossicini è a
diretto contatto con il timpano e,
comportandosi come un sistema di leve,
ne amplifica le vibrazioni trasmesse di
circa due volte.
L'ORECCHIO MEDIO
La staffa, l'ultimo degli ossicini,
termina sulla finestra ovale.
La membrana della finestra ovale è circa
8 volte più piccola del timpano.
L'ORECCHIO MEDIO
In totale, la catena di ossicini e la
differenza di grandezza fra le membrane
fanno sì che le vibrazioni trasmesse dal
timpano siano amplificate di circa 16
volte, una volta giunte sulla membrana
della finestra ovale.
L'ORECCHIO MEDIO
A protezione dell'orecchio ci sono
dei piccoli muscoli inseriti nella catena di
ossicini.
Quando la pressione sonora è troppo alta
(volume
troppo
alto),
questi
si
contraggono riducendo l'efficienza del
sistema di leve.
L'ORECCHIO MEDIO
Per ottimizzare il funzionamento
dell'orecchio, la pressione ai due lati del
timpano deve essere la stessa.
L'ORECCHIO MEDIO
Una delle quattro aperture, la
tromba di Eustachio, collega l'orecchio
medio alla faringe.
Serve per compensare le differenze di
pressione tra i due lati del timpano.
L'ORECCHIO MEDIO
Normalmente questo collegamento
è chiuso e si apre quando sbadigliamo o
deglutiamo.
L'ORECCHIO INTERNO
Il suo scopo è la trasduzione del
segnale.
L'ORECCHIO INTERNO
E' un insieme di cavità nell'osso
temporale riempite da una serie di sacchi
e dotti membranosi.
L'ORECCHIO INTERNO
Questi dotti membranosi formano
una struttura che fa parte dell’organo
dell’equilibrio, e una struttura detta
coclea.
L'ORECCHIO INTERNO
La
coclea
è
una
struttura
spiraliforme riempita con un fluido detto
endolinfa.
L'ORECCHIO INTERNO
Al suo interno è divisa in due
rampe da due membrane.
Una rampa è a contatto con la finestra
ovale, l'altra con la finestra rotonda.
Le due rampe sono collegate tramite
un'apertura, l'elicotrema.
L'ORECCHIO INTERNO
Alla base della rampa superiore
sono
sistemate una serie di cellule
ciliate, che nel loro insieme prendono il
nome di organo del Corti.
L'ORECCHIO INTERNO
Le onde sonore stimolano le cellule
ciliate, e queste rilasciano un impulso
nervoso che arriva al sistema uditivo
centrale.
L'ORECCHIO INTERNO
I suoni più acuti si fermano nella
prima parte della coclea, quelli più gravi
arrivano nella parte più distale.
L'ORECCHIO INTERNO
La quantità e la qualità degli
impulsi che arrivano al cervello vengono
interpretati come suono.
IL SISTEMA UDITIVO
IL SISTEMA UDITIVO
IL SISTEMA UDITIVO
SPETTRO UDIBILE
L'orecchio umano percepisce suoni
con frequenze dai 20Hz ai 20Khz
(20.000HZ).
Con l'età e con l'esposizione a rumori
eccessivi, l'intervallo delle frequenze
udibili diminuisce.
SPETTRO UDIBILE
L'intervallo 20-20.000Hz contiene
circa 10 ottave:
•1° ottava: 20 – 40 Hz
•2° ottava: 40 – 80 Hz
•3° ottava: 80 – 160 Hz
•4° ottava: 160 – 320 Hz
•5° ottava: 320 – 640 Hz
•6° ottava: 640 – 1280 Hz
•7° ottava: 1280 – 2560 Hz
•8° ottava: 2560 – 5120 Hz
•9° ottava: 5120 – 10240 Hz
•10° ottava: 10240 – 20480 Hz
SPETTRO UDIBILE
Non tutti i suoni però vengono
percepiti dall'orecchio nello stesso modo:
il massimo della sensibilità è alle
frequenze tra 2000 e 5000 Hz.
SPETTRO UDIBILE
Negli anni '30 Fletcher e Munson
fecero un importante studio sulla
sensazione sonora.
Le curve di Fletcher e Munsono
riassumono i risultati di tale studio.
SPETTRO UDIBILE
Un suono di 20 dB risulterà al di
sotto della soglia di udibilità se emesso a
100 Hz, mentre risulterà udibile se
emesso a 2500 Hz.
SPETTRO UDIBILE
Le curve rappresentano le intensità
che devono avere le varie frequenze per
essere percepite tutte allo stesso volume.
Sono dette curve
loudness curves).
di
isofonia
(equal
SPETTRO UDIBILE
20Hz:
Frequenze
subsoniche,
sotto
i
non sono udibili dall'orecchio umano, ma
vengono percepiti come spostamento.
Sono generate per esempio dai terremoti
o dai grossi organi a canne delle chiese.
SPETTRO UDIBILE
Bassissime frequenze, 20Hz-40Hz:
è l'ottava più bassa udibile dall'orecchio.
Cadono in questa zona alcune armoniche
più basse della cassa della batteria, il
rumore di tuono e quello del vento.
SPETTRO UDIBILE
Basse frequenze, 40Hz-160Hz:
quasi tutte le basse frequenze della
musica cadono in questa zona.
Danno il “corpo” al suono, ma non danno
“definizione”.
SPETTRO UDIBILE
Frequenze
350Hz:
medio-basse,
160Hz-
questa zona contiene molte delle
informazioni del segnale sonoro e va
lavorata con cautela.
SPETTRO UDIBILE
Frequenze medie 315Hz-2.5KHz:
l'orecchio è sensibile a questa zona.
Questa banda, se presa singolarmente,
restituisce un suono di qualità simile a
quella telefonica.
SPETTRO UDIBILE
Frequenze medio-alte, 2.5KHz-5KHz:
è la zona in cui l'orecchio è più sensibile.
Enfatizzare uno strumento in questa zona
ne aumenta l'intelligibilità e presenza nel
mix, facendolo risultare in primo piano
rispetto agli altri.
SPETTRO UDIBILE
Frequenze alte, 5KHz-10KHz:
è la zona che ci fa percepire la
brillantezza anche perché contiene molte
delle armoniche delle note generate nelle
fasce precedenti.Il tasso di energia
acustica contenuta in questa zona è
molto basso. Troviamo in questa zona
alcune consonanti come la 's' e la 't'.
SPETTRO UDIBILE
Frequenze altissime, 10KHz-20KHz:
ancora meno energia acustica in questa
zona. Sono presenti solo le armoniche più
alte
di
alcuni
strumenti.
Tuttavia
eliminando questa banda (per esempio
con
un
equalizzatore)
un
mix
diventerebbe 'opaco'.
PERCEZIONE BINAURALE
Perché abbiamo due orecchie?
PERCEZIONE BINAURALE
Le due orecchie, poste ai lati della
testa, permettono al cervello localizzare
la sorgente sonora in base a:
•ITD (Interaural Time Diference)
•ILD (Interaural Level Difference)
•HRTF (Head-Related Transfer function)
ITD
Interaural Time Difference.
Se non centrale, un suono impiega tempi
diversi per arrivare alle due orecchie.
Maggiore lo spostamento
maggiore il ritardo.
dal
centro,
ILD
Iteraural Level Difference
L'orecchio più lontano si trova nella "zona
d'ombra" creata dalla testa e riceve il
suono con intensità minore.
HRTF
Head Related Transfer Function
La testa, agendo come un filtro, attenua
alcune frequenze e ne enfatizza altre.
E' molto importante per distinguere se un
suono arriva da davanti o da dietro,
dall'alto o dal basso.
DISTANZA
Da tutti questi dati, il cervello non
riesce a stabilire la distanza della
sorgente sonora.
DISTANZA
Per ricavare questa informazione il
cervello usa:
•L'intensità del suono,
•La quantità di riverbero,
•Le modifiche del timbro
ONDE O RAGGI
Non tutte le frequenze sono utili per
localizzare la sorgente che le genera.
Sotto i 300Hz il cervello non riesce a
determinare da dove viene il suono.
E' per questo che in genere non è
impostante dove si mette un subwoffer.
ONDE O RAGGI
Sotto i 300Hz i suoni sono considerati
come onde adirezionali, mentre sopra
come raggi direzionali.
INTERAZIONE FRA PARAMETRI
La percezione del suono dipende
dallo stato di più parametri.
La variazione di un parametro causa
l'alterazione della percezione di almeno
un altro parametro.
DURATA E PITCH
Per riconoscere l'altezza di un
suono, questo deve avere una durata
minima.
Se il suono è troppo breve
percepito più come un rumore.
viene
DURATA E PITCH
La durata minima che un suono
deve avere dipende dalla frequenza del
suono stesso.
Suoni sotto i 500Hz e sopra i 4000Hz
richiedono
più
tempo
per
essere
riconosciuti rispetto a suoni tra i 2000Hz
e 4000Hz.
DURATA E PITCH
In alcuni casi sono necessari fino a
60ms prima di riuscire a individuare
l'altezza di un suono.
La
durata
minima
dipende
anche
dall'attacco e dal timbro di un suono: i
suoni più ricchi di armoniche vengono
riconosciuti più velocemente.
VOLUME E PITCH
La variazione di volume di una nota
causa un'apparente variazione di altezza.
Aumentando il volume, suoni sotto
i2000Hz sembrano abbassarsi di pitch,
sopra sembrano alzarsi.
VOLUME E TEMPO
Il volume può influenzare
percezioni delle relazioni temporali.
la
Due suoni emessi in contemporanea
verranno percepiti come asincroni se uno
dei due è significativamente più alto in
volume.
VOLUME E TEMPO
Il volume può influenzare
percezioni delle relazioni temporali.
la
Due suoni emessi in contemporanea
verranno percepiti come asincroni se uno
dei due è significativamente più alto in
volume.
EFFETTO PRECEDENZA O HAAS
Se due speaker riproducono lo
stesso suono ma con un lieve ritardo,
abbiamo l'impressione che la sorgente sia
spostata verso lo speaker che suona per
primo, anche quando suonano tutti e
due.
ALTEZZA DI UN SUONO
L'altezza percepita di un suono è in
stretta correlazione con la sua frequenza,
ma non in modo lineare.
ALTEZZA DI UN SUONO
Inoltre, aumentando il volume un
suono sopra i 1000Hz darà l'impressione
di salire anche in altezza, sotto darà
l'impressione di scendere.
ALTEZZA DI UN SUONO
Il nostro cervello compie anche delle
approssimazioni.
Nell'esempio, a basso volume i suoni
sembreranno dissonanti, aumentando
progressivamente il volume sembreranno
sempre più consonanti .
MASCHERAMENTO
Se consideriamo due suoni con
frequenze vicine, quello con intensità
maggiore coprirà l'altro fino a farlo
scomparire.
FONDAMENTALE MANCANTE
Consideriamo uno spettro con queste
frequenze:
200Hz,
300Hz,
400Hz,
500Hz,
...
FONDAMENTALE MANCANTE
Risulta chiaro che questi suoni sono
armoniche di una fondamentale a 100Hz,
non presente nello spettro.
FONDAMENTALE MANCANTE
Allo stesso modo il nostro cervello
attribuisce
l'altezza
di
un
suono
basandosi più sui rapporti tra le
armoniche di tutto lo spettro, che non
sulla sola fondamentale.
FONDAMENTALE MANCANTE
In una sequenza di armoniche siamo
quindi
in
grado
di
percepire
la
fondamentale, anche se questa non sta
effettivamente suonando.