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PSICOACUSTICA
E' lo studio della percezione soggettiva umana dei suoni.
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 padiglione auricolare e meato acustico.
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 di isofonia (equal loudness curves).
SPETTRO UDIBILE
Frequenze subsoniche, sotto i 20Hz:
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 medio-basse, 160Hz-350Hz:
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 dal centro, maggiore il ritardo.
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 viene percepito più come un rumore.
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 la percezioni delle relazioni temporali.
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 la percezioni delle relazioni temporali.
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.
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