Re: Il suono, questo sconosciuto (per me...): timbro e armoniche

From: Maurizio Bonfanti <maurizio.bonfanti_at_tin.it>
Date: 1999/12/03

Scusa se mi appendo al tuo messaggio, ma ho perso l'inizio del thread. Il
suono � davvero un illustre sconosciuto, tanto che nessuna tecnologia � pi�
artigianale (e affascinante) di quella del suono, e nessuna tecnica pi�
complessa.
Per quanto concerne la fase, i problemi sono numerosi. Uno di cui non so se
si sia parlato fin qui � il diverso comportamento delle diverse frequenze
per quanto concerne la propagazione, non in termini di velocit� ovviamente
(l'aria � comunque un sistema elastico con le proprie costanti di tempo
dipendenti da temperatura, pressione ecc.) quanto in termini di direttivit�.
Perci� il comportamento alle basse, alle medie e alle alte frequenze
acustiche � nettamente diverso. Perci� nella valutazione degli effetti
della fase deve intervenire anche questa considerazione, dipendendo la
possibilit� di percepirli anche dall'angolo di ricezione rispetto all'asse
di emissione, dalla forma della sorgente e dall'orientamento e dalla forma
esterna del ricettore.
Un'altra considerazione riguarda il comportamento delle superfici alle
diverse frequenze, sia per il diverso tipo di
assorbimento, di riflessione e di dispersione, sia, di nuovo, a causa delle
diverse direttivit�. Perci�, anche solo per questi due aspetti, un'analisi
del fenomeno ha bisogno di misure in camera anecoica e in camere
riverberanti a larga banda, e di protocolli molto accurati.
Nell'ascolto normale, come qualcuno mi pare abbia gi� suggerito, il suono
perviene in realt� da diverse direzioni e quindi anche con ritardi e perci�
fasi diverse, con caratteristiche tipiche dell'ambiente utilizzato (ossia
con le sua propria selettivit�). Pertanto � praticamente impossibile, su
suoni sostenuti e di natura sintetica (prodotti da sintetizzatori),
giudicare l'influsso della fase in un ambiente normale.
Tu hai osservato che la fase ha importanza nei transitori d'attacco, e
questo � finalmente vero fra tutte le cose che ho letto nel thread. La
ragione � che il transitorio d'attacco, sia pure in presenza di echi,
stimola il ricettore in modo diretto (anche se poi ritorner� in qualche
misura mescolato al suono sostenuto, prolungando l'effetto del transitorio),
mentre il suono sostenuto � in realt� una miscela di suoni di diverse
provenienze; in altre parole, il "primo" attacco fornisce la sola
informazione acustica che non pu� essere modificata dall'ambiente, tanto che
sia in camera anecoica sia in camera riverberante, mentre il timbro del
suono sostenuto � sensibilmente modificato dall'ambiente, l'attacco, e
quindi la riconoscibilit� anche direzionale, � sostanzialmente identico. E
questo � vero sia strumentalmente sia all'ascolto (naturalmente utilizzando
burst molto brevi, di pochi cicli, e non suoni sostenuti).
Un altro aspetto che si rileva � che l'effetto della fase sull'apparato
uditivo non � generalizzabile a qualunque combinazione di frequenze.
Mentre se esiste una relazione armonica si
verifica un sensibile mascheramento, se questa non esiste l'effetto � molto
pi� apprezzabile, e tanto pi� quanto pi� le frequenze sono ravvicinate.
Naturalmente parlo sempre, se non di transitori, di segnali di breve durata
(burst), altrimenti anche negli effetti di battimento per frequenze molto
vicine non si riesce ad apprezzare la variazione di fase, che si limita a
ritardare o anticipare i battimenti.
Si deve tuttavia tenere presente che il segnale musicale � essenzialmente
costituito da segnale di tipo burst anche quando sembra sostenuto, data la
natura propria della generazione del suono da parte degli strumenti
musicali, che non � quella di un generatore di forme d'onda (che perci� �
inutile, se non usato con tecniche burst). Neppure il segnale del flauto
traverso, che � forse il pi� vicino alla sinusoide, riesce mai a essere di
tipo veramente "sostenuto" e a essere privo di continui burst d'attacco che
gli danno e il suo vero "timbro" e la colorazione tipica dell'esecutore (dal
suo modo di attivare e tenere attivo lo strumento: entit� della pressione,
sue oscillazioni, forma e tensione delle labbra, tecnica di emissione
dell'aria e di generazione della pressione ecc.).
Per inciso, che sia solo l'ampiezza degli armonici (e/o parziali) a
determinare il timbro non � quindi del tutto vero (anzi lo � molto poco): vi
ha molta pi� influenza il comportamento in transitorio dello strumento, che
pu� essere sensibilmente diverso dal comportamento "a regime", con presenza
di "parziali" o non-armonici anche molto marcati e persino prevalenti, che
le
risonanze del sistema non riescono poi a sostenere; va tenuto presente,
ripeto, che uno strumento musicale non opera di fatto mai in regime
permanente neppure nelle note sostenute (basta pensare, per esempio, al
tipo di sollecitazione dell'arco sui relativi strumenti, che � costituito da
"strappi" ripetuti per effetto della resina aggiunta alle setole dell'arco).
Anche per questa ragione un'analisi su segnali permanenti sintetici non dice
nulla sull'argomento.
E' vero inoltre, come dicevo, che la maggiore sensibilit� alla fase � per i
non-armonici, ma perch� il sistema li percepisce in realt� come non
appartenenti a una certa struttura sonora omogenea, esattamente cos� come in
una figura fatta tutta di colori dello stesso tipo (tono su tono) si nota
immediatamente un colore fuori tono e la sua variazione, e molto pi�
difficilmente la variazione di un colore in tono (e si nota di pi� una
variazione di tono se i toni accostati, pur dello stesso tipo, sono molto
diversi). In altri termini, il sistema percepisce i non-armonici come
appartenenti a un'altra struttura sonora e li sintetizza in una struttura di
livello pi� elevato (basata sui sincronismi) per riuscire a identificare lo
strumento o il suono come unit�. La ragione per cui la musica tonale � meno
faticosa all'ascolto di quella atonale � in questa particolarit�, che
costringe a seguire (anzi a costruire) architetture sonore (interpretative)
pi� complesse, tanto quanto, in sede armonica, � pi� faticosa da seguire la
musica polifonica che non quella di un "solo". La fatica d'ascolto inoltre,
come noto, si verifica quando un sistema di riproduzione non si comporta in
modo lineare producendo non tanto armoniche pari o dispari (che alterano
solo il timbro), ma proprio dei non armonici difficilmente organizzabili in
architetture sonore dotate acusticamente di senso (per esempio l'effetto
dell'intermodulazione dinamica, di cui stranamente non si � parlato a
proposito di differenze fra transistori e valvole).
Perci� vorrei concludere con un'osservazione su una questione accreditata,
mi sembra, quasi universalmente, e quindi attirandomi sicuramente molti
malumori. Fourier ha sicuramente tanti meriti, ma temo che in questo caso
sia una semplificazione non legittima affermare che il nostro apparato
sensoriale uditivo e la corteccia uditiva eseguono un'analisi di Fourier del
segnale acustico. Lo smentirebbe la conformazione stessa degli organi
ricettori, in numero troppo limitato e troppo poco differenziato per
poter far pensare a una simile analisi (con la precisione sperimentabile
da chiunque). Il meccanismo � molto pi� complesso e verosimilmente
� basato su principi del tutto diversi dall'analisi armonica, e in
sostanza molto pi� simili a quelli che reggono tutti gli altri apparati
sensoriali, anche se il tipo di stimolo, e quindi di ricettore e di
gestione periferica dello stimolo, � necessariamente diverso.
Una prova immediata di questa circostanza � che un
orecchio "buono" e allenato (per esempio quello di un musicista) riesce a
seguire anche un solo strumento dell'orchesta e a distinguere la sua "voce"
fra cento strumenti, mediante un processo di "focalizzazione timbrica" del
tutto impensabile con tecniche di analisi in frequenza. In altre parole, mai
sarebbe possibile distinguere uno strumento in un'orchestra mediante un
analizzatore di spettro, dato che la medesima frequenza ha molteplici
sorgenti e infinite provenienze nel punto di raccolta del segnale.
Ma parlare qui di questo argomento, che riguarda l'anatomia e la fisiologia
dell'apparato uditivo periferico e del sistema
nervoso competente, oltre che un'interpretazione delle modalit� proprie
dell'encefalo nella discriminazione di eventi sensori (di qualunque tipo)
temo che sarebbe OT, a parte i malumori dei fautori del "computer
biologico".

Salve
Maurizio

Ale <vondrake_at_toglimi.tin.it> wrote in message
81k1fo$cu6$1_at_bertrand.redcloud.it...
>
> Giulio Peruginelli <5lonewolf_at_sysnet.it5> ha scritto:
>
> > Ogni suono ad una data frequenza emesso da un qualsivoglia strumento
> > musicale e' "accompagnato" dai cosidetti suoni armonici, di frequenza
> > n volte la frequenza del suono base (dove n e' il numero
> > dell'armonico).
>
> Si', pero' in alcuni strumenti (anche a suono determinato, come il
> pianoforte) ci sono delle parziali non armoniche. Quindi, e' meglio
> usare il termine "parziali", piuttosto che "armoniche".
>
> > L'ampiezza di ogni armonico determina il timbro; e' giusto?
>
> Si'.
>
> > Ho letto sul DEUMM della UTET (i musicisti la conosceranno; cmq e' un
> > enciclopedia della musica, anzi 'LA') che il timbro non e' determinato
> > dalla fase "per la legge di Ohm".
>
> Mmm... non risco a capire cosa c'entri la legge di Ohm; a che voce del
> DEUMM hai trovato questo riferimento?
>
> Cmq, la fase _assoluta_ del segnale non influenza il timbro. Uno studio
> recente, pero', ha dimostrato che alcune persone riescono a distinguere
> differenze di 180 gradi nella fase assoluta del segnale.
>
> Invece, la fase _relativa_ tra le singole componenti spettrali
> diventa significativa soprattutto nei transitori di attacco e di
> decadimento. Inoltre, l'orecchio e' leggermente sensibile alle
> variazioni nella fase relativa tra le diverse parziali di un suono.
>
> Ciao,
>
>
> Alessandro
>
> --
> The meta-Turing test counts a thing as intelligent if it seeks to
> devise and apply Turing tests to objects of its own creation.
> -- Lew Mammel, Jr.
Received on Fri Dec 03 1999 - 00:00:00 CET