Template Joomla scaricato da Joomlashow

  • PDF
  • Lunedì 15 Giugno 2009 16:57
  • Ultimo aggiornamento Sabato 08 Agosto 2009 12:57
  • Scritto da David Guanciarossa

Indietro

Il suono

(I parte)

 

Quando un corpo vibra, genera nell'aria onde che, raggiungendo il nostro orecchio, vengono percepite come suono.

II corpo che vibra si chiama sorgente sonora e può essere qualunque corpo dotato di una certa compattezza ed elasticità.

Nel caso di strumenti musicali, gli elementi vibranti possono essere corde, lamelle, membrane tese, colonne d'aria e altro. La nostra voce è la conseguenza della vibrazione delle corde vocali.

I suoni si trasmettono nell'aria (ed anche in altri mezzi elastici) con un meccanismo motto semplice: le vibrazioni della sorgente sonora spostano l'aria ad essa adiacente che, data la velocità della vibrazione, si comprime e si espande contro le altre particelle d'aria vicine che, alla loro volta, vengono compresse ed espanse, e cosi via, con un moto ondoso che verrà a raggiungere il nostro orecchio.

Nel nostro orecchio vi è una membrana tesa, il timpano, che, premuto dalle onde acustiche, riproduce le vibrazioni della sorgente sonora.

Infine, il sistema nervoso percepisce queste vibrazioni e le interpreta.


CARATTERISTICHE DEL SUONO

I suoni hanno caratteristiche tali per cui è possibile distinguerli fra loro. Infatti, parliamo di suoni acuti e di suoni gravi, diciamo che un suono e forte e l'altro debole, distinguiamo facilmente la nota emessa da un certo strumento da quella suonata da un altro strumento differente. Queste distinzioni sono possibili perchè, avendo ogni suono elementi caratteristici che possono variare, in base a tali elementi sono possibili le classificazioni. Le caratteristiche distintive dei suoni sono: l'altezza, l'intensità, il timbro.

L'altezza - Dipende dal numero delle vibrazioni al secondo (frequenza) della sorgente sonora, per cui tanto più le vibrazioni saranno frequenti (o rapide), tanto piu il suono ci sembrera acuto.
L'intensità - Dipende della forza delle vibrazioni, ossia della loro ampiezza, che si manifesta con una maggiore o minore pressione delle onde sonore,le quali solleciteranno in misura maggiore o minore it nostro apparato auditivo.
Il timbro - Dipende principalmente dalla composizione in frequenze del suono. Cioè, ogni sorgente sonora emette, insieme al suono principale di una data frequenza, altri suoni di frequenze diverse, che, sommati insieme al suono fondamentale, caratterizzano &rala «voce» di quella determinata sorgente. E' it timbro che ci consente di riconoscere una tromba da un violino o la voce delle singole persone.


a) ALTEZZA DEI SUONI

Sappiamo che dipende dalla frequenza. La frequenza si misura in Hertz (Hz). Un suono di 1000 Hz, per esempio, e il suono emesso da una sorgente che vibra 1000 volte in un secondo. Un kilohertz vale mille Hz e si abbrevia KHz.

II nostro orecchio è in grado di percepire come suoni le vibrazioni di frequenza compresa fra i 16 Hz ed i 15­20 KHz. Ciò e esatto per l'udito normale, che è poi quello di una persona sana e giovane, poichè la sensibilità alle frequenze massime si va attenuando con l'età.

Secondo la frequenza i suoni si classificano in Bassi, se inferiori ai 350 Hz, medi, se compresi fra questa frequenza e i 3.500 Hz, e Alti, se superano questo valore.

Questa classificazione, piuttosto arbitraria, viene indicata, più che altro, in funzione dei controlli delle apparecchiature di riproduzione dei suoni, ma è chiaro che le divisioni non possono essere così nette. La divisione fra alti, medi e bassi data sopra non corrisponde come confini a quella musicale. Se consideriamo le sole frequenze fondamentali, ossia le note emesse, l'organo e lo strumento che abbraccia it più vasto campo di frequenze (da 24 Hz a 8.372 Hz), mentre, sempre limitandoci a considerare le note emesse, per la voce umana nel canto il minimo è di 87 Hz, che è la nota piu grave nella voce di basso ed il massimo e intorno ai 1000 Hz, frequenza o nota piu alta emessa dal soprano.

Se consideriamo invece la possib­lità di emettere suoni non musicali, la voce maschile va da circa 100 Hz, fino a 7000-8000 Hz, mentre il campo delle frequenze della voce femminile mediae compreso fra i 150-200 Hz e i 9000-10.000 Hz.

La tabella che segue da i limiti di frequenza di vari strumenti musicali e di qualche rumore.


tabella limiti frequenza

b) INTENSITA' DEI SUONI

Abbiamo detto che dipende dalla ampiezza delle vibrazioni. La maggiore ampiezza si manifesta con una maggiore compressione dell'aria in corrispondenza di ciascuna oscillazione della fonte sonora. Perciò l'intensita dei suoni può essere misurata in vario modo: dalla misura dell'ampiezza delle vibrazioni, o da quella della loro velocita istantanea, o, piu spesso, dalla misura della pressione delle onde sonore.

L'unita di misura è il Bel (B) che si divide in 10 decibel (dB). Questa unità è una misura di rapporto rispetto a una base scelta anche di volta in volta, a seconda delle circostanze. Cioè, se dobbiamo misurare l'intensita di più suoni, possiamo dire che l'intensita di ciascuno di essi e di tante volte maggiore o minore di un altro suono preso quale termine di paragone e che può essere anche uno dei suoni di cui stiamo determinando l'intensità relative.

Dato l'enorme campo nel quale possono variare le intensità sonore, (il nostro udito percepisce suoni fino a mille miliardi di volte più intensi di quello minimo percettibile), la scala dei valori in Bel cresce con una proporzione molto rapida: per ogni unità di 1 B (e quindi per ogni 10 dB) l'intensita cresce di 10 volte rispetto al valore dell'unità in B precedente: L'intensità presa come termine di paragone viene ad avere la misura di 0 B (= 0 db); l'intensita di +1 B (= 10 dB) indica un valore 10 volte piu intenso di 0 B; +2 B (20 dB) sta ad indicare un'intensità 10 volte più forte di 1 B e perciò è 100 volte più forte di 0 B; + 3 B (+ 30 dB) 6 di conseguenza 1000 volte più forte della base di 0 B, e così via.

In pratica si usa l'unita dB e per sapere di quante volte il suono misurato
è più forte dell'intensità della base, basta aggiungere ad 1 un numero di zeri pari alla cifra delle decine dei dB. Per esempio, un suono di 60 dB e 1.000.000 (1 seguito da 6 zeri) di volte piu intenso del suono di riferimento a 0 dB.

 

Fra due suoni misurati rispetto a una base comune, il rapporto di intensità si trova facendo la differenza dei dB e si considera come base il minore dei due; per esempio, se abbiamo due suoni rispettivamente di 60 dB e di 20 dB, la loro differenza e di 40 dB per cui possiamo dire che il suono di 60 dB e di 10.000 (1 seguito da 4 zeri) volte piu intenso di quello di 20 dB. Nello stesso esempio potevamo fare anche la differenza all'inverso, cioe 20 meno 60 ed avremmo avuto it risultato di —40, il cui significato sarebbe stato che il suono da 20 dB è di 10.000 meno intenso di quello da 60 dB.

 

Questi calcoli valgono per valori interi di decine di dB, infatti un'unità di dB ha un valore assoluto che aumenta via via che avanziamo nella scala dei valori ,secondo la progressione seguente:


1 dB = 1,258 volte; 11 dB — 12,58 volte; 21 dB = 125,8 volte.
2 dB = 1,584volte;
3 dB = 1,995
4 dB = 2,511
5 dB = 3,162
6 dB = 3,981
7 dB = 5,011
8 dB = 6,309
9 dB = 7,943
10 dB = 10,000

Come si vede il valore delle unità (v. prima colonna) andrà moltiplicato per 1 seguito da tanti zeri quante sono le unità delle decine del valore in esame.

(Per esempio, 45 dB vale 3,162 moltiplicato 10.000, ossia 31.620 volte).

I valori in dB sono positivi se l'intensità del suono misurato e maggiore di quella della base, mentre saranno negativi se 6 minore.

Questa scala delle intensità in dB si riferisce all'intensità fisica dei suoni, dato che il nostro orecchio valuta le intensità in modo diverso, a seconda della frequenza e inoltre solo moltiplicando di circa 10 volte (10 dB) l'intensita dell'emissione sonora avrà la sensazione che l'intensita del suono sia raddoppiata.

A 4000 Hz basta un'intensità minima per poter sentire un certo suono, ma occorreranno intensità molto maggiori via via che ci allontaniamo da questa frequenza.

L'intensità minima necessaria per udire un suono viene chiamata Soglia di Udibilità e l'intensità massima, oltre la quale si avrebbero lesioni nel sistema autiditivo, si chiama Soglia del Dolore. Se poniamo a 0 dB la soglia di audibilità a 1000 Hz, la soglia del dolore si aggirerà intorno ai 120 dB a seconda delle varie frequenze. (120 dB sono un'intensita 1000 miliardi di volte maggiore).


c) IL TIMBRO

Come abbiamo già detto, ogni sorgente sonora, quando emette un suono di una certa frequenza, (frequenza fondamentale), emette anche suoni di altre frequenze di valore multiplo della frequenza fondamentale (armoniche o ottave superiori), ognuna delle quali ha un'intensita sua propria secondo valori che sono caratteristici di ciascuna sorgente sonora. La risultante della somma di questi suoni da la «voce», il
timbro cioè, di una determinata sorgente.

Nella figura che segue è indicata la distribuzione delle intensità delle frequenze emesse da una corda di violino mentre vibra alla frequenza del La3 di 440 Hz. Sulla linea orizzontale sono indicati i numeri d'ordine delle armoniche della frequenza fondamentale (segnata al n. 1); le altezze del segmenti sono proporzionali alle intensità di ciascuna armonica.


frequenza corda di violino

II timbro dipende inoltre, anche dall'andamento nel tempo dell'intensità sonora emessa, ossia, è caratteristico di un certo tipo di sorgente il modo in cui l'intensita del suono raggiunge il valore voluto dall'esecutore, e come questo valore poi vari ed infine cessi.

Il diagramma che segue dà in forma grafica l'andamento del fenomeno per tre diversi strumenti musicali e per la voce umana.

I suoni formati da una sola frequenza si chiamano suoni puri e sono per lo piu suoni artificiali, creati elettronicamente. Il suono degli impulsi del segnale orario alla radio e un esempio di suono puro. Un altro esempio di suono quasi puro e la sirena del pompieri.

diagrammi frequenze

a) organo
b) Pianoforte
c) Esclamazione umana ah!
d) chitarra pizzicata

 



SUONO HIFI STEREO anno 1 - numero 3 settembre 1971

 

Inizio pagina | Indietro