Capitolo 2. Percezione del suono
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2.4. Psicoacustica

La psicoacustica studia i meccanismi di elaborazione del suono da parte del cervello. La conoscenza di questi meccanismi è fondamentale nella pratica sul suono poichè permette, effettuando le opportune manipolazioni, di ottenere effetti sonori molto sofisticati. Uno dei fattori più importanti nell'elaborazione del suono deriva dal fatto che il cervello si trova a elaborare due flussi di informazione contemporaneamente: quelli che provengono dall'orecchio destro e da quello sinistro. Sono le differenze, a volte anche minime, tra questi due segnali che determinano la nascita di una nuova informazione associata alla composizione delle due onde sonore. In questo caso parliamo di suono stereofonico. Quando invece i due segnali che arrivano alle orecchie sono esattamente uguali parliamo di suono monofonico.

2.4.1. Localizzazione di una sorgente sonora

Consideriamo una sorgente sonora in attività e un ascoltatore posizionati come in figura

Tempi di interarrivo

Tempi di interarrivo

I segnali che arrivano alle due orecchie, pur avendo lo stesso contenuto in frequenza (la sorgente che li ha generati è la stessa), presentano delle differenze:

2.4.1.1. Differenze di tempo (fase)

Dalla figura si vede come la distanza dalla sorgente onora delle due orecchie sia diversa e ciò si traduce in una differenza nel tempo di arrivo di ciascun segnale (nel caso pratico della figura, il segnale arriva prima all'orecchio destro e poi all'orecchio sinistro).

Naturalmente ciò implica una differenza di fase in quanto ritardo in tempo e differenza di fase sono intrinsecamente correlate [Legame tra ritardo e fase] .


2.4.1.2. Differenze di ampiezza

Le ampiezze dei due segnali sono diverse sia perché l'ampiezza diminuisce all'aumentare della distanza sia perché il segnale che deve raggiungere l'orecchio più lontano deve aggirare l'ostacolo della testa e nel fare ciò perde energia. Inoltre le frequenze più alte non riusciranno proprio a superare l'ostacolo quindi i due segnali differiranno anche per il contenuto in frequenza. Questo è il motivo per cui risulta difficile individuare la direzione di provenienza delle basse frequenze. Queste infatti sono in grado di oltrepassare gli ostacoli senza una perdita di energia rilevante e dunque i suoni che arrivano alle due orecchie sono pressochè identici. Nel caso in cui la sorgente sonora sia esattamente dietro l'ascoltatore, la direzione viene individuata poichè viene riscontrata una mancanza delle alte frequenze che vengono bloccate dal padiglione auricolare.


2.4.1.3. Differenze nel contenuto armonico

Riferendoci alla figura vediamo che una delle due onde deve "girare attorno" alla testa per raggiungere l'orecchio più lontano. Ciò comporta una leggera perdita sulle alte frequenze a causa della diffrazione [Diffrazione] .




2.4.2. Fusione binaurale

è quella facoltà del cervello per la quale due segnali simili che arrivano alle due orecchie vengono fusi in un unico segnale; il nuovo segnale è per così dire una creazione del cervello che non esiste nella realtà. Consideriamo per esempio uno xilofono. Eseguiamo una linea melodica e la registriamo su una traccia, successivamente eseguiamo la stessa linea con qualche leggera modifica e la registriamo su un'altra traccia. Facciamo suonare le due linee contemporaneamente mandando una linea su un canale e l'altra linea sull'altro canale. Quello che ne esce è una terza linea melodica derivante dalla fusione delle due precedenti ma che nella realtà non esiste. Questo è uno dei segreti della magia della musica: i singoli strumenti eseguono delle linee melodiche e se facciamo attenzione riusciamo ad isolarle ed ad ascoltarle singolarmente, anche quando gli strumenti suonano tutti insieme. Ma quando lasciamo questa prospettiva e ci spostiamo su un piano più astratto, è in quel momento che riusciamo a percepire ciò che non esiste, la combinazione di tutti i suoni che creano un'armonia: è in quel momento che la musica nasce!



2.4.3. Effetto Haas

Prende il nome di effetto Haas un determinato fenomeno fisico che riguarda la percezione del suono da parte del cervello. Consideriamo il caso di un suono generato da una sorgente sonora e immaginiamo di essere in una stanza e di posizionarci ad una certa distanza dalla sorgente. A causa delle riflessioni del suono sulle pareti saremo raggiunti prima di tutto dal segnale proveniente direttamente dalla sorgente e in un secondo momento dalle riflessioni del segnale stesso sulle pareti della stanza. Questo ritardo è dovuto al fatto che il suono riflesso compie un percorso più lungo del segnale diretto. Se i due segnali arrivano con un piccolo ritardo l'uno dall'altro, viene percepito dal cervello un unico suono proveniente da una sola direzione. La direzione individuata dal cervello come quella di provenienza del suono è quella dell'onda che arriva per prima (questo vale anche se l'intensità della seconda onda è maggiore della prima) e per questo motivo questo effetto prende anche il nome di effetto di precedenza. Questo effetto si verifica quando il ritardo tra i due segnali è sufficientemente piccolo, più in particolare deve essere minore di 30-35ms. Questo intervallo temporale viene definito come zona di Haas:

Zona di Haas: 0-35ms

Quando il ritardo fra i segnali esce dalla zona di Haas avvertiamo due segnali distinti ed entriamo nel caso dell'effetto eco nel cui caso l'ascoltatore percepisce i due suoni come distinti. L'effetto Haas viene sfruttato nei sistemi di rinforzo sonoro sui segnali che vengono spediti alle torri di ritardo ???.



2.4.4. Ambiente

Il suono di uno strumento cambia a seconda dell'ambiente in cui si trova. Le prime riflessioni cadono tutte all'interno della zona di Haas e contribuiscono in modo fondamentale a caratterizzare la spazialità dello strumento.



2.4.5. Soppressione della colorazione

Due segnali provenienti dalla stessa sorgente sonora creano delle differenze di fase che vengono interpretate dal cervello. Queste appaiono sgradevoli se ascoltate con un solo orecchio mentre creano un effetto piacevole se ascoltate con entrambe le orecchie.



2.4.6. Illusione dell'ottava

Abbiamo visto come l'esecuzione di una nota provochi l'eccitazione della frequenza fondamentale e di tutte le armoniche essendo queste le frequenze multiple della fondamentale [Contenuto armonico di una forma d'onda] . Il cervello è in grado di ricostruire, anche se con un certo errore, la fondamentale a partire dalle armoniche superiori. Per contestualizzare questa proprietà pensiamo ad una radiolina da stadio con il suo piccolo, rigidissimo altoparlante che suona la canzone dell'estate. Questa viene riprodotta con una banda passante ridottissima ma è comunque individuabile la linea di basso grazie alla capacità del cervello di ricostruire la fondamentale a partire da informazioni sulle armoniche.



2.4.7. Effetto cocktail party

Descrive la capacità del cervello di reperire un segnale all'interno di un gruppo di segnali sonori sovrapposti. Pensate ad esempio ad una sala di ristorante in cui si può sentire un brusio generalizzato ma anche concentrarsi su una singola conversazione.




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2.3. Percezione del suono da parte del cervello
Capitolo 3. Decibels
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