Teoria del suono: Contenuto armonico di una forma d'onda

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Quanto detto finora è riferito alla sinusoide come tassello fondamentale per mezzo del quale costruire il resto della realtà sonora. Un aspetto che contribuisce non poco a caratterizzare un suono sono le sue armoniche. Per illustrare questo concetto conviene riferirsi ad un caso pratico. Consideriamo allora cosa succede quando la quinta corda di una chitarra viene pizzicata da un chitarrista. Diremo tutti che il chitarrista sta eseguendo un La ma fisicamente, cosa succede?

La corda si è messa ad oscillare ad una frequenza di 440Hz. Ma allora com'è che non suona come una semplice sinusoide di frequenza pari a quella ma suona con il suono di una chitarra? La risposta comprende una serie di ragioni che si chiariranno via via. Sicuramente il contenuto armonico della nota suonata dal chitarrista non è uguale a quello di una semplice sinusoide. Quando una nota viene suonata su uno strumento viene sicuramente generata la frequenza corrispondente alla nota che viene chiamata armonica fondamentale e insieme a questa vengono generate le armoniche cioè tutti i multipli interi di quella frequenza con ampiezza via via decrescente. Nel caso del La vengono generate le sinusoidi:

  • 440 Hz Armonica Fondamentale (prima armonica)

  • 880 Hz Seconda Armonica

  • 1320 Hz Terza Armonica

  • ... ... ...

  • n*440 Hz n-esima Armonica

Questo comportamento deriva dal fatto che la corda pizzicata dal chitarrista non oscilla solo alla frequenza fondamentale ma anche alle frequenze armoniche secondo la figura seguente:

Teoria del suono - Oscillazioni armoniche di una corda in vibrazione

Oscillazioni armoniche di una corda in vibrazione

La prima armonica è detta anche fondamentale e caratterizza la nota che effettivamente percepiamo, notiamo che è quella che ha ampiezza maggiore. La seconda armonica è ad una frequenza doppia rispetto alla fondamentale, ciò significa che la corda sta vibrando come in figura sovrapponendo questa vibrazione a quella fondamentale.

Se state leggendo questo testo non dovreste essere completamente digiuni di nozioni musicali e dunque dovreste sapere che quando si aggiunge un'ottava ad una nota si ritrova la stessa nota di partenza, nel nostro caso un La (ovviamente più acuta, se non siete convinti di questo provatelo su un pianoforte). Dunque la seconda armonica è la stessa nota della fondamentale e aggiunge calore al suono. La terza armonica non è più un La e dunque contribuisce ad arricchire il suono.

Dalla figura potete vedere come vengano generate le armoniche successive e notare come l'ampiezza di queste diminuisca all'aumentare della frequenza dell'armonica. In altre parole, se una corda di chitarra viene pizzicata, le armoniche che contribuiscono al suono in modo rilevante sono una decina. Le ampiezze delle armoniche successive rispetto all'ampiezza della fondamentale diventano trascurabili. Si può notare anche come al centro della corda si abbia una prevalenza di basse frequenze mentre ai lati prevalgano le alte. Questo è molto importante per esempio nel piazzamento dei microfoni: se dal rullante di una batteria volessimo un suono composto da alte frequenze, punteremo il microfono verso il bordo mentre se volessimo un suono in cui prevalgano i bassi punteremo il microfono verso il centro.

Gli amplificatori per chitarra possono essere valvolari o a transistor e troverete sostenitori accaniti sia del primo che del secondo tipo a causa del diverso suono che essi generano. I transistor tendono ad enfatizzare la terza armonica mentre le valvole enfatizzano la seconda e ora potete capire perché questo influisca in modo così sostanziale sul suono.

Naturalmente, quando uno strumento musicale emette una nota, non vengono generate solo le armoniche, altrimenti a partire dalla fondamentale sarebbe possibile ricostruire il suono di qualsiasi strumento attraverso la sovrapposizione delle armoniche.