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ⓘ Psicoacustica




Psicoacustica
                                     

ⓘ Psicoacustica

In molte applicazioni dellacustica e dellelaborazione del segnale sonoro diventa strettamente necessario conoscere come il suono viene percepito da un essere umano. Il suono, il cui stimolo acustico è composto da onde di pressione che si propagano attraverso laria, può essere misurato accuratamente tramite delle apparecchiature sofisticate.

Tuttavia capire come queste onde vengano recepite e convertite in pensieri allinterno del nostro cervello non è affatto da sottovalutare: il suono è un segnale analogico continuo che approssimando a zero il volume delle molecole daria può teoricamente portare un infinito numero di informazioni essendoci un infinito numero di frequenze portanti, ognuna contenente informazioni relative ad ampiezza e fase. Individuare le caratteristiche peculiari della percezione uditiva permette agli scienziati ed agli ingegneri di concentrarsi, per lanalisi e la progettazione di strumenti e apparecchiature acustiche, sulle componenti realmente udibili.

È importante sottolineare, inoltre, che ciò che "si sente" non è solamente una conseguenza di carattere fisiologico legata alla conformazione del nostro orecchio, ma comporta anche implicazioni psicologiche.

                                     

1.1. Limiti della percezione uditiva Frequenza

Lorecchio umano può udire i suoni nellintervallo dai 20 Hz ai 20 kHz. Questo limite superiore tende ad abbassarsi con lavanzare degli anni: molti adulti non sono in grado di udire frequenze oltre i 16 kHz. Lorecchio di per sé non è in grado di rispondere alle frequenze superiori o inferiori allintervallo indicato, ma queste ultime possono essere comunque percepite col corpo attraverso il senso del tatto sotto forma di vibrazioni se sufficientemente potenti in ampiezza.

Nel tratto di massima sensibilità dellintervallo delle frequenze udibili intorno ai 2–3 kHz lorecchio ha una risoluzione di circa 2 Hz mentre via che ci si allontana da questa zona la risoluzione va diminuendo di pari passo.

Leffetto della frequenza sullorecchio umano segue una base logaritmica. In altre parole, la maniera con cui laltezza di un suono viene percepita è funzione esponenziale della frequenza. La comune scala musicale di dodici suoni è un esempio: quando la frequenza fondamentale di una nota è moltiplicata per 2 1 / 12 {\displaystyle 2^{1/12}}, il risultato è la frequenza del semitono successivo in direzione ascendente. Andare più in alto di dodici semitoni, ovvero di unottava, è lo stesso che moltiplicare la frequenza della fondamentale per 12 / 12 {\displaystyle 2^{12/12}}, ovvero raddoppiare la frequenza per approfondire vedi: temperamento equabile.

Come risultato si ha che la risoluzione nel riconoscimento della frequenza assoluta viene giudicata meglio dallorecchio in termini di semitoni o in cent, cioè in centesimi di semitono.

                                     

1.2. Limiti della percezione uditiva Intensità

Se si prende in considerazione lintensità del suono, lintervallo udibile è enorme: il limite inferiore è definito a 0 dB, mentre il limite superiore attualmente non è fissato. È possibile individuare un limite superiore approssimativo considerando il punto in cui lintensità del suono è tale da danneggiare lorecchio. Il limite dipende dalla durata del suono, poiché se è vero che lorecchio può sopportare 120 dB per un breve periodo è vero anche che può subire sordità permanente se esposto per lungo tempo a un suono oltre gli 80 dB.

Una più rigorosa esemplificazione dei limiti minimi di udibilità determina che la soglia minima dove un suono può essere sentito dipende dalla sua frequenza. Misurando questa intensità minima utilizzando toni di test a varie frequenze, possiamo ricavare una curva di "Frequenza Dipendente" detta soglia assoluta della percezione sonora o Absolute Threshold of Hearing ATH. Generalmente, lorecchio denota un picco di sensibilità es. Il suo ATH minimo con una frequenza compresa tra 1 kHz e 5 kHz, e sembra che questa soglia cambi con letà: orecchie più anziane denotano una riduzione della sensibilità di oltre 2 kHz. LATH è costituito dalla più bassa tra le curve di pari intensità sonora o equal-loudness contour. Le curve di pari intensità indicano il livello di pressione acustica in dB, distribuite su un intervallo di frequenze audibili, che sono percepite allo stesso livello di volume sonoro.

Le curve di pari intensità sonora sono state misurate per la prima volta da Fletcher e Munson nel 1933 presso i laboratori AT&T Bell Laboratories usando toni puri riprodotti attraverso cuffie e i dati ottenuti sono chiamati curve Fletcher-Munson. La sensazione sonora era difficile da misurare in quanto soggettiva, quindi le curve sono la media tra le percezioni di molti soggetti.

Robinson e Dadson raffinarono il processo nel 1956 per ottenere un nuovo insieme di curve di pari intensità sonora per una sorgente sonora frontale misurata in una stanza senza riverbero Camera anecoica. Le curve Robinson-Dadson furono standardizzate come ISO 226 nel 1986. Nel 2003, ISO 226 fu revisionato usando i dati presi da 12 studi internazionali.

                                     

2. Cosa udiamo?

Ludito umano è simile ad un analizzatore di spettro, così che lorecchio risolve il contenuto spettrale della pressione dellonda di pressione senza tener conto della fase del segnale. Nella pratica, si possono percepire alcune informazioni della fase. La differenza di fase tra un orecchio e laltro è una notevole eccezione che fornisce una parte significante nella localizzazione del suono. Gli effetti di filtraggio della testa offrono un altro importante spunto per la direzione.

                                     

3. Effetti di mascheramento

In alcune situazioni, un suono normalmente udibile può essere mascherato da un altro suono. Ad esempio, la conversazione a una fermata di autobus può diventare completamente impossibile se si sta avvicinando un rumoroso autobus. Questo fenomeno è chiamato "mascheramento". Un suono più debole è detto "mascherato" se è reso inaudibile dalla presenza di un suono più forte.

Se due suoni vengono prodotti simultaneamente e uno è mascherato dallaltro, si parla di mascheramento simultaneo. Un suono di frequenza prossima a quella del suono più forte è mascherato più facilmente rispetto a uno di frequenza molto diversa. Per questo motivo, il mascheramento simultaneo è anche chiamato "mascheramento di frequenza".

La tonalità di un suono è parzialmente determinata da questa abilità di mascherare gli altri suoni. I modelli computerizzati che calcolano il masking causato da suoni devono pertanto classificare la loro vetta individuale allinterno dello spettro accordando la loro tonalità.

Allo stesso modo, un suono leggero emesso appena dopo la fine del suono alto è mascherato da questultimo. Persino un suono leggero appena prima di un suono alto può essere mascherato da un altro suono. Questi due effetti sono chiamati rispettivamente anticipo e ritardo del temporal-masking mascheramento temporale.



                                     

4. Cenni sul Phantom

Al livello più basso di udibilità, le note gravi possono spesso essere udite chiaramente solo quando non ci siano altri suoni alla stessa frequenza. La cosa è dovuta al fatto che lorecchio opera una sintesi dei suoni a bassa frequenza derivandoli dalle differenze tra le frequenze armoniche udibili presenti nei suoni in questione. In alcuni apparecchi commerciali, questo effetto è utilizzato per dare limpressione di una risposta estesa alle basse frequenze quando il sistema non è in grado di riprodurle adeguatamente.

                                     

5. Psicoacustica e software

Se trasportiamo linformazione sonora nel mondo digitale possiamo fare alcune considerazioni.

Il modello psicoacustico conferisce qualità alla compressione audio di tipo "lossy" con perdita di informazione indicando quale parte del segnale audio da comprimere può essere rimossa o pesantemente compressa senza generare problemi, cioè senza perdite significative nella qualità del suono. Questo spiega, ad esempio, perché un secco battito dei palmi delle mani fra loro possa risultare tremendamente rumoroso in una tranquilla biblioteca, ma non si riesca quasi a sentire nel traffico automobilistico diurno di una grande città. Sembra che questo dia poco vantaggio nellambito generale del problema della compressione dati, ma le analisi psicoacustiche portano ad ottenere file compressi che sono anche 10 o 12 volte più piccoli degli originali high quality, il tutto con una minima perdita percepibile di qualità. Un simile tasso di compressione è oggi la caratteristica di quasi tutti i formati di compressione audio, fra i quali ricordiamo lMP3, Ogg Vorbis, Musicam usato da molti stati come standard per le trasmissioni digitali audio via etere, e la compressione su cui si basa il MiniDisc.

La psicoacustica è fortemente basata sullanatomia umana, soprattutto - come evidenziato - sulle limitazioni di percezione dellorecchio. Dette limitazioni, per riassumere, sono:

  • Simultaneous masking Mascheramento simultaneo
  • Temporal masking Mascheramento temporale
  • Soglia del dolore
  • Soglia assoluta di udibilità
  • Limiti alle alte frequenze

Dato che lorecchio non funziona al meglio quando si trova in prossimità di queste limitazioni, un algoritmo di compressione audio darà bassa priorità a frequenze esterne al range di udibilità. Sottraendo memoria a queste frequenze poco importanti e ridistribuendoli fra quelle utili lalgoritmo assicura che i suoni udibili siano della qualità più alta possibile.



                                     

6. Psicoacustica e musica

La psicoacustica comprende anche scoperte rilevanti per quanto concerne la musica, la sua composizione ed esecuzione. Alcuni musicisti, come ad esempio Benjamin Boretz, sono convinti che i risultati delle ricerche psicoacustiche abbiano significato solo in un contesto musicale.

                                     

7. Applicazioni

La Psicoacustica è applicata oggi in molti campi: dall ingegneria informatica all ingegneria acustica, passando per la difesa in relazione alla possibilità di sviluppare ed utilizzare armi acustiche che possano causare lesioni o morte. Ovviamente si applica anche alla musica, dove i musicisti e gli artisti continuano a creare nuove sensazioni acustiche, rompendo la tradizionale percezione della sonorità reale. È usata anche nelleducazione, nella medicina e nel marketing.

                                     
  • Karlin porta avanti alcune ricerche per l esercito nel campo della psicoacustica Nel 1945 Karlin viene assunto dai Bell labs, l unità di ricerca della
  • Criminological Psychology, Vol 10 1 pp. 103 108. Illusione uditiva Psicoacustica Video in inglese della BBC sull effetto McGurk Try The McGurk Effect
  • distribuita la versione 3.0 che incluse gpsycho, un nuovo modello di psicoacustica che sviluppò. Questo passaggio segnò l inizio di un rinnovamento verso
  • percettivo. L analisi utilizza algoritmi che derivano dalle ricerche di psicoacustica effettuate da Pacific Microsonics e dai meccanismi della percezione
  • Rumore 2016. Carlo Drioli e Nicola Orio, Elementi di acustica e psicoacustica 1999. Stereofonia, in Sapere.it, De Agostini, 2012. Giovanni Ibba
  • di Schroeder Elettroacustica Fonetica acustica Isolamento acustico Psicoacustica Potere fonoisolante Rumore acustica Suono Teoria di Sabine Altri progetti
  • forse la produzione in cui sono più evidenti le tecniche di eufonia e psicoacustica utilizzate per magnificare la stereofonia e le armonizzazioni. Il disco
  • dell acustica sono poi oggetto di settori di studio specifici come la psicoacustica che studia la psicologia della percezione del suono negli esseri umani
  • da Béla Tarr. Alessandra Padula, Consonanze: Dizionario di acustica, psicoacustica e accordatura di strumenti a tastiera, Grin Verlag, 2008, p. 110. ISBN
  • percettiva, per la compressione del segnale audio utilizza il modello psicoacustico e tecniche di codifica a bitrate costante CBR o variabile VBR AAC
  • compressione rispetto al formato MP3, ottenuta mediante avanzate tecniche di psicoacustica Il suo sviluppo si deve soprattutto a Christopher Montgomery, fondatore

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