Quanti modi ci sono per descrivere il suono? (cc)

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Quanti modi ci sono per descrivere il suono? (cc)

#1 Messaggio da MarioBon » 12/12/2016, 10:44

Di un suono distinguiamo:

- l'intensità (suono più intenso o più forte, meno intenso o più debole)
- altezza (suono basso o acuto, è in relazione con la frequenza)
- durata (intervallo di tempo da quando comincia a quando finisce)
- timbro

il timbro è quella caratteristiche che consente di distinguere due suoni di pari altezza e intensità. Per esempio un violino e una tromba emettono la stessa nota con la stessa intensità eppure possiamo distinguere la tromba dal violino e attribuiamo questa differenza al diverso timbro.
A questo punto si dovrebbe dire che esiste una intensità e una altezza soggettiva e una intensità e altezza oggettiva ma non complichiamo troppo le cose.
Intensità,altezza e durata sono grandezze monodimensionali misurabili che si rappresentano su una scala che va da un minimo ad un massimo (come la temperatura con il termometro). Il timbro, invece, è una grandezza multidimensionale (no si può dire, per esempio, che iltimbro della tromba sia maggiore o minore del timbro del violino ma solo che sono diversi).

Andando più in dettaglio, se registriamo un suono (una variazione di pressione) e ne tracciamo l'andamento in un grafico (in funzione del tempo) distinguiamo 4 diverse fasi:

- l'attacco (o transitorio di attacco)
- il decadimento
- il mantenimento
- il rilascio o decadimento.

Immagine
La figura mostra le relazioni tra intensità, altezza, durata e timbro e attacco, decadimento, mantenimento e decadimento:

- l'intensità è in relazione con l'ampiezza della variazione di pressione
- l'altezza corrisponde alla frequenza che si misura durante la fase di mantenimento
- la durata è il tempo che intercorre dall'inizio dell'attacco alla fine del decadimento
- il timbro dipende anche da come si sviluppano il transitorio di attacco, di decadimento e di estinzione (che possono essere più o meno lunghi e più o meno veloci).

Per rendersi della relazione tra attacco e decadimento e timbro basta registrare il suono del pianoforte e ascoltarlo al contrario. L'altezza delle note è la stessa ma il timbro assomiglia a quello di una fisarmonica. Per descrivere il timbro di un suono si possono usare una quantità di aggettivi (da aspro a vellutato, da piacevole a irritante, ecc.)

C'è una terza rappresentazione del suono e si ottiene attraverso l'analisi di Fourier. Fuorier ha scoperto che qualsiasi segnale può essere scomposto in una serie armonica di toni sinusoidali e che, al contrario, ogni suono può essere ottenuto sovrapponendo una serie di toni sinusoidali armonici (sintesi addittiva). In particolare, Fourier ha scoperto come calcolare l'ampiezza di ciascuna sinusoide che compone un segnale (in particolare un suono).
Per eseguire l'analisi di Fourier il segnale deve essere noto dall'inizio alla fine. Quindi prima si registra il segnale dall'inizio alla fine e poi si fa l'analisi di Fourier. Il risultato della analisi di Fourier si chiama spettro. Lo spettro contiene tutte le informazioni che riguardano il suono analizzato tanto è vero che è possibile, partendo dallo spettro, riottenere il segnale originale (con una operazione che si chiama trasformazione inversa o antitrasformazione di Fourier).

Suono A -> Trasformazione -> Spettro di A -> Antitrasformazione -> Suono A

Ne segue che lo spettro è un modo alternativo di rappresentare un suono che contiene esattamente tutte le informazioni che contiene il suono originale.
Oggi disponiamo di analizzatori di spettro che eseguono la trasformazione di Fourier con grande precisione e a basso costo. L'analizzatore di spettro è uno degli strumenti più difficili da utilizzare ed è diventato, in breve tempo, uno strumento alla portata di tutti con il risultato che la forse maggioranza di chi lo usa non sa come funziona.

Intensità, altezza e durata si possono misurare con precisione. La rappresentazione del suono con l'analisi di Fourier definisce in modo oggettivo anche il timbro.
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Re: Quanti modi ci sono per descrivere il suono?

#2 Messaggio da MarioBon » 25/12/2016, 12:59

Un ulteriore modo per descrivere il suono si serve degli attributi. I principali attribuiti usati per descrivere il suono di un auditorio o di un teatro sono:

- Rumore
- Tempo di Riverberazione
- Calore
- Forza
- Intimità
- Chiarezza (definizione orizzontale e verticale)
- Spazialità (LEV, ASW, ITG, GLL, ecc.)
- Brillanza
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Re: Quanti modi ci sono per descrivere il suono?

#3 Messaggio da GianpieroMajandi » 25/12/2016, 21:02

Per riferimento a quanto scritto sopra da Mario, alcuni link che riportano le definizioni e le formule di calcolo dei vari parametri:

Intimità: http://www.concerthalls.org/?page_id=88
Forza: http://www.concerthalls.org/?page_id=92
Calore e brillanza: http://www.concerthalls.org/?page_id=90
Chiarezza: http://www.concerthalls.org/?page_id=86
Spazialità: http://www.concerthalls.org/?page_id=94
MarioBon ha scritto:Ringrazio Giampiero per i link. Stiamo parlando di cose che esistono.
Ultima modifica di GianpieroMajandi il 25/12/2016, 21:41, modificato 1 volta in totale.
Ciao
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Re: Quanti modi ci sono per descrivere il suono?

#4 Messaggio da MarioBon » 26/12/2016, 13:13

La cosa importante degli attributi è che questi non descrivono il teatro o l'auditorio ma il suono che si sente in quel teatro o auditorio.

E' anche interessante sapere come sono nati questi attributi. L'idea parte da Beranek nel 1960 circa. Beranek parte per un lungo viaggio che lo porta a registrare esecusioni dal vivo nei maggiori teatri ed auditori del mondo. Torna negli USA con le sue registrazione è organizza delle audizioni.
Un gruppo di studenti viene messo davanti ad un impianto stereo e viene posta questa domanda: con quali aggettivi (attributi) descrivereste il suono che state ascoltando?
Gli studenti scrissero una lista di aggettivi che venne poi eleborata per estrarre quelli più utilizzati e più significativi. A questo punto cominciò il vero lavoro: individuare delle quantità misurabili correlate con gli aggettivi utilizzati. L'iniziativa ebbe un seguito importante e molti ricercatori diedero importanti contributi. Oggi almeno 5 quantità definite durante questa ricerca sono diventate standard ISO.

Per i nostri fini la parte più interessante di questa storia è che questi "attributi del suono" sono stati definiti ascoltando musica attraverso dei diffusori acustici.
Possiamo allora fare una osservazione: se il teatro dove è avvenuta la registrazione era perfetto, se la registrazione era perfetta...cosa hanno sentito quegli studenti? il suono dei diffusori acustici e quindi gli attributi si riferivano ai diffusori acustici più che al teatro. In sostanza se gli attributi descrivono il suono, e non la sorgente o l'ambiente, significa che possono essere usati per descrivere qualsiasi suono: quello che si sente in un teatro, quello che si sente all'aperto, quello prodotto da uno strumento musicale, quello prodotto da un altoparlante.
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Re: Quanti modi ci sono per descrivere il suono?

#5 Messaggio da MarioBon » 26/12/2016, 13:21

Gli attributi che utilizziamo per descrivere il suono di un altoparlante non possono essere proprio gli stessi che descrivolo il suono in un teatro. Per esempio un altoparlante non fa rumore e non produc riverberazione e non è nemmeno "intimo". Ma un altoparlante può produrre distorsione (che causa la fatica da ascolto). Per farla breve gli attributi adatti a descrivere il suono di un altoparlante sono:

- Calore
- Fatica da ascolto
- Forza
- Chiarezza
- Spazialità
- Brillanza

di questi il significato di Forza, Chiarezza, Spazialità e Brillanza coincide con quello dato per il "suono dell'auditorio". Calore e Fatica da ascolto hanno definizioni ad hoc.
Gli attributi del suono di un altoparlante devono essere elencati (ed investigati) nell'ordine proposto. Questo è indispensabile per ottenere una qualità molto importante: la ortogonalità degli attributi.
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Re: Quanti modi ci sono per descrivere il suono?

#6 Messaggio da MarioBon » 26/12/2016, 13:37

Cosa significa attributi ortogonali o in generale grandezze ortogonali?

Due grandezze sono ortogonali se l'una non influenza l'altra.

Per esempio peso e volume non sono ortogonali perché sono legati dalla densità. In sostanza non possiamo decidere il peso ed il volume di una quantità di acqua: un certo peso di alluminio occupa necessariamente un certo volume e viceversa.

L'altezza e la lunghezza di un tavolo sono grandezze ortogonali perché possiamo decidere di costruire un tavolo lungo e largo quanto vogliamo.

Ora proviamo ad andare da un falegname e chiediamogli di realizzare un tavolo alto 80 centimetri ed il cui piano abbia una diagonale di 1.5 metri. Il falegname sarà in difficoltà perchè la stessa diagonale di può ottenere con una moltitudine di lunghezze e larghezze diverse.
Questo è un altro esempio di grandezze o misure non ortogonali.

Per concludere: se vogliamo caratterizzare un sistema in modo univoco è importante che tutte le grandezze che definiamo siano le une indipendenti dalle altre. In questo modo le potremo misurare una alla volta definendole in modo univoco.

Il concetto di ortogonalità viene dalla Teoria dei Sistemi ed in particolare dalla definizione di "stato di un sistema" che ha un importante collegamento con gli spazi vettoriali ecc. ecc.
ma questo può interessare fisici e ingegneri non certo gli appassionati di HiFi. Sappiate comunque che sotto a queste cose ci sono solide basi e almeno 50 anni di studi crroborati da risultati sperimentali comprobanti.
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Re: Quanti modi ci sono per descrivere il suono?

#7 Messaggio da MarioBon » 26/12/2016, 13:49

poniamoci ora la fatidica domanda: i nostri attributi
- Calore
- Fatica da ascolto
- Forza
- Chiarezza
- Spazialità
- Brillanza
sono ortogonali (sono indipendenti uno dall'altro)? no, non lo sono.
Però lo diventano se considerati nell'ordine mostrato.

Il Calore rappresenta la capacità di restituire correttamente il timbro. E' del tutto evidente che un sistama dove gli acuti siano amplificati di 10-15 dB non solo non riprodurrà correttamente il timbro, ma provocherà una sorta di trapanazione cranica in chi ascolta ovvero -> fatica da ascolto.
Quindi, se il calore non è di per sè causa di fatica da ascolto, la fatica da ascolto può essere attribuita tutta alla presenza di distorsione non lineare. In questo modo calore e fatica da ascolto diventano indipendenti uno dall'altro (ortogonali).
La stessa cosa vale per gli altri attribui: se quello che precede non influisce su quello che lo segue, i due posso essere considerati indipendenti (ortogonali).
Abbiamo così elencato un insieme di grandezze tra loro indipendenti (almeno in certe condizioni) in gradi di descrivere lo stato del suono prodotto.
Va notato ch trattiamo di alta fedeltà e quindi interessa poco trattare di sistemi che "suonano male" (dove gli attributi non sono indipendenti) . Per fortuna ci interessano i sistemi che "suonano bene" dove gli attributi sono indipendenti o sufficientemente indipendenti.
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Re: Quanti modi ci sono per descrivere il suono?

#8 Messaggio da MarioBon » 26/12/2016, 14:01

Conclusione:
Se sono riuscito a spiegarmi dovrebbe essere chiaro che
- esiste un modo per descrivere il suono (attraverso gli attributi)
- che a ciascun attributo corrisponde una (o più) quantità misurabili,
- che queste quantità sono misurabili indipendentemente una dalle altre

e che, alla fine, è possibile valutare oggettivamente la qualità della riproduzione di un sistema di altoparlanti.

Una volta stabilito che un diffusore acustico "suona bene" lo portiamo in un ambiente con un tempo di riverberazione di 2 secondi e "suona male"... evidentemente abbiamo compiuto un primo passo. Dato un sistema di altoparlanti che suona bene per farlo suonare "male" basta posizionarlo ad minchiam in un ambiente cubico con un tempo di riverberazione di 3 secondi e fargli suonare l'ultimo CD di Vasco Rossi (che è stato registrato per essere riprodotto con una radiosveglia rotta: obiettivo raggiunto al 100%).

Sono stati definiti anche gli attributi del suono per gli amplificatori e per le sorgenti.

per saperne di più:
http://audioitalia.mondoforum.com/viewt ... ?f=4&t=220
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Re: Quanti modi ci sono per descrivere il suono?

#9 Messaggio da MarioBon » 28/12/2016, 13:00

Esiste una relazione tra attributi e misure:
Immagine
Non è facile caratterizzare il suono di un diffusore acustico. Prendiamo per esempi la Chiarezza. In un sistema a tre vie ci potrebbe essere un woofer che non riproduce correttamente i transitori, un ottimo medio e un tweeter scadente. Se il medio riprduce tutta la banda vocale (da 80 a 4000 Hz) il risultato potrebbe essere molto gratificante malgrado i difetti.
Quindi, nei sistemi multivia, si dovrebbe dare un giudizio sulla riproduzione di ciascuna via.
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Re: Quanti modi ci sono per descrivere il suono?

#10 Messaggio da MarioBon » 28/12/2016, 13:10

Altre caratteristiche che intervengono sulla qualità della riproduzione:

La più importante è l'impedenza elettrica. L'impedenza elettrica non dice come suonerà un diffusore acustico ma dice se l'amplificatore potrà avere delle difficoltà a pilotarlo. Se l'amplificatore va in affanno (clippa, intervengono le protezioni, ecc.) è evidente che la qualità del suono del diffusore acustico ne risenta. Esiste una norma che si chiama DIN 45500 che detta le prestazioni minime da rispettare per poter dire che un dispositivo è ad alta fedeltà.
Tra queste norme ce ne sono anche alcune che riguardano l'impedenza dei diffusori acustici.
Con la scusa che le norme DIN di sono vecchie si tende a non rispettarle.
Sarebbe come dire che, siccome il codice della strada, è vecchio non serve rispettarlo.
Fatto sta che tra i maggiori problemi che incontrano gli utenti dell' HiFi figurano:

- l'abbinamento amplificatore-diffusori
- l'abbinamento diffusori-ambiente
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