Sulla Sensibilità del'orecchio alla fase

[MarioBon]

La riflessione del suono sul corpo fornisce un minimo di guadagno. Il torso (spalle, torace, pancia) fornisce un guadagno di confine. Il corpo è più grande della testa ed il suo effetto inizia a frequenze più basse. Ma poiché le orecchie non sono direttamente attaccate al corpo e sono separate a una certa distanza, non appena la mezza lunghezza d'onda diventa uguale a quella distanza si perde l'accoppiamento e l'effetto diminuisce.



La linea tratteggiata (2) nel grafico sopra indica il torso che fornisce un guadagno fino a circa 1 kHz. Tra 1 kHz e 2 kHz la curva del torso diventa negativa a causa dell'interferenza distruttiva tra il suono diretto all'orecchio e il suono che viene riflesso dal torso. Oltre i 2 kHz l’effetto del torso finisce.



Le linee colorate nel grafico sopra rappresentano i contributi di guadagno acustico da varie parti dell'orecchio stesso.
La linea blu rappresenta l'effetto di focalizzazione della conca nel condotto uditivo del suono nella regione dei medi acuti (con un picco a circa 5 kHz). La linea verde rappresenta i contributi della flangia del padiglione auricolare, che sono un po' più bassi in frequenza perché sono più lontani dall'apertura del condotto uditivo rispetto alla conca e più bassi in livello a causa della forma a coppa più delicata di questa zona dell'orecchio. La risonanza del condotto uditivo e del timpano è rappresentata dalla linea rossa (5) e mostra il suo primo picco di risonanza a circa 3 kHz (1/4 di lunghezza d'onda di un condotto uditivo lungo circa 1 pollice). Se si estendesse ulteriormente questa linea, si vedrebbero anche risonanze a circa 9 kHz (risonanza a 3/4 di lunghezza d'onda) e 15 kHz (risonanza a 5/4 di lunghezza d'onda).

Infine, possiamo sommare tutti questi contributi di guadagno insieme per ottenere un quadro completo delle differenze tra ciò che un microfono di misurazione sente nello spazio libero e ciò che arriva al timpano quando siamo davanti ad un altoparlante. La linea nera continua etichettata "Risonanza dell'orecchio" mostra la somma della risposta acustica totale presente sul timpano. Un altro modo di pensarci è la funzione di trasferimento acustico dell'orecchio, della testa e del busto. Poiché il nostro cervello è abituato a sentire con questa risposta, ci sembra piatta. Quando misuriamo le cuffie al timpano, non stiamo cercando una risposta piatta, piuttosto, stiamo cercando una risposta simile alla curva nel grafico sopra.

[MarioBon]

Quindi quello che sentiamo è la sovrapposizione di una quantità di contributi. Possiamo ipotizzare che le riflessioni su torso e spalle non siano determinanti ma quelle sul padiglione auricolare sicuramente non lo sono né possiamo evitarle.
La forma del padiglione auricolare altera la fase del segnale che giunge al timano. In particolare mentre il suono che raggiunge il diaframma di un microfono di misura riproduce una porzione del fronte d’onda incidente, il suono che raggiunge il timpano è il risultato di più contributi ed è oggettivamente diverso da quello che ci mostra il microfono (è soggetto a interferenza).

Il padiglione auricolare, con la sua forma e le sue riflessioni, ci consente di distinguere la provenienza dei suoni (da dietro, dall’alto, ecc.). Questa funzione è irrinunciabile.

Dato che le informazioni sulla fase sono in qualche modo confuse dalle riflessioni sul padiglione auricolare, possiamo rinunciare a conservarle nella riproduzione? In altre parole è utile un sistema di altoparlanti che rispetta la risposta in fase se poi questa viene alterata dal padiglione auricolare?
E ancora: ha senso eseguire misure con un microfono se sappiamo che la pressione che registra è diversa da quella che giunge alle due orecchie?

[MarioBon]

Torniamo a questa figura:

La curva rossa rappresenta la risonanza del canale uditivo che equivale a una equalizzazione su tutto quello che transita nel condotto uditivo. Possiamo trascurarla.
La corva verde e la curva blu sono invece il risultato delle riflessioni e sono più evidenti oltre i 2000 Hz.
In letteratura si legge che l'apparato uditivo è sensibile alla fase tra 500 e 2000 Hz (secondo alcuni autori anche meno). In effetti oltre i 2000 Hz quello che arriva al timpano è alterato dalle riflessioni sul padiglione auricolare.
Ne segue che questa descrizione delle riflessioni sul padiglione auricolare aiuta a capire perchè l'apparato uditivo è sensibile alla fase solo in una ristretta banda di frequenze.

[Tropico]

Quindi per misurare una risposta di un diffusore che si avvicini alle condizioni reali sarebbe indicato usare le teste finte con i mic piazzati al posto dei timpani? Quei sistemi usati per registrare musica binaurale, per intenderci, tipo quello famoso della Neumann.

[MarioBon]

in effetti la testa artificiale sarebbe più adatta allo scopo. Con l'esperienza si imparerebbe ad interpretare le misure.

Nei primi anni del 1960 Amar G. Bose usò una rudimentale testa artificiale per determinare il rapporto tra suono diretto e suono riflesso.


Ora la testa artificiale comprende anche le spalle ed una parte del torso

[virman71]

La butto li
Se si prende la testa di un manichino(ben fatta) e lavorandoci su si fa coincidere la capsula del mic con l'ipotetico timpano?

[Tropico]

La butto li
Se si prende la testa di un manichino(ben fatta) e lavorandoci su si fa coincidere la capsula del mic con l'ipotetico timpano?

Sul tubo ci sono diversi esempi di "dummy head" fatti in casa a partire da teste di bambolotti, manichini, teste di polistirolo... anche se ovviamente il padiglione dell'orecchio in silicone è quello che assomiglia di più all'orecchio umano come assorbimento-riflessione.
Ho trovato una misura dell'azienda SR3D che valida quanto sopra scritto da Bon:






Penso inoltre che è per questo motivo che si preferisca una risposta diffusore calante sulle alte, come indica la curva di Moller o anche le curve isofoniche.
In fin dei conti però, basta equalizzare una risposta ottenuta da un mic normale per rendersi conto... senza comprare o farsi una dummy head.

[mario061]

Io cerco di far suonare l'impianto come mi pare sia più simile possibile a quello che che ascolto dal vivo. Per avvicinarmi a questa sensazione sono arrivato a creare una risposta simile alla curva di Moller nel punto di ascolto.
Uno dei vantaggi della multiamplificazione attiva è la facilità che si ha di ottenere curve simili, o altre, a piacere.

[Tropico]

In realtà, se guardi lo spettro musicale della maggioranza della musica incisa, ha già un suo andamento a curva di Moller:

Si può notare anche nell'esempio del messaggio sopra con il campione registrato senza dummy head.
Quindi se un diffusore ha una risposta FLAT, non suona enfatizzato sulle alte.
Altresì, in alcuni album, pochi per fortuna, dove lo spettro non ha andamento calante alla Moller ma flat, ho riscontrato enfasi e fastidio, mi è apparso chiaro che era voluto dal mixaggio... altrimenti mai ho notato in musica registrata live, un andamento flat, ma sempre calante sulle alte, questa è una mia opinione empirica personale.
Quindi, in fin dei conti, allineare un diffusore ad una risposta flat sulla medio-alta, non porta nella pratica ad un suono pungente... ma per ovviare ad alcune incisioni preferisco sempre qualche dB in meno.

Edit: In effetti, registrando con una testa binaurale, viene poi applicata una equalizzazione in post-produzione, per livellare le risonanze che dà il finto padiglione dell'orecchio, altrimenti all'ascolto c'è una doppia enfasi, quella di registrazione e quella che dà l'orecchio nostro al momento dell'ascolto. Morale, va bene così... con il classico microfono di misura, la dummy head serve più che altro per ricostruire la spazialità...
Rientrando in topic, rimane ad ogni modo corretta la considerazione sulla fase fatta da Bon.

[mario061]

Quindi se un diffusore ha una risposta FLAT, non suona enfatizzato sulle alte.

Non ho detto questo, ho solo detto che per simulare quello che sento dal vivo ho attenuato di qualche dB a 20KHz, progressivamente partendo da circa 300Hz, la curva di risposta dei diffusori nel punto di ascolto.