L'acustica è la scienza del suono. È lo studio della propagazione del suono, della trasmissione, del riverbero, dei fenomeni di eco... L'acustica si applica ai settori dell'edilizia, dei trasporti, della medicina e dell'elettronica, ma anche alla musica! La scienza degli strumenti musicali si chiamaacustica musicale.
Alcuni dettagli sull'acustica musicale
Questo argomento, in cui la fisica delle onde e la musica si incontrano, trova le sue radici in epoca classica, in particolare con il lavoro di Pitagora, che aveva già stabilito dei legami tra la lunghezza di una corda e il pitch del suono prodotto da questa corda. (Vedila scienza dietro un suono). Oggi, le conoscenze scientifiche e gli strumenti si sono evoluti in modo tale che siamo in grado di simulare e creare modelli di fenomeni fisici (flusso d'aria, modi di vibrazione),impedenza d'ingresso acustica ...) all'interno degli strumenti.
La ricerca in acustica musicale ci permette di comprendere e migliorare gli strumenti musicali studiando le loro proprietà vibratorie, la loro radiazione e la relazione tra il musicista e lo strumento. Gli strumenti vengono modellati grazie a un software di simulazione acustica (ReadSyos Jobs : Ingegnere di simulazione) e basati su esperimenti su strumenti reali.
Parametri studiati in acustica musicale
Per caratterizzare un segnale sonoro, l'acustica utilizza quattro grandezze principali: ladurata del campione, il suopitch, il suointensità (ampiezza) e la suatimbro. La conoscenza di questi parametri consente di comprendere meglio uno strumento e di sintetizzarlo ricomponendo un segnale proprio.
Durata, pitch e ampiezza sono valori quantificabili, hanno unità di misura. Sono caratterizzati rispettivamente da:
- il secondo (s)
- gli Hertz (Hz)
- il decibel (dB)
Tuttavia, il timbro non è quantificabile e non ha unità di misura. Il timbro è definito dalla composizione armonica del suono e dal suo attacco (l'inizio del segnale sonoro). In acustica, il timbro è espresso con nozioni statistiche (densità spettrale di potenza). Per un musicista, è con parole comechiaro,chiaro,scuro,caldo.... che il timbro è meglio definito (e questo è il punto in cuila psicoacustica come scienza della percezione uditiva entra in gioco!)
Esempio: esperimento sul sassofono
Qui abbiamo soffiato nel nostro sassofono, suonando un La (440 Hz), che corrisponde a un Fa# con il sassofono contralto. Ascoltate!
Nelle figure seguenti, osserviamo il pitch e la durata (sullo spettrogramma) e l'ampiezza e la durata (sul segnale temporale). Ma dov'è il timbro? Come detto prima: è impossibile da quantificare, quindi è impossibile da rappresentare su un grafico.
Il segnale temporale è mostrato in blu. È esattamente ciò che il microfono rileva quando viene suonato un sassofono. Possiamo distinguere tre parti:
- l'inizio transitorio (1)
- il regime stazionario (2)
- il transitorio finale (3)
Questi sono i passaggi principali per qualsiasi strumento a fiato. Tuttavia, i transienti e la composizione armonica sono specifici per ogni strumento, l'attacco della tromba è spesso molto più secco di quello del sassofono, ad esempio. Questa è una delle loro differenze di tono...
Lo spettrogramma è un grafico che ci dà il pitch (la frequenza) in funzione del tempo (la durata del segnale). In questo spettrogramma è evidente che la nota viene mantenuta per circa un secondo. Lo spettrogramma ci mostra anche quali note vengono suonate. Vediamo chiaramente la nota fondamentale (440 Hz) e gli armonici. Siamo rassicurati, abbiamo suonato bene la nota fondamentale, un 440!
Qui vediamo anche che il sassofono è armonico: ogni frequenza suonata è un multiplo della fondamentale!
Gli armonici osservati sono specifici del sassofono, ne definiscono il timbro. Il becco del sassofono è il fulcro per aggiungere (o meno) armonici al vostro suono: date un'occhiata a questo articolo sul'influenza della camera del becco sul tono!
Piccolo riassunto :
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Il vocabolario dell'acustica musicale è costituito principalmente da: durata, pitch, ampiezza e timbro.
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Durata, pitch e ampiezza sono quantificabili.
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Il tono è espresso statisticamente, ma in particolare con le vostre parole.
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Lo spettrogramma permette di analizzare il suono e di conoscerne la composizione armonica.
Siete curiosi di esprimere il timbro del vostro sassofono? Venite a provare la varietà di becchi Syos!
