La percezione musicale (altezza tonale)

L’altezza delle note Nozioni preliminari di psicoacustica La codifica dell’altezza tonale: toni presentati isolatamente toni puri toni complessi Intervalli musicali armonici (consonanza) melodici La rappresentazione dell’altezza tonale e scale musicali contour La teoria delle due (?) componenti SMARC a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Altezza tonale (pitch) massimo grassi Altezza tonale (pitch) L’altezza tonale è il correlato percettivo della frequenza sonora Tanto più cresce la frequenza tanto più cresce l’altezza tonale Solo i toni possono evocare altezza tonale a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Altezza tonale (pitch) massimo grassi Altezza tonale (pitch) E’ importante notare come, tuttavia, l’udito umano sia molto sensibile alla ripetizione periodica di pattern acustici Il caso del “periodic noise” Questi due esempi dimostrano come l’orecchio sia molto sensibile alle ripetizioni. Longnoise. Udite un rumore di lunga durata. Periodicnoise. Udite un rumore che si ripete nel tempo. Dopo un po’ vi sarà possibile apprezzare dove il rumore si ripete. a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Altezza tonale (pitch) massimo grassi Altezza tonale (pitch) American National Standards: “Pitch is that attribute of auditory sensation in terms of which sounds may be ordered on a scale extending from low to high. Pitch depends mainly on the frequency content of the sound stimulus, but it also depends on the sound pressure and the waveform of the stimulus” Ascoltare l’esempio damped. Il suono in question e’ un suono costante in frequenza (1 kHz) ma cangiante in intensita’ nel tempo. Potreste sentire che la altezza tonale del suono cambia nella coda del suono quando il suono diventa debole. a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Altezza tonale (pitch) massimo grassi Altezza tonale (pitch) Una definizione alternativa (C. J. Plack): “that aspect of auditory sensation whose variation is associated with musical melodies. [...] if a sound produces a sensation of pitch then it can be used to produce recognizable melodies by varying the repetition rate of the sound. Conversely, if a sound does not produce a sensation of pitch, then it cannot be used to produce melodies” Ascoltare “franoise”, la melodia di framartino costruita con rumori passabanda. a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Soglia assoluta I toni compresi tra ~30 e ~16000 Hz c.a. vengono percepiti come aventi una altezza tonale: soglia inferiore: <~30 Hz si percepisce solo una sorta di rullare [solo per alte intensità in dB SPL] soglia superiore: >~16000 Hz (ultrasuoni) non si percepisce nulla Tuttavia, la sensazione di altezza tonale più vivida si ha tra 30-Hz e 5000-Hz la gamma di frequenza che si usa in musica a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Altezza tonale (pitch) La sensazione di altezza tonale è legata alla frequenza del tono Esiste una gamma di frequenza entro cui possiamo parlare di altezza tonale con massima ragionevolezza: 30-Hz  5000-Hz circa la gamma entro cui si muove la musica Fuori da questa gamma udiamo i toni ma essi perdono la loro caratteristica “tonale” a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Altezza tonale - gamma d’esistenza In musica: la nota più grave del piano è 27.5-Hz la nota più acuta (ultimo tasto del piano e ottavino) si attesta a c.a. 5000-Hz Melodie ottenute utilizzando toni di frequenza superiore a 5000-Hz non sono facilmente riconoscibili a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Altezza tonale musicale massimo grassi Altezza tonale musicale Più alta la frequenza del tono, più alta la sua altezza tonale Tuttavia, esiste una (parziale) eccezione: le altezze tonali sembrano ripetersi diverse altezze pitchandcroma. Vengono presentate tre note (do, mi, sol) prima in un’ottava bassa poi trasposte di un ottava. Le seconde tre note sembrano simili alle prime solo più acute. pitchandcroma2. Come prima solo che le tre note non vengono trasposte di un’ottava ma meno. In questo caso le seconde tre note appaiono non semplicemente più acute ma anche differenti. a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Altezza tonale musicale I toni quindi si caratterizzano sia per: altezza tonale [è possibile ordinarli dal più grave al più acuto] nota: le note della scala musicale si ripetono ogni ottava* [do, re, mi, fa, sol, la si, do, re, mi…] * ottava: intervallo che intercorre tra una nota e la sua omonima successiva sia essa superiore o inferiore (rapporto 1 a 2 tra le frequenze delle due note) a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Altezza tonale musicale massimo grassi Altezza tonale musicale Tale duplicità viene definita come “teoria delle due componenti” Tuttavia, data una certa melodia, le note che scegliamo per suonarla non possono essere scelte a caso tra le varie ottave mys_scr. La melodia è una melodia molto nota però invece che suovare le note all’interno di una singola ottava le note sono state prese da più ottave. La melodia non è riconoscibile. mys_un. Ecco la melodia originale. a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Altezza tonale musicale Le note si ripetono ad ottave diverse Tale fenomeno è alla base di tre illusioni famose: la scala di Shepard il glissato di Risset il paradosso del tritono (Deutsch) a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

massimo grassi La scala di Shepard E’ una scala cromatica che sembra salire (o scendere) indefinitamente: c’è sempre una nota successiva più acuta (o più grave) Vedi nella sezione video a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

La scala di Shepard Il tono per la scala di S. viene costruito utilizzando più ottave di una stessa nota e modulando l’ampiezza di ciascuna componente con una funzione gaussiana che ha il suo centro in una determinata nota a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Il glissato di Risset E’ molto simile alla scala di Shepard però, invece che note discrete, si suona una glissato continuo ascendente (o discendente) in frequenza a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Il paradosso del tritono Una successione di coppie di note in intervallo di quarta aumentata (es. do-fa#) Ciascuna nota e’ un tono costruito così come nella scala di Shepard La successione può essere percepita indifferentemente come: basso-alto-basso-alto-basso-alto… alto-basso-alto-basso-alto-basso… a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Soglia differenziale La soglia differenziale è bassa per frequenze inferiori a 5000-Hz e più alta per le frequenze superiori La soglia è anche molto differente da individuo ad individuo: i musicisti possono avere soglie fino a 10 volte più basse dei non musicisti a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Soglia differenziale a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Musicisti vs non musicisti a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Musicisti vs non musicisti: la vendetta a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Percezione vs produzione di altezza tonale Non si sa ancora in che relazione stiano la abilità nel percepire piccole differenze di intonazione e la abilità di produrre (ovvero cantare) in modo intonato Alcuni studi trovano relazione, altri (i più recenti) non trovano relazione a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Codifica di altezza tonale Il problema della codifica dell’altezza tonale si divide in: codifica dell’altezza tonale di toni puri codifica dell’altezza tonale di toni complessi (es. quelli armonici o degli strumenti musicali) a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Codifica di altezza tonale toni puri Esistono due possibile codifiche dell’altezza tonale dei toni puri: codifica della configurazione dell’eccitazione sulla membrana basilare [Rate-Place theory] codifica della periodicità dell’onda sonora [Time theory] a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Rate-Place theory Dato un tono puro di frequenza f, la risposta (in frequenza di scarica) sarà massima nel gruppo di fibre aventi quella frequenza caratteristica f A monte ci potrebbe essere un detettore che rintraccia quale gruppo di fibre ha scaricato in modo massimo a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Time theory Ancoraggio alla fase: le fibre uditive scarica in fase con l’onda sonora entrante A monte potrebbe esistere un detettore di tempo: più scariche per unità di tempo, più acuto il suono a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Altezza tonale rate-place vs. time a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Codifica di altezza tonale toni puri massimo grassi Codifica di altezza tonale toni puri Alcuni fatti: melodie trasposte oltre i 5-kHz diventano meno riconoscibili la capacità di discriminare frequenze peggiora oltre i 5 kHz freqjnd. Venono presentate due triplette di suoni. Quello centrale di ogni tripletta è più acuto degli altri due. Se nella prima tripletta questo innalzamento di frequenza del suono centrale è chiaramente udibile nella seconda tripletta (i suoni sono di frequenza > a 5 kHz) la cosa non è altrettanto evidente. timetheory. Viene presenata una melodia suonata con toni di frequenza > 5 kHz. Poi loa stessa melodia viene suonata con frequenze più basse. La prima melodia e molto meno riconoscibile della seconda. massimo.grassi@unipd.it

Codifica di altezza tonale toni puri E’ possibile una soluzione doppia: si pensa che valga la time theory per suoni di frequenza <=5-kHz [forse combinata alla place] e la place theory (solo) per suoni di frequenza > 5-kHz a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Codifica di altezza tonale toni complessi armonici Antefatti: un tono complesso è un insieme di toni puri di diversa frequenza teoricamente ciascuna frequenza potrebbe evocare una altezza tonale Tuttavia, la sensazione di altezza tonale è unica e corrisponde alla frequenza fondamentale del tono complesso a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Codifica di altezza tonale toni complessi armonici Sono state proposte due principali soluzioni al problema: quella tipo-place quella tipo-time i modelli di autocorrelazione a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Helmholtz [place] La soluzione si Helmholtz è simile alla place theory per i toni puri Secondo H., poiché il tono complesso comprende anche la prima componente di frequenza (frequenza fondamentale), allora questa corrisponderà alla altezza tonale del tono complesso a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it massimo grassi ascoltare “missing” fundamental. e’ un suono a cui via via vengono rimosse le armoniche inferiori (prima la prima, poi la seconda, etc.). provate con audacity a selezionare una carta porzione dell’esempio (es. quella dove la prima e la seconda armonica sono state cancellate) e provare a cantare la nota con la voce. poi fate la stessa cosa con altre parti del suono. vi accorgerete che cantate sempre la stessa nota. a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Terhardt [place] Secondo T. la soluzione è più complessa: dato un suono complesso alcune sue armoniche saranno risolte e altre saranno irrisolte Le armoniche risolte (soprattutto quelle con numero armonico più basso) fanno parte della regione dominante a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Armoniche risolte e irrisolte Risolte: possono essere estratte dal tono la vibrazione prodotta dall’armonica sulla membrana basilare NON interagisce con quella di altre armoniche Irrisolte: NON possono essere estratte dal tono la vibrazione prodotta dall’armonica sulla membrana basilare interagisce con quella di altre armoniche a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Terhardt [place] Secondo T. le risolte sono necessarie per percepire l’altezza tonale L’orecchio: udirebbe le risolte estrapolerebbe la serie armonica da cui queste derivano [es. 200, 300, 400 => allora la fondamentale è 100 Hz!] a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

massimo grassi Terhardt [place] Però: se presentiamo suoni complessi di sole armoniche irrisolte l’altezza tonale viene comunque percepita è la medesima di quella evocata dalle armoniche risolte Viene presentato un tono puro e poi uno complesso composto da sole armoniche irrisolte. Anche il secondo suono ci offre una certa sensazione di “nota” terhardt a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Schouten [time] a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

schouten a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it massimo grassi Viene presentato un tono complesso. Nel tempo le armoniche basse (quelle risolte) calano di frequenza mentre quelle alte (quelle irrisolte) crescono in frequenza. Provate a valutare se nel suo complesso il tono vi sembra calare o crescere in frequenza. schouten a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Autocorrelazione [time] Il sistema uditivo potrebbe implementare una sorta di autocorrelazione la correlazione di un segnale con una copia di sé stesso calcolata momento per momento muovendo la copia in avanti nel tempo a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Autocorrelazione [time] Correlazione di un segnale con sé stesso a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

In sintesi… Non si sa ancora l’esatto meccanismo alla base dell’estrazione dell’altezza tonale di toni complessi Perché: possiamo avere una sensazione di altezza tonale con solo armoniche risolte (quindi le irrisolte non sono necessarie) possiamo avere una sensazione di altezza tonale con solo armoniche irrisolte (quindi le risolte non sono necessarie) a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Intervalli musicali Solitamente in musica i toni non sono presenti isolatamente I toni in musica possono essere presentati sincronicamente (contemporaneamente) consonanza, fusione diacronicamente (uno dopo l’altro) melodia, contour a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

Consonanza E’ un tema storico della psicologia della musica es. Pitagora, Stumpf, Helmholtz Poiché storico è un tema molto investigato Sono state proposte molte spiegazioni alternative Potrebbe anche essere un falso problema la consonanza/dissonanza è soggettiva altre culture musicali non hanno questa classificazione a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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massimo grassi Pitagora Intervalli armonici in cui le note sono in rapporto numerico semplice sono ben-suonanti, eufonici, ben fusi assieme, insomma consonanti es. ottava (2/1), quinta (3/2), quarta (4/3), terza maggiore (5/4), terza minore (6/5), sesta maggiore (5/3) e sesta minore (8/5), etc… suonare il file consonanza tra gli esempi audio per sentire i vari intervalli suonati in ordine di consonanza a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Cosa determina la consonanza? Tre alternative: viene “appresa”: sono consonanti quei rapporti di frequenza che sono maggiormente presenti nello spettro della voce umana è in funzione inversa del battimento dell’intervallo banda critica (~1/4 d’ottava) è in funzione della somiglianza delle due serie armoniche che compongono l’intervallo (armonicità) fusione tonale (Stumpf) a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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In sintesi… Al momento attuale, sembra che l’armonicità (il fatto che i due toni condividano un serie armonica comune) sia il fattore determinante Tuttavia, il giudizio di consonanza è alla fin fine estetico/soggettivo, quindi il problema rimane aperto a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it massimo grassi Gli stimoli sono su moodle “DS_10.1177_0956797611418244_Consonant.wma” e DS_10.1177_0956797611418244_Dissonant.wma” a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

La fusione tonale La consonanza è un concetto facilmente operazionalizzabile e costringe a valutazioni di tipo soggettivo L’idea di fusione tonale di Stumpf è invece investigabile in modo oggettivo a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

La fusione tonale Stumpf si accorge che certe coppie di toni sono così ben fuse che si fa fatica a capire se sono composte da uno o due toni es. ottava, quinta… Si accorge anche che c’è corrispondenza tra fusione e consonanza a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Intervalli musicali melodici In musica si usano anche intervalli musicali melodici Gli intervalli melodici più usati sono generalmente quelli piccoli In particolare ascendenti “grandi” discendenti “piccoli” a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Intervalli musicali melodici Gli intervalli musicali melodici possono essere memorizzati per: grandezza assoluta contour Delle melodie familiari ricordiamo la grandezza Delle melodie non familiari ricordiamo il contour a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Contour, intervalli e timbro La capacità di estrarre il contour non è ad esclusivo appannaggio dell’altezza tonale Possiamo estrarre il contour (e riconoscere una melodia) anche da intensità e timbro Inoltre, la percezione della grandezza dell’intervallo è influenzata dal timbro a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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Intervalli e intonazione In generale, c’è una marcata differenza tra musicisti e non musicisti I musicisti sono: capaci di ricordare la grandezza degli intervalli es. sanno intonare un intervallo (es. una quinta, una quarta) capaci di cogliere la micro-intonazione di un intervallo (es. pitagorica o equitemperata) percepiscono in modo gli intervalli a.a. 2013-2014 massimo.grassi@unipd.it

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