Psicologia della musica (acustica, musica, suoni e simboli)

Che cos’è un suono? Un’onda sonora è un alternarsi di variazioni di pressione (condensazione, rarefazione) in un medium (es. aria) Lo si capisce bene osservando il comportamento di un altoparlante questo si muove in avanti e all’indietro alternativamente a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Come viaggia il suono? Il suono si propaga in tutte le dimensioni (3D) Il suono viaggia alla velocità del suono: ~340 m/s, ~1200 Km/h, Mach1 Non è una velocità molto alta E’ per questo che ai grandi concerti all’aperto le ultime file cantano in ritardo a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Notate come il coro canti sempre con un certo ritardo Vedi nella sezione “VIDEO” di moodle il video del concerto di Robbie Williams a Glastonbury nel 1998. Notate come il coro canti sempre con un certo ritardo a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

La velocità del suono: esempi Se il medium è il ferro: 5120 m/s (gli indiani) Se il medium è l’acqua: 1484 m/s (le balene, i delfini…) a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

La velocità del suono La velocità di propagazione delle onde sonore è in funzione: inversa della densità del medium () diretta della rigidità del medium (C): a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

La velocità del suono La velocità dipende anche dalla temperatura dell’aria. In aria non umida: v = 331.4 + 0.6T m/s Ad esempio: se T = 0° C v = 331.4 + 0 = 331.4 m/s se T = 20°C v = 331.4 + 0.6*20 = 331.4 + 12 = 343.4 m/s a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

La lunghezza d’onda Le onde sonore si propagano longitudinalmente La lunghezza di un onda sonora è nota: ed è importante per la localizzazione lungo l’azimut a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

La lunghezza d’onda Ad esempio: se f= 20-Hz, L=~17 metri se f=1500-Hz, L=~23 centimetri ovvero, circa distanza da orecchio a orecchio se f=20-kHz, L=~17 millimetri a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Come viaggia il suono? Se si scontra con un oggetto: trasmissione: l’onda fa vibrare l’ostacolo riflessione: l’onda rimbalza sull’ostacolo diffrazione: l’onda aggira l’ostacolo soprattutto le basse frequenze perché caratterizzate la onde molto lunghe a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Riflessione a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Diffrazione Le basse frequenze difraggono più delle alte frequenze Vedi nella sezione “VIDEO” di moodle il video “Transmission of Sound” a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Suono: per cosa si caratterizza? Frequenza (Hertz - Hz, o kHz) Durata (sec, msec) Ampiezza decibel - dB Fase (espressa in gradi o radianti) Timbro (vedi da spettro in poi) a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Frequenza Gli Hertz sono l’unità di misura per la frequenza f=1/T (dove T è il periodo in sec) Gli esseri umani sono in grado di udire suoni compresi tra ~25 e ~16000 Hz Solitamente, tanti più Hz ha un suono tanto più acuto ci appare a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Frequenza in musica: la notazione musicale Fin dall’antichità è emersa la necessità di “scrivere la musica” Inizialmente, i sistemi di notazione musicale erano abbastanza semplici a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

La notazione musicale a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it Notazione musicale tipica del canto gregoriano a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Notazione d’altezza L’altezza dei suoni è indicata da sette sillabe: Do, re, mi, fa, sol, la, si do Altri paesi scrivono in altro modo, ad esempio, nei paesi anglosassoni: Vedi nella sezione “ESEMPI AUDIO” di moodle il suono “scalamaggiore”. IT do re mi fa sol la si UK C D E F G A B a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it Vedi nella sezione “ESEMPI AUDIO” di moodle cercare i suoni “Piano.ff.A0”, “Piano.ff.C4” E “Piano.ff.C8” a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

La durata In acustica, la durata di un suono si misura in microsecondi, millisecondi, secondi, minuti, ore… a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Durata in musica: notazione di tempo a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Notazione di tempo: ritmo In musica il tempo si svolge a partire da gruppi binari (2 battiti) o ternari (3 battiti) o in combinazioni di questi Esempi binario: rock Esempi ternario: valzer Il primo battito di ogni gruppo è quello accentato a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Notazione di tempo: velocità d’esecuzione Viene segnata con un aggettivo: grave, lento, adagio… vivace, presto, prestissimo Di “recente” (es. Beethoven) viene anche indicata la velocità metronomica segnando il tempo che deve durare una semiminima a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Ampiezza Il cambiamento di pressione generato dal suono rispetto alla pressione atmosferica Si calcola a partire dal punto di equilibrio: fino al picco dell’onda (ampiezza di picco) calcolando la RMS (root mean square) Tanto più ampio è un suono tanto più intenso viene percepito a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Quanto siamo in grado di sentire? Le pressioni sonore che ci interessano vanno da: 0.00002-Pa (soglia assoluta per il suono) 20-Pa (soglia del dolore) 1-Pa = 1-N/m2 a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

I decibel Visto che la gamma delle pressioni è ampia si usano i decibel per ottenere numeri più maneggevoli Ma i decibel vengono calcolati a partire da un’intensità Vedi nella sezione “ESEMPI AUDIO” di moodle il suono “decibel”. a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

I decibel L’intensità di un suono è uguale al quadrato della sua pressione quindi: a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

I decibel Importanti proprietà dei dB Se sommo (in fase, vedi dopo) due onde di pari ampiezza e frequenza ho un aumento di c.a. 6-dB a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

I decibel Il significato dei decibel viene spesso frainteso I decibel NON SONO una misura assoluta ma relativa (dire 20 decibel non significa nulla, bisogna specificare quale è lo zero) Lo “zero” di riferimento viene indicato da una sigla scritta a fianco di dB (es. “dB SPL”) In percezione uditiva ci interessano quattro tipi di decibel: dB SPL, dB SL, dB HL, dBA a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Ampiezza in musica: notazione di intensità: L’intensità viene indicata con delle lettere: ff: fortissimo (~95 dB) f: forte mf: mezzo forte mp: mezzo piano p: piano pp: pianissimo (~45 dB) Tra il fortissimo e il pianissimo ci sono 50 dB: la musica pop ha una gamma dinamica molto più ridotta a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Fase La fase si esprime in radianti (o gradi) In acustica è importante quando sommiamo più suoni tra loro Percettivamente la differenza di fase tra due suoni è importante per la localizzazione dei suoni nello spazio lungo l’azimut* * azimut: asse orizzontale Vedi nella sezione “ESEMPI AUDIO” di moodle il suono “ITD”. a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Fase a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

La fase è importante a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Area dell’udito: frequenza e pressione a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Area dell’udito (in musica) La musica si svolge in un’area più ridotta rispetto alle nostre potenzialità uditive In ampiezza la musica comincia da suoni più intensi e finisce a suoni meno intensi In frequenza: la musica si svolge tutta nella gamma bassa-media (dai 30 Hz ai 5000 Hz) a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

L’area della musica a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Come sono fatti i suoni del mondo? Analisi di Fourier Ogni suono, per quanto complesso, è ottenibile sommano un tra loro un insieme di tono puri aventi diversa frequenza, ampiezza e fase L’insieme dei toni puri che compongono un suono corrispondono allo spettro di quel suono (vedi slide successive) a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Come sono fatti i suoni del mondo? Analisi di Fourier Si può capire questo con una analogia Un’immagine digitale è un insieme di pixel di diverso colore e saturazione a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Come sono fatti i suoni del mondo? Analisi di Fourier Se ingrandissimo quello che c’è dentro quel quadrato vedremo tanti quadratini di colore e saturazione diversa a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

La rappresentazione grafica di un suono Il suono può essere rappresentato graficamente: 2D: ampiezza per tempo (forma d’onda) 2D: ampiezza per frequenza (spettro) quasi-3D: frequenza per tempo, e colore per ampiezza (spettrogramma) a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

La forma d’onda (solo 2D) a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Forma d’onda Nella forma d’onda si rappresenta l’ampiezza in funzione della durata Con forma d’onda si riesce a vedere l’ampiezza, la durata e la fase di un suono Il contenuto di frequenza, però, non è sempre “evidente” [vedi lucido successivo] a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Forma d’onda a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Forma d’onda E’ possibile conoscere durata, ampiezza e fase osservando la forma d’onda Però il suono è complesso (composto di più toni puri) ed è difficile capire di quanti toni puri sia composto A questo scopo si usa lo spettro Negli spettri si rappresenta l’ampiezza del suono in funzione della sua frequenza a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Spettro a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Ora sappiamo tutto… Ovvero che era un suono di: Durata: 50 ms [forma d’onda] Frequenza: fatto di 5 toni puri (100, 200, 300, 400, 500 Hz) di uguale ampiezza [spettro] Ampiezza complessiva: 1 [forma d’onda] ampiezza singole componenti è 1 [spettro] Fase: 0° (il seno di zero è uguale a zero) [forma d’onda] a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Lo spettrogramma A volte forma d’onda e spettro sono comunque insufficienti per capire com’è fatto un suono Soprattutto se il suono cambia nel tempo sia in ampiezza che frequenza a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Lo spettrogramma a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Che suoni ci sono nel mondo? Toni: hanno spettri discreti I toni possono essere: semplici complessi I toni complessi possono essere armonici inarmonici Rumori hanno spettri continui a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

I toni puri (o semplici) Con tono puro si intende un’onda sonora la cui variazione di pressione nel tempo sia uguale a quella di una sinusoide I toni puri sono i “mattoni” con cui sono costruiti tutti i suoni a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

I toni complessi: armonici Nella ricerca uditiva si utilizzano toni armonici, ovvero la somma di una serie di toni puri in relazione armonica tra di loro Relazione armonica: fn=f0 . n con n = 1, 2, 3, … a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

I toni complessi: armonici I toni armonici si caratterizzano per: una frequenza fondamentale una serie di parziali che sono multiple intere della fondamentale La fondamentale non è necessariamente presente Anche alcune parziali possono essere assenti a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

I toni complessi: armonici I toni armonici sono molto diffusi: la voce umana gli strumenti musicali ma anche altri suoni come il fischio, il rumore di certi oggetti, etc. a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

I toni complessi: inarmonici Sono toni in cui le parziali di frequenza non sono in relazione armonica tra loro Es: 200-Hz + 330-Hz + 456-Hzl le inarmonicità possono causare battimento a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Battimenti Fenomeno che si verifica sommando tra loro due toni di frequenza leggermente diversa (e.g. fa=200-Hz e fb=205-Hz) quando accordate la chitarra La “somma” dei due toni produce una modulazione d’ampiezza di frequenza fdiff pari a fa-fb a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Battimenti Se fdiff è piccola (~40-Hz): Se fdiff è un po’ più grande: si possono udire i battimenti Se fdiff è un po’ più grande: si può udire la rugosità Se fdiff è ancora più grande: i due toni possono essere uditi separatamente beats. Due suoni presentati contemporaneamente. Il primo è costante in frequenza, il secondo aumenta la frequenza partendo da quella del tono precedente per arrivare ad una frequenza pari a 3/2 del tono precedente. All’inizio dell’esempio è possibile udire i battimenti. Poi i battimenti si fanno sempre più rapidi (rugosità). Infine entrambe queste sensazioni spariscono ed è possibile apprezzare i due toni separatamente. a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Toni e rumori I toni sono quelli caratterizzati da spettri discreti [hanno un’altezza tonale] I rumori sono caratterizzati da spettri continui [NON hanno un altezza tonale] a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

I rumori I rumori che si usano nella ricerca uditiva sono: rumore bianco contiene tutte le frequenze rumori a banda di frequenza più o meno stretta rumori “notched” ottenuti sommando 2 rumori a banda a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Timbro La struttura armonica di un suono caratterizza il timbro di un suono Il suo spettro Timbro: “quell’attributo della sensazione uditiva per cui un ascoltatore può giudicare come diversi due suoni presentati nella stessa maniera ed aventi la stessa intensità soggettiva e altezza tonale” a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Timbro Ogni timbro quindi si caratterizzerebbe per uno spettro Di conseguenza, il timbro sembrerebbe essere un indizio tempo-invariante. Invece… a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Timbro Il timbro dipende anche dal tempo Se suono una nota di pianoforte indietro nel tempo la qualità evocata non sarà più quella di un pianoforte pianoreversed. il suono del piano viene presentato rovesciato nel tempo. Direste ora che questo è un suono di pianoforte? sparo. stessa cosa per lo sparo. Prima è suonato all’indietro poi in modo canonico. patterson. Due suoni che uguali solo che il secondo viene suonato all’indietro nel tempo. Del primo apprezzate bene la componente ritmico/percussiva. Nel secondo, oltre alla componente percussiva, è possibile udire anche una sibilo continuo di sottofondo (che nel primo suono non era udibile). a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Filtri Molto spesso si usano I filtri I filtri sono importanti: per modificare acusticamente un tono o un rumore (es. creare un rumore passabanda a partire da un rumore bianco) come modello per capire (e spiegare) il funzionamento del sistema uditivo a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Filtri Un filtro è uno strumento che permette di attenuare/cancellare alcune zone (o componenti) di frequenza di un dato suono Come il filtro di una sigaretta: il filtro lascia passare qualcosa non lascia passare qualcos’altro a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Filtri Tipi di filtro: passa alto: lascia passare le alte frequenze passa basso: lascia passare le basse frequenze passa banda: lascia passare una certa banda di frequenza banda stoppa: lascia passare al di fuori di una certa banda di frequenza a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

AM & FM I toni possono essere ulteriormente modificati imponendo loro delle: modulazioni d’ampiezza (AM) modulazioni di frequenza (FM) la modulazioni di frequenza tuttavia sono infrequenti nei rumori a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

AM AM: modulazione d’ampiezza. La modulazione d’ampiezza “strozza” l’ampiezza dell’onda sonora In musica la modulazione d’ampiezza corrisponde al tremolo a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

AM a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

AM In caso di AM è importante distinguere tra: le variazioni di pressione veloci della portante [struttura fine] le variazioni lente provocate dal modulatore [inviluppo] a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Inviluppo Inviluppo: la linea immaginaria che unisce tutti i picchi positivi (o negativi) di una onda sonora quella verde nella figura successiva Ogni suono, sia esso tono o rumore, si caratterizza per un certo inviluppo a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Inviluppo a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

FM FM: modulazione di frequenza. Fa oscillare la frequenza di un tono (o la gamma di frequenza di un rumore) tra due valori dati In musica la modulazione di frequenza corrisponde al “vibrato” a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Un suono, tanti suoni In musica i suoni non sono mai “isolati” Armonia: combinazione simultanea di due o più suoni Melodia: successione diacronica (i.e., nel tempo) di suoni a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Intervalli musicali Un intervallo musicale è la distanza tra una nota ed un’altra, il numero di note tra la prima e la seconda Gli intervalli sono: Prima: do-do, re-re, mi-mi… Seconda: do-re, re-mi, … la-sol Terza: do-mi, …, mi-sol … a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Intervalli L’intervallo tra una nota e la successiva nota con lo stesso nome si chiama ottava Il pianoforte solitamente include sette ottave Ad ogni ottava viene assegnato un numero progressivo Il do centrale è anche detto do4 (o C4), ed ha una frequenza fondamentale di 261.6 Hz a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Temperamento Temperamento: la frequenza specifica prodotta da ciascuna nota dipende dall’algoritmo scelto Tre i temperamenti principali naturale pitagorico equabile a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Il cent Unità di misura di altezza a volte utilizzata in musica per definire la frequenza esatta di tutte le note Il cent divide l’ottava in 1200 parti logaritmicamente uguali a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Temperamento Equabile Naturale Pitagorico do re 200 204 mi 400 386 408 re 200 204 mi 400 386 408 fa 500 498 sol 700 702 la 900 884 906 si 1100 1088 1110 1200 a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

La scrittura musicale: notazione d’altezza La scrittura musicale si svolge sul pentagramma La parte alta rappresenta le note acute (chiave di sol), la parte bassa le note gravi (chiave di fa) a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it L’origine dell’effetto SMARC?

Toni e semitoni Il semitono è l’intervallo più piccolo in uso nella musica occidentale Il tono è un intervallo grande il doppio di un semitono a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Scale musicali Una serie di note ordinata in progressione verso l’alto o verso il basso con inizio da una nota qualsiasi per raggiungere la relativa ottava Esistono diversi tipi di scale musicali dalla pentatonica, alla diatonica (do re mi fa sol la si do) alle scale indiane… a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it

Scale musicali Tra le tante scale… la scala minore la scala maggiore caratterizzata per un intervallo di terza “maggiore”, ovvero di due toni interi (es. do-mi) la scala minore caratterizzata per un intervallo di terza “minore”, ovvero di un tono e un semitono (es. la-do) a.a. 2014/2015 massimo.grassi@unipd.it