La psicoacustica e le nuove frontiere della musica

Acustica psicologica Percezione uditiva ( PSICOACUSTICA ) studia il modo in cui gli oggetti vibrano, trasmettendo impulsi meccanici all'orecchio Acustica fisica si interessa a come l'orecchio trasforma questi impulsi meccanici in impulsi nervosi Acustica fisiologica Acustica psicologica ( PSICOACUSTICA ) Percezione uditiva studia come l'effetto di onde elastiche sull'organo del senso dell'udito viene rappresentato mediante il suono, inteso come sensazione psichica Mascheramento

Percezione uditiva L'orecchio è l'organo preposto a raccogliere le vibrazioni dei corpi e a riportarle al cervello. Quest’ultimo le analizza, le riconosce e reagisce regalandoci, se gradite, stupende emozioni. Le vibrazioni dei corpi, dunque, generano quelle che vengono definite onde sonore. Il numero delle vibrazioni, compiute nell'unita temporale, che si propagano nell’aria, distingue i suoni e ne determina la frequenza.

gamma di frequenze udibili dall’essere umano 20Hz 20000 Hz Hz=hertz,o cicli al secondo All'interno delle aree azzurre e rosse, l'orecchio umano non è in grado di udire. I suoni vengono percepiti soltanto all'interno dell’area bianca

Mascheramento Tendenza di un ascoltatore a privilegiare certi suoni piuttosto che altri, ovvero : i brevi suoni forti coprono (mascherano) i suoni deboli più lunghi rendendoli non necessari. ESEMPIO

La psicoacustica rappresenta la chiave per la tecnologia MP3 Moving Picture Experts Group 1 Layer III L'obiettivo degli MP3 è comprimere ( nel dominio delle frequenze, e non in quello del tempo) flussi di dati audio (e video) da una registrazione esistente, riducendone la dimensione, senza alterarne la qualità. Digitale Analogico CAMPIONAMENTO

Campionamento Attraverso questo processo l'onda sonora viene scomposta (campionata) in un certo numero di informazioni al secondo. Quest’onda viene cioè trasformata,attraverso tale processo,da analogica a digitale,cioè sotto forma di numeri (0/1). Le variabili su cui si può intervenire in fase di campionamento sono tre: Tipo di canale (mono o stereo); Frequenza del campione; Dimensioni del campione di un'onda (8 – 16 bit).

Le varie fasi della compressione dell’MPEG 1 Layer III Una volta digitalizzata la forma d’onda, le informazioni digitali che la rappresentano vengono suddivise attraverso dei filtri in 32 sottobande che coprono l’intera gamma di frequenze udibili dell’orecchio umano. 3. Laddove esistano frequenze parzialmente mascherate da altre, viene determinato il numero di bits necessari per rappresentarle tenendo conto del fatto che possono essere introdotti degli errori di quantizzazione (rumore audio) poiché essi saranno comunque mascherati e quindi non udibili (1 bit di quantizzazione introduce circa 6 dB di rumore). 4. Le informazioni rimanenti verranno organizzate nel bitstream (flusso di dati finale = file MP3). 2. Intervengono gli algoritmi di compressione (trasformate di Fourier) costruiti sul modello psicoacustico (Perceptual Coding), che identificano quelle frequenze che per ogni banda vengono completamente coperte (mascherate) (si tiene conto dell’effetto frequenze e di quello temporale) e si passa alla loro eliminazione.

bitrate layers Il fattore che incide sulla qualità dei file Mp3 è il flusso di dati in bit per secondo, kbps: maggiore è il bitrate, maggiore sarà la qualità. Esistono vari livelli di compressione layers Layer 1 - Compressione 1/4 Non è dotato di un'elevata compressione. Adotta esclusivamente il metodo di eliminazione delle frequenze mascherate derivato dagli studi di psicoacustica; Layer 2 - Compressione da 1/6 a 1/8 Adotta metodi di filtraggio del segnale audio molto più incisivi rispetto al primo modello. E' stato migliorato il metodo della scelta e della eliminazione delle frequenze non necessarie; tuttavia, il rapporto qualità/dimensione, non è molto elevato; Layer 3 - Compressione da 1/10 a 1/13 É il più complesso modello Mpeg per l'audio. Oltre ad adottare filtraggi più massicci rispetto al Layer 2, utilizza anche un sofisticato algoritmo di codifica. A seconda del bit-rate utilizzato per la codifica, le caratteristiche del segnale audio si avvicinano molto all'originale (per esempio impostando 128Kb/s); Layer 4 - in fase di studio.