Scuola estiva settembre settembre 2006 Soriano nel Cimino (VT) Versione 1.5

Scuola AISV 2006Luciano Romito2 Informazioni generali Luciano Romito Professore Associato di Fonetica e Fonologia Responsabile Scientifico del Laboratorio di Fonetica LABFON (Università della Calabria) Insegnamenti: Laurea Triennale: Linguistica Generale, Fonetica Articolatoria, Linguistica Computazionale Laurea Specialistica: Fonetica Sperimentale I e II Ambiti di Ricerca: Conservazione, archiviazione e restauro di materiale sonoro. Speaker Recognition. Descrizioni dialettali attraverso analisi articolatorie e acustiche Telefono 0984/ Homepage del laboratorio (sono presenti i riferimenti bibl in pdf)

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Le basi teoriche della Fonetica Acustica: La teoria sorgente Filtro Ore a disposizione = 15:30-16:15

Scuola AISV 2006Luciano Romito5 La teoria Sorgente Filtro 1/45 La Fonetica Articolatoria Percettiva Acustica Studio delle impostazioni Studio dei processi e dei modelli Studio di ciò che viene prodotto Da ricordare che non necessariamente ciò che viene prodotto viene anche percepito (sia con funzione fonetica che con funzione fonologica) si pensi alla durata minima per esempio

Scuola AISV 2006Luciano Romito6 La teoria Sorgente Filtro 2/45 La Fonetica Acustica si occupa delle caratteristiche fisiche dei singoli suoni (flusso sonoro-coarticolazione). Sui foni cioè sui fonemi prodotti.

Scuola AISV 2006Luciano Romito7 Il suono: alcuni concetti 3/45 Onda, Periodicità, Frequenza, Ampiezza. Il suono presuppone tre condizioni: 1) la produzione di una perturbazione dellaria da parte di un corpo elastico vibrante: sorgente; 2) la propagazione di queste vibrazioni attraverso un mezzo elastico (aria, acqua, solidi); 3) la ricezione delle vibrazioni da parte di un corpo elastico (detto anche ricevitore)

La natura fisica del suono 4/45 Nellaria il suono è formato da onde che trasportano energia lontano dalla sorgente (oggetto che vibra) –vibrazione = movimento rapido avanti e indietro di un oggetto o di una sua parte (punta del diapason) –onda = disturbo che viaggia lontano dalla sorgente in tutte le direzioni (onde sullacqua) connessione tra vibrazione e onda –londa non trasporta del materiale, ma solo un segnale –ogni oggetto sulla traiettoria dellonda inizia a vibrare (anche i muri) –quando londa è passata, ogni cosa sulla traiettoria torna alla posizione originale

Scuola AISV 2006Luciano Romito9 Il suono non è trasporto di materia ma di energia

Propagazione del suono

Il rumore Normalmente è un termine usato in modo vago per indicare tutti gli altri suoni. Ma quali? sicuramente quelli non organizzati, non piacevoli o non voluti il confine tra musica e rumore non è ben definito ogni nuova generazione di giovani sembra apprezzare musica che i vecchi giudicano rumore –in genere, quasi tutti i suoni udibili possono apparire tra le pagine di un compositore (si pensi alla musica pentatonale o atonale o ancora non tonale ecc.) –Rapporto S/N o Rapporto SI/SD

Come viaggia il suono? La sua produzione abbiamo già detto che: –ha a che fare con la vibrazione –con qualcosa che oscilla in avanti e indietro più o meno velocemente La sua propagazione: –È invisibile nellaria La sua percezione –dipende da come agisce su sensi e sulle emozioni –le orecchie percepiscono il suono –I nervi e il cervello elaborano linformazione sonora Come già detto la produzione e la percezione non sono lineari

Produzione del suono tutte le sorgenti sonore oscillano –lancia di un oboe –la colonna daria in un flauto –la corda di una chitarra –Le corde vocali ????? ogni vibrazione è detta ciclo o periodo –dalla posizione di riposo verso una direzione –ritorno indietro verso la posizione di riposo –dalla posizione di riposo verso la direzione opposta –ritorno indietro verso la posizione di riposo –... e via di seguito ogni segnale sonoro comprende molti cicli

forza Ampiezza delle oscillazioni frequenza Il moto armonico semplice La scienza delle onde sonore è costruita sulle onde sinusoidali rappresenta la vibrazione corrispondente al suono più semplice e viene detto movimento sinusoidale

Onda semplice periodica Sinusoidale Ampiezza Lunghezza donda Periodo o ciclo

Parametri delle onde sinusoidali frequenza: numero di cicli in un secondo –si misura in hertz: 1 Hz = 1 ciclo/secondo ampiezza: dimensione delloscillazione –si può misurare in mm (ma vedi più avanti) fase: posizione dellonda rispetto a un istante –si può esprimere in termini dellangolo in relazione allinizio dellonda –0 positivo a 0 gradi –primo picco a 90 gradi –0 negativo a 180 gradi –...

I suoni puri Onda sinusoidale a 660 Hz Onda sinusoidale a 440 Hz Onda sinusoidale a 220 Hz Sono molto simili al suono prodotto da un diapason Onda sinusoidale a 110 Hz

Scuola AISV 2006Luciano Romito18 Rilevare la Temperatura Salta la digressione

Scuola AISV 2006Luciano Romito19 Rappresentazione grafica

Scuola AISV 2006Luciano Romito20 La frequenza La frequenza: quante volte (con quale frequenza) in un tempo T stabilito (una settimana nel nostro esempio), si ripetono dei cicli completi. (F=1/T)

Scuola AISV 2006Luciano Romito21 Lampiezza Media 25°

Scuola AISV 2006Luciano Romito22 Rappresentazione grafica della ampiezza

Scuola AISV 2006Luciano Romito23 Considerazione sulla rappresentazione grafica Osservando un grafico di un onda possiamo: studiare e dedurre la periodicità, [ che come vedremo in seguito è molto importante per differenziare i suoni (periodici) dai rumori (aperiodici)] studiare e dedurre la frequenza studiare e dedurre lampiezza o lintensità delle oscillazioni.

Scuola AISV 2006Luciano Romito24 Legge di Marsenne

Scuola AISV 2006Luciano Romito25 La relazione fondamentale di unonda periodica semplice è la seguente, che è valida anche per onde periodiche complesse. F (Hz)=1/T (s) La pressione si misura in Pa= Newton/m 2 (N/m 2 )

Scuola AISV 2006Luciano Romito26 Legge di Marsenne

Scuola AISV 2006Luciano Romito27 Smorzamento

Scuola AISV 2006Luciano Romito28 Fronte dellonda Salta la propagazione

Velocità del suono v=344 m/s (3 sec per fare 1 Km ) –aria secca, temperatura ambiente (T=20 o C) –si può misurare la distanza di un temporale lontano laria è un mezzo non dispersivo : tutti i suoni, indipendentemente dallaltezza, viaggiano nellaria alla stessa velocità la velocità dipende dalla temperatura e dal mezzo

Velocità del suono

Scuola AISV 2006Luciano Romito31 La velocità del Suono nei diversi mezzi

Scuola AISV 2006Luciano Romito32 DeciBel

SIL (Livello di intensità sonora) e dB Il bel non è una quantità di suono; è una relazione tra due suoni –1 bel = rapporto di 10 a 1 tra due intensità –1 dB = 1/10 bel Se I y / I x =10, allora SIL y - SIL x = 10 dB Se I z / I y =10, allora SIL z - SIL y = 10 dB I z / I x =100, ma SIL z - SIL x = 20 dB Cosa vuol dire quel suono è oltre 75 dB ? –numero di decibel = 10 log (I / I 0 ) –I = intensità sonora in esame –I 0 = intensità di riferimento (0, = W/m 2 ) Salta la percezione

Solo come informazione SIL e SPL Livello di intensità sonora (SIL) –SIL = 10 log (I / I 0 ) con I 0 = W/m 2 Livello di pressione sonora (SPL) –SPL = 20 log (p / p 0 ) con p 0 = N/m 2

Scuola AISV 2006Luciano Romito35 Livelli di dB

Scuola AISV 2006Luciano Romito36 Onde semplici e onde complesse Salta le Onde complesse

Scegliendo le onde in modo attento, si ha una combinazione periodica Es. (a) 440 Hz (b) 220 Hz (c) 110 Hz In questo modo, mentre la prima fa 4 cicli, la seconda ne fa 2, e la terza 1! (a) (b) (c) (d) Combinazioni di onde periodiche con rapporti di frequenza interi

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Scuola AISV 2006Luciano Romito41 Concordanza di Fase tuttavia è stato osservato che ludito avverte soprattutto differenze di frequenza e di ampiezza, ma non di fase tuttavia è stato osservato che ludito avverte soprattutto differenze di frequenza e di ampiezza, ma non di fase

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FOURIER Il matematico francese François Marie Charles Fourier ( ) inventò una teoria matematica attraverso cui è possibile provare che ogni onda periodica può essere rappresentata per mezzo di una somma di onde sinusoidali aventi ampiezze, frequenze e fasi appropriate. Una rappresentazione di Fourier di unonda può richiedere molte componenti, addirittura un numero infinito, tuttavia è possibile approssimare unonda utilizzando un numero finito di componenti.

TEOREMA DI FOURIER Il teorema di Fourier afferma che: «qualunque funzione periodica, finita, continua può essere rappresentata mediante una somma di funzioni sinusoidali pure, pesate da opportuni coefficienti, nei cui argomenti compaiono tutte le frequenze (le armoniche) multiple di una frequenza fondamentale, caratterizzante la periodicità della funzione» Lanalisi di Fourier è quel procedimento che conduce alla serie di armoniche che costituiscono un suono. Ogni onda sinusoidale avrà una sua fase e ampiezza, e anche queste possono essere estratte dalla forma donda complessa.

Fourier Sintesi di Fourier: combinare onde sinusoidali per formare onde complesse Analisi di Fourier: individuare le componenti sinusoidali di una forma donda complessa Spettro di Fourier: linsieme delle ampiezze delle onde sinusoidali (componenti di Fourier) che formano unonda complessa Salta le molle

Scuola AISV 2006Luciano Romito46 Forse no

Scuola AISV 2006Luciano Romito47 Forse no

Scuola AISV 2006Luciano Romito48 Ultrasuoni: suoni con frequenze superiori ai 20 kHZ, se molto intensi agiscono sul sistema nervoso provocando cefalee, perdita di riflessi Acustica e psicoacustica Da un punto di vista fisico non cè differenza tra suoni (che generano sensazioni uditive nelluomo: suono e rumoe) Hz ed ultrasuoni o infrasuoni Da un punto di vista fisico non cè differenza tra suoni (che generano sensazioni uditive nelluomo: suono e rumoe) Hz ed ultrasuoni o infrasuoni Infrasuoni: suoni con frequenza inferiore ai 20 Hz, possono generare vertigini, nausea, dolori addominali Infrasuoni: suoni con frequenza inferiore ai 20 Hz, possono generare vertigini, nausea, dolori addominali 25/01/2001

Scuola AISV 2006Luciano Romito49 Rumore Rumore bianco Rumore rosa Rumore colorato o Brown Da 28 a 280 Hz Da 280 a 4000 Hz