Linguistica Approfondimento Revisione di nozioni di base: Organi articolatori Articolazione dei suoni vocalici Articolazione dei suoni consonantici 2. Elementi di Fonetica Acustica L‘onda semplice L‘onda complessa Il segnale vocale 3. Elementi di Fonetica Articolatoria 4. Nozioni sulla percezione linguistica

Cos’è la fonetica acustica? Abbiamo descritto i suoni sulla base di come vengono prodotti E’ possibile anche descrivere i suoni sulla base di cio’ che udiamo La struttura acustica dei suoni determina il modo in udiamo I suoni La fonetica acustica si occupa dello studio della struttura acustica dei suoni

Qual’e’ l’importanza della fonetica acustica in linguistica? Mettere in relazione la produzione dei suoni con le loro caratteristiche acustiche ci aiuta a spiegare le tendenze universali delle lingue a livello fonetico e fonologico le possibilita’ combinatorie dei suoni linguistici le combinazioni fonotattiche delle lingue Il come ed il perche’ dei mutamenti linguistici

Perche’ descrivere la struttura acustica dei suoni? Ci permette di collegare la produzione dei suoni con la loro percezione Confusibilita’ di alcuni suoni con altri suoni Distinzione tra cio’ che e’ essenziale per la comunicazione e cio’ che e’ casuale. Ci permette di descrivere suoni difficilmente descrivibili a livello articolatorio (per es., vocali) Tramite l’analisi acustica possiamo studiare nel dettaglio le caratteristiche fonetiche dei suoni

Esempi di analisi acustica Traccia del modello intonativo Spettrogramma a banda larga

Quali sono le applicazioni pratiche della fonetica acustica? speech technology (telefonia, sintesi vocalica, riconoscimento automatico del parlato, implementazione delle facce parlanti) Esempio http://www.vision.ee.ethz.ch/showroom/talkingfaces/talking_faces_female_from_facespace.mpg Applicazioni cliniche Applicazioni psicologiche (come part dei problemi della percezione e della cognizione)

Cos’è il suono? Per capire il concetto di suono è necessario capire cosa sono le onde: Le onde sono causate dalle vibrazioni di un oggetto che si propagano su un mezzo da un punto ad un altro, trasportando energia Il mezzo è la sostanza su cui si muove l’oscillazione (o vibrazione). E’ costituito da una serie di particelle interagenti.

Vibrazione delle particelle nel mezzo Se una fonte esterna causa lo spostamento di una particella, questa si sposta e va a colpire un’altra particella, poi torna nella sua posizione di equilibrio. E cosi’ via… Con il movimento delle particelle si sposta l’energia che era stata introdotta nel punto di partenza Animazioni: (fonte: http://www.kettering.edu/~drussell/Demos/waves-intro/waves-intro.html)

Esempio 1

Esempio 2

Esempio 3

Suono e Onde sonore Il suono è dato dalle variazioni della pressione dell’aria (ma potrebbe essere qualsiasi altro materiale) percepibili dall’orecchio umano. Un’onda sonora ha origine dalla modificazione dello stato di “quiete” delle molecole d’aria (ovvero la pressione è costante in ogni punto). Es.: battendo bruscamente le mani, turbiamo l’equilibio delle molecole d’aria, spostandone alcune dal punto A (= dove avviene il battito delle mani) in tutte le direzioni

Esempio Il movimento del diapason mette in movimento le molecole dell’aria. Le molecole si spostano nell’aria causando un’onda sonora. L’origine e la propagazione dell’onda sonora sono illustrate nell’esempio (fonte: http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/sound/u11l1a.htm)

Onde longitudinali Nell’onda sonora le vibrazioni delle particelle sono di tipo longitudinale. Nelle onde longitudinali il movimento delle particelle avviene parallelamente alla direzione della propagazione dell’onda. Es.: Onda su un piano longitudinale che si propaga in un tubo. Le particelle non si muovono nel tubo, ma oscillano avanti e indietro rimanendo circa nella loro posizione. Cio’ che si vede e’ il movimento della zona compressa che si sposta da sinistra a destra. (fonte: http://www.kettering.edu/~drussell/Demos/waves-intro/waves-intro.html)

Compressioni e Rarefazioni d’aria nell’onda Per il movimento longitudinale delle particelle d’aria, vi sono regioni in cui le particelle sono compresse ed altre in cui sono distanziate. Queste regioni sono dette rispettivamente compressioni e rarefazioni. (fonte: http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/sound/u11l1a.htm)

Cicli di pressione I cicli d’onda consistono di regioni di compressione separate da regioni di rarefazione, relativamente allo stato di “quiete”. Le fasi di compressione sono regioni di alta pressione dell’aria, mentre le rarefazioni sono regioni di bassa pressione. Es.: Onda sonora creata da un diapason e propagata nell’aria in un tubo aperto. Le zone di compressione e rarefazione sono indicate. (fonte: http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/sound/u11l1a.htm)

Onda di pressione L’orecchio umano e’ sensibile all’alternanza di fasi di alta e bassa pressione, in corrispondenza delle regioni di compressione e rarefazione dell’aria. Poiche’ le oscillazioni di pressione rilevate avvengono ad intervalli di tempo periodici e regolari, possono essere rappresentate graficamente come una curva sinusoidale, illustrata nella diapositiva seguente. Nota: I massimi della curva corrispondono alle compressioni; I minimi corrispondono a rarefazioni; allo "zero" corrisponde la pressione dell’aria in stato di “quiete”.

Rappresentazione grafica di un’onda sonora Fonte: http://www.phon.ox.ac.uk/~jcoleman/intro2acoustics1.htm

1 Hertz = 1 vibrazione/secondo Frequenza dei Suoni Le particelle d’aria attraverso cui il suono si muove vibrano avanti e indietro ad una certa frequenza. La frequenza di un’onda e’ la misura del numero di vibrazioni complete avanti e indietro di una particella per unita’ di tempo. Se una particella d’aria e’ sottoposta a 1000 vibrazioni ogni 2 secondi, la frequenza dell’onda sara’ di 500 vibrazioni al secondo. L’unita’ di misura usata per la frequenza e’ l’ Hertz (abbreviato Hz), in cui 1 Hertz = 1 vibrazione/secondo

Periodo dell’onda sonora Il periodo (T) dell’onda sonora e’ il tempo impiegato per compiere un’oscillazione completa Il periodo e’ l’inverso della frequenza Se un corpo vibra con la frequenza di 10 cicli al secondo impieghera’ 1/10 di secondo per compiere una singola oscillazione Il periodo di un’onda si trova misurando il tempo tra due punti di alta pressione o due punti di bassa pressione. T=1/f

Onde ad alta e bassa frequenza Poiche’ l’onda e’ il reciproco del periodo, un’onda ad alta frequenza corrisponde ad un periodo breve; un’onda a bassa frequenza corrisponde ad un periodo lungo. Esempio: (fonte: http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/sound/u11l2a.html)

Onde con frequenze diverse 100 Hz 1000 Hz

Ampiezza dei suoni L’ampiezza di un onda si riferisce allo spostamento massimo della particella d’aria dalla sua posizione di riposo. L’ampiezza e’ collegata alla frequenza dell’onda Onde di uguale ampiezza ma di frequenza diversa (fonte: http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/sound/u11l2a.html)

Ampiezza dei suoni L’ampiezza di un onda si riferisce allo spostamento massimo della particella d’aria dalla sua posizione di riposo. L’ampiezza e’ collegata alla frequenza dell’onda. Onde di uguale frequenza ma di ampiezza diversa (fonte: http://www.glenbrook.k12.il.us/GBSSCI/PHYS/Class/sound/u11l2a.html)

Altezza (tono) dei suoni L’altezza (ingl.= pitch) e’ la proprieta’ dell’onda sonora di essere percepita dall’orecchio umano. La percezione del suono e’ collegata alla frequenza dell’onda sonora: Un tono alto corrisponde ad un suono ad alta frequenza ed un tono basso ad una bassa frequenza

Intensita’ dei suoni (1) Un’onda sonora ha origine dalle vibrazioni di un oggetto. L’ampiezza delle vibrazioni dell’oggetto (per es. del diapason) dipende dall’energia impartita al diapason per farlo vibrare Maggiore e’ l’energia impartita al diapason per farlo vibrare, maggiore e’ l’ampiezza delle vibrazioni e quindi maggiore e’ lo spostamento delle particelle d’aria dalla loro posizione di riposo Fonte: http://www.physicsclassroom.com/Class/sound/u11l2b.html

Intensita’ dei suoni (2) Con il movimento delle particelle, l’energia iniziale impartita si sposta La quantita’ di energia trasportata dal mezzo per unita’ di tempo viene definita come l’intensita’ dell’onda sonora. Maggiore e’ l’ampiezza delle vibrazioni delle particelle, maggiore e’ la quantita’ di energia trasportata e maggiore e’ l’intensita’ dell’onda sonora. L’intensita’ di un’onda sonora diminuisce con l’aumentare della distanza dalla fonte delle vibrazioni.

Cosa succede quando le vibrazioni provengono da piu’ di una fonte? Fino ad ora abbiamo considerato i suoni che provengono da una sola fonte Poniamo ora il caso che vi siano due fonti sonore, per esempio due diapason, che mettano in vibrazione contemporaneamente ma con frequenze diverse le particelle d’aria Che cosa sentiremo?

L’onda complessa Nel caso vi siano piu’ onde sonore contemporaneamente, queste interferiscono tra loro sommandosi L’ Onda Complessa ha: Frequenza Ampiezza Fase (compressione o rarefazione) delle onde che la compongono

Un’onda complessa http://trill.linguistics.berkeley.edu/PhonLab/classes/ling110/lecturesslides_2003.html

Le onde sonore prodotte dall’apparato fonatorio umano sono onde complesse Onda complessa aperiodica ( = che non si ripete) Onda complessa periodica ( = che si ripete) Fonte:http://www-personal.umich.edu/~beddor/lsa/