18 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro1 Misura della pressione acustica.

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1 18 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro1 Misura della pressione acustica

2 18 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro2 Il fonometro La grandezza misurata con il fonometro è, espresso in dB, il livello del valore quadratico medio della pressione sonora p rms che nel generico intervallo di tempo T vale: con

3 18 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro3 Struttura del fonometro: La grandezza misurata con il fonometro è, espresso in dB, il livello del valore quadratico medio della pressione sonora p rms, o più semplicemente Livello Equivalente, che nel generico intervallo di tempo T vale: con

4 18 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro4 Livello equivalente continuo (L eq ): Il livello sonoro equivalente continuo Leq (dB) viene definito come: dove T è l’intervallo di tempo di integrazione, p(t) è il valore istantaneo della pressione e p rif è la pressione di riferimento L eq,T  dB (misura lineare) L Aeq,T  dB(A) (misura pond. “A”)

5 18 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro5 Valori RMS esponenziali: Slow, Fast, Impulse Oltre alla misura del livello mediato linearmente nel tempo T (detto anche Livello Equivalente), i fonometri possono operare anche con una media esponenziale, che fornisce valori di livello sonoro “istantanei” calcolati con media esponenziale con tre possibili diverse costanti di tempo T C : In cui t vale: T C = 1 s – SLOW T C = 125 ms – FAST T C = 35 ms in salita, 1.5 s in discesa – IMPULSE In modalità esponenziale, il fonometro tende via via a “dimenticare” gli eventi passati……  1 SLOW Lin, 1s

6 18 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro6 Calibrazione ad 1 Pa RMS (94 dB) Il calibratore genera un tono puro ad 1 kHz, con pressione media efficace di 1 Pa:

7 18 ottobre 2010Il Fenomeno Sonoro7 Analisi di una registrazione calibrata Il software elabora un tracciato temporale con la costante di tempo prescelta:

8 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 8 Somma di livelli sonori

9 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 9 Livelli sonori – operazioni sui decibel (1): Somma “incoerente” di due livelli (due suoni diversi): Lp 1 = 10 log (p 1 /p rif ) 2 (p 1 /p rif ) 2 = 10 Lp1/10 Lp 2 = 10 log (p 2 /p rif ) 2 (p 2 /p rif ) 2 = 10 Lp2/10 (p T /p rif ) 2 = (p 1 /p rif ) 2 + (p 2 /p rif ) 2 = 10 Lp1/10 + 10 Lp2/10 Lp T = Lp 1 + Lp 2 = 10 log (p T /p rif ) 2 = 10 log (10 Lp1/10 + 10 Lp2/10 )

10 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 10 Livelli sonori – operazioni sui decibel (2): Somma “incoerente” di livelli Esempio 1: L 1 = 80 dB L 2 = 85 dB L T = ? L T = 10 log (10 80/10 + 10 85/10 ) = 86.2 dB. Esempio 2: L 1 = 80 dB L 2 = 80 dB L T = 10 log (10 80/10 + 10 80/10 ) = L T = 80 + 10 log 2 = 83 dB.

11 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 11 Livelli sonori – operazioni sui decibel (3): Differenza di livelli Esempio 3: L 1 = 80 dB L T = 85 dB L 2 = ? L 2 = 10 log (10 85/10 - 10 80/10 ) = 83.35 dB

12 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 12 Metodiche di analisi in frequenza

13 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 13 Composizione & analisi in frequenza: Lo spettro di un segnale sonoro è la rappresentazione della sua composizione in frequenza su un diagramma energia-frequenza, o livello sonoro-frequenza. In genere le perturbazioni sonore sono segnali complessi costituiti da un gran numero di frequenze che in alcuni casi possono dare origine ad uno spettro continuo. a)Tono puro b)Suono “complesso” c)Spettro “Continuo” d)“Rumore bianco”

14 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 14 Forma d’onda e spettro: a)Onda sinusoidale b)Onda periodica c)Onda casuale

15 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 15 Analisi in bande di frequenza: La descrizione della composizione in frequenza dei segnali sonori può essere condotta valutando il contenuto di energia sonora all’interno di prefissati intervalli di frequenze, le bande di frequenza. Ciascuna banda è caratterizzata da una frequenza di taglio superiore f s e da una frequenza di taglio inferiore f i. L’analisi in frequenza può essere di due tipi: analisi a banda costante; analisi a banda percentuale costante da 1/1 o 1/3 di ottava.

16 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 16 Analisi a banda costante: analisi a banda costante se  f = f s – f i = costante, per esempio 1 Hz, 10 Hz, ecc. Tipicamente impiegata per analisi approfondite della composizione in frequenza. Solitamente viene usata per misure nel campo delle vibrazioni delle strutture o delle macchine. Viene ottenuta con una tecnica di elaborazione matematica detta FFT (Fast Fourier Transform)

17 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 17 Analisi a banda percentuale costante: analisi a banda percentuale costante se la larghezza di banda  f è una percentuale costante del valore della frequenza nominale che caratterizza la banda stessa: f s = 2 f i 1/1 ottava f s = 2 1/3 f i 1/3 ottava Tipicamente impiegata per misure acustiche. Possono essere usati “banchi” di 10 filtri (ottave) o 30 filtri (terzi), ottenuti con circuiti analogici o digitali (filtri IIR)

18 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 18 Bande 1/1 e 1/3 di ottava: Bande di 1/1 ottava Bande di 1/3 ottava

19 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 19 Spettri in ottava e 1/3 di ottava: Bande di 1/3 ottava Bande di 1/1 ottava

20 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 20 Spettri in banda stretta: Asse frequenze lineare Asse frequenze logaritmico

21 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 21 Rumore bianco e rumore rosa Rumore bianco: Piatto in una analisi in banda stretta Rumore rosa: piatto in una analisi in ottave o terzi di ottava

22 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 22 Bande Critiche (BARK): The Bark scale is a psychoacoustical scale proposed by Eberhard Zwicker in 1961. It is named after Heinrich Barkhausen who proposed the first subjective measurements of loudness

23 21 ottobre 2010Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 23 Bande Critiche (BARK):