Fondamenti di Acustica e Psicoacustica

Docenti:

Prof. Maurizio Massarelli

 

Corsi consigliati:

Matematica

Musica

Obiettivi del corso :

Modalità di esame:

 

Programma:

 

Il processo sonoro, dominio fisico e dominio fenomenico, relazione stimolo/risposta; definizione di “suono” e approccio multidisciplinare dell’acustica. Sensazione e percezione. Illusioni e incertezze della percezione, cenni sui principi di raggruppamento della Gestalt; vicinanza temporale e vicinanza tonale, paradossi uditivi di Risset. Modellizazione matematica della realtà fisica e modelli percettivi; tempo e percezione sonora.
Elasticità e inerzia, moto oscillatorio, grandezze periodiche. Funzioni circolari e moto armonico; oscillazioni libere e smorzate, oscillazioni forzate e risonanza. Analisi armonica: serie e integrale di Fourier. Onde sonore: funzione d’onda, classificazione, delle onde, grandezze acustiche principali e livelli (dB); velocità del suono nei solidi e nei fluidi, velocità del suono in aria per temperature ordinarie. Onde stazionarie sulle corde tese, quantizzazione dei moti propri e delle frequenze; fusi, nodi e antinodi (ventri); equazione di Taylor-Mersenne, legge di Young; il fenomeno della dispersione. Onde stazionarie nei tubi sonori aperti e chiusi. Cenni sui modi oscillatori nelle barre, nelle membrane e nelle piastre. Fenomeni fisici connessi alla propagazione del suono (riflessione, rifrazione, diffrazione e diffusione; assorbimento e trasmissione). Campo libero e campo confinato; attenuazioni dovute all’aria e alla natura del suolo, effetto del vento e della temperatura, barriere; coefficienti d’assorbimento acustico dei materiali, bande normalizzate d’ottava e terzo d’ottava, riverberazione e formula di Sabine.
Le leggi di Weber e Fechner. Aspetti metodologici della psicoacustica classica: vantaggi e limiti. Codifica sensoriale, soglie assolute e differenziali. Intensità soggettiva (loudness), soglie e area di udibilità; livelli di soglia in funzione dalla modalità d’ascolto e dell’età (presbioacusia). Curve di isofonia, phon e son. Calcolo degli intervalli: rapporti e cents. Altezza assoluta e mel; relazione tra frequenza e altezza assoluta; intervallo d’ottava e periodicità dell’altezza relativa (chroma), elica tonale di Révész-Shepard. Relazione tra timbro e principali parametri fisici, peso relativo delle parziali (suoni chiari/scuri), inviluppo e formanti.
Il sistema uditivo. Struttura anatomica e funzionale dell’orecchio. Orecchio esterno e risonanza del condotto uditivo. Adattamento d’impedenza operato dall’orecchio medio e funzione stabilizzatrice della tuba di Eustachio. Orecchio interno; proprietà elastiche della membrana basilare e fenomeni di risonanza localizzati; organizzazione tonotopica della coclea, codifica delle frequenze e delle intensità. Coclea come analizzatore di spettro. Cenni sulle relazioni fra apparato uditivo e i sistemi neurali. Cenni sull’udito binaurale e localizzazione della sorgente sonora.
Interferenza costruttiva e distruttiva, modulazione di ampiezza e battimenti. Forme d’onda canoniche: quadra, triangolare a dente di sega. Toni puri, rumore bianco e rosa. Fenomeni d’interferenza sulla membrana basilare e banda critica. Fenomeni del primo e secondo ordine: battimenti di ottava, quinta e quarta, suoni di combinazione e terzo suono di Tartini. Consonanza e dissonanza, condizioni di Helmholtz e Plomp. Ricostruzione della fondamentale mancante. Mascheramento uditivo.
Sistemi d’intonazione: l’altezza del suono come qualità strutturante dello spazio sonoro. Segmentazione dell’ottava e sistemi tonali. I sistemi tonali pitagorico, zarliniano (naturale) e temperato (equabile dodecatonico): costruzione matematica, comparazione e loro attualità nella prassi musicale. Stockhausen e il suo sistema tonale per Studie II.
Cenni sull’acustica di alcuni strumenti musicali: gli archi, la chitarra, il pianoforte; Strumenti a fiato: camerature cilindriche e coniche, fori tonali, tipi d’imboccatura, correzione di bocca, campana e irradiazione sonora. Strumenti a percussione a suono determinato e indeterminato. Radiazione sonora degli strumenti musicali.

Riferimenti:

 

Testo di riferimento per l’esame:
Dispense distribuite dal docente

 

Altri testi consigliati per l’integrazione e l’approfondimento:
S. Cingolani, R. Spagnolo (a cura di), Acustica musicale e architettonica, Città Studi, Torino 2007
A. Frova, Fisica nella musica, Zanichelli, Bologna 1987
M. Guzzoni, G. Monticelli, A. Vezzoli, Dallo stimolo alla sensazione. Fisiologia degli organi di senso, Casa Editrice Ambrosiana, Milano 2006
D. M. Howard, J. Angus, Acoustics and Psychoacoustics, Focal Press 2009 (Fourth edition)
J. G. Roederer, The Physics and Psychophysics of Music. An Introduction, Springer 2008 (Fourth edition)
T. D. Rossing (editor), Springer Handbook of Acoustics, Springer 2007
Jürger Meyer, Acoustics and the Performance of Music, Verlag Das Musikinstrument Frankfurt/Main 1978