Lab distorsione

Da "Fisica, onde Musica": un sito web su fisica delle onde e del suono, acustica degli strumenti musicali, scale musicali, armonia e musica.

Distorsione per taglio dell'ampiezza

  1. Istruzioni
    • Clicca qui per avviare l'applet e seleziona nella finestra "Forme d'onda" Seno
    • Attiva il comando "suono"
    • Agendo con il pulsante destro del mouse direttamente sulla forma d'onda, taglia la parte superiore (se vuoi anche quella inferiore) della forma d'onda.
  2. Osservazioni
    • la funzione seno che conteneva (ovviamente)la sola armonica fondamentale viene modificata in una funzione ricca di componenti armoniche di frequenza più alta (potremmo dire che lo sviluppo in serie di Fourier della forma d'onda modificata richiede contributi armonici d'ordine più elevato;
    • dal punto di vista sonoro il suono cambia timbro pur rimamendo costante l'altezza percepita.
    • ripeti l'esperimento selezionando come le varie forma d'onda iniziali (Triangolo, Dente di sega, ecc.) Osserverai che la modifica del timbro è tanto meno percepibile quanto più la forma d'onda iniziale, ancor prima di essere "tagliata", contiene contributi armonici d'ordine più elevato già significativi.
    • vi è un altro modo di tagliare il suono in ampiezza; prova ad aumentare il volume delle casse del tuo computer: ad un certo punto sentirai un suono distorto: tale distorsione non è imputabile all'applet in quanto non si è modificato il contributo delle varie armoniche del suono ma al fatto che ogni dispositivo di amplificazione e riproduzione sonora ha un'ampiezza massima che può "erogare". Anche il nostro orecchio (vedi fisiologia del sistema uditivo) può avere problemi di "saturazione": se lo stimolo è troppo intenso la percezione di fatto esegue un taglio nell'ampiezza dell'onda sonora. Addirittura esiste un meccanismo protettivo detto riflesso di Stapedio che impedisce al nostro orecchio di essere sollecitato da stimoli troppo intensi.

Distorsione di non linearità

  1. Istruzioni
    • Clicca qui per avviare l'applet e seleziona nella finestra "Forme d'onda" Seno
    • Attiva il comando "suono"
    • Agendo con il pulsante destro del mouse direttamente sulla forma d'onda modifica la forma d'onda sinusoidale (prova a tracciare con il mouse una forma d'onda che riproduce la funzione sinusoide iniziale: per quanto tu possa essere accurato deformerai la forma d'onda iniziale (è questo l'effetto di un amplificatore che fornisce una risposta non lineare).
  2. Osservazioni
    • anche in questo caso la funzione seno che conteneva (ovviamente) la sola armonica fondamentale viene modificata in una funzione ricca di componenti armoniche di frequenza più alta, con modifiche significative nel timbro del suono percepito.
    • maggior è l'entità della deformazione, maggiore è il contributo delle armoniche di ordine più elevato; dal punto di vista sonoro il suono diventa aspro e molto "penetrante" (i contributi delle armoniche a frequenza più elevata generano una sorta di "innesco" acutissimo che va a sovrapporsi al suono iniziale).
    • l'effetto distorsivo prodotto dalla non linearità della risposta di un amplificatore non è solo una questione tecnica: il nostro orecchio (vedi fisiologia del sistema uditivo) è un amplificatore non lineare. Il fenomeno percettivo introduce quindi nel suono originario armoniche inizialmente non presenti.

Distorsione in frequenza

  1. Istruzioni
    • Clicca qui per avviare l'applet e seleziona nella finestra "Forme d'onda" Triangolo
    • Attiva il comando "suono"
    • Inizia a modificare, agendo sulle apposite palette, l'ampiezza delle varie armoniche
  2. Osservazioni
    • avrai sicuramente osservato la variazione della forma d'onda e percepito la modifica del timbro del suono. L'esperimento sembra banale: dopotutto è ovvio che modificando l'ampiezza delle varie componenti armoniche si sia "sintetizzato" un nuovo suono (cioè un'onda periodica che ha un differente sviluppo di Fourier;
    • scopo dell'esperienza è in realtà mostrare cosa avviene in uno strumento musicale:
      • vi è una parte oscillante (corda, membrana, colonna d'aria) che, messa in moto dall'esecutore, genera un'onda sonora.
      • se tale onda sonora venisse irradiata direttamente nell'ambiente l'intensità del suono sarebbe spesso troppo debole;
      • molti strumenti hanno una "cassa armonica" in grado di "amplificare" l'ampiezza delle varie componenti armoniche. L'amplificazione, ed è questo il punto che vogliamo sottolineare, è selettiva in frequenza, cioè la varie componenti armoniche vengono amplificate in modo differente per il fenomeno della risonanza;
      • il risultato finale è che il suono irradiato oltre ad una maggior intensità ha anche un timbro diverso dal suono originariamente generato dalla parte oscillante.
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