Percezione del suono

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

La giusta prospettiva

Nelle pagine relative all'onda sonora abbiamo trattato il fenomeno sonoro toccando esclusivamente questioni di pertinenza della fisica. In particolare ci siamo soffermati sulle due prime fasi del fenomeno, cioè la produzione delle onde sonore e la loro propagazione.

Passando ora alle due fasi successive, la ricezione e l'elaborazione del suono, dovremo giocoforza uscire dal campo della fisica, e accennare a concetti e nozioni di pertinenza di altre discipline, quali la fisiologia, la psicologia, la teoria musicale, ecc.

Non abbiamo la pretesa di approfondire tutti gli aspetti ma semplicemente di mostrare come la complessità del fenomeno sonoro renda illusoria la speranza di "ridurne" tutti gli aspetti ad un approccio di tipo esclusivamente fisico.

Il problema della percezione

Sottolineiamo innanzitutto la differenza tra l'approccio fisico all'oggetto suono e un approccio che tenga in considerazione anche i fattori percettivi.

Dal punto di vista fisico le domande tipiche sono:

  1. Quali sono le caratteristiche oggettivamente misurabili delle onde sonore?
  2. Quali sono le leggi fisiche che le governano?

Dal punto di vista della percezione, dovremo invece chiederci:

  1. Quali sono i parametri soggettivi che mi permettono di apprezzare un suono?
  2. Quali sono le caratteristiche soggettive del suono che percepisco?

Infine, cercando di collegare i due approcci potremmo domandarci

  • Quali caratteristiche oggettive dell'apparato di ricezione (orecchio) ed elaborazione (cervello) danno luogo alle caratteristiche percepite a partire da date grandezze fisiche oggettive dell'onda sonora?

Se adottiamo questo punto di vista ci rendiamo conto che il fenomeno sonoro è costituito dall'interazione di molti fenomeni diversi che avvengono su molti piani distinti:

  1. il piano fisico della vibrazione del mezzo e della propagazione dell'onda sonora
  2. il piano fisico-fisiologico dell'interazione tra l'onda sonora e l'orecchio
  3. il piano fisiologico della trasformazione del segnale ad opera del sistema percettivo
  4. il piano fisiologico-psicologico del riconoscimento, della cognizione del segnale, e dei suoi correlati emotivi

e, proseguendo verso la musica (si veda la sezione dai suoni alla musica),

  1. il piano cognitivo-linguistico dell'interpretazione e attribuzione di un significato ai suoni
  2. il piano linguistico-formale del riconoscimento della struttura musicale dei suoni
  3. il piano antropologico-culturale riguardante lo sviluppo di particolari forme e linguaggi musicali da parte delle diverse società umane

... e, così proseguendo, il discorso si può allargare a piacere

Trasferendo l'attenzione sugli strumenti musicali potremmo porci domande analoghe:

  1. Quali caratteristiche oggettive di uno strumento musicale ne influenzano la qualità?
  2. Quali sono invece i fattori percettivi?
  3. Quali le componenti culturali?

In questa sezione, e in quelle relative agli strumenti musicali cercheremo di affrontare il discorso, ovviamente ponendo l'accento sulla parte che più da vicino riguarda la fisica.

Attributi del suono percepito

Nella pagina sull'onda sonora abbiamo elencato alcune delle caratteristiche oggettive misurabili tipiche delle onde sonore e dei fenomeni ondulatori.

Tuttavia, il linguaggio comune spesso usa altri termini per definire le qualità di un suono. Questi termini, in genere, ed anche quando accidentalmente hanno lo stesso nome di una grandezza fisica (come intensità), non si riferiscono a caratteristiche oggettive del suono, ma a caratteristiche della percezione del fenomeno sonoro.

Tutti abbiamo sentito parlare

  • di suoni gravi o acuti: la caratteristica del suono percepito che ci permette di ordinare i suoni in una scala dal grave all'acuto è chiamata altezza del suono. Per i musicisti essa è la caratteristica del suono che che distingue le diverse "note" (un LA piuttosto che un DO);
  • di suoni intensi o deboli: è ciò che volgarmente chiamiamo il "volume" o intensità del suono e che i musicisti, cercano di regolare, nei loro spartiti, con le indicazione di una "scala dinamica" che va da più che pianissimo (ppp) a più che fortissimo (fff);
  • di suoni dal timbro differente (il timbro è, in sostanza la qualità percepita che ci permette di distinguere il suono di un pianoforte da quello di una chitarra che stanno emettendo la stessa nota, cioè un suono della medesima altezza).

Legame tra attributi del suono percepito e grandezze fisiche dell'onda sonora

Ora riprendiamo il ruolo del fisico-musicista (si veda il paragrafo "Sulla percezione dell'altezza di un suono composto" per un dialogo tra il fisico-musicista e il navigatore-curioso).

Ovviamente ci chiediamo:

è possibile stabilire relazioni semplici tra le grandezze fisiche che caratterizzano l'onda sonora e gli attributi del suono che percepiamo?
La risposta è: si, ma le relazioni non sono in genere mai semplici, proprio a causa della complessità del nostro sistema uditivo.

Spesso questa questione si vede risolta in questi termini:

Grandezza fisica relativa all'onda termine musicale
frequenza altezza
ampiezza al quadrato intensità (o volume)
composizione spettrale timbro

In realtà, indagando più a fondo, (visita a questo proposito le pagine relative alla percezione dell'intensità, alla percezione dell'altezza, alla percezione del timbro e alla fisiologia del sistema uditivo), si scopre che queste relazioni valgono solo in misura approssimativa, e solo quando ci si riferisce a suoni puri.

La correlazione nel caso di suoni più "realistici" è ben più complessa di quella qui illustrata. Il momento percettivo introduce in tale correlazione notevoli complicazioni per cui, ad esempio, l'altezza di un suono potrà, più o meno debolmente, dipendere anche dall'intensità del suono e viceversa, il timbro variare al variare della frequenza, dell'intensità e dalla modalità di eccitazione della sorgente vibrante da parte dello strumentista, e così via...

Laboratorio virtuale

Se vuoi sperimentare la semplice correlazione illustrata nel paragrafo precedente, puoi eseguire nel nostro laboratorio virtuale, esperimenti nei quali è possibile variare i parametri di un'onda (sonora) a tuo piacimento. L'applet è molto intuitivo e di facile utilizzo. Nelle pagine seguenti sono illustrati alcuni esperimenti guidati. Ti invitiamo però a sperimentare liberamente seguendo la tua curiosità

Modifica della frequenza di un'onda in cui percepirai un cambio dell'altezza del suono;

Modifica dell'intensità di un'onda in cui percepirai un cambio del "volume" del suono;

Modifica del timbro di un suono in cui percepirai una variazione del tipo di suono. Nell'applet sono forniti anche suoni dai timbri predefiniti (es. oboe, clarinetto) costruiti mediante composizioni spettrali opportune.

Approfondimenti e collegamenti

  • Per approfondire la prima fase del fenomeno sonoro, visita le pagine relative agli strumenti musicali.
  • Per approfondire la fase relativa alla ricezione e alla percezione del suono visita le pagine relative alla percezione del suono e alla fisiologia del sistema uditivo
  • Se sei interessato a scoprire una parziale base fisica per la consonanza e per la dissonanza dei suoni, visita la pagina bande critiche;
  • Se sei interessato agli aspetti più "musicologici" relativi alla consonanza e alla dissonanza non puoi non visitare la pagina relativa.

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