Suono o rumore?

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Vibrazioni, bang supersonici e sorgenti di rumore impulsivo

In questo filmato diverse sorgenti di rumore impulsivo e di rumore per vibrazione e risonanza sono illustrate attraverso il commento di filmati ad alta velocità. Essi permettono di vedere fenomeni che il nostro occhio non è in grado di risolvere, ma il nostro orecchio sì. Si veda anche la pagina su suono e risonanza.

© 2006 The University of Salford, per gentile concessione dell'autore, Prof. Trevor J. Cox, http://www.acoustics.salford.ac.uk. Traduzione e sottotitoli a cura di Carlo A. Rozzi.

Suoni o rumori?

Suono rumore.png

Nei seguenti paragrafi abbiamo prodotto alcuni esempi acustici per cercare di mettere alla prova la tradizionale distinzione tra suono e rumore.

Tre "Pezzi" facili

In molte trattazioni elementari del problema si afferma che ciò che sembra caratterizzare il suono rispetto al rumore è la sua descrizione in termini di un'onda periodica. Lo spettrogramma deve contenere solo suoni puri di frequenza multipla di una frequenza fondamentale. Di seguito sono illustrati grafici di onde periodiche e non, con i relativi spettrogrammi e il corrispondente sonoro (clicca sulle immagini per ingrandirle, e sul file audio per ascoltarlo. Se vuoi maggiori informazioni su come si legge uno spettrogramma visita questa pagina con le istruzioni)

Grafico Spettogramma Audio
Forma onda puro 220 Hz.png Spettrogramma puro 220 Hz.png
Speaker.png

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puro_220_Hz.wav

Suono puro (sinusoide) a 220 Hz.

Forma onda triangolo 220 Hz.png Spettrogramma triangolo 220 Hz.png
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triangolo_220_Hz.wav

Onda triangolare con fondamentale a 220 Hz.

Forma onda rumore bianco.png Spettrogramma rumore bianco.png
Speaker.png

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rumore_bianco.wav

Rumore bianco (spettro uniforme).

Innanzitutto notiamo che non ogni suono associato ad un'onda periodica è "gradevole" (molti ascoltatori trovano fastidiosi la sinusoide e l'onda triangolare, e, certamente, aldilà del giudizio soggettivo di gradevolezza, essi risultano "oggettivamente" noiosi). Se ci limitiamo a questi esempi, però, sembra confermata l'associazione più elementare: ad un'onda periodica si associa un'altezza ben definita, mentre al rumore bianco non sembra possibile attribuirla. Per esempio non sembra avere senso chiedersi se esso è più o meno acuto della sinusoide. Per mettere alla prova la definizione dobbiamo tuttavia considerare qualche esempio più complesso.

"Pezzi" meno facili

La questione è un po' più complessa. Anche prescindendo dal giudizio estetico dei suoni ottenuti, la periodicità dell'onda non è condizione sufficiente per chiamare suono ciò che udiamo. Infatti non è detto che all'interno delle frequenze udibili onde periodiche generino necessariamente suoni. Prova ad ascoltare l'esempio AUDIO di seguito riportato

Grafico Spettrogramma Audio
Forma onda battimenti 220 245 Hz.png Spettrogramma battimenti 220 245 Hz.png
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battimenti_220_245_Hz.mp3

Sovrapposizione di due suoni puri a 220 e 245 Hz

Pur in presenza di un'onda periodica (il grafico non lascia dubbi) penso tu faccia fatica a chiamare suono ciò che hai udito. Hai ascoltato quello che in acustica si chiama un battimento. In questo caso la sensazione di rumore (pur in presenza di onde periodiche) è dovuta ad un fatto percettivo: il nostro sistema uditivo viene "confuso" se investito da suoni di frequenze troppo vicine, e, incapace di discriminare la loro altezza, percepisce un suono di altezza intermedia, ma dal carattere "ruvido", rumoroso, appunto. Ecco come suonano le due componenti prese isolatamente (se vuoi approfondire il discorso visita la pagina relativa alle bande critiche e ai battimenti)

Speaker.png

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puro_220_Hz.mp3

Suono puro a 220 Hz

Speaker.png

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puro_245_Hz.mp3

Suono puro a 245 Hz

Il "rumore armonico"

È facile accorgersi che la periodicità (esatta) non è nemmeno condizione necessaria per distinguere il suono dal rumore. Ciò per due ordine di motivi:

  • il sistema percettivo sembra tollerare piccole deviazioni dalla periodicità (se sei interessato ad approfondire la questione visita la pagina sulla percezione dell'altezza);
  • nessun suono ha una forma d'onda esattamente periodica. Una funzione periodica è qualcosa di dato da sempre e per sempre, mentre il suono è qualcosa che nasce, evolve nel tempo e muore. D'altronde quale sensazione di noia ci comunicherebbe un suono perennemente uguale a se stesso!
  • Certamente se nel fenomeno sonoro non è presente, nemmeno lontanamente, nessuna periodicità si parla di rumore. In questo caso, l'onda sonora ha contenuto spettrale costituito da suoni di qualsivoglia frequenza ed altezza.


È infatti possibile produrre esempi di onde non periodiche che il nostro orecchio considera un suono gradevole e consonante come questo:

Grafico Spettrogramma Audio
Forma onda rumore armonico 2.png Spettrogramma rumore armonico 2.png
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rumore_armonico_2.wav

Rumore armonico. Bande attorno a Do2 Do3 Mi♭4 Sol4 Si♭4 Do5. Larghezza di ciascuna banda 2 Hz.

Forma onda rumore armonico 10.png Spettrogramma rumore armonico 10.png
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rumore_armonico_10.wav

Rumore armonico. Bande attorno a Do2 Do3 Mi♭4 Sol4 Si♭4 Do5. Larghezza di ciascuna banda 10 Hz.

Forma onda rumore armonico 20.png Spettrogramma rumore armonico 20.png
Speaker.png

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rumore_armonico_20.wav

Rumore armonico. Bande attorno a Do2 Do3 Mi♭4 Sol4 Si♭4 Do5. Larghezza di ciascuna banda 20 Hz.

Forma onda rumore armonico 40.png Spettrogramma rumore armonico 40.png
Speaker.png

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rumore_armonico_40.wav

Rumore armonico. Bande attorno a Do2 Do3 Mi♭4 Sol4 Si♭4 Do5. Larghezza di ciascuna banda 40 Hz.

Forma onda rumore armonico 100.png Spettrogramma rumore armonico 100.png
Speaker.png

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rumore_armonico_100.wav

Rumore armonico. Bande attorno a Do2 Do3 Mi♭4 Sol4 Si♭4 Do5. Larghezza di ciascuna banda 100 Hz.

Il rumore armonico si ottiene sovrapponendo diverse bande di rumore bianco, ciascuna centrata su un multiplo intero della frequenza fondamentale prescelta. Quando le bande sono idealmente strettissime lo spettro diventa identico a quello di un suono gradevole, mentre quanto più le singole bande sono larghe, tanto più sopravviene il carattere di rumore. In tutti i casi l'onda sonora risultante possiede componenti periodiche, ma in senso stretto non è mai esattamente periodica, perché una componente casuale è sempre presente, tranne che nel limite di bande infinitamente strette.

Il rumore armonico sembra svelare una caratteristica fondamentale della percezione che convoglia l'informazione sul grado di consonanza o gradevolezza di un'onda sonora. Questa informazione è di valore inestimabile per i musicisti. Si vedano a tale proposito le pagine armonia e suoni armonici e consonanza e dissonanza).


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