Acustica Musicale - Triennio di primo...

Conservatorio di Musica “Cesare Pollini” Anno Accademico 2014-2015

Acustica MusicaleTriennio di primo livello

Giorgio Klauer

Conservatorio di Musica “Cesare Pollini” PadovaDipartimento di nuove tecnologie e linguggi musicali

[email protected]

May 27, 2015

Giorgio Klauer Acustica Musicale May 27, 2015 1 / 30

mailto:[email protected]


BibliografiaAcustica

I F.A. Everest, K.C.Phlmann: Master Handbook of Acoustics, Mac Graw Hill, 2009(5) [EveM]

I H. Kuttruff: Room acoustics, Spon Press, 2009(5) [Kut]



BibliografiaPsicoacustica

I P.R. Cook: An Introduction to Psychoacoustics, MIT Press, 1999 [Coo]

I H. Fastl, E.Zwicker: Psychoacoustics. Facts and Models, Springer, 2007(3) [Fas]

I A.J.M. Houtsma, T.D. Rossing, W.M. Wagenaars: Auditory Demonstrations, AcousticalSociety of America/Institute for Perception Research, 1978 (CD) [Aud]

I R. Doati: Glossario di psicoacustica, inedito [Doa]



BibliografiaAcustica e psicoacustica

I J.G. Roederer: The physics and psychophysics of music. An introduction, Springer, 2008(4) [Roe]

I C. Drioli, N. Orio: Elementi di acustica e psicoacustica, Universita di Padova, 1999 [Dri]



BibliografiaTesti ulteriori (1)

I K. Steiglitz: A digital signal processing primer, with applications to digital audio and computermusic, Addison-Wesley, 1996 [Ste]

I J.R. Pierce: La scienza del suono, Zanichelli, 1987 [Pie]

I F.A. Everest: Critical listening and auditory perception, MixBooks, Emeryville (CA), 1997 [EveC]

I J. Grey: An exploration of musical timbre

I A.S. Bregman: Auditory scene analysis

I D. Deutsch: Musical illusions and paradoxes



BibliografiaTesti ulteriori (2)

I Cingolani, Sergio; Spagnolo, Renato (curr.). Acustica musicale e architettonica, Citta Studi, Torino 2007.

I Fletcher, Neville H.; Rossing, Thomas D. The Physics of Musical Instruments, Springer, 1998(2).

I Minidio, Andrea. I suoni del mondo. Studi geografi ci sul paesaggio sonoro, Guerini, Milano, 2005.

I Bull, Michael; Back, Les. Paesaggi sonori. Musica, voci, rumori: l’universo dell’ascolto, Saggiatore, Milano, 2008.



AcusticaFondamenti

I moto armonico (pendolo, massa-molla); rappresentazioni [Ste 5-8; 9-11; 11-3] [EveM 2]

ejπ (1)

cos(θ) + jsin(θ) = ejθ (2)

ejω (3)

ejωt (4)

I principi della dinamica (interzia, proporzionalita, azione-reazione) [Ste 2-4; 21]

F = ma = −kx (5)

d2x

dt2= −(

k

m)x (6)

I equazione d’onda [Ste 22-4]∂2y

∂t2= c2

∂2y

∂x2(7)



AcusticaFondamenti

I onde stazionarie [Ste 24-31]y(x, t) (8)

y(x, t) = f(t−x

c) (9)

y(x, t) = f(t−x

c)− f(t+

x

c) (10)

f(t) = f(t+ 2L

c) (11)

y(x, t) = ejω0tY (x) (12)

ωo =πc

L(13)

y(x, t) = ejω0tsin(πx

L) (14)

y(x, t) = ejkω0tsin(kπx

L) (15)

y(x, t) =∞∑k=1

ckejkω0tsin(kπ

x

L) (16)



AcusticaFondamenti

I onde longitudinali e trasversali [EveM 3-6]

I colonna d’aria vibrante [Ste 31-5]

ρ0S∆x = ρS∆(1 +∂ξ

∂x) (17)

ρ

ρ0=

1

1 + ∂ξ∂x

(18)

p

p0= γ[

ρ− ρ0ρ0

] (19)

p = −γp0∂ξ

∂x(20)

−S∂p

∂x∆x (21)

ρ0S∆x∂2ξ

∂t2= Sγp0

∂2ξ

∂x2∆x (22)

∂2ξ

∂t2= c2

∂2ξ

∂x2(23)



AcusticaFondamenti

I onde stazionarie in tubi aperti e chiusi da un lato [Ste 35-8]

I vibrazioni di membrane circolari → esperimento

I propagazione del suono nei mezzi, sorgenti puntiformi, onde piane



AcusticaFenomeni (1)

I effetto Doppler

I onde acustiche stazionarie in ambienti chiusi [EveM 125-7]

I modalita di vibrazione, analisi modale, rappresentazioni → esperimento [EveM 223-8; 228-32;233-5; 241-3-..; 251-3]

I riflessione di superficie piana, convessa, concava [EveM 95-9]

I applicazioni (riflettori parabolici, guida d’onda) [EveM 99-101]

I ostacoli, cono d’ombra, diffrazione di onde piane [EveM 107-11; 111-5]

I rifrazione [EveM 117-22]




I diffusione

I assorbimento: angolo di incidenza, frequenza; spessore, consistenza, montaggio conintercapedine [EveM 179-86-..; 191-5-..]

A = Sα (24)

I eco, riverberazione; modello prime riflessioni/riverbero; tempo di decadimento (decibel) [EveM151-7; 127-8; 129-31; 173-4]

RT60 =0.161V

A(25)

RT60 =0.161V

−S ln(1− αm)(26)

I decadimento e ampiezza di banda [EveM 158; 160-6; 236-41]



AcusticaApplicazioni (1)

I risuonatore di Helmholtz; riempimento [EveM 209-12; 218-9]

ωH =

√γA2

m

P0

V0(27)

γ =cp

cv= 1.4 (28)

A =Vn

Leq(29)

ρ =Vn

m(30)

v =

√E

ρ=

√γP0

ρ∼= 340

m

s(31)

fH =v

2π

√A

V0Leq(32)




I trasmissione di potenza sonora: incidenza; potere fonoisolante [EveM 291-3]

t =1.75× 104

m2f2(33)

R = 20 log(Mf)− 42.4 (34)

I onde flessionali; effetto coincidenza [EveM 293-4

λf =λ

sinα(35)

cL =

√E

md

(1− σ2)(36)

σ = −εt

εl=

E

2G− 1 (37)

fc =c2

πd

√3ρ(1− σ2)

E(38)



AcusticaApplicazioni (2)

I diaframmi: riempimento (bass trap), curvatura (assorbitori policilindrici) [EveM 201-9; 285-7]

f0 =60√mSd

(39)

I pannelli perforati [EveM 212-5]

f0 =c

2π

√p

d(L+ π2r)

(40)

I diffusori di Schroeder, a resto quadratico, a radice primitiva [EveM 257-9; 259-60; 261-2;263-7; 269-70-..]



AcusticaApprofondimenti

I considerazioni sulla strumentazione elettroacustica

I sintesi del campo sonoro

I modellizzazione di una corda alle differenze finite

I geografia acustica ed ecologia acustica



AcusticaResti

I grandezze fisiche fondamentali e derivate

I pressione, intensita, standard di misura

I scala decibel [EveM 19-31]

I circuito equivalente e corrispondenze elettriche-meccaniche [EveM 17]

I ambienti acusticamente accoppiati

I comb, phasing [EveM 136-43; 148-9]

I algoritmi di riverberazione, convoluzione

I antiflutter [EveM 268-69]

I battimenti di prim’ordine [Ste 13-7]



PsicoacusticaAnatomia dell’orecchio

I orecchio esterno: padiglione auricolare, canale auditivo [Fas 23] [EveM 41-2]

I orecchio medio: timpano, ossicini, tromba di Eustachio, finestra ovale [Fas 24] [EveM 42-4]

I orecchio interno: coclea, finestra rotonda, canali semicircolari [Fas 25]

I l’interno della coclea: membrana basilare, organo di Corti, membrana di Reissner, elicotrema,scala timpanica, scala vestibolare, scala media, membrana tettoria, cellule ciliate interne edesterne [Fas 25-8] [Roe 27-31]



PsicoacusticaFisiologia dell’orecchio interno

I meccanica della membrana basilare [Fas 28-31]

I sensibilita e modelli di feedback attivo [Fas 31-5]

I emissioni otoacustiche [Fas 35-9-..] [Roe 107-12]

I modellizzazione del circuito equivalente del sistema auditivo interno (membrana basilare) [Fas50-3..]

I equivalenza elettrica rispetto ai fattori ampiezza e frequenza [Fas 57]



PsicoacusticaTipi di percezione e soglie fondamentali, fattori fisiologici

I aree di udibilita; soglia di udibilita, fattore eta e stimolo [Fas 17-22] [EveM 48-9; 82] [Aud 21-2]

I JND nell’ampiezza in funzione dell’ampiezza e della frequenza [Fas 175-9-..]

I percezione dell’altezza: funzione dell’ampiezza [Fas 113-6] [Aud 37-9]

I percezione dell’altezza e mascheramento [Aud 41]

I fattori temporali legati a forme d’onda caratteristiche [Coo 57-8; 63-5] [Aud 39-40; 58]

I JND nella frequenza [Fas 185-7] [Aud 44-5]

I distorsione non lineare [Fas 277-9-..] [Aud 77-8] [EveM 86-90]

I toni di combinazione e battimenti di second’ordine [Roe 43-9] [Aud 74-6; 79-81] [Coo 176]



PsicoacusticaBanda critica e mascheramento

I banda critica [Fas 149-51-..]

I corrispondenze tra banda critica, membrana basilare e frequenza; Bark [Fas 158-64] [Roe 31-4]

I modelli di mascheramento tra rumore e segnali sinusoidali: tono-rumore, tono-rumore filtrato,tono-tono, tono-tono complesso [Fas 62-70; 71-4] [Roe 102]

I determinazione sperimentale della banda critica per mezzo del mascheramento [Aud 11-4]

I mascheramento successivo e simultaneo con stimoli definiti nel tempo [Fas 78-84] [Aud 25-6;29-34]



PsicoacusticaPercezione dell’altezza: approfondimento

I salienza tonale [Fas 135-6-..]

I percezione della fondamentale e fondamentale apparente [Roe 49-55] [Aud 50; 53-4; 56]

I virtual pitch [Fas 123-5] [Coo 65-7] [Aud 51-2; 55]

I Zwicker tone [Fas 130-1]



PsicoacusticaPercezione binaurale

I JND interaurali di tempo [Fas 293-5]

I lateralizzazione: differenza interaurale di intensita (e tempo, e fase) [Fas 308] [Aud 87-8]

I localizzazione; effetto Haas (precedenza) [Fas 309-11] [EveM 58-61] [Aud 87-8]

I funzioni HRTF [EveM 56-8]

I percezione del suono diretto e riverberato [EveM 61-3] [Aud 82-3]

I battimenti binaurali [Aud 85-6]

I mascheramento nell’ascolto binaurale [Aud 89-90]



PsicoacusticaAttribuzioni qualitative

I determinazione sperimentale degli intervalli di intensita [Aud 18]

I loudness; fenomeno e modellizzazione [Fas 203-14; 221; 229] [EveM 49-54] [Roe 99-100; 104-7][Aud 19-20; 23-4]

I curve di Fletcher e Munson [EveM 46-7] [Roe 97-8]

I sharpness

I roughness

I corrispondenze tra banda critica e attribuzioni qualitative [Roe 39-40]



PsicoacusticaAttribuzioni qualitative strutturate

I durata [Fas 265-9]

I timbro e inviluppo spettrale [Coo 79-85] [Aud 10,19-20,63-6]

I timbro e modellizzazione del flusso spettrale [Aud 67-8]

I timbro e formanti [Aud 69]

I sessioni sperimentali e modellizzazione del timbro [Coo 85-7]



PsicoacusticaIntersezioni con le strutture e le teorie della musica

I cenni ai rapporti tra teorie musicali e percezione

I percezione intervallare dell’altezza, scala Mel [Fas 111-3] [Coo 149-52] [Aud 42; 46-7]

I pitch e contenuto di informazione; percezione e competenza; chroma e altezza [Coo 152-5;157-65]

I attribuzioni dispensabili e indispensabili; contestualizzazione; classi di altezza e classi di oggetti[Coo 155-7]

I consonanza spettrale e scalare; implicazioni nei sistemi armonici [Coo 167-79] [Roe 170-80][Aud 70-1; 43]

I implicazioni del temperamento [Roe 179-84]



PsicoacusticaModellizzazione di esperienze di maggiore complessita

I teorie psicologiche delle immagini auditive, parallelismi con la storia della psicologia dellapercezione visiva, esperienze di segregazione e fusione [Coo 117-25; 261-74] [Aud 48]

I effetto cocktail party [EveM 63]

I tecniche di auralizzazione [EveM 449-59]



PsicoacusticaAspetti neurali della psicologia della percezione audivita

I aspetti neurali della psicologia della percezione audivita [Roe 55-75; 157-66]



PsicoacusticaApprofondimenti

I illusioni auditive [Coo 67-9] [Aud 59-60; 91-2]

I modellizzazione del timbro, procedure sperimentali e analisi statistiche

I modelli per la composizione musicale

I music information retrieval

I espressivita musicale; modellizzazione e machine learning

I emozione musicale; modellizzazione dell’affettivita [Roe 185-90]

I musicologia sistematica



PsicoacusticaResti

I stimoli caratteristici nelle sessioni sperimentali [Fas 1-5]

I modalita di esposizione dei soggetti agli stimoli [Fas 5-8]

I modelli di protocollisperimentali [Fas 8-10]

I modelli di analisi dei dati rilevati in protocolli caratteristici [Fas 11-5]

I percezione del ritmo [Fas 271-6]

I differenze interaurali al mascheramento [Fas 296-..]

I binaural loudness; differenze interaurali di spettro



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http://repo.sme-ccppd.info/did/AM/acustica_1_2.pdf


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