Suddivisione dello Spettro delle Frequenza Audio

Di Mario Bon

24 ottobre 2015

Lo “spettro audio” è l’insieme delle frequenze che l’orecchio riesce a sentire. La frequenza più bassa che produce una sensazione uditiva corrisponde a circa 12 Hz, la più alta, in un neonato, vale circa 22000 Hz (e si riduce con l’età). Convenzionalmente lo spettro audio è fissato da 20 a 20000 Hz e comprende 3 decadi. In realtà il primo DO della pedaliera dell’organo corrisponde a 16.35 Hz. In Inghilterra gli organi non hanno pedaliera (tranne rarissime eccezioni) e quindi gli inglesi non sono interessati alla riproduzione della prima ottava (che nella loro musica non c’è). Visto che hanno inventato i minidiffusori, dimostrano, praticamente, di essere interessati alla riproduzione da 60 Hz in su (come confermato da alcuni importanti diffusori quali le Tannoy Wetminster).

Frequenza minima	Strumento musicale	Genere
MI = 80 Hz	Corda più bassa della chitarra e della voce di basso	country canti gregoriani, alcune forme di Blues
MI = 40 Hz	Corda più bassa del contrabbasso	Jazz, rock, pop, , rockabilly Musica da camera (quartetti d’archi),
DO = 32 Hz	Prima nota della tastiera dell’organo	Musica classica e sinfonica
LA = 27.5 Hz	Prima nota della tastiera del pianoforte
DO = 16.35 Hz	Prima nota della pedaliera dell’organo	Tutta la musica

La funzionalità dell’orecchio non è la stessa su tutto lo spettro audio. Questo è un aspetto fondamentale che spiega molti fenomeni percettivi.

Range	L’orecchio è
Basse	Poco sensibile Poco selettivo
3000 – 4000 (o 2500 - 5000)	Sensibile Selettivo
Alte	Sensibile Poco selettivo

L’orecchio distingue circa 1400 frequenze diverse. Di queste circa 2/3 cadono sotto i 4000 Hz e 1/3 sopra.

Quindi distinguiamo circa 930 frequenza diverse fino a 4186 Hz e solo 470 tra 4000 e 20000 Hz

Da 16 a 4186 Hz ci sono 8 ottave per 96 semitoni. Per discriminare questi 96 semitoni disponiamo di 930 frequenze. Per discriminare le armoniche (da 4186 a 20000 Hz) disponiamo di 470 frequenze. Questo è quello che si intende dicendo che l’orecchio, oltre i 4000 Hz, è poco selettivo. In pratica, sulla parte alta dello spettro l’orecchio è sensibile al contenuto energetico del segnale mentre le armoniche vengono discriminate in modo rozzo. Per questo si dice che, se tagliati oltre i 5-7000 Hz, tutti i tweeter si assomigliano.

Si comprende anche l’importanza che l’apparato uditivo attribuisce alla banda vocale che cade nella regione dove l’orecchio è sia sensibile che selettivo.

La differenza di frequenza tra il primo DO della pedaliera dell’organo ed il successivo DO# vale meno di un Hertz (attorno al 3%) ed è difficile distinguerle. A 1000Hz la selettività dell’orecchio è di circa 1% quindi, un orecchio allenato, riesce a distinguere 1010 Hz da 1000 Hz.

Meno di 12 Hz	Sub Sonici	Non percepibili
Da 12 a 16 Hz	Sub Sonici	percepibili
16 – 40	Bassi	Bassi profondi
40 – 160		Bassi
160 – 316		Medio bassi
316 – 1264	Medie	Medie (Beranek)
1264 - 2500
2500 – 5000	Alti	Medio alti
5000-10000		Alti
10000 – 20000		Altissimi
Oltre 20000	Ultrasuoni	Ultrasuoni
Secondo Beranek le freq. Medie vanno da 316 a 1264 (due ottave) La banda vocale telefonica va da 300 a 3500 La massima sensibilità dell’orecchio va da 2500-5000 Hz

Il sistema uditivo è molto complicato. Il cervello distingue:

linguaggio parlato	Massimo contenuto informativo
musica	Contiene informazioni ma di tipo diverso
rumore	Non contiene informazioni

Possiamo dire che il criterio discriminante è il contenuto informativo nelle prime 8 ottave circa.

Linguaggio, musica e rumore vengono processati in tre regioni separate del cervello. Una quarta regione del cervello si occupa di determinare la direzione della provenienza del suono (localizzazione della sorgente). Altre informazioni quali la dimensione e la distanza della sorgente sono basate sulla memoria (avvengono per confronto con le esperienze pregresse). L’orecchio è fatto per elaborare sorgenti reali (già l’eco lo mette in difficoltà).

Da ciò deriva che:

- i test di ascolto devono essere condotti con segnali musicali

- l’esperienza di ascolto con un impianto stereofonico è una illusione e dipende, in buona misura, dalla memoria delle esperienze pregresse.

Se si considera che

l’ascolto stereofonico domestico	è basato sulla ricostruzione di una serie di sorgenti virtuali che avviene all’interno del nostro cervello e localizzate dal cervello stesso sempre attraverso l’udito
Mentre
l’ascolto dal vivo	è basato sulle sorgenti reali localizzate attraverso la vista

Si capiscono due cose:

1 l’ascolto di musica riprodotta è comunque affaticante perché richiede la localizzazione della sorgente attraverso l’udito

2 l’illusione di una ricostruzione “reale” attraverso la percezione della musica riprodotta è , appunto, una illusione. Una buona parte del risultato è soggettivo ed autosuggestivo.

Le misure si correlano alle sensazioni (simili in individui diversi) e non alle percezioni (che sono diverse anche nello stesso individuo).

Le misure possono stabilire le condizioni necessarie affinché il 71% di una popolazione normodotata possa esperire la riproduzione della musica, in ambente domestico, in modo gratificante. All’interno di quel 71% ci saranno diverse gradi di soddisfazione. Il restante 29% sarà comunque insoddisfatto.

Noi lavoriamo per quel 71% che possiamo accontentare.

Al restante 29% il mercato offre comunque delle soluzioni oltre alla possibilità di realizzare da soli il proprio impianto.