Effetti psicoacustici

Ciao è benvenuto su gregorioferraris.com. Oggi voglio parlarti degli effetti psicoacustici. Nello scorso articolo abbiamo approfondito gli aspetto macroscopici dell’interazione suono/cervello, in questo articolo invece andremo ad analizzare alcuni dei specifici effetti di questa interazione.

Per comprendere a pieno l’argomento trattato è necessario conoscere il funzionamento del suono. Se è la prima volta che ti interfacci alla tematica puoi approfondire tramite questi miei articoli:

Battimenti

Tra gli effetti psicoacustici i battimenti sono tra i più conosciuti. I battimenti si verificano quando due frequenze molto vicine interagiscono tra di loro. Il battimento fonde i due suoni tra di loro che saranno percepiti come un unico suono. Il suono derivato sarà generato con un andamento in ampiezza simile a una pulsazione ritmica. La pulsazione si ripeterà, nell’arco di tempo di un secondo, una quantità di volte uguale alla differenza tra le due frequenze originali. Facciamo un esempio: supponiamo di sommare una frequenza di 100 Hz con una frequenza di 105 Hz. La pulsazione risultante da questa somma sarà di:

105 – 100 = 5 volte al secondo

Battimenti
battimenti

Per essere percepite come un battimento le due ciglia devono sollecitare le ciglia della stessa banda critica. La pulsazione deriva dalla diversa lunghezza d’onda che ciclicamente porta fuori fase le frequenze per poi tornare ad riallinearsi e riprendere il ciclo.

Frequenze di intermodulazione

Quando le due frequenze sono abbastanza lontane da non creare battimenti entra in gioco l’effetto delle frequenze di intermodulazione. In questo caso invece di creare un terzo suono pulsante il nostro orecchio aggiunge due frequenze che in realtà non esistono. Le frequenze che noi percepiamo sono il risultato della somma e della differenza delle due frequenze. In pratica date le due frequenze f1 e f2 il nostro cervello ricostruirà le frequenze f3 e f4 che corrisponderanno a:

f3= f1 + f2 (tono di somma)

f4 = f1– f2 (tono di differenza)

Facciamo un esempio, supponiamo di sommare una sinusoide di 100 Hz e una di 170 Hz, quello che il nostro cervello aggiungerà sarà:

170 + 100 = 270 Hz

170 – 100 = 70 Hz

I toni differenza sono più percepibili quando sono caratterizzati da una frequenza minore i entrambi i toni esistenti nel mondo fisico.

Questo effetto fu già notato da Tattini, da un violinista italiano del 700. Quando eseguiva un bicordo (accordo di due sole note) si percepiva anche una nota più bassa non suonata.

Effetto Haas

L’effetto Haas prende il nome dallo studioso che rilevò per prima questo funzionamento del nostro orecchio.

Questo effetto e la sua comprensione sono fondamentali per la comprensione del funzionamento riverbero e dell’eco. L’effetto Haas descrive il comportamento del nostro cervello nella comprensione di due suoni caratterizzati da piccoli ritardi. L’effetto di Haas descrive come il nostro cervello utilizzi l’informazione del primo suono che percepisce per stabilire la direzione di arrivo del suono. Questo effetto resta valido anche se il primo suono ha un’ampiezza inferiore del secondo. Questo funzionamento del cervello ha fatto si che l’effetto di Haas sia noto anche come effetto precedenza.

Un altra evidenza scoperta da Haas fu che i segnali che arrivano in un tempo inferiore ai 30-35 millisecondi il nostro orecchio non riesce a identificarli come separati. Questa zona temporale viene chiamata come zona di Haas. Superata la zona di Haas i suoni iniziano a sentirsi come due suoni separati, fino ai 50 millisecondi dove i suoni si percepiscono come nettamente separati.

La zona di Haas e la percezione dei suoni come separati tuttavia dipendono da molti fattori, come ad esempio l’inviluppo. Suoni con un attacco percussivo ad esempio creano una zona di Haas più ristretta.

effetto Haas percezione di direzione e fusione dei suoni in ascolto

effetto cocktail party

L’effetto cocktail party descrive la capacità del cervello di distinguere il singolo segnale all’interno della composizione sonora. Questo effetto fu descritto da Cherry nel 1953. Esegui dei test dove due segnali sonori diverse furono inviate in contemporanea all’ascoltatore. I due segnali furono inviati alle due orecchie differenti. Con questo test notò che quando nei due segnali erano presenti differenze fisiche esaustive i soggetti riuscivano a distinguere le due sorgenti sonore. Viceversa quando le differenze fisiche diminuivano i soggetti facevano fatica ad identificarle.

Questo processo e collegato alle capacità dell’attenzione più che alla relazione del suono con il cervello. In particolare riusciamo ad individuare le singole fonti della composizione sonora grazie all’attenzione selettiva.

Spiegare il funzionamento dell’attenzione selettiva esula i fini del nostro articolo, questo effetto però è molto importante per i fonici, produttori e musicisti. Infatti grazie all’effetto Cocktail party riusciamo a percepire i singoli strumenti dentro un brano. L’effetto cocktail party lo abbiamo tutti sperimentato nella vita. Pensate per esempio a quelle cena al ristorante che coinvolgono un numero elevato di persone, quando tutti i commensali iniziano a creare gruppi e a parlare con i propri vicini. In quel caso si riesce a comunicare escludendo le altre discussioni proprio grazie proprio a questo effetto.

Teoria del filtro

Anche se si allontana un pò dall’argomento trovo interessante accennare la teoria del filtro di Broadbent, rielaborate successivamente da Treismann. Questa teoria si basa sulle ricerche di Cherry e descrive come il nostro cervello seleziona il messaggio da elaborare quando deve operare una scelta.

Questa teoria dice che la nostra attenzione pone un filtro ai messaggi bloccandone uno che non verrà elaborato. Tuttavia pare che anche il messaggio scartato venga solo attenuato.

Secondo questa teoria il nostro cervello opera una scelta in base alle priorità, ma riveste un ruolo importante nella scelta anche le risorse disponibili per l’elaborazione. Nel caso di sufficienti risorse il cervello elaborerà entrambi i messaggi, nel caso le risorse siano scarse il cervello adopererà una scelta.

fusione binaurale

Agli antipodi dell’effetto cocktail party troviamo l’effetto di fusione binaurale. La fusione binaurale è l’effetto psicoacustico per cui due segnali molto simili inviati a due orecchie diverse creano un terzo suono non esistente nella realtà derivante dalla somma delle due sorgenti iniziali.

Tra gli effetti psicoacustici questo è quello che rende possibile apprezzare l’armonia della musica. Quando noi ci concentriamo riusciamo a percepire i singoli strumenti in mezzo alla composizione, ma quando ascoltiamo il suo insieme tutto passa ad un piano più astratto e percepiamo ciò che non esiste. Così nasce la magia della musica e l’armonia musicale.

Ricostruzione della fondamentale fantasma

Il nostro cervello è in grado di ricostruire la frequenza fondamentale di un suono. Questo è possibile grazie alla presenza delle armoniche nel suono che viene ascoltato. Le sue armoniche sono multipli esatti della fondamentale quindi il cervello riesce a ricostruire il suono originario. Ovviamente si tratta di un processo non preciso, quindi il cervello compie spesso un errore nella ricostruzione.

Questo effetto è più efficace quando sono presenti armoniche vicine alla fondamentale (f2, f3 o f4), mentre è meno evidente quando le frequenze armoniche presenti sono superiori a f4.

Anche questo effetto psicoacustico lo abbiamo provato tutti nella vita di tutti i giorni. Avete presente le radioline portatile con una banda passante molto ridotta? In quei dispositivi non si riescono a riprodurre le basse frequenze eppure il nostro cervello è in grado di sentirle.

soppressione della colorazione

La soppressione della colorazione avviene quando due fronti d’onda, provenienti dalla stessa sorgente sonora, creano un interazione di fase che ne modifica il contenuto armonico. Quando il segnale che ne deriva è ascoltato da un solo orecchio il cervello interpreta come sgradevole; tuttavia quando il suono viene ascoltato da entrambe le orecchie esso torna a essere percepito come gradevole dallo spettatore.

Illusioni acustiche

le illusioni acustiche sono una serie di fenomeni che ingannano la nostra percezione uditiva. Al pari delle illsuioni ottiche, le illusioni acustiche, accadono quando la realtà dei fenomeni fisici supera le capacità di comprensione del nostro apparato uditivo e del nostro cervello. Tra gli effetti psicoacustici le illusioni acustiche sono quelle che meglio descrivono le possibilità del cervello di essere ingannato facilmente.

Battimenti binaurali

Esattamente come i fenomeni di intermodulazione normale i Toni binaurali creano una frequenze aggiuntive non presenti nel suono. Nel caso dei Toni di intermodulazione spiegati sopra il suono viene miscelato davvero, in questo caso i suoni non si sommano perché inviati direttamente al singolo orecchio. In questo caso il fenomeno è ricreato interamente dal cervello, e avviene sottoponendo alle due orecchie due suoni diversi per mezzo delle cuffie.

Anche in questo caso esistono dei limiti al fenomeno. A differenza dei suoni di intermodulazione normale i due suoni avere una lunghezza d’onda simile. I due toni devono essere di frequenza inferiore ai 1000- 1500 Hz, con una distanza tra i due toni non superiore ai 30 Hz.

L’illusione del Tritono

In termini musicali il tritono è un intervallo musicale con un alterazione. A livello di scrittura musicale può essere interpretato come un’intervallo di quarta aumentata o di una quinta diminuita, grazie all’uso delle alterazioni diesis e bemolli. L’intervallo di Tritono divide in due l’ottava musicale.

Nel 1986 la psicologa  Diana Deutsch si accorse che eseguendo ciclicamente due note distanti un tritono l’ascoltatore non riesce più ad identificare se la scala musicale è ascendente o discendente.

Scala di Shepard

La scala di Shepard è una scala musicale discendente o ascendente che pare non finire mai. La scala di Shepard è analoga alla scala di Penrose nelle illusioni ottiche

Effetti psicoacustici, Scala di Penrose (illusione ottica)
Scala di Penrose

L’illusione sta nel suonare ogni nota della scala con un intervallo all’unisono (un ottava precisa). Quando la scala musicale arriva a concludere l’ottava il viene ripetuta partendo dal principio senza che l’ascoltatore se ne accorga. Nella creazione dell’illusione gioca anche un ruolo fondamentale il volume a cui vengono suonate le diverse note. Man mano che la scala progredisce (in caso fosse verso l’alto) le note alte vengono suonate a volume sempre minore, mentre le note basse dell’accordo vengono suonate con volume maggiore.

l’illusione di ottava

Anche l’illusione di ottava si ottiene inviando due segnali diversi alle due orecchie. L’illusione di ottava si crea quando a un orecchio si mandano due note con un intervallo d’ottava in rapida successione e l’altro ascolta la variazione inversa. In questi casi il cervello non riesce a percepire più le due note distinte in entrambe le orecchie . L’ascoltatore percepirà la nota alta da un lato e la nota bassa dall’altro. Una cosa curiosa è che nei mancini le due note vengono percepite all’inverso

Conclusioni sugli effetti psicoacustici

Certamente gli effetti psicoacusti non possono essere raccolti tutti in solo articolo, ho selezionato quelli più inerenti al mondo della fonia e della produzione musicale. La psicoacustica ci insegna quanto profondamente sia coinvolto il cervello nella percezione sonora. E’ infatti grazie al cervello che possiamo avere sensazione cosciente dei suoni intorno a noi. Per quanto le nostre orecchie siano però sofisticati strumento di analisi, e il cervello sia un elaboratore molto potente di informazioni, possiamo essere ingannati da situazioni particolari. Un esempio lampante di ciò sono le allucinazioni uditive, che ci spingono a sentire un suono quando non è veramente stato ascoltato.

In conclusione vorrei sprecare due parole per parlare di Diana Deutsch, allontanandomi un po dall’argomento. Ho scoperto questa ricercatrice e psicologa durante la scrittura di questo articolo. Molte degli effetti psicoacustici scoperti dalla ricercatrice sono tutt’ora molto studiate senza che la si nomini. Come si può evincere dalla sua Biografia questa ricercatrice ha dato un contributo fondamentale all’interpretazione delle interazioni suono/cer. Diana Deutsch è la controprova che il genere non conta nella ricerca ne nella musica. Prova anche che troppo spesso sono pregiudizi ad allontanare menti brillanti di donne che potrebbero invece dare un grande contributo.

Effetti psicoacustici fonti

Manuale di acustica – F. A. Everest

Audio e multimedia -V. Lombardo & A. Valle

Imparare la tecnica del suono – M. Sacco

Lascia un commento