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di Claudio Valsecchi (pubblicato su PC Professionale - Mondadori - 1996)
Le ricerche dell’americano Alexander Graham
Bell (concluse
nel 1876) portarono alla realizzazione del
microfono e del ricevitore
telefonico (invenzione attribuita poi dalla
Corte Suprema USA al fiorentino
Antonio Meucci).
Durante le varie fasi di quella ricerca, Bell rilevò che l’udito umano risponde in modo logaritmico ai suoni; vediamo cosa si intende con questo.
Nel mondo dei numeri, se 1 è la base di partenza, 2 è il suo
doppio, 3 il suo triplo e così via; nel mondo dei suoni percepiti dall’udito
umano, se il rumore di un motorino è la base di partenza, il rumore di due motorini non è percepito come il doppio
della base bensì con
un’intensità appena superiore al primo, e
lo stesso vale per il rumore di tre
motorini che non è percepito come il triplo
della base. In teoria, ce ne
vorrebbero 10 di motorini per percepire il
doppio dell’intensità del suono di
uno, 100 per raddoppiare il suono di 10 e
1000 per raddoppiare il suono di 100;
questa crescita esponenziale ben si presta
ai logaritmi con base 10 e, grazie a
questi logaritmi, è possibile misurare l’intensità
del suono di tutte le
combinazioni di motorini, non solo per le
quantità potenze di dieci.
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| Il Decibel è una convenzione, un’unità di misura relativa e non assoluta. Se 0dB è la soglia di udibilità umana, verso i 120 dB il suono raggiunge un tale spessore da indurre fastidio; vicino ai 140 dB inizia la sensazione di dolore. Le nostre città, di notte, non dovrebbero superare i 42dB... |
In origine la formula trovata per misurare
il suono era: B =
log10 P/P0, dove B sta per Bel (chiaramente derivato da
A.G. Bell), P0 sta per il suono di riferimento e P il suono da
confrontare. Nel nostro caso, confrontando due rumori uguali, P = 2P0,
quindi: B = log10 (2P0 / P0) = log10
(2) = 0,301 Bel. Fu subito deciso che questa misura era troppo grande e venne
introdotto il Decibel che vale 1/10 del Bel e che nel nostro esempio porta a
3dB. Questo è un numero da ricordare: infatti, il raddoppio di un determinato
suono causa per il nostro udito una crescita di intensità di 3dB; se il rumore
di un motorino è misurato in 80 dB (dove 0 dB è la soglia di udibilità umana),
quello di due motorini uguali sarà 83 dB. Spesso, accanto ai potenziometri dei
mixer hardware e a quelli di molti prodotti software i valori evidenziati per
la misurazione audio sono multipli di 3dB; i costruttori avrebbero potuto
mettere qualsiasi numero da 1 a 10 che all’operatore non sarebbe importato un
gran che, ma riportare i decibel in quella misura è più corretto e appropriato,
soprattutto nel campo del trattamento digitale dei suoni.
Un vantaggio dell’uso dei logaritmi sta nel gestire l’equivalente di numeri grandi con poche cifre: l’udito umano ha un rapporto tra il suono più forte e quello più debole di 1.000.000.000 a 1; in termini logaritmici il rapporto diventa di 9 a 0; nel mondo dei suoni i decibel raggiungono raramente 200 (corrispondente a 1020 : 1).
I decibel nel campo dell’audio digitale sono usati anche per determinare la dinamica di una registrazione. La dinamica è il rapporto tra il segnale più forte e quello più debole, rumore compreso, e viene calcolata con la formula: (6 dB x numero bit del campionamento) + 1.8 dB; quindi: registrando con 8bit di precisione si può ottenere in riproduzione una dinamica di (6 dB x 8) + 1.8 dB = 49,8 dB, utilizzando 16 bit si possono raggiungere i 97,8 dB. Una riproduzione decente deve avere almeno 60 dB.
Il Decibel è comunque una convenzione, un’unità di misura relativa e non assoluta; inoltre, come abbiamo accennato sopra, è teorica e non universale, perché la sensibilità dell’udito umano varia a seconda delle frequenze del suono ed è soggettiva; di conseguenza la percezione del suono doppio, triplo o altro è variabile. E’ il campo della psicoacustica all’interno della quale, dopo lo studio di molti comportamenti, sono stati stabiliti i valori medi di riferimento.
In genere, un suono con una frequenza di 50 Hz non è udito se è inferiore ai 40 dB (che è come dire 104 = 10.000 volte la soglia di udibilità); qualsiasi suono compreso fra i 2.000 e i 5.000 Hz è udito anche se ha una minima intensità, quest’arco di frequenze risulta pertanto il meglio percepito dall’udito umano; i toni da 8 a 15 kHz devono avere un’intensità minima intorno ai 20 dB; infine, sempre generalmente, solamente le persone sotto i 50 anni possono udire suoni dai 15 ai 20 kHz e solo quei suoni che hanno un’intensità minima intorno ai 40 dB.
Il tasto di Loudness
presente nei nostri HI-FI applica gli stessi
principi: alza con valori
predefiniti il volume delle basse e delle
alte frequenze per renderle meglio
udibili e lascia inalterata l’intensità delle
frequenze medie (2 - 5 kHz).
L’equalizzatore consente di personalizzare
le variazioni.
Decibel, decibel con frequenze, frequenze
senza decibel. E’ il caso delle frequenze
che il nostro udito non percepisce ed il
nostro cervello, invece, sembra di si. Trattasi
di frequenze di un certo tipo che vanno dai
3 ai 15 Hz e che possono indurre relax, agitazione
o, comunque, mutamenti dell’umore. Il prodotto
software COOL, distribuito nel circuito shareware, oltre
a digitalizzare l’audio consente appunto
di inserire onde “cerebrali” di quella frequenza
all’interno di file sonori. L’aiuto fornito
col prodotto è molto ricco di teoria e di
esempi di terapie contro l’insonnia, per
favorire l’apprendimento ed altro e avvisa
anche l’utente con disturbi epilettici o
in cura psichiatrica di starne lontano. Incredibile!
| Il prodotto COOL, distribuito shareware, fra l’altro ha questa funzione che inserisce onde con basse frequenze all’interno dei file audio digitali. Queste onde non si sentono ma sembra che vengano percepite dal nostro cervello e sembra che inducano mutazioni dell’umore dopo molte sessioni giornaliere che durano, a seconda della terapia, dai 15 ai 45 minuti l’una. |
Un po’ di bibliografia:
La Nuova Enciclopedia
della Musica Garzanti, Garzanti, 1988
MIDI Computer e Musica, Giovanni Perotti - Gruppo Editoriale Jackson, 1990
Digital Audio Fundamentals, IBM International Technical Support Centers, 1992
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