| Appendice
1: Waveform-like e noise-like sound |
I suoni presenti in natura possono
essere classificati in vari modi: uno di questi è suddividerli
in suoni che presentano un andamento periodico nel tempo (waveform-like
sound) oppure stocastico, cioè imprevedibile e quindi "rumoroso"
(noise-like sound). Un esempio semplice semplice: una vocale
, per esempio la A, è un suono "pulito", armonico, e presenta
un andamento nel tempo simile a quello mostrato in figura:
L'asse orizzontale è quello del tempo, e si
riconosce un treno di forme d'onda periodico . Il campione
graficato è largo approssimativamente due centesimi di secondo.
Osserviamone ora lo spettro in frequenza :
Un paio di commenti sulla figura:
1) Si notano i 4 picchi corrispondenti alle 4 frequenze 440Hz
(Armonica fondamentale), 880Hz (armonica del secondo ordine),
1320 (Armonica del terzo ordine ) e 220Hz. Come avrete capito,
ho cercato di generare un "la"(armonica fondamentale a 440Hz)in
maniera un pò approssimativa ma didattica. Approssimativa
perchè il la di uno strumento o della voce umana possiede
molte più armoniche che nella loro complessiva distribuzione
costituiscono il "timbro" . Generare il la con sole 4 armoniche
produce un suono da "sintetizzatore" assai poco "rotondo".
2) La presenza di una forma a campana nell'intorno dei 4 picchi
è imputabile a diverse cause fra cui la scelta dell'algoritmo
di visualizzazione dello spettro(per i più tecnici dico solo
che ho usato una finestra di Blackman per "smussare" i blocchi
dei campioni della fft)e l' incapacità della mia scheda audio(che
pretendete, l'ho pagata solo 100.000 lire!) di generare dei
toni più puri in frequenza. Un piccolo esperimento che potete
fare da soli consiste nel toccarvi con pollice e indice il
pomo d'Adamo. A questo punto emettete una vocale. Avvertirete
delle vibrazioni. Sono le corde vocali che vibrano sotto la
spinta del flusso d'aria proveniente dai polmoni. Le vibrazioni
delle corde vocali sono periodiche e ciò si riflette nella
natura periodica dell'andamento di una vocale nel tempo. Provate
ora ad emettere una "c": attenzione, non una "ci", ma una
"c"! Non avvertirete alcuna vibrazione perchè le corde vocali
non intervengono . Immaginerete allora che lo spettro non
sarà più fatto a picchi ovvero, analogamente nel dominio del
tempo, la forma d'onda non sarà più periodica. Si parla proprio
di suono "noise-like", cioè simile al rumore, giacchè i vari
campioni non sono correlati fra di loro poichè manca un andamento
"pulito" della forma d'onda . Ecco lo spettro di un suono
noise-like :
ed ecco la forma d'onda associata :
Nel grafico ho prelevato una finestra temporale
di circa 8 centesimi di secondo. Sorge ora da parte vostra
una domanda : embeh, anche qui vediamo una forma d'onda periodica,
anche se "sporcata" ! (per inciso, lo sporco è proprio il
rumore ) In effetti ammetto di essere rimasto sorpreso anche
io nel constatare che il rumore si sovrappone ad una forma
d'onda periodica, ma la perplessità è durata un istante .
Il periodo, cioè l'intervallo di tempo oltre il quale la forma
d'onda si ripete, della figura qui sopra è di 0.02 secondi
. Vi dice nulla? No? Beh, provate a fare (1:0.02) e otterrete
50Hz . Guarda caso è proprio la "fase" della corrente di casa
nostra! Ecco allora la spiegazione : l'alimentatore del PC
non riesce a produrre una corrente perfettamente continua,
e quindi una componente a 50Hz riesce a sopravvivere e a giungere
alla scheda audio che registrerà le fluttuazioni del segnale
elettrico del microfono o di qualsiasi altra sorgente più
le variazioni di frequenza prodotte dalla corrente dell'alimentatore
. Non mi stupirei a questo punto di pescare nello spettro
del rumore anche le componenti a frequenza doppia, tripla
eccetera della fondamentale a 50Hz. Vediamo infatti di zoomare
sullo spettro :
Con le freccette ho evidenziato i picchi corrispondenti
ad alcune frequenze multiple della fondamentale a 50Hz (la
100Hz e la 150Hz). La 50Hz è la più forte, ma notiamo che
anche la 7x , cioè quella a 350Hz, si fa notare rispetto al
rumore circostante. Quanto appena esposto vi fa anche capire
cosa è un rapporto segnale-rumore nella teoria dei segnali
: è in sostanza il rapporto fra la potenza del segnale "utile",
per esempio la musica registrata, e il rumore legato a tutte
le possibili cause immaginabili : rumore termico, rumore dovuto
all'alimentazione, rumore dovuto al non perfetto isolamento
fra due canali contigui, rumore legato alla quantizzazione
e così via. Per inciso, sapete come ho generato il "rumore"
riportato nei grafici di cui sopra? Semplicemente accendendo
il microfono in un ambiente silenzioso . L'agitazione termica
degli elettroni è noise-like e il segnale elettrico da loro
prodotto viene rilevato e amplificato dalla scheda audio,
generando lo spettro "piatto" che avete visto .
L.Marchetti
LITHIUM.IT, tutta la tecnologia della rete .
