Scuola estiva 24-29 settembre 2006 Soriano nel Cimino (VT) Versione 1.5

1. Fonetica Acustica AISV Scuola estiva 24-29 settembre 2006 Soriano nel Cimino (VT) Versione 1.5

2. Informazioni generali • Luciano Romito • Professore Associato di Fonetica e Fonologia • Responsabile Scientifico del Laboratorio di Fonetica LABFON (Università della Calabria) • Insegnamenti: • Laurea Triennale: Linguistica Generale, Fonetica Articolatoria, Linguistica Computazionale • Laurea Specialistica: Fonetica Sperimentale I e II • Ambiti di Ricerca: Conservazione, archiviazione e restauro di materiale sonoro. Speaker Recognition. Descrizioni dialettali attraverso analisi articolatorie e acustiche • E-mail luciano.romito@unical.it • Telefono 0984/494078 • Homepage del laboratorio (sono presenti i riferimenti bibl in pdf) • http://www.linguistica.unical.it/labfon/home.htm Luciano Romito

3. Luciano Romito

4. Le basi teoriche della Fonetica Acustica: La teoria sorgente Filtro Ore a disposizione = 15:30-16:15

5. La Fonetica Articolatoria Percettiva Acustica Studio delle impostazioni Studio dei processi e dei modelli Studio di ciò che viene prodotto La teoria Sorgente Filtro 1/45 Da ricordare che non necessariamente ciò che viene prodotto viene anche percepito (sia con funzione fonetica che con funzione fonologica) si pensi alla durata minima per esempio Luciano Romito

6. La teoria Sorgente Filtro 2/45 • La Fonetica Acustica si occupa delle caratteristiche fisiche dei singoli suoni (flusso sonoro-coarticolazione). • Sui foni cioè sui fonemi prodotti. Luciano Romito

7. Il suono: alcuni concetti 3/45 • Onda, Periodicità, Frequenza, Ampiezza. • Il suono presuppone tre condizioni: • 1) la produzione di una perturbazione dell’aria da parte di un corpo elastico vibrante: sorgente; • 2) la propagazione di queste vibrazioni attraverso un mezzo elastico (aria, acqua, solidi); • 3) la ricezione delle vibrazioni da parte di un corpo elastico (detto anche ricevitore) Luciano Romito

8. La naturafisicadel suono 4/45 • Nell’aria il suono è formato da onde che trasportano energia lontano dalla sorgente (oggetto che vibra) • vibrazione = movimento rapido avanti e indietro di un oggetto o di una sua parte (punta del diapason) • onda = disturbo che viaggia lontano dalla sorgente in tutte le direzioni (onde sull’acqua) • connessione tra vibrazione e onda • l’onda non trasporta del materiale, ma solo un segnale • ogni oggetto sulla traiettoria dell’onda inizia a vibrare (anche i muri) • quando l’onda è passata, ogni cosa sulla traiettoria torna alla posizione originale

9. Il suono non è trasporto di materia ma di energia Luciano Romito

10. Propagazione del suono

11. Ilrumore • Normalmente è un termine usato in modo vago per indicare tutti gli altri suoni. Ma quali? • sicuramente quelli non organizzati, non piacevoli o non voluti • il confine tra musica e rumore non è ben definito • ogni nuova generazione di giovani sembra apprezzare musica che i “vecchi” giudicano rumore • in genere, quasi tutti i suoni udibili possono apparire tra le pagine di un compositore (si pensi alla musica pentatonale o atonale o ancora non tonale ecc.) • Rapporto S/N o Rapporto SI/SD

12. Come viaggia il suono? • La sua produzione abbiamo già detto che: • ha a che fare con la vibrazione • con qualcosa che oscilla in avanti e indietro più o meno velocemente • La sua propagazione: • È invisibile nell’aria • La sua percezione • dipende da come agisce su sensi e sulle emozioni • le orecchie percepiscono il suono • I nervi e il cervello elaborano l’informazione sonora • Come già detto la produzione e la percezione non sono lineari

13. Produzione del suono • tutte le sorgenti sonore oscillano • l’ancia di un oboe • la colonna d’aria in un flauto • la corda di una chitarra • Le corde vocali ????? • ogni vibrazione è detta ciclo o periodo • dalla posizione di riposo verso una direzione • ritorno indietro verso la posizione di riposo • dalla posizione di riposo verso la direzione opposta • ritorno indietro verso la posizione di riposo • ... e via di seguito • ogni segnale sonoro comprende molti cicli

14. Il moto armonico semplice • La scienza delle onde sonore è costruita sulle onde sinusoidali • rappresenta la vibrazione corrispondente al suono più semplice e viene detto movimento sinusoidale forza Ampiezza delle oscillazioni frequenza

15. Onda semplice periodica Sinusoidale Lunghezza d’onda Periodo o ciclo Ampiezza

16. Parametri delle onde sinusoidali • frequenza: numero di cicli in un secondo • si misura in hertz: 1 Hz = 1 ciclo/secondo • ampiezza: dimensione dell’oscillazione • si può misurare in mm (ma vedi più avanti) • fase: posizione dell’onda rispetto a un istante • si può esprimere in termini dell’angolo in relazione all’inizio dell’onda • 0 positivo a 0 gradi • primo picco a 90 gradi • 0 negativo a 180 gradi • ...

17. I suoni puri Sono molto simili al suono prodotto da un diapason Onda sinusoidale a 110 Hz Onda sinusoidale a 220 Hz Onda sinusoidale a 440 Hz Onda sinusoidale a 660 Hz

18. Salta la digressione Rilevare la Temperatura Luciano Romito

19. Rappresentazione grafica Luciano Romito

20. La frequenza • La frequenza: quante volte (con quale frequenza) in un tempo T stabilito (una settimana nel nostro esempio), si ripetono dei cicli completi. (F=1/T) Luciano Romito

21. L’ampiezza Media 25° Luciano Romito

22. Rappresentazione grafica della ampiezza Luciano Romito

23. Considerazione sulla rappresentazione grafica • Osservando un grafico di un onda possiamo: • studiare e dedurre la periodicità, [che come vedremo in seguito è molto importante per differenziare i suoni (periodici) dai rumori (aperiodici)] • studiare e dedurre la frequenza • studiare e dedurre l’ampiezza o l’intensità delle oscillazioni. Luciano Romito

24. Legge di Marsenne Luciano Romito

25. La relazione fondamentale di un’onda periodica semplice è la seguente, che è valida anche per onde periodiche complesse. F (Hz)=1/T (s) La pressione si misura in Pa= Newton/m2 (N/m2) Luciano Romito

26. Legge di Marsenne Luciano Romito

27. Smorzamento Luciano Romito

28. Fronte dell’onda Salta la propagazione Luciano Romito

29. Velocità del suono • v=344 m/s (3 sec per fare 1 Km ) • aria secca, temperatura ambiente (T=20oC) • si può misurare la distanza di un temporale lontano • l’aria è un mezzo non dispersivo : tutti i suoni, indipendentemente dall’altezza, viaggiano nell’aria alla stessa velocità • la velocità dipende dalla temperatura e dal mezzo

30. Velocità del suono

31. La velocità del Suono nei diversi mezzi Luciano Romito

32. DeciBel Luciano Romito

33. SIL (Livello di intensità sonora) e dB • Il bel non è una quantità di suono; è una relazione tra due suoni • 1 bel = rapporto di 10 a 1 tra due intensità • 1 dB = 1/10 bel • Se Iy / Ix=10, allora SILy - SILx = 10 dB • Se Iz / Iy=10, allora SILz - SILy = 10 dB • Iz / Ix=100, ma SILz - SILx = 20 dB • Cosa vuol dire “quel suono è oltre 75 dB” ? • numero di decibel = 10 log (I / I0) • I = intensità sonora in esame • I0 = intensità di riferimento (0,000000000001=10-12 W/m2) Salta la percezione

34. Solo come informazione SIL e SPL • Livello di intensità sonora (SIL) • SIL = 10 log (I / I0) con I0 = 0.000000000001 W/m2 • Livello di pressione sonora (SPL) • SPL = 20 log (p / p0) con p0 = 0.00002 N/m2

35. Livelli di dB Luciano Romito

36. Onde semplici e onde complesse Salta le Onde complesse Luciano Romito

37. Combinazioni di onde periodiche con rapporti di frequenza interi (a) Scegliendo le onde in modo attento, si ha una combinazione periodica Es. (a) 440 Hz (b) 220 Hz (c) 110 Hz In questo modo, mentre la prima fa 4 cicli, la seconda ne fa 2, e la terza 1! (b) (c) (d)

38. Luciano Romito

39. Luciano Romito

40. Luciano Romito

41. Concordanza di Fase tuttavia è stato osservato che l’udito avverte soprattutto differenze di frequenza e di ampiezza, ma non di fase Luciano Romito

42. Luciano Romito

43. FOURIER Il matematico francese François Marie Charles Fourier (1772- 1837) inventò una teoria matematica attraverso cui è possibile provare che ogni onda periodica può essere rappresentata per mezzo di una somma di onde sinusoidali aventi ampiezze, frequenze e fasi appropriate. Una rappresentazione di Fourier di un’onda può richiedere molte componenti, addirittura un numero infinito, tuttavia è possibile approssimare un’onda utilizzando un numero finito di componenti.

44. TEOREMA DI FOURIER Il teorema di Fourier afferma che: «qualunque funzione periodica, finita, continua può essere rappresentata mediante una somma di funzioni sinusoidali pure, pesate da opportuni coefficienti, nei cui argomenti compaiono tutte le frequenze (le armoniche) multiple di una frequenza fondamentale, caratterizzante la periodicità della funzione» L’analisi di Fourier è quel procedimento che conduce alla serie di armoniche che costituiscono un suono. Ogni onda sinusoidale avrà una sua fase e ampiezza, e anche queste possono essere estratte dalla forma d’onda complessa.

45. Fourier • Sintesi di Fourier: combinare onde sinusoidali per formare onde complesse • Analisi di Fourier: individuare le componenti sinusoidali di una forma d’onda complessa • Spettro di Fourier: l’insieme delle ampiezze delle onde sinusoidali (componenti di Fourier) che formano un’onda complessa Salta le molle

46. Forse no Luciano Romito

47. Forse no Luciano Romito

48. Acustica e psicoacustica 25/01/2001 Ultrasuoni: suoni con frequenze superiori ai 20 kHZ, se molto intensi agiscono sul sistema nervoso provocando cefalee, perdita di riflessi Infrasuoni: suoni con frequenza inferiore ai 20 Hz, possono generare vertigini, nausea, dolori addominali Da un punto di vista fisico non c’è differenza tra suoni (che generano sensazioni uditive nell’uomo: suono e rumoe) 20 -20000 Hz ed ultrasuoni o infrasuoni Luciano Romito

49. Rumore • Rumore bianco • Rumore rosa • Rumore colorato o Brown • Da 28 a 280 Hz • Da 280 a 4000 Hz Luciano Romito