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Cosa è il suono? come possiamo definirlo e descriverne le caratteristiche?
Quello che noi percepiamo come suono (o anche rumore) è una sensazione causata da rapide variazioni di pressione prodotte in un mezzo elastico (tipicamente l'aria) dalla vibrazione di un corpo materiale (sorgente sonora).
Ad esempio, il cono di un altoparlante o la corda di uno strumento musicale muovendosi mettono in vibrazione le particelle (molecole) dell'aria circostanti; queste vibrazioni si trasmettono ad altre molecole vicine, con un processo a catena tramite il quale si propagano le onde sonore (alla velocità, nell'aria, di circa 340 metri al secondo).
Più precisamente, in questa propagazione, le molecole si avvicinano e si allontanano causando variazioni in senso positivo e negativo della pressione dell'aria: le onde sonore sono dunque delle variazioni di pressione che si propagano attraverso il mezzo stesso.
Chiaramente, allontanandosi dalla sorgente sonora, queste variazioni di pressione diminuiscono progressivamente di intensità (la pressione si dimezza al raddoppiare della distanza dalla fonte); quando ci raggiungono, attraverso il nostro orecchio, noi le percepiamo come suoni.

L'onda sonora è rappresentabile graficamente come una curva sinusoidale in un sistema dove l'asse orizzontale indica il tempo, quello verticale l'intensità (ampiezza):

Nella parte di curva superiore all'asse orizzontale troviamo le variazioni in senso positivo (aumento) della pressione dell'aria, nella parte al di sotto quelle negative (diminuzione). Un ciclo rappresenta un singolo passaggio completo, che ad esempio comincia da un punto a pressione 0, cresce fino al picco positivo, decresce fino a quello negativo, per poi tornare a 0 (il tempo per compiere un ciclo, ovvero un'oscillazione, è detto periodo); naturalmente un ciclo può cominciare in un punto qualunque della curva e si dice completo quando dopo l'oscillazione ritorna al valore di pressione iniziale.
Osservando il grafico si possono distinguere le caratteristiche fondamentali della forma d'onda:

• ampiezza: la distanza fra il picco positivo e quello negativo rappresenta l'intensità (semplificando potremmo dire il volume, che in realtà è l'intensità percepita di un suono); un suono forte ha un'ampiezza elevata, uno debole ha un'ampiezza ridotta. L'intensità è generalmente misurata in dB (decibel)
• frequenza: il numero di cicli presenti in un secondo. La frequenza è misurata in Hz (hertz): 100 Hz significano dunque 100 cicli al secondo, 200 Hz indicano 200 cicli al secondo, 1 kHz indica 1000 cicli al secondo. Più è elevata la frequenza, più è acuto il suono percepito; più è bassa la frequenza, più è grave il suono percepito (ricordiamo che l'essere umano può sentire i suoni compresi nell'intervallo fra 20 Hz e 20 KHz)
• fase: la fase individua un punto esatto nella progressione dell'onda in un ciclo, ed è misurata in gradi (un ciclo completo equivale a 360°); 0° è il punto di partenza, 90° il picco positivo, 180° il punto dove interseca l'asse orizzontale in fase calante, 270° il picco negativo, 360° la conclusione del ciclo
• lunghezza d'onda: la distanza (misurata in centimentri o metri) fra due punti corrispondenti di cicli consecutivi di un'onda sonora; chiaramente all'aumentare della frequenza la lunghezza d'onda diminuisce

L'intensità

L'intensità di un suono viene generalmente misurata in decibel (dB), unità di misura logaritmica; 1 dB è descritto come la più piccola variazione del livello audio che la maggior parte delle persone riesce a percepire.
Poiché stiamo parlando di una scala logaritmica, l'aumento di volume all'aumentare dei dB non è lineare: ogni 10 dB si ha un incremento di volume di 10 volte (quindi, ad esempio, 20 dB è un volume 10 volte più elevato di 10 dB e 100 volte più elevato di 0 dB).
Oltre una certa soglia (circa 127 dB) la percezione sonora diviene dolore: suoni ancora più forti sono percepiti soltanto come dolore.
Per dei valori indicativi, consideriamo i seguenti:

• 20 dB: respiro umano
• 30 dB: sussurro
• 40 dB: voce molto bassa
• 60 dB: conversazione ad alta voce
• 70 dB: voce molto alta
• 90 dB: urlo
• 100 dB: discoteca

Problematiche di cancellazione di fase

Quando due o più onde sonore interagiscono, possono sommarsi o sottrarsi in base alla loro differenza di fase.

due onde sonore identiche sfasate di 90°

A scopo di esempio, consideriamo il caso particolare di due onde identiche:

• se le due onde sono perfettamente in fase, si sommano generando un'onda di ampiezza maggiore
• se le due onde sono sfasate di 180° (ovvero perfettamente fuori fase) si annullano a vicenda (cancellazione di fase)
• se le due onde sono parzialmente fuori fase, si sommano in dei punti e si sottraggono in altri, generando una forma d'onda combinata

Nella pratica della produzione audio, problematiche significative di cancellazione di fase possono presentarsi a causa di una ripresa microfonica errata o dell'uso eccessivo di certa effettistica.

Il timbro

Sebbene un suono puro sia caratterizzato da una frequenza unica e ben precisa, i suoni che ascoltiamo normalmente (come la nota prodotta da uno strumento musicale) sono in realtà forme d'onda complesse, costituite da più frequenze insieme; in particolare da:

• una frequenza fondamentale (o prima armonica), ovvero la frequenza più bassa dell'onda complessa (es. 440 Hz per il La sopra al Do centrale)
• varie armoniche superiori, ovvero frequenze multiple della fondamentale (es. 880 Hz è la seconda armonica, 1320 Hz è la terza armonica ecc...)

La presenza (ovvero la quantità) delle armoniche e la loro intensità sono fondamentali nella definizione del timbro di un suono: il timbro è ciò che ci permette di distinguere il suono di uno strumento da quello di un'altro (ad esempio la stessa nota prodotta da un pianoforte piuttosto che da un violino o un flauto).