Mauro Graziani - Dispense di Acustica per Musicisti

Acustica 01

Fondamenti

Acustica/Psicoacustica/Cultura

L'analisi del fatto musicale non può limitarsi a una pura questione fisica, ma sconfina ampiamente nella psicoacustica e in modo più generale, nella cultura con confini che non sono tracciati nettamente, ma sfumati.
Ne consegue che:

L'acustica musicale è una scienza interdisciplinare

Nell'apprezzamento di un brano musicale, il suono come fenomeno fisico ha un peso relativamente basso. Il modo in cui noi percepiamo questo insieme di suoni ha, invece, una importanza maggiore. Ancora più importante è l'elaborazione di tale percezione in base alla nostra cultura.

Nello studio del suono musicale, quindi, sono coinvolte varie scienze:

Fisica: indaga la realtà dei fenomeni (nel caso specifico abbiamo a che fare con l'acustica)
Fisiologia: scienza che studia le funzioni degli organismi animali e vegetali (in questo caso, fisiologia dell'apparato percettivo)
Psicofisiologia: disciplina che studia le relazioni tra l'attività psichica e le funzioni fisiologiche dell'uomo. Nel nostro caso ci rivolgiamo alla Psicoacustica: scienza che studia le modalità di percezione e elaborazione del suono.

Per una valutazione quantitativa delle tre parti, possiamo fare il paragone seguente: se consideriamo una pesca, l'acustica corrisponde al seme dentro il nocciolo, la psicoacustica occupa lo spazio del nocciolo, la cultura è la polpa. La musica, quindi, è principalmente un fatto culturale fondato su base fisica e psicoacustica.
Analizzando musica prodotta da culture diverse possiamo evidenziare le differenze, che dipendono dalla cultura e alcuni elementi comuni che invece sono legati a dati di fatto reali e/o percettivi.

Esempio	Albeniz (Europa)	Raga Multani (Hindustani music, India del Nord)
Sistema	Tonalità	Modalità
Elemento principale	Polifonia	Melodia su bordone
Temperamento	Ottava divisa in 12 semitoni uguali	Ottava divisa in 22 sruti a partire dai quali si costruiscono i modi ognuno dei quali può avere da 3 a 10 note
Suono	Corde pizzicate e tastate	Corde pizzicate e tastate
Strumento	Chitarra a 6 corde	Sitar: 3/4 corde melodiche, 3/4 di bordone, da 11 a 19 corde di risonanza
Tastiera	Tasti fissi; tutte le note sono possibili	Tasti mobili; non tutte le note sono presenti
Accordatura	4a - 4a - 4a - 3a - 4a	Corde principali 5a - 4a - 4a. Bordone: tonica, 4a, 5a
Tecniche particolari		Le corde possono essere tirate con glissato fino a una 5a

Elementi comuni

Studiando lo schema di cui sopra, possiamo individuare alcuni elementi comuni:

Il mezzo di produzione del suono: la corda pizzicata che però è poi trattata diversamente. Gli indiani utilizzano un ponticello esteso che viene toccato dalla corda vibrante proprio per generare il tipico suono ricco di componenti acute.
L'ottava: praticamente tutte le culture che hanno costruito un sistema melodico/armonico riconoscono la coincidenza delle note in ottava.
Consonanze: l'intervallo di 5a è generalmente riconosciuto come consonanza. Di conseguenza anche la 4a acquisisce importanza in quanto inversione della 5a.

Queste sono praticamente le uniche cose su cui questi due esempi si trovano d'accordo senza discussione.

Origine e propagazione del suono

Il suono è un fenomeno fisico, non un oggetto. Per esistere ha bisogno di una sorgente, cioè di un corpo vibrante e di un mezzo elastico di propagazione in cui le onde possano viaggiare. Aria, acqua, legno, alcuni metalli e perfino il vetro possono vibrare e propagare le onde sonore. Naturalmente la distanza a cui queste ultime si propagano dipende dall'elasticità del mezzo.
Abbiamo quindi un primo dato di fatto:

all'origine del suono c'è un corpo vibrante

Vibrando, questo corpo trasmette le proprie vibrazioni al mezzo che lo circonda (nel nostro caso, l'aria). L'energia sonora, quindi, è una forza meccanica che, partendo dalla sorgente, si irradia sotto forma di onde attraverso il mezzo di propagazione fino all'ascoltatore.

il suono è energia che si propaga sotto forma di onda

La figura seguente visualizza un'onda che si propaga da un punto centrale in tutte le direzioni.

In questa animazione vedete l'onda dall'alto (grazie al già citato Dr. Dan Russel per tutte le animazioni di questa pagina)

Nel caso degli strumenti musicali, però, l'irradiazione maggiore è verso una direzione preferenziale determinata dalla forma dello strumento. Nella figura seguente abbiamo una situazione simile vista dall'alto. Le lettere A e B mostrano i punti di compressione (la cresta dell'onda) e rarefazione.
L'onda si muove, espandendosi, nella direzione indicata con W. Proprio a causa dell'espansione (e dell'assorbimento dell'aria), l'onda perde lentamente energia, per cui il suono si propaga fino a una certa distanza, ma poi non si sente più.

Questa animazione vi mostra come si comportano le molecole dell'aria quando vengono messe in movimento da un corpo vibrante.

Vedete che ognuna di esse si muove leggermente e poi colpisce quelle vicine trasferendo loro il proprio moto, un po' come nel caso di una "ola".

Naturalmente, per poter sentire un suono continuo, la sorgente deve vibrare con continuità, non una sola volta.

Notare che un mezzo in grado di propagare il suono è assolutamente necessario. Non c'è suono senza il mezzo di propagazione perché non ci sarebbero molecole da muovere. Se le vibrazioni della sorgente non si trasmettono a nulla, si esauriscono nel punto di origine e non arrivano a un eventuale ascoltatore, quindi non c'è suono nel vuoto.
Il mezzo di propagazione può essere un qualsiasi elemento in grado di vibrare. Il suono si propaga nell'aria e in tutti i gas, ma anche nell'acqua e anche in sostanze solide che siano almeno leggermente elastiche.
Quello che cambia è la velocità di propagazione. Nell'aria a 20° è 344 metri/secondo ed è influenzata dalla temperatura e dalla densità del mezzo. Per soddisfare la vostra curiosità, questa tabella riporta la velocità del suono in molti materiali.

Ora andiamo a vedere queste onde sonore. Prendiamo come esempio una parte del brano di Albeniz che abbiamo ascoltato. Potete risentire questa parte.
Qui sotto vedete la partitura e il suono così come è stato registrato dal computer.
A questo livello di ingrandimento non si vede ancora la forma dell'onda, ma solo il profilo di variazione in ampiezza. Quello che vediamo, tuttavia, è già sufficiente per distinguere i punti di attacco delle note.

Prima di studiare il suono in maggior dettaglio, però, andiamo a vedere che cosa succede al momento della ricezione, cioè quando l'onda arriva all'ascoltatore.
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