Corso di Allestimento degli Impianti Audio

Lezione 1 · Introduzione e natura del suono

Lezione 1

I Principi del Suono

Questa lezione introduce la natura del suono e le sue caratteristiche fondamentali: frequenza, ampiezza, fase, timbro, intensità e decibel. È la base teorica che userai in tutte le fasi del lavoro da fonico, dalla registrazione alla diffusione.

Introduzione: Perchè è importante comprendere la natura del suono?

Prima di entrare nei dettagli della catena audio e degli strumenti che utilizzerai, è fondamentale capire cos'è il suono. Il suono è la materia prima con cui lavorerai ogni giorno come fonico, ed è per questo che il primo passo sarà comprendere le sue caratteristiche fondamentali: frequenza, ampiezza, fase, timbro e intensità.

Durante questo percorso, non ci limiteremo alla teoria, ma esploreremo come questi concetti si applicano nel lavoro quotidiano del fonico. Ogni lezione sarà un passo verso la costruzione di solide competenze tecniche, supportate da esercizi pratici e spiegazioni chiare.

Conoscenze

  • Principi di base del suono come onda meccanica.
  • Concetti di frequenza, ampiezza, velocità del suono e lunghezza d’onda.
  • Nozioni di fase e somma delle onde (interferenza costruttiva e distruttiva).
  • Percezione umana del suono e curve di Fletcher–Munson.
  • Basi del sistema dei decibel (dB SPL, dBu, dB FS).

Abilità

  • Descrivere il comportamento del suono in termini fisici.
  • Collegare frequenza e ampiezza alla percezione di altezza e volume.
  • Riconoscere le situazioni in cui la fase può creare problemi di cancellazione.
  • Interpretare correttamente i livelli espressi in dB nelle principali scale usate nell’audio.

1. Introduzione ai Principi del Suono

Il suono è un'onda meccanica che si propaga attraverso un mezzo elastico come l'aria, l'acqua o i solidi. La sua comprensione è cruciale per un fonico, poichè permette di manipolare e ottimizzare la qualità sonora in ogni contesto: dal live alla registrazione.

2. Le Caratteristiche Fondamentali del Suono

2.1 Frequenza

Definizione: La frequenza è il numero di oscillazioni o cicli per secondo, misurata in Hertz (Hz). Distingue i suoni bassi (ad esempio, la grancassa) dai suoni alti (ad esempio, i piatti).

  • Bassi: 20–250 Hz (suoni profondi come il basso elettrico).
  • Medi: 250–4.000 Hz (voce umana, strumenti come la chitarra).
  • Alti: 4.000–20.000 Hz (armoniche, piatti).
Grafico di un’onda sonora che mostra la relazione tra frequenza e ampiezza.
L'onda sonora mostra la relazione tra frequenza e ampiezza: frequenze più alte producono onde più ravvicinate, frequenze più basse onde più distanziate.

2.2 Ampiezza

Definizione: L'ampiezza rappresenta l'intensità del suono, misurata in decibel (dB). Maggiore è l'ampiezza, maggiore sarà il volume percepito.

  • 0 dB: La soglia di udibilità.
  • 60–70 dB: Conversazione normale.
  • 120 dB: Soglia del dolore (es. un concerto rock senza protezioni).

Rappresentazione di un'onda sonora con diverse ampiezze permette di illustrare la variazione di volume senza cambiare la frequenza.

2.3 Velocità del Suono

Definizione: La velocità del suono varia a seconda del mezzo. Nell'aria (20 °C) è circa 343 m/s, ma nei liquidi e nei solidi è molto più veloce.

  • Acqua: ~1.480 m/s
  • Acciaio: ~5.960 m/s

2.4 Lunghezza d'Onda

Definizione: La lunghezza d'onda è la distanza tra due picchi successivi di un'onda sonora. È inversamente proporzionale alla frequenza. Lunga nelle frequenze basse, corta nelle alte.

Formula: 𝝺 = 𝑣 / ⨍   dove 𝝺 è la lunghezza d’onda, 𝑣 è la velocità del suono e ⨍ è la frequenza.

Grafico che illustra la relazione fra lunghezza d’onda e frequenza.
Lunghezza d’onda e frequenza sono inversamente proporzionali: al crescere della frequenza la lunghezza d’onda diminuisce.

2.5 Fase e Somma delle Onde

La fase è una proprietà fondamentale delle onde sonore e rappresenta la posizione di un'onda all'interno del suo ciclo. Due onde sonore che hanno la stessa frequenza possono essere "in fase" o "fuori fase", a seconda del momento in cui raggiungono i loro picchi e avvallamenti. Questo concetto è cruciale per un fonico, poiché può influire direttamente sulla qualità del suono.

Onde in fase

Quando due onde sonore della stessa frequenza sono "in fase", i loro picchi e avvallamenti coincidono. In questo caso, la somma delle due onde produrrà un suono più forte (un aumento dell'ampiezza). Questo fenomeno è detto interferenza costruttiva.

Onde fuori fase

Quando due onde sonore della stessa frequenza sono "fuori fase", i picchi di una coincideranno con gli avvallamenti dell'altra. In questo caso, la somma delle onde può causare una riduzione del volume o persino una cancellazione del suono, noto come interferenza distruttiva.

Esempio pratico

Se due microfoni sono posizionati a una distanza errata l'uno dall'altro durante una registrazione, le onde sonore catturate da ciascun microfono potrebbero arrivare al mixer con una leggera differenza di fase, causando interferenze indesiderate. Questo potrebbe risultare in una perdita di volume o un suono "vuoto" e poco definito.

L'importanza della fase nella pratica

Capire come funziona la fase ti permette di evitare problemi come il cancellamento di fase quando si utilizzano più microfoni per registrare una sorgente sonora. Durante il mixaggio o il soundcheck, regolare correttamente la fase delle sorgenti sonore è fondamentale per ottenere un suono coerente e potente.

Onde in fase - interferenza costruttiva Onde fuori fase - interferenza distruttiva
Attività interattiva

Usa il simulatore di oscillatori per visualizzare in tempo reale la somma di due onde. Prova a:

  • Impostare la stessa frequenza su entrambi gli oscillatori e cambiare solo la fase.
  • Osservare come cambia la forma d’onda risultante tra interferenza costruttiva e distruttiva.
  • Sommare due frequenze diverse e osservare la forma d’onda complessiva.

🔗 Apri il simulatore di oscillatori

3. La Percezione del Suono

  • Intensità: L'orecchio umano è più sensibile alle frequenze medie (1.000–4.000 Hz), come la voce umana. Le frequenze molto alte o molto basse sono percepite con minore intensità.
  • Timbro: Il timbro è ciò che rende unico un suono, anche quando due strumenti suonano la stessa nota. È la combinazione di armoniche che caratterizza un suono.

Curva di Fletcher-Munson o curve isofoniche

Questa curva indica che l'orecchio umano ha una sensibilità variabile in base alla frequenza del suono. Non tutte le frequenze vengono percepite allo stesso modo, e l'orecchio è più sensibile a frequenze medie, come quelle della voce umana (circa 1.000–5.000 Hz).

Cosa rappresenta il grafico:

  • Asse X (Frequenza in Hertz): Lungo questo asse vengono indicate le frequenze sonore, che vanno dalle frequenze basse (20 Hz, suoni bassi come un basso o una grancassa) fino alle frequenze alte (20.000 Hz, suoni acuti come i piatti di una batteria).
  • Asse Y (Sensibilità in Decibel): Questo asse rappresenta la sensibilità dell'orecchio umano, espressa in decibel. I valori più bassi indicano una maggiore sensibilità uditiva. La curva mostra che per sentire suoni a bassissime o altissime frequenze, l'intensità del suono deve essere maggiore affinchè siano percepiti allo stesso modo delle frequenze medie.

Cosa mostra il grafico?

  1. Punto di maggiore sensibilità: L'orecchio umano è più sensibile alle frequenze tra 1.000 e 5.000 Hz, che includono la maggior parte della voce umana e delle parti centrali di molti strumenti musicali. Qui, il suono viene percepito anche a intensità più basse.
  2. Frequenze basse e alte: Frequenze molto basse (ad esempio sotto 100 Hz) e molto alte (oltre 10.000 Hz) sono percepite come più deboli a parità di intensità. Per essere percepite a un livello equivalente a una frequenza media, queste frequenze devono essere più forti (con un volume più alto in dB).

Esempio di interpretazione:

  • Un suono a 1.000 Hz viene percepito con molta facilità anche a 40 dB SPL (livello medio-basso).
  • Un suono a 30 Hz (basso) o a 15.000 Hz (alto) deve avere un'intensità di 70–80 dB SPL per essere percepito con la stessa facilità.

Importanza per il fonico:

  • Questa curva è fondamentale per chi lavora con l'audio, perchè aiuta a capire come equalizzare il suono in modo da adattarlo alle caratteristiche dell'udito umano.
  • Ad esempio, nelle registrazioni o nel mixaggio dal vivo, è utile sapere che le frequenze medie risaltano di più e che bisogna bilanciare correttamente le basse e alte frequenze affinchè siano percepite in modo equilibrato.

In breve, il grafico mostra che l'orecchio umano ha un punto di massima sensibilità nelle frequenze medie e richiede più potenza sonora per percepire con chiarezza i suoni bassi e alti.

Curva di Fletcher–Munson, o curva isofonica, che mostra la sensibilità dell’orecchio umano alle diverse frequenze.
Curva di Fletcher–Munson: sensibilità dell’orecchio umano alle varie frequenze a diversi livelli di intensità.

4. Decibel e Pressione Sonora

4.1 Il Sistema di Misurazione in dB

Il decibel (dB) è un'unità logaritmica utilizzata per esprimere il rapporto tra due valori, spesso di potenza o intensità. Il dB non rappresenta un valore assoluto, ma un rapporto tra due grandezze. Questa caratteristica rende il dB molto utile nel mondo audio, perchè può misurare variazioni di intensità su una vasta gamma di valori.

In audio, si utilizza il dB per misurare:

  • il livello di pressione sonora (dB SPL),
  • il livello del segnale elettrico nei sistemi audio analogici (dBu),
  • il livello di segnale nei sistemi digitali (dB FS).

dB SPL: Misura la pressione sonora relativa a una soglia di riferimento (20 µPa). Ad esempio, 0 dB SPL rappresenta il minimo udibile, mentre 120 dB SPL è vicino alla soglia del dolore.

dBu: È un'unità di misura utilizzata in audio analogico per misurare il livello del segnale elettrico in relazione a una tensione di riferimento di 0,775 volt RMS (Root Mean Square).

dB FS (Full Scale): viene utilizzato nel mondo dell'audio digitale per misurare il livello di un segnale in relazione alla capacità massima del sistema digitale. 0 dB FS rappresenta il livello massimo che un segnale digitale può raggiungere prima di "clippare" (distorsione).

Esempi grafici di segnale non clippato e clippato in dominio digitale.

5. Conclusione

In questa lezione, abbiamo coperto i concetti fondamentali del suono: frequenza, ampiezza, timbro e intensità. Questi concetti sono il fondamento del lavoro del fonico e saranno applicati in tutte le fasi della catena audio, dalla registrazione alla diffusione.