Le caratteristiche del suono: il timbro

Il Timbro è quella caratteristica del suono per la quale, a parità di frequenza, è possibile distinguere due suoni prodotti da sorgenti diverse come ad es il suono di uno strumento da quello di un altro (vedi un flauto e una chitarra). Il timbro dipende dal contenuto spettrale del suono costituito dalla somma di componenti sinusoidali che si può studiare attraverso l’analisi di Fourier.

I suoni innanzitutto possono essere distinti in periodici e non periodici. Nei primi è possibile distinguere un ciclo di oscillazione che si ripete nel tempo mentre nei secondi (classificati generalmente come rumore) no. Se un suono è periodico sarà possibile associare ad esso un’altezza stabilita e pertanto avremo come percezione sonora un tono o una nota. Invece, nei suoni non periodici questo non è possibile poiché il cervello non riesce a contare i cicli di oscillazione. Nella musica entrambe le tipologie sono molto importanti in quanto i suoni periodici sono utilizzati per creare la melodia e l’armonia mentre quelli non periodici sono utilizzati principalmente per la ritmica.

Un suono periodico può essere semplice (puro), ovvero costituito da un’onda sinusoidale (un’ampiezza e una frequenza), oppure complesso, costituito cioè da due o più componenti sinusoidali che contribuiscono alla creazione di una forma d’onda complessa. I suoni puri in natura sono molto rari e sono definiti come onda sonora la cui pressione acustica istantanea è funzione sinusoidale del tempo.

Tra i suoni esistono determinate relazioni, che sono il frutto di millenni di studi ed applicazioni (i primi furono i cinesi, per ciò che ci riguarda Pitagora diede un grande contributo, ma recentemente si è scoperto che anche l’uomo di Neanderthal costruiva flauti che emettevano suoni i cui rapporti seguivano le stesse regole):

– OTTAVA, rapporto 2:1 in frequenza, ovvero preso un suono di frequenza F, il suono all’ottava superiore ha una frequenza pari a 2F. Questo termine deriva dal fatto che nella cultura occidentale, tra due suoni di cui il superiore ha una frequenza doppia esistono otto note (do – re – mi – fa – sol – la – si – do).

SESTA (maggiore), rapporto 5:3 in frequenza, ovvero preso un suono di frequenza F, il suono ad una terza superiore ha una frequenza pari a 1,67F (do – re – mi – fa – sol – la).

QUINTA (perfetta), rapporto 3:2 in frequenza, ovvero preso un suono di frequenza F, il suono ad una quinta superiore ha una frequenza pari a 1,5 F. Anche in questo caso il nome è legato alla cultura occidentale (do – re – mi – fa – sol).

TERZA (maggiore), rapporto 5:4 in frequenza, ovvero preso un suono di frequenza F, il suono ad una terza superiore ha una frequenza pari a 1,25F (do – re – mi).

La successione degli armonici è la seguente:

La componente sinusoidale di frequenza più bassa presente nello spettro acustico è detta fondamentale mentre le altre componenti vengono indicate come parziali. Queste ultime sono poi distinte in parziali armoniche se sono un multiplo intero della fondamentale, la cui frequenza è f (ad es. 2f, 3f, 4f, 5f …) oppure in parziali non armoniche negli altri casi (ad es. 2.1f, 3.7f … ).

Ad esempio:

1) se la frequenza della fondamentale è 100 Hz, gli armonici sono: primo 200 Hz (2f); secondo 300 Hz (3f); terzo 400 Hz (4f); quarto 500 Hz (5f); ecc. ecc.

2) se la frequenza della fondamentale è 150 Hz, gli armonici: primo 300 Hz (2f); secondo 450 Hz (3f); terzo 600 Hz (4f); quarto 750 Hz (5f); ecc. ecc.

Un suono periodico complesso pertanto può essere costituito dalla fondamentale e da una serie numerosa di parziali armoniche e non armoniche. Il periodo della fondamentale coincide anche con quello dell’onda risultante. Nell’immagine successiva è mostrato uno spettro relativo ad un suono periodico complesso.

La fondamentale è espressa in colore blu, le parziali armoniche in colore nero, quelle non armoniche in colore rosso.

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Informazioni su silviorelandini

sound designer, docente di tecnologie musicali, direttore iitm
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