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Con due orecchie

di Daniel Pernas 15 dicembre 2013Commenti

Ci sono molte cose che il nostro corpo fa senza che lo percepiamo. Processi complessi a quali siamo tanto abituati da non prestare la giusta attenzione, come la localizzazione dei suoni da parte dell’orecchio.

 

Se chiudiamo gli occhi, potremmo segnalare senza sbagliarci de dove provengono esattamente i suoni che ci circondano. Il fatto che ciò sia possibile è dovuto ad un una spiegazione fisica e morfologica, e sia che siamo musicisti, tecnici del suono, produttori o semplici appassionati, è sempre interessante sapere come funziona l’apparato responsabile del nostro udito.

 

Disponiamo di due orecchie, capaci di captare suoni e convertirli in impulsi elettrici, che verranno poi analizzati dal cervello. Un solo orecchio sarebbe più che sufficiente per percepire ciò che succede intorno a noi, ma saremmo incapaci di sapere “dove” succede. La localizzazione spaziale, o localizzazione binaurale, che è il nome della nostra abilità di riconoscere la provenienza di un suono, si basa sulla interazione tra i due apparati uditivi, e sulla loro posizione fisica nella testa.

 

Qualsiasi suono prodotto nei nostri dintorni, arriverà alle nostre orecchie, ma non esattamente allo stesso modo a entrambe. Vi saranno delle differenze, e queste differenze sono quelle che il nostro organismo utilizzerà per sapere da dove proviene il suono. Queste differenze sono tre: Differenza di Intensità Interaurale, Differenza di Tempo Interaurale e Differenza Spettrale Interaurale.

 

La prima di queste, la Differenza di Intensità Interaurale (IID, Interaural Intensity Difference), descrive come un suono arriva con più forza o intensità ad un orecchio o ad un altro. Pensiamo ad un suono prodotto lateralmente rispetto a noi. L’orecchio più vicino a tale suono riceverà lo stimolo sonoro con maggior intensità, mentre l’altro orecchio con intensità minore. Non si tratta soltanto di una perdita di intensità del suono perchè quest’orecchio è più lontano dalla fonte, vi è anche una barriera fisica che ostacola il passaggio del suono: la nostra stessa testa.

 

In questa prima differenza, non tutte le frequenze si comportano allo stesso modo. Le alte frequenze sono molto direzionali, per cui risentiranno maggiormente dell’ostacolo costituito dalla nostra testa, mentre le basse frequenze, per natura omnidirezionali, sono capaci di evitare meglio gli ostacoli fisici e non soffriranno la stessa perdita di intensità. Se la nostra localizzazione binaurale dipendesse soltanto da questa differenza, saremmo molto abili a localizzare suoni acuti, ma quasi totalmente inadatti a localizzare i suoni gravi.

 

Un altra differenza interaurale è quella di tempo (ITD, Interaural Time Difference), in base alla quale un suono impiega un po’ più di tempo per arrivare ad un orecchio rispetto all’altro, aiutando il nostro cervello a localizzarlo. Ovviamente, stiamo parlando di millisecondi di differenza, dato che la velocità del suono è di 344 m/s, ma è sufficiente affinché possiamo individuare la provenienza del suono.

 

Queste due differenze ci permettono di capire se un suono viene dalla nostra sinistra o dalla nostra destra, ma affinchè riusciamo a capire anche se un suono viene prodotto davanti o dietro di noi, l’orecchio si serve dell’ultima differenza interaurale, la Differenza Spettrale Interaurale (ISD, Interaural Spectral Difference). Quest’ultima è dovuta alla particolare conformazione dell’orecchio esterno, caratterizzato da una serie di pieghe e curvature la cui funzione, tra le altre, è quella di riflettere il suono verso l’orecchio interno, cambiando però l’angolo con il quale entra nello stesso. Pertanto, al timpano arriverà il suono diretto e le varie riflessioni dovute alle pieghe del nostro orecchio, che sommandosi provocano differenze di fase con il suono originale. Saranno proprio queste differenze ad aiutarci a localizzare il suono davanti o dietro di noi.

 

Sappiamo quindi che un suono determinato arriverà alle nostre due orecchie in diversi istanti di tempo (differenza di tempo), con un’intensità distinta (differenza di intensità) e con un certo angolo di riflessione rispetto alle pieghe dell’orecchio esterno (differenza spettrale). Grazie a tutto ciò, saremo capaci di localizzare la sua esatta provenienza.

 

Possediamo un udito binaurale, e ciò permette a questa facoltà delle grandi possibilità. Si tratta né più e né meno che di una caratteristica evolutiva. Il nostro corpo è preparato affinché, se ad esempio dovesse mancarci il senso della vista, possiamo localizzare dove si trova una persona che sta parlando con noi, o la provenienza di un suono che colleghiamo ad una minaccia.

 

Quando ascoltiamo musica, se lo facciamo in stereo, utilizziamo due fonti (due altoparlanti) e due recettori (due orecchie). Le orecchie usano le differenze interaurali per localizzare il suono, e dal canto loro gli altoparlanti utilizzano l’effetto chiamato Immagine Fantasma. Consiste nello stratagemma per cui, se abbiamo due altoparlanti che emettono lo stesso suono, ma ognuno di loro con distinta intensità (uno ad un volume più alto dell’altro), il suono sembrerà provenire da un punto immaginario o “fantasma” situato tra i due altoparlanti. E’ così che percepiamo lo stereo. Se l’intensità del suono è la stessa nei due altoparlanti, ci sembrerà che il suono provenga dal centro (come in mono), e più aumentiamo l’intensità di un altoparlante, più il suono andrà cambiando la sua ubicazione verso quest’ultimo. Questo è il sistema su cui è basato il panning stereo. Quando muoviamo una manopola del pan di un mixer, cambiamo semplicemente la quantità di un determinato suono inviata ad un lato o ad un altro dello stereo.

 

Nonostante ciò, in uno stereo percepiamo soltanto i suoni davanti a noi, e limitati orizzontalmente dai nostri altoparlanti (non udiamo mai nulla che venga prodotto più a destra dell’altoparlante destro o più a sinistra del sinistro)…non abbiamo il suono in 3D, ovvero quello che percepiamo nella vita reale. Per questo avremmo bisogno di più altoparlanti, creando sistemi 5:1, 7:1 o metodi usati nel cinema come il 23:1 e simili.

 

Se abbiamo soltanto due altoparlanti, esiste una tecnica chiamata olofonia, creata da Hugo Zuccarelli, che permette di percepire suoni in 3D, distinguendo non soltanto il panning sinistra-destra, ma anche le posizioni davanti-dietro o sopra-sotto in un suono. Per riuscire nell’intento si utilizzano registratori ad hoc e tecniche di modificazione di fase nell’audio abbastanza complesse. Ciò che è davvero interessante è sperimentarlo. Nella pagina http://www.acousticintegrity.com si possono ascoltare demo di questo tipo di sperimentazioni, che bisogna ascoltare con degli auricolari per poter vivere appieno la sensazione. L’impatto è strano, si viene catapultati in un ambiente 3D che non siamo abituati ad apprezzare con le cuffie.

 

Nonostante tutto, queste ultime tecniche non riescono né riusciranno a superare la complessità dell’udito umano, capace di stabilire l’esatta localizzazione dei suoni che ci circondano. Per questo abbiamo due orecchie, pura evoluzione il cui meccanismo si può facilmente spiegare. Como usiamo queste orecchie, questa poi è responsabilità di ognuno di noi.

 

Traduzione dallo spagnolo di Donato Di Trapani

 

Daniel Pernas è un ingegnere del suono formatosi sia in studio (forma parte dello staff de LaMasiaMusicLab) che dal vivo, ambito nel quale ha lavorato in club e festival spagnoli e francesi come tecnico di palco del gruppo pop-elettronico Dorian. A questo aggiunge la docenza nel campo dell’ingegneria del suono: è infatti professore al SAE Institute di Barcellona.

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