INFORMATICA MUSICALE. Docente. Renato Caruso

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1 INFORMATICA MUSICALE Docente Renato Caruso

2 L'orecchio L orecchio è formato da: orecchio esterno, medio e interno.

3 L'orecchio

4 L'orecchio Nella coclea vi sono tre canali (rampa timpanica, vestibolare e cocleare) ripieni di un liquido dove si propagano le vibrazioni, captate dall organo del Corti.

5 L'orecchio Le parti principali dell orecchio sono suddivise in orecchio esterno, orecchio medio e orecchio interno. L orecchio esterno comprende il padiglione auricolare e il canale uditivo che termina con la membrana del timpano; l orecchio medio è una cavità piena d aria in cui si trovano tre ossicini detti martello, incudine e staffa. Questi tre ossicini collegano meccanicamente il timpano alla chiocciola (o coclea). Quest ultima costituisce l orecchio interno, che termina nel nervo acustico, diretto al cervello.

6 L'orecchio: il padiglione auricoloare Il padiglione auricolare raccoglie il suono e fornisce al cervello elementi per la valutazione della direzionalità del suono. Esso cioè sovrappone al suono stesso informazioni (frequenze) riguardo alla direzione dalla quale il suono è giunto al padiglione stesso. Cio spiega la forma particolarissima del padiglione auricolare umano, che si distingue da quello degli altri animali. Si puo condurre un esperimento psicoacustico per dimostrare questa capacità: si ascolta con un auricolare (saltando cioè il filtro del padiglione, e percio ingannando l orecchio) la gamma di un ottava di rumore casuale. Se regoliamo la frequenza centrale a 7,2 khz, il rumore sembra provenire da una sorgente all altezza dell osservatore. Se la regoliamo a 8 khz, il suono sembra provenire da una sorgente posta in alto. Se invece regoliamo la frequenza centrale a 6,3 khz, il suono sembra provenire dal basso.

7 L'orecchio: il canale uditivo Il canale uditivo si puo rappresentare in modo semplificato come un cilindro dal diametro di circa 0,7 cm e dalla lunghezza di circa 3 cm (La forma reale, ovviamente, non è perfettamente cilindrica). Al termine di questo tubicino c è la membrana del timpano. Le dimensioni del canale uditivo indicano che esso ha una frequenza di risonanza a 3000 Hz (lunghezza d onda 12 cm, 4 volte la lunghezza del canale) in corrispondenza della quale si ha un picco nella risposta in frequenza dell orecchio. Un picco secondario si ha a 9000 Hz. Il picco in risposta ai 3000 Hz indica che l orecchio è specificamente tarato sulla voce umana.

8 L'orecchio: il canale uditivo

9 L'orecchio medio L orecchio medio ha un compito molto particolare: trasmettere l energia sonora da un mezzo rarefatto come l aria ad un mezzo molto più denso come il fluido che riempie l orecchio interno. L energia sufficiente a causare le vibrazioni nell aria sarebbe insufficiente per causare le stesse vibrazioni nel fluido dell orecchio interno: il rapporto, assimilabile ad un rapporto d impedenza, è di circa 4000:1. Assolvono allo scopo di adattatori d impedenza i tre ossicini martello, incudine e staffa, i quali, con un complesso gioco di leve meccaniche, compensano la situazione di partenza sfavorevole, adottando cioè un sistema di trasmissione vantaggiosa. Nella figura che segue si vedono una raffigurazione semplificata della struttura dell orecchio medio ed una raffigurazione meccanica del sistema di leve.

10 L'orecchio medio

11 L'orecchio: la tromba di Eustachio La tromba di Eustachio è un condotto che collega l orecchio medio alla faringe, e svolge varie funzioni di grande importanza. La prima è quella di condurre aria all orecchio medio equilibrando l azione di sospensione operata dalla membrana del timpano. La seconda è di compensare la pressione statica dell orecchio medio con la pressione esterna, il che avviene ogni volta che si deglutisce: la tromba di Eustachio in questo caso si apre ed equilibra la pressione interna. Un ultima funzione è di emergenza: attraverso la tromba di Eustachio possono fuoriuscire materiali in caso di infezione dell orecchio.

12 L'orecchio interno L orecchio interno è costituito dalla chiocciola, strumento di alta ingegneria biologica il cui funzionamento non è ancora perfettamente chiaro. È la chiocciola che deve trasformare gli impulsi di pressione provenienti dall orecchio medio in impulsi nervosi (elettrici) destinati al cervello, conservando tutte le informazioni (frequenza, intensità...) relative al suono. Nell immagine seguente vediamo la chiocciola in una rappresentazione srotolata : la lunghezza della spirale della chiocciola così svolta è di circa 2,5 cm. Al centro si vede la cosiddetta membrana basilare, immersa nel fluido di cui abbiamo già detto. All interno della chiocciola questo fluido vibra ogni volta che la staffa, solidale alla finestra ovale, preme su quest ultima. Ogni volta quindi che un suono raggiunge gli ossicini, la finestra ovale genera una pressione sul fluido interno della chiocciola; quest ultimo trasmette la pressione al suo interno attorno alla membrana basilare, e la sfoga infine sulla finestra circolare, la quale viene spinta verso l esterno. La pressione che si genera all interno del fluido crea delle onde stazionarie sulla membrana basilare. L onda stazionaria di una particolare frequenza avrà un picco in una particolare posizione sulla membrana: se il suono è a bassa frequenza, in un punto lontano della membrana, se il suono è ad alta frequenza, in vicinanza della finestra ovale. Le onde stazionarie, attraverso un particolare sistema di stereocilia (terminali nervosi della membrana), si trasformano nell informazione inviata al cervello per l interpretazione del suono. I dettagli di questo meccanismo sono estremamente complessi e non li vedremo qui.

13 L'orecchio interno

14 L'orecchio interno

15 L'orecchio interno L'acustica si occupa sostanzialmente di fenomeni ondulatori nell'aria o in altri materiali (acqua, legno etc) che consentono al nostro orecchio di ricevere la pressione esercitata su questi materiali e di inviare al cervello un impulso corrispondente. In acustica ci occupiamo perciò di frequenze, lunghezze d'onda, riflessioni e così via da un punto di vista strettamente fisico e - potremmo dire - oggettivo: un diapason, ad esempio, produce oggettivamente una vibrazione di 440 Hz con una certa intensità sonora misurabile. Tutto ciò si può analizzare con strumenti della Fisica e si possono attribuire unità di misura certe a grandezze come la frequenza o la pressione sonora. Ma cosa accade quando questi fenomeni giungono all'orecchio umano? Cosa avviene nel cervello? Cos'è ciò che noi chiamiamo "suono" e che certamente non interpretiamo come una pressione o come una vibrazione, ma come un'esperienza di tipo unico e indefinibile? E perchè il suono influisce sui nostri stati d'animo? Tutto ciò rientra nello studio della psicoacustica, una scienza sperimentale che cerca di approfondire la conoscenza dei fenomeni sonori in rapporto all'uomo che li percepisce.

16 Il cervello Il cervello funziona in maniera modulare ed è asimmetrico. La «mappa» della corteccia indica aree circoscritte adibite alle diverse percezioni. La corteccia somatica sensoriale gestisce le sensazioni, quella motoria controlla i movimenti.

17 L'orecchio: link ORECCHIO 1: La sua rappresentazione e l'anatomia ORECCHIO 2: L'udito ORECCHIO 3: L'orecchio e il suono ORECCHIO 4: il senso dell'equilibrio L'orecchio. Come è fatto. Come funziona

18 L'orecchio FINE

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