Livelli sonori operazioni sui decibel 1 Somma incoerente

Livelli sonori – operazioni sui decibel (1): Somma “incoerente” di due livelli (due suoni diversi): Lp 1 = 10 log (p 1/prif)2 = 10 Lp 1/10 Lp 2 = 10 log (p 2/prif)2 = 10 Lp 2/10 (p. T/prif)2 = (p 1/prif)2 + (p 2/prif)2 = 10 Lp 1/10 + 10 Lp 2/10 Lp. T = Lp 1 + Lp 2 = 10 log (p. T/prif)2 = 10 log (10 Lp 1/10 + 10 Lp 2/10 ) 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 1

Livelli sonori – operazioni sui decibel (2): Somma “incoerente” di livelli • Esempio 1: L 1 = 80 d. B L 2 = 85 d. B LT= ? LT = 10 log (1080/10 + 1085/10) = 86. 2 d. B. • Esempio 2: L 1 = 80 d. B L 2 = 80 d. B LT = 10 log (1080/10 + 1080/10) = LT = 80 + 10 log 2 = 83 d. B. 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 2

Livelli sonori – operazioni sui decibel (3): Differenza di livelli • Esempio 3: L 1 = 80 d. B LT = 85 d. B L 2 = ? L 2 = 10 log (1085/10 - 1080/10) = 83. 35 d. B 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 3

Livelli sonori – operazioni sui decibel (4): Somma “coerente” di due livelli (2 suoni identici): Lp 1 = 20 log (p 1/prif) Lp 2 = 20 log (p 2/prif) (p 1/prif) = 10 Lp 1/20 (p 2/prif) = 10 Lp 2/20 (p. T/prif) = (p 1/prif)+ (p 2/prif) = 10 Lp 1/20 + 10 Lp 2/20 Lp. T = Lp 1 + Lp 2 = 10 log (p. T/prif)2 = 20 log (10 Lp 1/20 + 10 Lp 2/20 ) 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 4

Livelli sonori – operazioni sui decibel (5): Somma “coerente” di livelli • Esempio 4: L 1 = 80 d. B L 2 = 85 d. B LT= ? LT = 20 log (1080/20 + 1085/20) = 88. 9 d. B. • Esempio 2: L 1 = 80 d. B L 2 = 80 d. B LT = 20 log (1080/20 + 1080/20) = LT = 80 + 20 log 2 = 86 d. B. 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 5

Metodiche di analisi in frequenza 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 6

Composizione & analisi in frequenza: Lo spettro di un segnale sonoro è la rappresentazione della sua composizione in frequenza su un diagramma energia-frequenza, o livello sonoro-frequenza. In genere le perturbazioni sonore sono segnali complessi costituiti da un gran numero di frequenze che in alcuni casi possono dare origine ad uno spettro continuo. a) Tono puro b) Suono “complesso” c) Spettro “Continuo” d) “Rumore bianco” 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 7

Forma d’onda e spettro: a) Onda sinusoidale b) Onda periodica c) Onda casuale 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 8

Analisi in bande di frequenza: La descrizione della composizione in frequenza dei segnali sonori può essere condotta valutando il contenuto di energia sonora all’interno di prefissati intervalli di frequenze, le bande di frequenza. Ciascuna banda è caratterizzata da una frequenza di taglio superiore fs e da una frequenza di taglio inferiore fi. L’analisi in frequenza può essere di due tipi: • analisi a banda costante; • analisi a banda percentuale costante da 1/1 o 1/3 di ottava. 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 9

Analisi a banda costante: analisi a banda costante • se f = fs – fi = costante, per esempio 1 Hz, 10 Hz, ecc. Tipicamente impiegata per analisi approfondite della composizione in frequenza. Solitamente viene usata per misure nel campo delle vibrazioni delle strutture o delle macchine. Viene ottenuta con una tecnica di elaborazione matematica detta FFT (Fast Fourier Transform) 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 10

Analisi a banda percentuale costante: analisi a banda percentuale costante • se la larghezza di banda f è una percentuale costante del valore della frequenza nominale che caratterizza la banda stessa: • fs = 2 fi 1/1 ottava • fs= 2 1/3 fi 1/3 ottava Tipicamente impiegata per misure acustiche. Possono essere usati “banchi” di 10 filtri (ottave) o 30 filtri (terzi), ottenuti con circuiti analogici o digitali (filtri IIR) 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 11

Bande 1/1 e 1/3 di ottava: • Bande di 1/1 ottava • Bande di 1/3 ottava 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 12

Spettri in ottava e 1/3 di ottava: • Bande di 1/3 ottava • Bande di 1/1 ottava 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 13

Spettri in banda stretta: • Asse frequenze lineare • Asse frequenze logaritmico 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 14

Rumore bianco e rumore rosa • Rumore bianco: Piatto in una analisi in banda stretta • Rumore rosa: piatto in una analisi in ottave o terzi di ottava 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 15

Bande Critiche (BARK): The Bark scale is a psychoacoustical scale proposed by Eberhard Zwicker in 1961. It is named after Heinrich Barkhausen who proposed the first subjective measurements of loudness 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 16

Bande Critiche (BARK): 21 ottobre 2010 Sistema Uditivo e Analisi in Frequenza 17