Sistema uditivo umano

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Sistema uditivo umano
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L'Orecchio Umano
Orecchio interno
Struttura dellorecchio esterno e
dellorecchio interno (organo del Corti)
Coclea
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Sensibilità della coclea

• Sezionando la coclea si ha una specie di doppia
  lamina che viene sensibilizzata diversamente a
  seconda delle frequenze di eccitazione del
  segnale acustico, come avviene, ad esempio, per
  la corda di una frusta.
• Si osservi come le basse frequenze interessino la
  parte terminale mentre le alte frequenze la parte
  iniziale.
• Due segnali con bande sovrapposte (in tutto o in
  parte) si mascherano in modo tale che il segnale
  di maggiore intensità annulla il segnale più
  debole, a meno che quest'ultimo non sia di
  larghezza di banda sufficientemente larga.

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La coclea

• Ad ogni punto della coclea corrisponde un valore
  ottimo della frequenza per il quale si ottiene la
  massima eccitazione. In figura si possono
  osservare questi valori di frequenza per la
  coclea umana.

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Sistema uditivo umano
Il sistema uditivo umano presenta una sensibilità
meno accentuata alle frequenze molto basse (poche
decine di Hz) ed a quelle elevate (oltre i 15kHz).
Per procurare la stessa sensazione sonora (phon)
occorrono, a frequenze diverse, livelli di
pressioni sonore diverse ? suoni di stessa
intensità ma frequenza diversa vengono percepiti
dallorecchio in modo diverso.
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Le nuove curve ISO di equal Loudness
Nel 2003 la ISO 226 è stata revisionata. Nella
nuova norma, le curve di egual sensazione sonora
hanno cambiato significativamente forma
In pratica, le nuove curve sono ancora piu
gobbe, per cui ora un suono di 40 dB a 1000 Hz
corrisponde ad un suono di ben 65 dB a 100 Hz.
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Filtri di ponderazione
La sensibilità dellorecchio varia al variare
della frequenza. Per considerare il fatto che
suoni con pari valore di SPL ma con frequenza
diversa vengano percepiti dalluomo in modo
diverso occorre utilizzare dei filtri di
pesaturao ponderazione

• filtro di ponderazione A, comunemente
  impiegato e il cui andamento, si conforma alla
  risposta dellorecchio umano a livelli
  medio-bassi dB(A).
• filtro di ponderazione C, impiegato per
  rumori molto forti o esplosioni dB(C).

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Mascheramento temporale
Dopo un suono forte, per un po di tempo, il
sistema uditivo rimane meno sensibile, come
mostrato dalla curve di mascheramento di
Zwicker. La curva dipende dalla durata
dellimpulso sonoro forte e dalla sua frequenza
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Mascheramento in frequenza
Un tono puro abbastanza forte crea una maschera
in frequenza un altro tono puro che stia
sotto tale maschera diviene inudibile. La
maschera è asimmetrica, ed ha maggior estensione
a frequenze più alte del tono mascherante
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Metodiche di analisi in frequenza
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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.

1. Tono puro
2. Suono complesso
3. Spettro Continuo
4. Rumore bianco

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Forma donda e spettro

1. Onda sinusoidale
2. Onda periodica
3. Onda casuale

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Analisi in bande di frequenza

• La descrizione della composizione in frequenza
  dei segnali sonori può essere condotta valutando
  il contenuto di energia sonora allinterno 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.
• Lanalisi in frequenza può essere di due tipi
• analisi a banda costante
• analisi a banda percentuale costante da 1/1 o
  1/3 di ottava.

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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)

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Analisi a banda percentuale costante
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Bande 1/1 e 1/3 di ottava

• Bande di 1/1 ottava
• Bande di 1/3 ottava

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Spettri in ottava e 1/3 di ottava

• Bande di 1/3 ottava
• Bande di 1/1 ottava

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Spettri in banda stretta

• Asse frequenze lineare
• Asse frequenze logaritmico

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Rumore bianco e rumore rosa

• Rumore bianco
• Piatto in una analisi in banda stretta
• Rumore rosapiatto in una analisi in ottave o
  terzi di ottava

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Bande Critiche (BARK)
The Bark scale is a psychoacoustical scale propose
d by Eberhard Zwicker in 1961. It is named
after Heinrich Barkhausen who proposed the first
subjective measurements of loudness
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Bande Critiche (BARK)