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Questions and Answers
La frequenza fondamentale di un suono è considerata l'armonica principale.
La frequenza fondamentale di un suono è considerata l'armonica principale.
True (A)
I suoni acuti hanno una frequenza che si estende sotto i 300 Hz.
I suoni acuti hanno una frequenza che si estende sotto i 300 Hz.
False (B)
Il periodo di un suono a 300 Hz è 3,3 ms.
Il periodo di un suono a 300 Hz è 3,3 ms.
False (B)
Un suono a 400 Hz ha una frequenza di udibilità per l'orecchio umano.
Un suono a 400 Hz ha una frequenza di udibilità per l'orecchio umano.
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Le armoniche non influenzano il timbro di un suono.
Le armoniche non influenzano il timbro di un suono.
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Il limite superiore dell'udito umano è generalmente considerato tra i 16.000 e i 20.000 Hz.
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La trasformata di Fourier è utilizzata per identificare le armoniche nei suoni.
La trasformata di Fourier è utilizzata per identificare le armoniche nei suoni.
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L'ampiezza del suono è direttamente misurabile e non presenta difficoltà di misurazione.
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La soglia del dolore per l'orecchio umano coincide con un'intensità di circa 1 W/m².
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Il decibel è una misura lineare dell'intensità sonora e non ha alcun legame con il Bel.
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Gli infrasuoni sono suoni che possiedono frequenze superiori a 20 Hz.
Gli infrasuoni sono suoni che possiedono frequenze superiori a 20 Hz.
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La misurazione della pressione sonora è espressa dalla formula SPL = 20 log10 (P/P_ref).
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L'impedenza in un circuito elettrico è descritta solo da numeri reali.
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La potenza reattiva produce lavoro attivamente.
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I segnali reali mostrano uno spettro di ampiezza antisimmetrico nella trasformata di Fourier.
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La componente a frequenza zero rappresenta la parte variabile del segnale.
La componente a frequenza zero rappresenta la parte variabile del segnale.
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Il coseno può essere rappresentato come la proiezione di un punto che si muove su una circonferenza unitaria.
Il coseno può essere rappresentato come la proiezione di un punto che si muove su una circonferenza unitaria.
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Un'onda quadra presenta solo armoniche pari nella sua rappresentazione spettrale.
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Lo spettro di fase è simmetrico rispetto a zero nella trasformata di Fourier.
Lo spettro di fase è simmetrico rispetto a zero nella trasformata di Fourier.
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La parte positiva dello spettro di ampiezza contiene informazioni diverse dalla parte negativa per i segnali reali.
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Ogni frequenza nel segnale è rappresentata da un solo pallino nello spettro di Fourier.
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Il cos(x) è uguale a cos(-x).
Il cos(x) è uguale a cos(-x).
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L'orecchio umano percepisce le ottave attraverso un raddoppio di frequenza nelle alte ottave.
L'orecchio umano percepisce le ottave attraverso un raddoppio di frequenza nelle alte ottave.
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Un pianoforte standard ha una nota centrale che si trova a circa 440 Hz.
Un pianoforte standard ha una nota centrale che si trova a circa 440 Hz.
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Il periodo di un suono complesso è determinato dalla combinazione delle armoniche.
Il periodo di un suono complesso è determinato dalla combinazione delle armoniche.
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La qualità distintiva di un suono è definita dal suo timbro, influenzato dalle armoniche.
La qualità distintiva di un suono è definita dal suo timbro, influenzato dalle armoniche.
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La trasformata di Fourier è utile solo per le distribuzioni di calore.
La trasformata di Fourier è utile solo per le distribuzioni di calore.
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Ogni segnale periodico misurabile può essere rappresentato come una somma di funzioni coseno.
Ogni segnale periodico misurabile può essere rappresentato come una somma di funzioni coseno.
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Le armoniche di un suono complesso non influenzano il tipo di strumenti che lo producono.
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Il matematico Fourier ha scoperto che le frequenze sono multipli interi della frequenza fondamentale.
Il matematico Fourier ha scoperto che le frequenze sono multipli interi della frequenza fondamentale.
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Un 'la' a 110 Hz con armoniche a 220 Hz e 440 Hz genera un suono noto come 'la rinforzato'.
Un 'la' a 110 Hz con armoniche a 220 Hz e 440 Hz genera un suono noto come 'la rinforzato'.
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La trasformata di Fourier può analizzare solo segnali definiti in modo pezzetto.
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Un segnale periodico con periodo di 1 secondo ha componenti sinusoidali a frequenze di 0 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 3 Hz, ecc.
Un segnale periodico con periodo di 1 secondo ha componenti sinusoidali a frequenze di 0 Hz, 1 Hz, 2 Hz, 3 Hz, ecc.
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La trasformata di Fourier non può essere utilizzata negli equalizzatori audio.
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Ogni sinusoide è caratterizzata esclusivamente dalla sua ampiezza.
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La componente costante della scomposizione di Fourier rappresenta il valore massimo del segnale.
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L'informazione non può mai degradarsi secondo la trasformata di Fourier.
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Un segnale complesso può essere completamente rappresentato da un unico numero reale.
Un segnale complesso può essere completamente rappresentato da un unico numero reale.
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La fase nella trasformata di Fourier è simmetrica rispetto all'ampiezza.
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La rappresentazione nel dominio della frequenza permette di analizzare le componenti di un segnale attraverso le sinusoidi.
La rappresentazione nel dominio della frequenza permette di analizzare le componenti di un segnale attraverso le sinusoidi.
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I segnali reali sono generalmente rappresentati da numeri complessi nel contesto della trasformata di Fourier.
I segnali reali sono generalmente rappresentati da numeri complessi nel contesto della trasformata di Fourier.
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Study Notes
Sensazione Uditiva: Acoustica e Meccanica
- Questa lezione esplora i meccanismi della sensibilità uditiva, partendo dalla natura fisica del suono fino alle sue componenti percettive.
- Il suono è una forma di energia che si propaga attraverso onde di compressione e rarefazione in un mezzo materiale.
- Le onde sonore trasferiscono energia tra elementi di volume adiacenti del mezzo attraverso compressioni e rarefazioni.
- Le onde sonore non possono propagarsi nel vuoto.
- La velocità di propagazione del suono dipende dalla densità del mezzo. I mezzi più densi tendono a rallentare la propagazione.
Velocità di Propagazione del Suono
- La velocità con cui un fronte di compressione si propaga dipende dalla densità del mezzo.
- I mezzi più densi tendono a rallentare la propagazione del suono.
Tipi di Suoni: Toni e Rumori
- I suoni possono essere classificati in suoni periodici (toni) e suoni aperiodisci (rumori).
- I suoni periodici sono caratterizzati da oscillazioni di pressione ripetitive nel tempo (es. fischio o suono di una canna d'organo). Ogni tono ha una frequenza specifica (numero di cicli al secondo).
- I suoni aperiodisci non hanno un pattern ripetitivo nelle oscillazioni di pressione (es. rumore di una lavagna).
Determinanti Fisiche e Psico-fisiche del Suono
- Frequenza fondamentale: La frequenza principale di un suono.
- Armoniche: Multipli della frequenza fondamentale che contribuiscono alla complessità e al timbro di un suono.
- Spettrogramma: Uno strumento che mostra la composizione in frequenze di un suono, rappresentando le diverse componenti con la loro intensità.
- Analogie: Possiamo fare un'analogia con lo spettro dei colori in ottica, dove possiamo analizzare le diverse frequenze di un suono.
Frequenza del Suono e Timbro
- Frequenza: Misurata in Hertz (Hz), rappresenta il numero di cicli al secondo. Suoni gravi hanno frequenze più basse (es. 200-300 Hz), suoni acuti hanno frequenze più alte (es. 3000 Hz o più).
- Periodo: L'inverso della frequenza.
- Intervallo di udibilità: L'orecchio umano percepisce suoni tra circa 20 e 20.000 Hz.
- Timbro: La qualità distintiva di un suono, data dalla combinazione delle armoniche e dalle caratteristiche dell'onda.
Le Armoniche e la Trasformata di Fourier
- Nota fondamentale: La frequenza base di un suono.
- Armoniche: Frequenze multiple della fondamentale, contribuiscono al timbro.
- Relazione tra frequenza e ottava: Un raddoppio della frequenza corrisponde a un'ottava superiore ( fino a circa 2kHz) .
- Trasformata di Fourier: Concetto che aiuta a comprendere la risonanza alla base della tonotopia cocleare (diverse porzioni della coclea oscillano a diverse frequenze)
- Combinazione di frequenze: Possibile combinare diverse frequenze, inclusa la fondamentale e le armoniche, per creare un suono complesso.
- Periodicità: Un suono complesso è dettato dalla fondamentale.
Armoniche e Timbro
- Timbro: La qualità distintiva di un suono, data dalle armoniche presenti.
- Esempi: Strumenti diversi che suonano la stessa nota hanno timbri diversi.
- Relevanza: Le armoniche permettono all'orecchio di distinguere la fonte sonora.
La Trasformata di Fourier: Analisi delle Componenti di un Segnale
- Origine: Il matematico Fourier si interessava alla distribuzione del calore in lamelle metalliche.
- Generalizzazione: Questa idea si estese a qualsiasi funzione periodica che può essere scomposta in una somma di sinusoidi
- Applicazione ai Segnali: Ogni segnale periodico misurabile può essere scomposto in una somma di sinusoidi.
- Requisiti del Segnale: Il segnale deve essere definito per ogni punto del suo dominio, non avere derivate infinite e non essere una funzione per cui a una certa x corrispondono 2 y.
Decomposizione di un Segnale con Fourier
- Componente Costante (Frequenza 0): Rappresenta il valore medio del segnale nel tempo.
- Sinusoidi: La funzione è scomposta in una serie di sinusoidi con frequenze multiple della fondamentale
- Esempio: Un segnale periodico di 1 secondo viene scomposto in sinusoidi con 0Hz, 1Hz, 2Hz, 3Hz.
Il Ruolo della Trasformata di Fourier nella Fisiologia
- Strumento di Analisi: Permette di risalire alle componenti di un segnale complesso.
- Equalizzatori: Le apparecchiature audio, usano la visualizzazione della trasformata di Fourier per mostrare l'ampiezza delle diverse componenti di frequenza.
- Parametri: Frequenza, ampiezza e fase vengono associate ad ogni frequenza.
- Informazione e Degrado: L'informazione non si crea e non si distrugge, ma semmai degrada
Segnali Reali e Complessi
- Segnali Reali: Grandezze fisiche misurate nel tempo (es. tensione).
- Segnali Complessi: Alcune grandezze descritte con numeri complessi (es. impedenza in un circuito).
- Esempio: L'impedenza; comprende resistenza e reattanza.
Trasformata di Fourier e Simmetria
- Numeri Complessi in Fourier:
- Segnali Reali: Per i segnali reali, la trasformata di Fourier restituisce uno spettro di ampiezza simmetrico e uno spettro di fase antisimmetrico.
- Visualizzazione: Normalmente viene mostrata solo la parte positiva dello spettro di ampiezza.
Rappresentazione Grafica della Trasformata di Fourier
- Componente a Frequenza Zero: Rappresenta la componente costante del segnale.
- Componenti a Frequenza Non Zero: Ogni frequenza è rappresentata da due "pallini" (uno positivo e uno negativo).
- Frequenza Negativa: Rappresentazione matematica per la direzione delle rotazioni sinusodiali
- Coseno e Rotazione: II coseno può essere rappresentato come la proiezione di un punto che si muove su una circonferenza unitaria.
Spettri di Ampiezza e Fase
- Spettro di Ampiezza: Mostra l'ampiezza di ciascuna componente sinusoidale presente nel segnale.
- Spettro di Fase: Mostra la fase di ciascuna componente sinusoidale.
- Simmetria: Lo spettro di ampiezza è simmetrico rispetto a 0, mentre lo spettro di fase è antisimmetrico rispetto a 0
Trasformata di Fourier per Onde Quadre
- Onda Quadra: Segnale con transizioni brusche tra due valori.
- Componenti Armoniche: Composta da fondamentale e infinite armoniche dispari.
- Rappresentazione: Aggiungendo armoniche dispari a una sinusoide, si avvicina alla forma d'onda quadra.
Trasformata di Fourier per Segnali Aperiodici
- Segnali Aperiodici: Segnali che non si ripetono nel tempo.
- Periodo Infinito: Un segnale aperiodico può essere considerato come periodico con periodo infinito.
- Spettro Continuo: L'aumento del periodo porta a frequenze sempre più vicine, trasformando lo spettro discreto in uno spettro continuo.
Analogia Statistica
- Curva Gaussiana: Simile all'analisi di Fourier, usata per descrivere le distribuzioni di probabilità di un evento.
- Probabilità e Probabilità: L'area sotto la curva è rappresentata come probabilità di un verificarsi dell'evento.
- Analogia con Fourier: L'ampiezza, così come la probabilità sono equivalenti all'area sottesa alla curva.
Spettrogramma
- Analisi nel Tempo: Lo spettrogramma è una rappresentazione dell'evoluzione dello spettro di Fourier nel tempo, utile per segnali non stazionari.
- Rappresentazione: L'asse orizzontale rappresenta il tempo, l'asse verticale rappresenta la frequenza, e l'intensità è visualizzata in base al colore (o nero).
- Voce Umana: Nello spettrogramma, la voce umana mostra una fondamentale (più scura) e le sue armoniche (più chiare)
Ampiezza, Intensità Sonora e Anatomia dell'Apparato Uditivo
-
Ampiezza: Rappresenta lo spostamento delle particelle dell'aria durante il passaggio di un'onda sonora.
-
Misurazione Difficoltosa: Si preferisce misurare la pressione sonora
-
Intensità Sonora: È l'energia sonora che fluisce attraverso una superficie perpendicolare alla direzione di propagazione (potenza/superficie).
-
Scala Logaritmica del Bel: L'intensità sonora è misurata in decibel (dB), una scala logaritmica.
-
Livello di Intensità Sonora (SIL): Misura la potenza sonora rispetto a un valore di riferimento.
-
Livello di Pressione Sonora (SPL): Misura la pressione sonora rispetto a un valore di riferimento.
Campo Uditivo e Sensazione Sonora
- Campo Uditivo: L'intervallo di frequenze e intensità che l'orecchio umano percepisce.
- Infrasuoni: Suoni con frequenze inferiori a 20 Hz.
- Ultrasuoni: Suoni con frequenze superiori a 20.000 Hz.
- Soglia dell'Udire: Situata attorno all'intensità di una normale conversazione.
- Soglia della Saturazione: Oltre questa soglia l'intensità non viene più percepita.
Diagramma di Fletcher-Munson
- Curve di Isofonia: Mostra come la percezione del volume varia con la frequenza e l'intensità.
Anatomia dell'Apparato Uditivo
- Orecchio Esterno (padiglione auricolare e canale uditivo esterno: raccolgono le onde sonore);
- Orecchio Medio(muscoli stapedio e tensore del timpano: proteggono dall'eccessiva intensità sonora, tromba di Eustachio: mantiene la pressione corretta, catena degli ossicini: trasmette le vibrazioni del timpano alla finestra ovale della coclea);
- Orecchio Interno (coclea: organo deputato alla trasduzione, oliva superiore: centro di integrazione delle informazioni uditive, corteccia uditiva: percezione del suono, innervazione cocleare: ganglio spirale raccoglie le informazioni uditive dalla coclea)
Adattamento di Impedenza nell'Orecchio Medio
- Impedenza: Il prodotto tra la densità del mezzo e la velocità del suono
- Disadattamento: Passaggio dall'aria all'acqua provoca una perdita d'intensità
- Adattamento: La catena degli ossicini compensa la perdita di intensità (Effetto Chiodo, Effetto Leva)
Studying That Suits You
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Description
Questo quiz esplora i meccanismi della sensibilità uditiva, dalle onde sonore alle loro proprietà fisiche e percettive. Si analizzeranno come le onde sonore si propagano nei vari mezzi e la differenza tra toni e rumori. Testa le tue conoscenze sulla fisica del suono e la sua propagazione.
