Laboratorio sul suono

Laboratorio sul suono
Caratteristiche di un suono
Verifichiamo utilizzando audacity che se genero un segnale sinusoidale la sua ampiezza determina
il volume del suono corrispondente, la frequenza determina l’altezza del suono. Il timbro è legato
alla forma del segnale, lo verifichiamo costruendo un segnale periodico non sinusoidale con la
stessa frequenza del precedente, ma con più componenti armoniche.
Analisi di Fourier
Lo sviluppo in serie di Fourier di un’onda quadra di ampiezza picco-picco pari a Vp e valor
medio nullo è
v(t ) = V p sen(2πf 0 ) +
Dove
Vp
f3 = 3 f0
3
sen(2πf 3 ) +
Vp
5
sen(2πf 5 ) +
f5 = 5 f0
Vp
7
sen(2πf 7 ) + .....
f7 = 7 f0
………
Verifichiamo con Audacity che effettivamente sommando le prime quattro armoniche si ottiene un
segnale che è già molto simile all’onda quadra. Vogliamo ottenere un’onda quadra di frequenza
220 Hz e ampiezza 1 (che è il massimo valore visualizzabile con Audacity, che fa corrispondere a
un suono di 10 dB) a valor medio nullo.
Generiamo 5 segnali sinusoidali, il primo che è l’armonica fondamentale con ampiezza 1 e
frequenza 220 Hz, gli altri con frequenze multiple dispari e ampiezze sottomultipli dispari della
fondamentale.
fondamentale
Terza armonica
Quinta armonica
Settima armonica
Nona armonica
Frequenza in Hz
220
660
1100
1540
1980
ampiezza
1
0,333
0,2
0,142
0,111
Ogni volta che aggiungiamo un’armonica creiamo il file .WAV e il file MP3, lo importiamo nello
stesso file e confrontiamo il segnale ottenuto con un’onda quadra. Alla nona armonica il segnale è
già simile all’onda quadra.
Salviamo i file sia come progetto, sia nel formato .wav e .MP3
Visualizziamo lo spettro del segnale ottenuto: abbiamo cinque righe che corrispondo alla frequenza
fondamentale e alle quattro armoniche.
File PCM e file compressi
Andiamo a vedere le caratteristiche dei due file che abbiamo memorizzato, il wav e il file MP3.
Verifichiamo:
Che la dimensione del file PCM la posso calcolare con la formula a pag. 15
La dimensione del file MP3 è circa 5 volte inferiore rispetto al precedente
Il bitrate o velocità in bit rispetta questa proporzione
Se modifichiamo con ModificaPreferenze il formato desiderato per il file WAV, mettendo per
esempio 32 bit di profondità invece di 16 , salviamo il nuovo file ottenuto e vediamo che occupa
uno spazio doppio di memoria.
Posso modificare anche il bitrate dell’MP3 (quindi il rapporto di compressione). Se per es. lo metto
a 256 bit/sec e creo il file MP3, la dimensione diventa doppia rispetto al precedente.
La frequenza di campionamento
Il segnale analogico generato dal PC è tanto migliore quanto più grande è la frequenza di
campionamento rispetto alla massima del segnale. Verifichiamolo con Audacity generando un
segnale sinusoidale a 5 KHz campionando a 11 KHz, a 44 e a 88 (Modificapreferenzequalità)