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Guida Alcune nozioni di Acustica che non puoi perderti

Discussione in 'Guide e Tutorial sul Trattamento Acustico' iniziata da AlexEffe, 14 Apr 2011.

  1. AlexEffe

    AlexEffe Utente Attivo

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    Proverò a spiegare in maniera veloce ed intuitiva alcuni concetti base di fisica acustica.Questi concetti potrebbero tornare utili per capire cosa stiamo facendo in musica quando muoviamo ad esempio un fader,o leggiamo quelle "strane" descrizioni tecniche sui manuali dei nostri aggeggi.L'intento non è scrivere una trattazione esaustiva ma fornire inputs e strumenti a chi vorrà approfondire.


    Prima di tutto il SUONO. Possiamo spiegarlo attraverso 2 tipologie di approccio:
    -fisico
    -psicofisico

    APPROCCIO FISICO:
    il suono è la perturbazione della pressione atmosferica. Particelle di aria che, eccitate da un evento meccanico come uno scoppio,un altoparlante,una corda di chitarra,oscillano elasticamente intorno a loro punto di quiete. Questa oscillazione detta MOTO ARMONICO SEMPLICE è composta da un movimento "positivo",un ritorno momentaneo al punto di quiete,un movimento "negativo",un ritorno di nuovo momentaneo al punto di quiete, ed ancora un movimento al positivo,uno al negativo, e cosi via fino a quando l'energia che ha provocato il moto di queste particelle non si esaurisce per effetto dell'attrito,pur minimo,presente nell'aria.
    Da puntualizzare che con i termini "positivo" e "negativo" non si vuole dare una connotazione elettrica e/o fisica ma solo l'idea di questo "andi-rivieni" delle particelle attraverso un movimento in una direzione e dal suo esatto contrario (ricordate la prima legge della fisica? Ad una azione corrisponde una reazione uguale ma contraria!). Immaginate, insomma, una miriade di particelle d'aria che molleggiano in ogni direzione, si urtano ed urtano tutto ciò che incontrano finche non esauriscono la forza iniziale ed INERZIALE che le ha messe in MOTO. Per approfondimenti:
    - Acustica - Wikipedia
    - http://www.iuav.it/Didattica1/pagine-web/facolt--di/Giancarlo-3/Fisica-tec/20_1-Acu-Intro_04.pdf

    APPROCCIO PSICOFISICO:
    che fine fanno queste particelle di aria? da qualche parte vanno a sbattere, per esempio, nel nostro orecchio....
    Dunque abbiamo un meccanismo di tipo uditivo che converte il tambureggiare delle particelle di aria in SUONO,o meglio,in SENSAZIONE SONORA. Già: il nostro apparato uditivo è in grado di identificare ogniuna di queste particelle(e ce ne sono circa 100.000 in un centimetro cubo di aria!) e di capirne la forza con la quale lo urtano, la direzione di provenienza,l'angolo di incidenza,e di elaborare questa serie imponente di informazioni in quelle straordinarie sensazioni che noi chiamiamo colore,calore,coinvolgimento,frequenze,musicalità. Trattelo bene il vostro orecchio...
    Per approfondimenti:
    - Psicoacustica - Wikipedia
    - http://www.dei.unipd.it/~musica/IM/cap2.pdf


    Va da se che il primo approccio è oggettivo in quanto fisico/meccanico mentre il secondo approccio è soggettivo in quanto riguarda il modo di come noi umani percepiamo l'evento fisico/meccanico a cui diamo il nome di suono (la quale percezione è chiaramente diversa da quella di un cane, o di un pipistrello,ma anche da individuo ad individuo,ecco dunque perché soggettiva)
    Ma a noi interessa principalmente l'effetto che un altoparlante fa sul nostro orecchio,non tanto o non solo sulla pressione atmosferica,dunque dovremo miscelare i due approcci. Ed abbiamo:
    -PRESSIONE SONORA come fatto fisico oggettivo, misurabile in PASCAL (Pa o μPa-microPascal-)
    -LIVELLI DI PRESSIONE SONORA (SPL) come percezione umana della variazione di pressione sonora misurabile in dB(spl), cioè deciBel.
    (Apro una parentesi: la vera unità di misura è il Bel,ma in fisica-acustica si utilizza il deciBel che altro non è che la decima parte del Bel. Dunque avremo 1Bel = 10dB, 1dB = 0,1B).
    Per approfondimenti:
    - Decibel - Wikipedia
    - http://digilander.libero.it/salfim/lucidi/decibel.pdf

    Viene stabilito che la variazione minima di pressione atmosferica che un orecchio sano è in grado di percepire a 1000Hz stà a 20μPa, cioè 0.00002 Pa = 0dB. Vi linko una pagina dove potete CONVERTERE PASCAL IN DB(SPL) E VICEVERSA:
    - Sound level SPL to dB - pressure level sound pressure sound intensity - dB conversion of sound units levels calculating spl sound level calculation air sound units level ratio decibel Pa kPa acoustic power convert decibels to pascals audio engineerin
    Aggiungiamo solo che il Pascal può essere sostituito talvolta da un altra misura,il DINE/CM2 che è 10 volte piu grande del Pascal: 1dine/cm2 = 0,1 Pascal


    Avete letto gli approfondimenti sul deciBel? No? Bene(anzi male), ma provo a riassumere:
    Quando scriviamo dB e basta, in campo audio, stiamo commettendo un errore formale perché il deciBel è un valore adimensionale che non specifica una grandezza fisica particolare come il centimetro,il volt,lo yard, ma ha bisogno di essere inglobato in una funzione matematica affinchè possa esprimere un determinato valore. Poichè è stato scientificamente dimostrato che il nostro cervello percepisce ed elabora il suono non in maniera lineare(1+1=2+1=3 eccetera) ma in maniera esponenziale e poichè la gamma di percezione dinamica del nostro orecchio è molto estesa abbiamo determinato essere il LOGARITMO la funzione matematica piu adatta per il deciBel in campo audio: ogni volta che parliamo di deciBel in campo audio dovremmo scrivere dB(spl) e sapere che non stiamo sottintendendo una funzione matematica lineari bensì logaritmica!
    In poche parole il nostro cervello percepisce il suono cosi: immaginiamo di sentire un suono V, poi immaginiamo di sentirne un altro che ci sembra il doppio piu forte; nella realtà è avvenuto che V è raddoppiato e cioè V x V.
    Immaginiamo di sentirne un altro che ci sembra ancora il doppio piu forte; nella realtà è avvenuto che V si è......non triplicato ma QUADRUPLICATO! Cioè V x V x V x V. Oppure (V x V) x 2, oppure (V x V) x (V x V) : chiaro?
    Se ora immaginiamo un suono ancora il doppio piu forte che succede? Questo:

    Detto ciò, poichè il nostro orecchio è in grado di percepire molti altri raddoppi, risulta chiaro come sia meglio utilizzare una scala esponenziale anzichè numerica.
    Il LOGARITMO altro non è L'INVERSO di una funzione esponenziale e dunque: il logaritmo di un numero in una data base è l'esponente al quale la base deve essere elevata per ottenere il numero stesso.Nel nostro caso il logaritmo di V è l'esponente a cui dobbiamo elevare la BASE affichè V arrivi ad avere il valore di come abbiamo percepito il suono volta per volta. OK? Se questo è un esempio "poco" dimostrabile in quanto riguardante la soggettività della percezione sonora proviamo invece a fare un esempio scientifico, che riguarda il dB(spl) come fatto oggettivo:
    in una stanza che immaginiamo essere acusticamente perfetta (torneremo su questo aspetto) abbiamo un monitor audio che emette un suono ad 80 dB(spl) ed un altro che emette lo stesso suono ad 80 dB(spl). Quanti dB(spl) ho in totale? il primo che dice o pensa 160 si ritenga virtualmente malmenato!!! Abbiamo invece che:


    Ovviamente vi serve una calcolatrice scientifica tipo questa:
    - Web 2.0 scientific calculator

    Da questo calcolo cosa deduciamo?
    1) che quando trattiamo i dB siamo obbligati ad abbandonare il calcolo dell'oste
    2) che una coppia di monitor non suonano il doppio di un monitor singolo da un punto di vista della percezione: fate un esperimento empirico e vedrete che anche soggettivamente non avrete mai la sensazione che due monitor insieme suonano il doppio piu forte di un monitor solo!
    3) che una coppia di monitor non suonano il doppio di un monitor singolo neanche da un punto di vista scientifico: ad un raddoppio di pressione sonora non corrisponde un raddoppio di livello totale di pressione sonora, ma solo un incremento di 3dB(spl). Ritorneremo su questo concetto quando vedremo come il suono si propaga nello spazio.
    Tuttavia consiglio intanto di approfondire il concetto di logaritmo perché si tratta di un concetto fondamentale per chi voglia in seguito avere maggiore consapevolezza e dimestichezza con l'audio.
    - Logaritmo - Wikipedia




    continua...
     
    14 Apr 2011
    #1
  2. AlexEffe

    AlexEffe Utente Attivo

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    NOZIONI DI ACUSTICA parte 2 (seconda metà)

    ...segue

    Andiamo avanti.
    Un suono non entra solo nel nostro orecchio ma anche in un microfono, in un compressore, in un riverbero, sottoforma di segnale elettrico, dunque subisce delle conversioni, delle mutazioni, in particolare il nostro dB si "associa" ad altri valori specifici dei macchinari con cui ha a che fare: il PASCAL, il WATT ,il VOLT, il PICOWATT, il MILLIVOLT, l'OHM, il PHON eccetera

    Dunque i livelli di segnale in deciBel possono essere espressi in diversi modi:
    -dB(spl) =decibel riferiti alla viariazione di livello della pressione sonora cioè 0dB(spl)=0,00002Pa che sarebbe la soglia di percezione minima dell'udito
    -dBm o dBw = deciBel riferiti ad una potenza di 1milliWatt cioè 0dBm o 0dBw = 1milliWatt. Si usa l'operatore 10log (w1/w2) dove w2 è = 0,001Watt
    -dBu o dBv = deciBel riferiti ad una tensione di 0,775 Volt cioè 0dBu o dBv = 0,775 volt. Si usa l'operatore 20log (v1/v2) dove v2 è = 0,775volt
    -dBV = deciBel riferiti ad una tensione di 1Volt cioè 0dBV = 1 volt Si usa l'operatore 20log (V1/V2) dove V2 è = 1 volt
    -dBfs = deciBel riferito ad un sistema di traduzione digitale del segnale audio. Valore massimo =0dBfs oltre il quale c'è la distorsione digitale.

    Ad esclusione del primo, dB(spl) e dell'ultimo, dBfs, le altre sigle le ritroveremo ogni volta avremo a che fare con le specifiche tecniche di un microfono, di un impianto audio, di un compressore... dal punto di vista non del suono come lo percepiamo ma del suono come segnale elettrico che attraversa i loro circuiti. A che servono queste specifiche? Sostanzialmente servono ad esprimere la "qualità" dell'apparecchio preso in esame: cioè la sua efficienza, la sua sensibilità, la sua capacità di sapere trasportare il segnale audio elettrico senza rovinarlo e/o modificarlo. Mentre con il dB(spl) descrivo il suono che si propaga nell'aria con gli altri sistemi di misura descrivo il segnale elettrico che si propaga dentro i circuiti elettronici. (Per il dBfs dobbiamo però rimandare ad una trattazione specifica).
    Puo essere utile, pertanto, sapere come sia possibile convertire il segnale da una grandezza all'altra. Se avete letto gli approfondimenti dovreste già essere in grado di farlo, attraverso l'uso di appropriate formule logaritmiche, altrimenti vi linko alcune pagine web dove è possibile fare conversioni in maniera interattiva:

    -Table chart sound pressure levels level sound pressure and sound intensity ratio calculation comparison loudness decibel dB scale ratio factor unit examples - sengpielaudio Sengpiel Berlin

    -dB calculate - decibel calculation dB calculator voltage power ratio sound pressure level matching dBA SPL sound pressure intensity ratios converter audio engineering impedance matching bridging - sengpielaudio.com Sengpiel Berlin

    -The dBm calculator - conversion dBm to volt mW voltage V dB dBu dBV dBm conversion and calculation milliwatt milliwatts kilowatt power level power watts convertor converter audio engineering sound recording - sengpielaudio Sengpiel Berlin

    -dB dBu dBFS dBV to volts conversion - calculator volt volts to dBu and dBV dB mW - convert dB volt relatioship relation convertor converter calculation online attenuation loss gain ratio reference audio engineering sound recording dBFS dBVU 0 dB audi



    spero di aver fatto cosa gradita.
    alla prossima.
    :coffee:
     
    14 Apr 2011
    #2
  3. Gas

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    Complimenti, hai fatto un mega lavoro :coffee:
     
    15 Apr 2011
    #3
  4. Verzier

    Verzier Colonna del Forum

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    ma la differenza rea dbv e dbu qual'è? è una cosa che non ho mai capito (bellissimo tutorial in ogni caso)
     
    16 Apr 2011
    #4
  5. AlexEffe

    AlexEffe Utente Attivo

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    ciao.
    dBu e dBv sono la stessa cosa. entrambe hanno come riferimento una tensione elettrica pari a 0,775 volt. in ambito audio pro molto spesso ritroviamo il dbu (ad es: +4dBu) come specifica tecnica nominale della tensione elettrica in uscita. la "u" stà per "unloaded unspecified unterminated", cioè una tensione di riferimento che nominalmente stà a 0,775 volt. probabilmente l'utilizzo dell'uno rispetto all'altro è a totale discrezione di chi costruisce l'apparecchio audio (potrebbe darsi il caso che apparecchi italiani,per il mercato italiano,utilizzino il dBv...ma prendi ciò con il beneficio del dubbio...).


    colgo l'occasione per linkare altri due utili siti per fare conversioni e per approfondire nozioni elettriche.
    mW / dBm - conversione valori di potenza e generazione tabelle a piacere
    Conversion between dBm - dBW - W and dBuV - dBV - V


    :coffee:
     
    16 Apr 2011
    #5
  6. Verzier

    Verzier Colonna del Forum

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    ok! ho capito grazie ancora
     
    16 Apr 2011
    #6
  7. Nameless

    Nameless Il Senza Nome Utente VIP

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    Gran bel lavoro, i miei complimenti, la stamperò. :coffee:
     
    18 Apr 2011
    #7
  8. FredMantovaniDj

    FredMantovaniDj Utente Molto Attivo

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    quindi se prendo 2 casse ognuna da 300 watt quindi per un totale di 600 watt, se le attacco tutte e due ottengo solo 3 db in più rispetto a quando se ne attacca una sola?
     
    23 Apr 2011
    #8
  9. MrVenzDJ

    MrVenzDJ Partecipante

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    Anche io ho capito così. Abbiamo capito entrambi male? Comunque bellissimi tutorial :D
     
    3 Mag 2011
    #9
  10. AlexEffe

    AlexEffe Utente Attivo

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    Se le due casse emettono lo stesso suono, per esempio un kick, e voi vi ponete ad una distanza fissa rispetto a loro, la pressione sonora totale sarà di 3dBspl maggiore rispetto la pressione sonora che emette un solo monitor con quel kick, alla stessa distanza, che siano le casse di 10,100,1000,10.000 watt. Chiaramente la potenza in ingresso deve essere sempre la stessa.

    Attenzione poi: non confondete il watt che è una misura riferita alla potenza sonora in termini "elettrici", con la pressione sonora che è "l'aria" che raggiunge le nostre orecchie,misurabile in dBspl! Infatti, uno dei riferimenti tecnici che in genere troviamo tra le specifiche dell'efficienza di una cassa c'è proprio la dicitura: "tot" dBspl con 1 watt ad 1 metro di distanza. L'avete mai letta? Essa significa che se mando elettricamente in ingresso alla cassa 1 watt e mi pongo ad 1 metro di distanza da essa, la cassa emette "tot" dBspl.

    Ad ogni modo conto di ritornare sull'argomento perché ci sono due realtà da capire meglio, che in campo fisico/acustico si intrecciano ed inevitabilmente intrecciano anche i nostri cervelli,se non le conosciamo bene:

    IN CAMPO ACUSTICO
    -Potenza sonora
    -Intensità sonora
    -Pressione sonora

    IN CAMPO ELETTRICO
    -Potenza elettrica
    -Corrente
    -Tenzione elettrica

    Sono campi diversi ma che nel nostro mondo musicale si legano inevitabilmente,e se non vengono bene assimilati generano confusione e false convinzioni,nell'utilizzo dei nostri apparecchi. A tutto ciò aggiungiamo un altro fattore ancora determinante: LO SPAZIO,cioè la distanza fisica che c'è tra il nostro orecchio ed un altoparlante che, diversamente dagli esempi di prima, non è detto sia sempre la stessa...




    Alla prossima
    :coffee:
     
    4 Mag 2011
    #10
  11. Enzo Sanfilippo

    Enzo Sanfilippo Utente Molto Attivo

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    Ciao, scusa se mi permetto una precisazione...
    Bellissimo tutorial, ma sbaglio o, cito testualmente:

    "In poche parole il nostro cervello percepisce il suono cosi: immaginiamo di sentire un suono V, poi immaginiamo di sentirne un altro che ci sembra il doppio piu forte; nella realtà è avvenuto che V è raddoppiato e cioè V x V. "

    V è Raddoppiato, cioè VxV ? è un errore... raddoppiato è V+V, oppure Vx2...
    VxV è V elevato al quadrato, come VxVxV è V elevato al cubo...
    mentre V+V+V è triplicato...

    Quindi al raddoppiare dell'intensità percepita si ha in realtà un quadrato del valore nominale...

    sbaglio ?
    Grazie
    Enzo
     
    Last edited: 16 Feb 2015
    16 Feb 2015
    #11
  12. cavaliereinesistente

    cavaliereinesistente Utente Onorevole Utente VIP

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    Non per autocelebrazione, ma perché penso possa aiutarti a capire meglio un concetto che effettivamente si presta a confondere le idee, ti suggerisco la lettura di questo mio articolo
    ;)
     
    23 Feb 2015
    #12
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