Ingegneria del suono – L’orecchio umano
Estratti da Corso Audio Multimediale by Marco Sacco
2.2. L’orecchio umano
L’orecchio umano agisce da trasduttore nel trasformare energia acustica, prima in energia meccanica
e successivamente in energia elettrica. Una volta che l’energia è stata convertita dalla forma
meccanica a quella elettrica dall’orecchio, gli impulsi elettrici arrivano al cervello attraverso
delle terminazioni nervose. Qui vengono elaborati permettendo la percezione del suono e, dulcis in
fundo, l’ascolto della musica. L’apparato uditivo è composto da tre sezioni: l’orecchio esterno,
l’orecchio medio e l’orecchio interno.
L’analisi del funzionamento di queste tre sezioni ci permetterà di capire il meccanismo di
percezione del suono e saremo in grado di individuare quali parametri modificare sul suono che
stiamo trattando per ottenere il risultato che vogliamo. A questo proposito consideriamo la
situazione seguente.
Supponiamo di eseguire un missaggio in cui è presente un flautino che ogni tanto fa capolino tra gli
altri strumenti. Se vogliamo che sia una presenza eterea, avvolgente, indefinita, possiamo
intervenire sul suono tagliandone le alte frequenze. Vedremo tra un momento che uno dei fattori più
rilevanti per individuare la direzione di un suono è il suo contenuto di alte frequenze. Tradotto
significa che riusciamo più facilmente ad individuare la direzione di un suono con un elevato
contenuto di alte frequenze rispetto ad uno contenente solo basse frequenze. Dunque, se vogliamo che
il flautino sia ben presente anche se lontano per esempio sulla destra del nostro mix, metteremo il
pan-pot a destra e accentueremo le alte frequenze (facendo naturalmente attenzione a non snaturare
la natura del suono…).
2.2.1. Orecchio esterno
Il primo organo che il suono incontra quando raggiunge l’orecchio è il padiglione auricolare. Questo
offre una vasta superficie al fronte sonoro e permette di raccogliere un’ampia porzione del fronte
d’onda. Per ottenere una superficie più ampia si portando le mani alle orecchie come viene istintivo
fare quando si ascolta un suono molto debole. Il suono viene riflesso dal padiglione auricolare e
concentrato verso il condotto uditivo la cui lunghezza è mediamente pari a 3 cm.
Questo significa che quando un gruppo di frequenze di valore intorno a 3KHz arrivano all’orecchio,
il canale uditivo entra in risonanza e dunque quelle frequenze subiscono una naturale
amplificazione. Vedremo in quanti casi viene sfruttata questa grandezza in campo audio e allora
sarete contenti di aver superato anche questo ostacolo per arrivare alla conoscenza di questo
piccolo ma fondamentale valore.
2.2.2. Orecchio medio
Il condotto uditivo termina su una membrana, il timpano, che vibra in accordo con il suono che ha
raggiunto l’orecchio. Alla parte opposta del timpano sono collegati tre ossicini chiamati: martello,
incudine e staffa. Questi hanno la funzione di amplificare la vibrazione del timpano e
ritrasmetterla alla coclea, un ulteriore osso la cui funzione verrà spiegata tra un momento. Questa
amplificazione si rende necessaria in quanto mentre il timpano è una membrana molto leggera sospesa
in aria, la coclea è riempita con un fluido denso e dunque molto più difficile da mettere in
vibrazione. I tre ossicini sono tenuti insieme da una serie di piccoli legamenti che hanno
l’ulteriore funzione di impedire che seguano una vibrazione molto ampia con il rischio di rimanere
danneggiati nel caso in cui l’orecchio venga sottoposto ad una pressione sonora troppo elevata.
Un’apertura all’interno dell’orecchio medio porta alla cosiddetta tuba di Eustachio che consiste di
un canale che conduce verso la cavità orale. La sua funzione è quella di dare uno sfogo verso
l’esterno in modo da equilibrare la pressione atmosferica ai due lati del timpano (ecco perché
sott’acqua è possibile compensare la pressione esterna, che aumenta con la profondità, aumentando la
pressione interna tappando il naso e soffiandoci dentro).
2.2.3. Orecchio interno
Questa sezione dell’orecchio è effettua la conversione dell’energia meccanica in impulsi elettrici
da inviare al cervello per l’elaborazione del suono. L’ultimo dei tre ossicini di cui sopra, la
staffa, è in contatto con la coclea attraverso una membrana che viene chiamata finestra ovale. La
coclea è un osso a forma di chiocciola contenente del fluido (è dotata di tre piccoli canali
circolari orientati secondo le tre direzioni dello spazio che vengono utilizzati dal cervello per la
percezione dell’equilibrio). Il fluido riceve la vibrazione dalla staffa attraverso la finestra
ovale e la trasporta al suo interno dove è presente il vero organo deputato alla conversione
dell’energia meccanica in energia elettrica: l’organo del Corti. All’interno dell’organo del Corti
troviamo la membrana basilare che ospita una popolazione di ciglia, circa 4000, che vibrano in
accordo con la vibrazione del fluido. Ogni gruppo di ciglia è collegato ad una terminazione nervosa
in grado di convertire la vibrazione ricevuta dal fluido in impulsi elettrici da inviare al cervello
per essere elaborati e percepiti come suoni. Il motivo per cui l’orecchio umano percepisce le
frequenze in modo logaritmico deriva dalla composizione della membrana basilare. I gruppi di ciglia,
chiamati bande critiche, infatti sono ognuno sensibili ad una finestra di ampiezza 1/3 di ottava
dello spettro di frequenza. In altre parole la membrana basilare è suddivisa in settori ognuno
sensibile ad una determinata banda di frequenza ognuna di ampiezza pari a 1/3 di ottava e si
comporta come un analizzatore di spettro. Ogni volta che il suono aumenta di un’ottava, viene
eccitata una parte della membrana sempre equidistante dalla precedente riproducendo così un
comportamento di tipo logaritmico.
(C) 2001-2005 by Marco Sacco
da audiosonica.com
Approfondimento sul sito www.sublimen.com
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