Caratteristiche fondamentali del suono

Se sei desideroso di creare suoni e desideri dedicarti a questa attività, creare vari ambienti audio sotto forma di musica, effetti sonori, contenuti audiovisivi e tutte le possibili implementazioni dell'audio nella vita, desideri diventare un professionista nel sound design o un ingegnere del suono, rivediamo la definizione fondamentale di cosa sia il suono. Questa conoscenza è importante per comprendere le basi e apprendere la tecnica di lavoro con l'audio. Come scultore di questo ambiente speciale, devi conoscere il tuo materiale ed è fondamentale essere in grado di manipolarlo al meglio e dare alla tua idea la forma desiderata.

In senso lato, il suono è un'onda di pressione creata da un oggetto vibrante e diffusa in un mezzo.

Le onde di vibrazione viaggiano attraverso l'aria o qualsiasi mezzo (solido, liquido o gassoso) creando una vibrazione meccanica delle sue particelle.

In senso più soggettivo, il suono è la percezione di queste vibrazioni da parte dei sensi speciali degli animali o degli esseri umani. La varietà dei suoni che sentiamo è determinata dalle diverse caratteristiche dell'onda sonora che li trasporta e dalla combinazione di questi parametri.

Mostra queste caratteristiche fondamentali del suono di seguito su un esempio di una semplice onda sinusoidale:

1. Frequenza, che all'orecchio umano appare come un suono basso o alto

Bassa frequenza (bassi)

Alta frequenza (acuto)

L'onda può produrre molti cicli in un secondo, il numero di questi cicli è chiamato frequenza dell'onda. Poiché l'onda è prodotta da un corpo vibrante, anche il corpo vibrante ha la stessa caratteristica: la frequenza. La frequenza dell'onda sonora è misurata in hertz.

Lo stesso vale per un corpo vibrante. Una vibrazione completa produce un ciclo completo dell'onda. Se al secondo vengono prodotte 50 vibrazioni, possiamo dire che la frequenza di un'onda è di 50 Hz, ovvero 50 cicli al secondo. Ciò significa che 1 Hz è uguale a 1 vibrazione al secondo.

È interessante notare che il passaggio di un'onda attraverso sostanze diverse non influisce né modifica la frequenza dell'onda, che rimane fissa.

La frequenza di un'onda è uguale alla frequenza del corpo vibrante che la produce. Quando le vibrazioni sono veloci, si utilizza un'unità di misura della frequenza più grande chiamata kilohertz (kHz), ovvero 1 kHz = 1000 Hz. Quando si parla di audio, ci si riferisce principalmente a una gamma di frequenze e variazioni che suonano simultaneamente creando la natura del suono, toni diversi, armoniche.

Un orecchio umano sano è in grado di percepire un suono in un intervallo compreso tra 16 Hz e 20 kHz. I suoni con una frequenza inferiore a 20 Hz sono chiamati infrasuoni, mentre quelli con una frequenza superiore al livello di 20 kHz che l'orecchio umano normale è in grado di percepire sono chiamati ultrasuoni.

2. L'ampiezza è un'altra caratteristica di un'onda sonora, che per l'orecchio umano si traduce nel volume. Mentre la frequenza riflette la velocità delle onde, l'ampiezza ne riflette l'altezza (o la bassa). Nella vita quotidiana, il volume di un suono viene misurato in unità chiamate decibel (dB). Più alto è il livello dei decibel, più forte è il rumore.

Bassa ampiezza (basso volume)

Amplitudine alta (volume alto)

La durata del suono è il tempo che il suono impiega per passare da un certo livello di volume iniziale a 0 dB. Quindi, in realtà, è una sequenza di ampiezze di qualsiasi suono dal punto di partenza a 0.

4. Il timbro è una peculiarità del suono stesso, è una qualità del suono. È ciò che rende due strumenti musicali diversi l'uno dall'altro, anche quando ciascuno di essi suona la stessa nota musicale, esattamente allo stesso volume. Con "suonare la stessa nota" intendiamo che gli strumenti hanno lo stesso tono (frequenza) e lo stesso volume. Ricordando nuovamente la frequenza, è necessario aggiungere che essa determina il tono (altezza) di una nota suonata.

Quando la nota viene suonata su qualsiasi strumento, possiamo sentire il tono principale e altri toni sottili che suonano su altre altezze, questi sono gli armonici. Quelli con un'altezza inferiore a quella principale sono chiamati sottotoni, mentre quelli con un'altezza superiore sono chiamati sovratoni. La somma di tutte queste frequenze viene percepita dalle nostre orecchie come il suono di uno strumento particolare.

Quando si parla di sintesi del suono, ovvero la tecnica di generare da zero il suono desiderato, è necessario familiarizzare con le forme d'onda più comuni. Sì, le onde sonore possono assumere varie forme e, poiché il suono è il prodotto di un'onda, la forma d'onda determina il colore, la consistenza e l'armonia del suono prodotto. Il processo di sintesi audio si basa sul conferire a un'onda forme particolari, miscelarla o farla passare attraverso inviluppi, filtri ed effetti. Può trattarsi di un suono completamente nuovo immaginato dal progettista o dal produttore musicale o di qualsiasi suono che desideri riprodurre. A questo scopo è possibile utilizzare hardware o software elettronici. In Amped Studio è possibile scegliere tra diversi sintetizzatori online con cui sperimentare, suonare e creare suoni unici.

1. Onda sinusoidale

La Sin è la forma d'onda più semplice, basilare e pura, occupa solo una frequenza. Tutte le forme d'onda sono costruite a partire da essa.

A volte capita che alcuni sintetizzatori sottrattivi non la contengano come forma d'onda di base, perché occupa solo una frequenza e non soddisfa una condizione sottrattiva, non avendo nulla da sottrarre. Il tipo di onda sinusoidale può essere facilmente creato passando un'onda triangolare.

2. Onda triangolare

Il suono è molto simile a quello sinusoidale, tranne per il fatto che ha alcune frequenze aggiuntive al di sopra di esso. Le frequenze contengono solo armoniche dispari, le stesse che si trovano nell'onda quadra. Ciò significa che hanno la nota fondamentale, la terza armonica, la quinta armonica, la settima armonica e così via. Queste armoniche "si attenuano" man mano che ci si allontana dalla frequenza fondamentale. Ma la differenza tra un'onda triangolare e un'onda quadra è che le armoniche diminuiscono più rapidamente rispetto a quelle di un'onda quadra.

3. Onda quadra

Chiamata anche forma d'onda a impulsi, poiché può essere controllata da qualcosa chiamato modulazione di larghezza di impulso. La modulazione di larghezza di impulso (o PWM) controlla la spaziatura dei "quadrati".

Sono simili a un'onda triangolare. Sono costituite e contengono solo armoniche dispari (3°, 5°, 7°, ecc.), ma con armoniche superiori che durano molto più a lungo rispetto a quelle di un triangolo.

4. Onda a dente di sega

Come si può vedere dall'immagine, è in parte simile a un'onda quadra, ma è composta sia da armoniche pari che dispari. Essendo ricca di armoniche, l'onda a dente di sega è la forma d'onda più comune e ampiamente utilizzata. Molti suoni sono creati sulla base di questa forma d'onda.

1. Onda di rumore

Tutti hanno sentito il suono di una TV o di una radio che non è stata sintonizzata, che suona come "Shshshsh". Questo è esattamente il suono della forma d'onda del rumore. Questo perché molte frequenze completamente casuali sono distribuite su tutta la lunghezza d'onda. Il rumore è ampiamente utilizzato dai sound designer per creare qualsiasi cosa, da applausi, sweep, hi-hat, aggiungere alti ai sintetizzatori e molto altro ancora.

Come diciamo sempre, è importante sperimentare. È possibile utilizzare qualsiasi forma d'onda per creare qualsiasi tipo di suono, a seconda della propria idea e dell'immagine audio. L'uso generale può essere il seguente:

• Lead: quadrato, sega;
• Pad: quadrato, sega;
• Bassi: triangolare, quadrata, a dente di sega;
• Sub-bassi: sinusoidale, triangolare.

Una verità fondamentale sul suono è che esistono solo due variabili: il tempo e lo spostamento delle particelle. Possiamo creare qualsiasi suono immaginabile semplicemente spostando le molecole d'aria nella giusta quantità al momento giusto. Il software del sintetizzatore utilizza metodi matematici appropriati per produrre lo spostamento giusto al momento giusto, in modo da darci sia le armoniche associate a determinate forme d'onda sia le onde aggiuntive necessarie per formare gli accordi.

Descrivere un suono e occuparsi della sintesi è essenziale anche per esaminare proprietà della forma d'onda come l'inviluppo di fase (ADSR).

Fase

Come accennato in precedenza, le forme d'onda audio sono cicliche, ovvero procedono attraverso cicli o ripetizioni regolari. La fase è la quantità di offset applicata a un'onda, misurata in gradi, ed è definita come la distanza percorsa da una data forma d'onda lungo il suo ciclo.

Quando si mixano due forme d'onda, se queste forme d'onda sono "sfasate" o ritardate l'una rispetto all'altra, si verificherà una certa cancellazione nell'audio risultante. L'entità della cancellazione e le frequenze alle quali si verifica dipendono dalle forme d'onda coinvolte e dalla loro sfasatura (due forme d'onda identiche, sfasate di 180 gradi, si cancelleranno completamente).

Forme d'onda della stessa forma sinusoidale sfasate di 90 gradi: il volume risultante sarà cancellato al 50%.

Forme d'onda della stessa forma sinusoidale sfasate di 180 gradi: di conseguenza non sentiremo alcun suono, il volume sarà completamente cancellato.

L'inviluppo determina il comportamento di un suono nel tempo. Comprende 4 caratteristiche separate di un suono (ADSR).

ADSR sta per Attack, Decay, Sustain e Release. Questi parametri dell'inviluppo (ADSR) ci consentono di controllare l'ampiezza della nostra forma d'onda nel tempo.

Se utilizzi un sintetizzatore VOLT di Amped Studio, puoi vedere una sezione Envelope che ti consente di manipolare i parametri ADSR e sintetizzare il tuo suono personalizzato. Diamo un'occhiata veloce.

A – Attacco

Quando si preme una nota sul sintetizzatore, la prima fase che viene attivata è l'Attacco. La sezione Attacco ci mostra quanto tempo impiega un suono a raggiungere il suo livello di volume massimo quando si preme un tasto.

Ecco un esempio di impostazione di un suono con un attacco breve. Quando si preme il tasto, si sente immediatamente il suono, il che significa che l'attacco è a 0.

Di seguito è riportato un esempio di attacco lungo. Quando si preme un tasto, il suono impiega 33 ms per raggiungere il volume massimo. L'attacco è impostato su 33 ms.

Le tre proprietà successive, Decay, Sustain e Release, vengono attivate allo stesso modo e contrassegnate sull'interfaccia del sintetizzatore rispettivamente con D, S e R.

D-Decay

Una volta completata la fase della sezione Attack, si passa al Decay. Nella sezione Decay il volume del suono diminuisce fino al livello di Sustain per un certo periodo, quindi in realtà il decay è responsabile della durata della diminuzione.

S-Sustain

Il livello al quale il suono rimarrà mentre si tiene premuto un tasto dopo che ha superato la fase di Decay.

R-Release

Il Release è il tempo necessario affinché il volume del suono diminuisca fino al silenzio completo. È la fase finale dell'Envelope. Questa fase si attiva quando rilasciamo il tasto.

Il Release deriva dal Sustain: se non c'è Sustain, non c'è Release. Controllando l'Attack, il Decay, il Sustain e il Release di una forma d'onda, è possibile modificarne realmente il timbro.

Ecco una recensione più dettagliata del sintetizzatore online VOLT, comodo ed efficace da usare per realizzare le tue idee audio.

In conclusione

Un suono è una forma di energia e informazione. Lavorare con il suono significa lavorare in modo sottile con energia sottile. Queste vibrazioni sono essenziali per gli esseri umani. Il suono giusto alla persona giusta al momento giusto può essere uno strumento di comunicazione molto potente e la comunicazione audio a volte è più efficace della comunicazione visiva. La conoscenza del suono è fondamentale per musicisti, sound designer e tecnici del suono.