Distorsione aurale

di Mario Bon

22 settembre 2015, 26 aprile 2017

 

L’apparato uditivo non è lineare. Una parte di distorsione viene prodotta nel cervello (intermodulazione, terzo suono del Tartini) e una parte viene prodotta dall’orecchio (armonica e di intermodulazione) che aumenta con il livello della pressione acustica.

Le sorgenti naturali non producono distorsione (nemmeno il martello pneumatico..è quello che è). L’apparato uditivosi è formato quando gli strumenti di riproduzione non esistevano e, riconoscendo la propria distorsione, ha imparato a compensarla. Oggi, che il suono può essere registrato e riprodotto, l’apparato uditivo non distingue la distorsione prodotta dal sistema di riproduzione dalla distorsione aurale che esso stesso produce. Quindi il cervello attribuisce all’apparato uditivo tutta la distorsione che percepisce nel segnale sonoro e la associa ad livello sonoro più elevata (e questo è un effetto psicoacustico del primo ordine).

 

Quindi il cervello associa un tasso di distorsione che aumenta con il livello dello stimolo acustico ad un maggiore livello sonoro. Questo avviene quando la distorsione aumenta gradatamente nel modo tipico degli altoparlanti e degli amplificatori a valvole.

 

Il clipping di un amplificatore allo stato solido produce un brusco aumento della distorsione che passa da un valore anche non udibile a tassi a due cifre e viene percepita dall’apparato uditivo in modo molto diverso e poco  tollerato.

 

Con un amplificatore a valvole il tasso di distorsione aumenta con il livello del segnale. Il cervello non sa che la distorsione è prodotta dall’amplificatore e crede che sia prodotta dall’orecchio quindi la “compensa”  autoconvincendosi che sta  percependo un suono di livello più elevato. Da questo punto di vista sembrerebbe più conveniente produrre amplificatori a valvole (che comprimono e distorcono) piuttosto che amplificatori lineari: la distorsione fa apparire il suono più intenso. 

 

La distorsione aurale costringe ad introdurre la “distorsione di forma” e a valutare in modo diverso la distorsione generata da un amplificatore a valvole da quella generata da un amplificatore allo stato solido.

A causa della distorsione aurale gli amplificatori a valvole sembrano essere più potenti di quello che sono.

La distorsione aurale è descritta da Olson.

 

Distorsione aurale (approfondimento) 

La distorsione aurale nasce nelle coclea ed è nota dal 1924. Studi successivi hanno confermato il fenomeno che è stato misurato sfruttando, con precisione, i battimenti.

  

Nota:  ragionando per logica si deduce che la compressione tollerabile in un segnale musicale è dello stesso ordine di grandezza della compressione operata dallo stapedio. A fronte di un segnale intenso che la compressione avviene “esternamente” all’orecchio lo stapedio non deve intervenire (o interviene meno) la sensibilità rimane più alta.

 

 

Frequenza delle armoniche autogenerate (distorsione) in funzione del livello del suono percepito (fino alla quinta armonica

Livello del armoniche autogenerate in funzione del livello del suono percepito (dino alla nona armonica.

 

La seconda armonica di un tono a 1kHz sta 50dB sopra alla soglia di udibilità.

 

Nel 1967 Olson ha misurato le prime 8 armoniche su una vasta gamma di livelli SPL (vds figura).

 

Si noti che l'orecchio crea livelli significativi della seconda armonica, quasi il 10% della fondamentale, per i livelli di pressione sonora (SPL) di 90 dBA e oltre.

 

Il grafico riporta l’energia di ciascuna armonica quindi l’1% si trova a –20 dB anziché a –40 come di norma.

 

Olsen, Harry F. “Music, Physics and Engineering”

Dover Publications, Inc. N.Y., 2nd ed. : 1967.

 

 

I dati vengono dalla tesi di leurea A NEW METHODOLOGY FOR AUDIO FREQUENCY POWER AMPLIFIER TESTING BASED ON PSYCHOACOUSTIC DATA THAT BETTER CORRELATES WITH SOUND QUALITY di Daniel H. Cheever (2001)

 

Il livello del armoniche oltre il terzo ordine rimane sotto allo 0.1% fino a pressioni di 120 dBA (prossime alla soglia del dolore.

 

Ing. Renato Giussani sulla distorsione aurale:

“Chi tiene conto, ad esempio, del fatto che spesso un rapido aumento della distorsione con il livello d’ascolto viene interpretata dal nostro sistema uditivo come distorsione dell’orecchio stesso, che come tale la giudica causata da un aumento di livello superiore al reale? In questo caso (che vi ho evidenziato solo come esempio di quali e quante possano essere le situazioni di funzionamento dei nostri apparecchi realmente fuorvianti rispetto ai rispettivi giudizi d’ascolto) l’ascoltatore potrà molo facilmente attribuire a quell’amplificatore la capacità di riprodurre il programma musicale in oggetto con una “capacità dinamica” superiore… “(Giussani)