riferimenti storici, evoluzione tecnologica, applicazioni e

CONSERVATORIO DI MUSICA “G. VERDI” – COMO
Corso di diploma accademico di primo livello in discipline musicali
Musica elettronica e tecnologie del suono
CONDUZIONE OSSEA: RIFERIMENTI STORICI, EVOLUZIONE
TECNOLOGICA, APPLICAZIONI E LIMITI
Relatore:
Maestro Andrea VIGANI
Tesi finale di:
Elena Passarelli
Matricola 3391
Anno accademico 2015/2016
1
2
“Si può fare!”
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Abstract
Questo elaborato presenta il lavoro di studio e ricerca svolto sul tema della conduzione
ossea e delle possibilità di trasmissione sonora attraverso il corpo umano.
L’obiettivo è di aprire nuovi possibili scenari nel campo della diffusione sonora ponendo
una particolare attenzione alle differenze percettive rispetto ai sistemi di diffusione
classici e conseguentemente evidenziare i possibili vantaggi e i rispettivi limiti.
Successivamente, sono state studiate le possibili applicazioni di questa tecnologia sia in
campo artistico che in ambiti di uso quotidiano, valutando sia le opzioni già esistenti che
formulando nuove proposte.
Nello specifico, come parte di questa tesi, è stata realizzata un’installazione artistica che
sfrutta la conduzione ossea e le sue particolari caratteristiche.
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Indice
1. Introduzione………………………………………….……………………………… 8
2. Funzionamento………………………………………………………………….….. 10
2.1 Struttura dell’orecchio umano…………….….……………………………. 10
2.2 Funzionamento dell’orecchio………………….………………………….. 11
2.3 Conduzione ossea: funzionamento…………………………………….….. 12
3. Introduzione storica…………………………………………………………….…... 14
3.1 Storia della conduzione ossea: Beethoven…….…………………………... 14
3.2 Hugo Gernsback e le sue invenzioni………….…………………………… 14
3.3 La conduzione ossea ai nostri giorni………….…………………………… 17
3.3.1 Ambito medico………………………………………………….. 18
3.3.2 Ambito commerciale………………….…………………………. 21
3.3.3 Bone conduction anti-pollution mask…..………………………... 23
3.3.4 Google Glass…………………………….………………………. 24
3.3.5 Buhel Soundglasses……………………………………………... 27
4. Progetto…………………………………………………………………………….. 29
4.1 Materiale utilizzato………………………………….…………………….. 29
4.2 Composizione e diagramma del circuito……………..……………………. 30
5
4.2.1 Trasduttore a conduzione ossea……………..…………………… 31
4.2.2 Scheda audio stereo………………………….…………………... 33
4.3 Difficoltà iniziali……………………………………….………………….. 34
5. Test……………………………………………………………….………………… 39
5.1 Tipologia di test svolto………………………………….…………………. 40
5.2 Risultati ottenuti…………………………………………………………... 42
5.3 Considerazioni…………………………………………….………………. 50
5.3.1 Considerazioni preliminari……………………………………… 50
5.3.2 Casi particolari…………………………………….…………….. 51
5.3.3 Risultati dei test…………………………………….……………. 52
6. Struttura e realizzazione pratica del progetto…………………………..…………… 54
6.0.1 Materiale utilizzato………………………………….…………... 54
6.1 Descrizione generale………………………………………….…………… 54
6.2 Realizzazione………………………………………………….…………... 55
6.2.1 Scelta dei brani………………………………………...………… 60
6.2.2 Interazione con il device………………………………..………... 62
6.2.3 Parallelismo con Imaginary Landscape n°5 di John Cage…..…… 65
6.3 Considerazioni……………………………………………………….……. 68
6
6.3.1 Considerazioni in fase di sviluppo…………………………..…… 68
6.3.2 Considerazioni finali……………………………………….……. 69
7. Proposte per sviluppi futuri……………………………………………………...….. 71
7.1 Proposte artistiche……………………………………………………….… 71
7.2 Proposte commerciali……………………………………………………... 72
8. Conclusioni………………………………………………………………………… 74
9. Ringraziamenti……………………………………………………………………... 76
10. Riferimenti………………………………………………………………………... 77
10.1 Bibliografia………………………………………………………………. 77
10.2 Sitografia………………………………………………………………… 78
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1. Introduzione
Il seguente elaborato di tesi nasce dalla personale curiosità di trovare sempre
un’alternativa a quanto c’è di standard e canonizzato nella vita di tutti i giorni, partendo
dalla base di questi tre anni di corso di studi mi sono soffermata su quello che è il punto
chiave di tutto il lavoro che è stato fatto: il suono.
Il suono, o meglio, la percezione che noi abbiamo di un evento sonoro è data dalla
risposta che il nostro orecchio dà a un determinato stimolo.
Nel corso degli studi abbiamo più volte approfondito il funzionamento dell’orecchio
umano e come la sua conformazione determini inevitabilmente il modo in cui noi
recepiamo i suoni e i rumori che ci circondano.
L’alternativa che voglio presentare in questo lavoro è appunto la conduzione ossea,
ovvero la possibilità di sentire i suoni senza la totale necessità di farlo tramite le orecchie.
Per sviluppare un discorso completo che permetta di capire in pieno l’argomento e le sue
implicazioni, ho ritenuto necessario approfondire in primo luogo la struttura fisica
dell’orecchio umano e come questa permetta il funzionamento della conduzione ossea.
È necessario, infatti, avere ben presente la struttura interna dell’orecchio, con le divisioni
tra orecchio esterno, orecchio medio ed orecchio interno, per comprendere come e perché
la conduzione ossea dipenda strettamente solo dall’orecchio interno e da parte
dell’orecchio medio.
Il passo successivo che ho ritenuto di dover fare prima di applicarmi nella ricerca di un
possibile utilizzo in ambito musicale o artistico è stato un approfondimento di carattere
storico. La conduzione ossea, infatti, nonostante stia vivendo un momento di particolare
interesse proprio in questi ultimi anni è un fenomeno conosciuto all’uomo da molto
tempo, ne è l’esempio maggiore l’uso che ne fece Beethoven nei primi dell’800 per
superare gli ostacoli della sua sordità.
Il terzo passaggio ha comportato uno studio statistico per valutare quanto il fenomeno
percettivo vari a seconda dell’ascoltatore, dell’ambiente o di altri fattori esterni. Il
campione analizzato vuole essere il più omogeneo possibile nonostante le dimensioni
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ridotte, così da mantenere una valenza generica e garantire la significatività delle
considerazioni derivate.
Sulla base di quando appreso e analizzato ho poi applicato la conduzione ossea a un
progetto di tipo installativo volto sia a mostrare la versatilità di questa tecnologia sia a
presentare come possa essere utilizzata in ambito artistico sfruttando l’effetto d’impatto
che ha sulle persone.
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2. Funzionamento
2.1 Struttura dell’orecchio umano
L’orecchio umano può essere diviso in tre parti: orecchio esterno, orecchio medio e
orecchio interno.
L’orecchio esterno e l’orecchio medio svolgono la funzione uditiva, ovvero la ricezione
vera e propria dei suoni e dei rumori che ci circondano, l’orecchio interno quella
vestibolare, che comporta la trasmissione nervosa dello stimolo al cervello.
L’orecchio esterno è composto da padiglione auricolare e condotto uditivo esterno fino
al timpano. Le sue funzioni principali sono di protezione delle parti più interne e delicate,
di amplificazione delle vibrazioni che raggiungono il nostro orecchio e di localizzazione
della sorgente sonora. Il padiglione auricolare funziona come una sorta di parabola che,
oltre a proteggere dagli urti, capta le onde sonore e le indirizza verso il condotto uditivo
che le raccoglie e convoglia verso il timpano.
L’orecchio medio è una cavità posta tra l’orecchio esterno e quello interno, prosegue dal
timpano e comprende, oltre a quest’ultimo, la finestra ovale e l’insieme di tre ossicini:
l’incudine, il martello e la staffa. Qui le vibrazioni trasmesse dalle onde sonore attraverso
l’aria vengono trasformate dal timpano in vibrazioni meccaniche trasmesse poi,
attraverso la catena degli ossicini, fino alla coclea.
Il cavo del timpano, inoltre, è collegato attraverso la tromba di Eustachio alla faringe per
garantire una pressione costante dell’aria e, conseguentemente, il corretto funzionamento
della membrana timpanica.
L’orecchio interno comprende i canali semicircolari, la coclea, il nervo acustico e la
tromba di Eustachio. Arrivato a questo punto, il suono originale passa da vibrazione
meccanica a impulso nervoso. Questa parte dell’orecchio ricopre quindi un ruolo di
trasduzione e distribuzione oltre ad eseguire un altrettanto importante compito di
filtraggio.
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Figura 1 ORECCHIO UMANO anatomia e struttura.
2.2 Funzionamento dell’orecchio
Una volta compresa questa divisione possiamo vedere nello specifico come funziona il
nostro orecchio.
Generalmente, quando sentiamo un suono, le onde sonore che lo costituiscono vengono
captate dal nostro orecchio tramite il padiglione auricolare e convogliate verso il
timpano. Una volta raggiunto la loro vibrazione mette in movimento la membrana
timpanica che le trasforma in vibrazioni meccaniche. Il timpano è una membrana molto
particolare, ha una forma a imbuto ellittico con una concavità laterale e una convessità
mediale e relativamente all’anatomia umana ha spessore di circa 0,1 mm e occupa una
superficie di circa 85 mm2. La sua funzione è importantissima in quanto svolge il ruolo
di congiunzione tra l’orecchio esterno e la catena degli ossicini.
11
Il martello, l’incudine e la staffa sono quindi incaricati di trasmettere le vibrazioni dal
timpano alla coclea, compito che svolgono come una vera e propria concatenazione di
trasmettitori.
Il collegamento tra la staffa e la coclea avviene attraverso la finestra ovale, un’altra
membrana simile al timpano ma grande circa un ventesimo, che trasmette le vibrazioni
ricevute al liquido presente all’interno dei labirinti. Questi liquidi sono incomprimibili e,
pertanto, il loro movimento deve essere bilanciato per evitare lesioni o danneggiamenti
della coclea stessa. Questo compito è svolto dalla finestra rotonda, una terza membrana
che permette la circolazione dei liquidi all’interno della coclea. Un mancato o
insufficiente sviluppo della finestra rotonda può comportare uno spostamento dei liquidi
incomprimibili verso la coclea nei momenti di vibrazione della staffa, portando problemi
di ipoacusia o, nei casi più gravi, alla totale perdita dell’udito.
Per come è strutturato, il nostro apparato uditivo ci permette di fare molto di più che
semplicemente sentire un suono. Infatti ne percepiamo l’intensità, la provenienza, se la
sorgente è ferma o in movimento e tutta una serie di informazioni aggiuntive derivanti
da secoli di evoluzione e necessità di sopravvivenza. Con la conduzione ossea questo
non può avvenire in quanto il suono che sentiamo non compie il normale passaggio
attraverso orecchio esterno e orecchio medio, evitando così il passaggio di localizzazione
della sorgente e amplificazione compiuti dal padiglione auricolare.
2.3 Conduzione ossea: funzionamento
Il discorso introduttivo fatto sulla struttura dell’orecchie permette di capire meglio e più
facilmente in che modo funziona la conduzione ossea.
Il principio di funzionamento si basa sulla capacità dell’orecchio interno di recepire le
vibrazioni anche quando queste non gli giungono tramite il timpano.
L’esempio più immediato che è possibile fare per dimostrare quanto questo fenomeno
accada regolarmente è notare come la nostra voce ci appaia sempre diversa quando ci
ascoltiamo tramite una registrazione. Questo accade perché mentre parliamo parte delle
onde sonore vengono automaticamente trasmesse alle nostre orecchie tramite le ossa del
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cranio che conducono le basse frequenze meglio di quanto non avvenga nell’aria con il
risultato che la nostra voce ci risulta sempre più acuta quando è registrata.
I dispositivi utilizzati per la diffusione a conduzione ossea sono dei semplici trasduttori
che riproducono un segnale come vibrazione elettromeccanica, il contatto con le ossa del
cranio è ciò che permette alle vibrazioni di giungere al nostro orecchio interno e, tramite
il nervo acustico, di arrivare al cervello. Le vibrazioni così trasmesse si sostituiscono a
quelle vibrazioni meccaniche prodotte dal timpano e trasferite dagli ossicini alla coclea,
venendo recepite direttamente da quest’ultima.
Il risultato ottenuto equivale, a livello sensoriale e di ricezione da parte del nostro
cervello, ad un normale ascolto, come se il suono fosse veramente percepito dalle
orecchie invece che trasmesso attraverso la struttura cranica, sfruttando così una sorta di
inganno percettivo.
Per il buon funzionamento della conduzione ossea è quindi ideale che la vibrazione venga
trasmessa con un contatto diretto sulla struttura ossea. Applicare un conduttore a
conduzione ossea a tessuti molli o parti cartilaginee, come guance o naso, ne
vanificherebbe il funzionamento, mentre sono posizionamenti ideali quelli sull’osso
temporale, su quello mascellare e in zona frontale.
La zona occipitale e quella parietale, sebbene funzionali allo scopo, risultano scomode
per via della presenza dei capelli, sono quindi adatte per persone con capelli molto corti
o calve, ma sconsigliabili in caso di capelli lunghi.
A livello percettivo, la conduzione ossea presenta come svantaggio il crosstalk tra i canali
stereo, ovvero un’interferenza reciproca tra un canale e l’altro. Il crosstalk, è un effetto
per il quale il segnale trasmesso su un determinato canale è disturbato da accoppiamenti
indesiderati con altri canali. In questo caso il crosstalk avviene tra canali stereo, e quindi
la sovrapposizione causa la perdita di parte delle differenze che sono proprie della
stereofonia di un segnale. Questo effetto non è però considerato rilevante per la
localizzazione delle sorgenti sonore.
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3. Introduzione storica
3.1 Storia della conduzione ossea: Beethoven
Oltre alla normale condizione in cui si verifica la conduzione ossea per cui noi ne
facciamo inconsciamente uso dall’inizio dei secoli c’è un momento nella storia
dell’uomo in cui questo particolare fenomeno, per quanto naturale sia, trova una risposta
e comincia ad essere utilizzato come elemento aggiuntivo, un arricchimento, della vita
di tutti i giorni.
Il primo caso documentato in cui questo avvenne fu a cavallo tra la fine del ‘700 e i primi
anni del 1800. Beethoven, uno dei più influenti compositori dell’epoca e non solo,
cominciò ben prima dei trent’anni a soffrire di ipoacusia. Questa condizione, come si può
ben immaginare, è fortemente limitante per un compositore ma egli continuò la sua
produzione musicale per anni, anche dopo aver completamente perso l’udito. Questo fu
possibile grazie, appunto, alla conduzione ossea.
Beethoven, infatti, fu il primo a capire e sfruttare questo fenomeno. Il compositore era
solito legare una bacchetta di legno al pianoforte e mordere l’altro capo con i denti.
Questo permetteva alle vibrazioni di propagarsi dal pianoforte fino alle ossa del cranio
e, di conseguenza, gli permettevano di sentire.
3.2 Hugo Gernsback e le sue invenzioni
Dopo Beethoven bisogna aspettare il 1923 per avere il primo prototipo di prodotto
commerciale che sfrutta la conduzione ossea. Si tratta dell’Osophone di Hugo
Gernsback, un dispositivo che permetteva di riprodurre segnali acustici e trasmetterli
all’ascoltatore attraverso i denti. L’oggetto era pensato come apparecchio acustico e
veniva presentato dal suo inventore come un’innovazione utile nel campo degli apparati
di ausilio per non udenti, tanto da lodarne in primo luogo le discrete dimensioni che
evitavano attenzioni indesiderate.
L’Osophone era composto da un microfono o da un oggetto alternativo fonosensibile che
trasmetteva il segnale a un trasduttore elettromagnetico. A quest’ultimo erano collegati
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due piccoli morsetti sporgenti, di materiale sufficientemente rigido da trasmettere al
meglio le vibrazioni, che andavano posti tra l’arcata dentale superiore e quella inferiore.
Figura 2 OSOPHONE schema tecnico dell'Osophone di Hugo Gernsback.
Dopo l’Osophone, Gernsback ripropone nel 1934 un altro dispositivo chiamato questa
volta “Phonosone” pensato per permettere a persone prossime alla sordità di ascoltare
la radio. Nel numero di marzo del 1934 nella sua rivista “Radio-Craft” Gernsback spiega
in modo dettagliato come creare, utilizzando una radio e un trasduttore corretto, un
dispositivo indossabile per consentire a persone deboli di udito di godere dell’esperienza
di quella che era la novità dell’epoca, la radio.
Il Phonosone veniva introdotto come l’evoluzione dell’Osophone. Gernsback, infatti,
aveva col tempo riconosciuto che, per quanto la sua prima invenzione fosse stata pioniere
di tutta una gamma di prodotti per non udenti, presentava tuttavia molti limiti. Prima fra
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tutti la scomodità, non era infatti pensabile che qualcuno potesse mordere il trasduttore
per più di una decina di minuti senza stancarsi. Come seconda cosa per permettere un
ascolto soddisfacente tutti gli apparecchi a conduzione ossea dell’epoca avevano bisogno
di molta potenza per amplificare il segnale e l’aggiunta di una batteria portatile risolveva
solo parzialmente il problema. Come terza cosa, come detto, Gernsback voleva
permettere a tutti di sentire la radio, e la musica, occupando una fascia di frequenze molto
più ampia del parlato, richiedeva conseguentemente ancora più energia.
Nell’articolo in cui Gernsback spiega dettagliatamente come costruire il proprio
Phonosone autonomamente partendo da un paio di cuffie, il primo punto che sottolinea
è come questo oggetto possa funzionare solo per persone con danni all’orecchio esterno
o medio ma che abbiano ancora intatta la capacità trasmissiva del nervo acustico.
Figura 3 PHONOSONE diagramma del circuito da realizzare per la creazione di un Phonosone.
La descrizione illustra passo-passo tutti i passaggi da compiere partendo da una coppia
di cuffie Baldwin con diaframma in mica, specificando che la scelta di questo specifico
prodotto era dovuta allo speciale ancoraggio del diaframma all’armatura che le rendeva
ideali per la trasformazione. Solo la parte centrale del diaframma doveva entrare in
contatto con la pelle, aumentare la superficie di appoggio all’intero diaframma avrebbe
infatti comportato un’eccessiva perdita di potenza vanificando la vibrazione. Il
trasduttore modificato veniva poi collegato direttamente a una radio e legato con una
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fascia o in posizione frontale o dietro l’orecchio, con alcune differenze di ascolto per le
quali l’ascoltatore poteva indipendentemente scegliere un metodo o l’altro secondo le
proprie preferenze.
Figura 4 COPERTINA della rivista RADIO-CRAFT del marzo del 1934.
3.3 La conduzione ossea ai nostri giorni
Dopo le invenzioni e le proposte di Gernsback la conduzione ossea è stata studiata e
implementata fino ai nostri giorni percorrendo due filoni paralleli: da un lato la
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ritroviamo come tecnologia ampiamente utilizzata in ambito medico per migliorare le
condizioni di vita di pazienti con problemi di udito parziali o sordità totale, dall’altro
viene impiegata a livello commerciale nella produzione di cuffie e apparati per sportivi.
Di questi due filoni il primo è decisamente quello più attivo e produttivo, probabilmente
spinto dai risultati di una ricerca che ha come obiettivo quello di migliorare la
quotidianità di chi affronta ogni giorno i limiti imposti da problemi uditivi di varia natura.
Il secondo, invece, è un campo applicativo relativamente nuovo, con la comparsa delle
prime cuffie in Italia nel 2014, e per questo motivo al momento meno sviluppato.
È possibile considerare, in effetti, la diffusione commerciale di questa tecnologia come
una diretta derivazione delle applicazioni in campo medico e delle protesi acustiche. La
conduzione ossea è stata appunto studiata e sperimentata per superare i limiti clinici delle
normali protesi uditive, riconoscendo nel suo funzionamento un’alternativa che
coinvolge parti differenti dell’orecchio e, per questo motivo, permette di aggirare
numerosi ostacoli. La derivazione commerciale si è sviluppata successivamente, in parte
in oggetti che promettono avanguardia tecnologica e innovazione, in parte in seguito agli
sviluppi in campo medico che hanno permesso la produzione di trasduttori a conduzione
ossea sempre più piccoli e integrati che fossero facilmente assemblabili in oggetti di vario
tipo e di forme differenti e spesso di uso comune.
3.3.1 Ambito medico
Gli impianti a conduzione ossea sono ampiamente utilizzati per pazienti affetti da
ipoacusia dovuta a perdita uditiva trasmissiva, sordità neurosensoriale monolaterale
(sordità totale solo in un orecchio) o perdita uditiva mista1. Vengono preferiti anche da
coloro che necessitano di mantenere libero il canale uditivo, per motivazioni mediche,
come l’impossibilità di tollerare elementi estranei per via di infezioni croniche, o
personali/professionali, fanno parte di questo gruppo ad esempio i musicisti o i medici e,
in generale, tutti coloro che hanno necessità di ascoltare le armoniche libere e non distorte
1
PERDITA UDITIVA MISTA: Combinazione di perdita trasmissiva e neurosensoriale, comporta un
danneggiamento di ogni parte dell’orecchio, interno, medio ed esterno.
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dall’occlusione del canale uditivo. Più in generale, questo tipo di impianto è preferibile
da chi fa affidamento su un sistema in grado di rendere possibile la percezione delle alte
frequenze.
Questo tipo di dispositivo è generalmente composto da un piccolo impianto in titanio, un
pilastro di connessione e un processore del suono. La differenza tra gli impianti a
conduzione ossea e i classici dispositivi acustici è che invece che amplificare il suono
per renderlo udibile questi apparecchi captano i suoni e li trasformano in onde
elettromeccaniche bypassando la parte di orecchio danneggiata. È evidente come questa
soluzione offra notevoli vantaggi dal punto di vista della qualità dell’ascolto. Un suono
amplificato spesso comporta fischi o ronzii e l’amplificazione non è selettiva, pertanto
oltre al parlato vengono amplificati anche tutti i rumori di fondo e i disturbi. Sfruttare la
conduzione ossea permette quindi di usufruire di un dispositivo in grado di rendere
udibili i suoni in modo più pulito, distinto e definito, migliorando la quotidianità di chi
soffre di ipoacusia, rendendo più tollerabili anche i luoghi affollati e rumorosi o evitando
che i fastidiosi ronzii permanenti portino, come spesso accade, a cefalee o emicranie.
Il limite di questi impianti, come facilmente intuibile, è che possono essere applicati solo
a una selezione di pazienti con determinate caratteristiche e lesioni relative
prevalentemente all’orecchio medio ed esterno. Vengono perciò spesso esclusi coloro
che presentano sordità neurosensoriale bilaterale più o meno grave e assolutamente non
comporta alcun vantaggio in caso di danni al nervo acustico.
Anche per coloro che rientrano nelle categorie per le quali la conduzione ossea può essere
applicata, in ogni caso, sono necessari dei test e delle prove di funzionamento per
verificare la risposta soggettiva di ciascuno a questo tipo di impianto. Spesso vengono
fatte delle prove con impianti esterni ad archetto in regime ambulatoriale per far
sperimentare al paziente il funzionamento della protesi e compiere i dovuti accertamenti
prima di ricorrere all’impianto mediante un intervento di chirurgia che, sebbene non sia
particolarmente invasivo, non va mai sottovalutato.
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Figura 5 BAHA rappresentazione di un sistema BAHA nel variante definita tecnica con pilastro.
In quest’immagine vediamo, ad esempio, il sistema BAHA2, ovvero una delle più recenti
e innovative tecnologie presenti in questo campo.
Nello specifico vediamo la versione detta tecnica con pilastro3 dove una vite in titanio
viene impiantata chirurgicamente direttamente nelle ossa del cranio dietro l’orecchio, e
a questa viene poi collegato a pressione un dispositivo che svolge il ruolo di processore
del suono vero e proprio. Questo processore è, infatti, la parte di dispositivo che capta le
vibrazioni sonore presenti nell’ambiente circostante e le trasmette tramite la vite
impiantata alle ossa del cranio. La diffusione delle onde sonore giunge quindi
all’orecchio interno che, non essendo la parte lesionata, può ancora svolgere il suo
compito naturale e le trasforma in impulsi nervosi che attraverso il nervo acustico
giungono al cervello.
Bisogna inoltre considerare, riguardo a questo tipo di impianto, che la conduzione ossea
giunge attraverso la scatola cranica a entrambe le orecchie, non è quindi necessario
2
BAHA: Bone Anchored Hearing Aid, acronimo usato per indicare gli impianti a conduzione ossea
fissati chirurgicamente alle ossa del cranio.
3
L’altra tecnica possibile è la tecnica magnetica. La differenza in questo caso è che le due parti del
componente non sono fisicamente collegate tra loro tramite una vite che attraversa il tessuto cutaneo ma,
al contrario, sfruttano una trasmissione transcutanea del suono su base magnetica.
20
portare una protesi per orecchio come nei sistemi tradizionali ma una sola che funziona
per entrambe.
Questa tecnologia per funzionare ha bisogno di una struttura ossea in buone condizioni,
pertanto chi ha subito gravi infortuni a livello cranico o persone anziane possono essere
inadatte all’impianto chirurgico della vite.
In aggiunta, essendo il suono gestito dal processore, è possibile personalizzare le
modalità di funzionamento in modo da renderle adatte alle singole necessità di ogni
paziente.
Sempre in ambito medico per il trattamento di casi di ipoacusia è disponibile anche
un'altra soluzione meno invasiva che prevede l’uso di occhiali acustici. Questo
dispositivo, che esteticamente equivale a un comune paio di occhiali, è dotato di un
trasmettitore che ricopre il ruolo di protesi acustica. Le possibilità tecnologiche sono due,
una prima opzione è dotata di auricolare da posizionare all’interno del condotto uditivo
e collegato alla stanghetta dell’occhiale, mentre una seconda è provvista di tecnologia a
conduzione ossea. In questo secondo caso il funzionamento richiede un piccolo ricevitore
posizionato sull’osso mastoideo appena dietro l’orecchio. Il trasduttore viene quindi
posizionato sull’asta dell’occhiale, in modo che la pressione esercitata dallo stesso una
volta indossato permetta l’aderenza contro la scatola cranica e il funzionamento della
protesi.
Ovviamente, questo tipo di soluzione è indicata per chi porta già quotidianamente gli
occhiali e può così incorporare il dispositivo in un oggetto che già utilizza, risolvendo
due problemi con un unico dispositivo.
3.3.2 Ambito commerciale
Negli ultimi anni la conduzione ossea è entrata a far parte del mercato globale come
oggetto innovativo nel campo delle cuffie. Vengono spesso associate a sportivi e runner
in quanto la loro caratteristica di lasciare libero l’orecchio permette a chi pratica attività
sportiva all’aria aperta di ascoltare la propria musica preferita senza però isolarsi
dall’esterno.
21
È infatti ritenuto pericoloso, in certe situazioni, ascoltare la musica con le classiche cuffie
in-ear in quanto questo impedisce di sentire altri rumori che possono essere avvertimenti
o segnali di pericolo come clacson, passaggi a livello o sirene dei mezzi di soccorso.
La possibilità di non occupare il condotto uditivo con i normali auricolari è una soluzione
vantaggiosa anche per chi, per conformazione o abitudine, non è a suo agio con questo
tipo di dispositivo fornendo un’alternativa più che valida che permette di ascoltare la
musica o fare telefonate.
Figura 6 CUFFIA A CONDUZIONE OSSEA modello Bluez di marca Aftershokz.
Sempre rimanendo nell’ambito sportivo, esistono in commercio anche cuffie basate sulla
tecnologia a conduzione ossea pensate e ideate per l’uso in acqua, quindi indicate per chi
pratica nuoto, surf o qualsiasi sport che prevede attività in piscina o al mare. Inoltre, in
questo caso, la trasmissione del suono per via ossea permette di avere sempre una
riproduzione sonora chiara e definita senza l’obbligo di cuffie in-ear che diventano
fastidiose se un minimo d’acqua riesce a entrare nelle orecchie e, proprio per via
dell’auricolare, non riesce più a uscire.
In entrambi i casi questo tipo di cuffia offre quindi una soluzione all’avanguardia per
superare alcuni dei limiti delle normali cuffie sportive, sfruttando una tecnologia con
22
caratteristiche diverse che se da un lato può avere una qualità sonora inferiore presenta
dei vantaggi in termini di sicurezza, e non solo, che meritano di essere considerati.
La continua evoluzione tecnologica e lo sviluppo incessante che coinvolge questo tipo di
tecnologia ha anche portato la conduzione ossea a compiere passi in avanti notevoli dal
punto di vista qualitativo.
Sicuramente ancora non può competere con delle cuffie over-ear di tipo professionale,
ma certamente non teme il confronto con le comuni auricolari indossate dalla grande
maggioranza delle persone durante la pratica di attività sportive di vario genere.
3.3.3 Bone conduction anti-pollution mask
Figura 7 MASCHERA anti smog di produzione Digicare con sistema di riproduzione audio a conduzione ossea integrato.
23
In questo caso, ad esempio, la Digicare per prima ha lanciato sul mercato una maschera
anti smog con conduzione ossea integrata. Pensata appositamente per gli sportivi di
grandi città spesso inquinate, questa maschera unisce un filtro per l’aria di derivazione
industriale alla conduzione ossea per ascoltare la musica in sicurezza.
Questo prodotto è quindi indirizzato agli sportivi che praticano sport all’aria aperta
quotidianamente nella città in cui vivono e si propone come soluzione adatta che unisce
un obiettivo principale di salvaguardia della salute alla possibilità di ascoltare la musica4,
requisito spesso fondamentale per chi corre o va in bici, sempre guardando con un occhio
di riguardo alla sicurezza e alla prevenzione dei rischi urbani.
A livello commerciale, questa maschera, è stata pensata principalmente per le grandi città
asiatiche, spesso molto affollate e trafficate e in cui l’inquinamento è in molti casi un
fattore limitante per chi vuole praticare un’attività sportiva all’aria aperta.
Per coloro che, invece, vivono in zone dove l’inquinamento non è così presente questo
dispositivo perde gran parte del suo appeal, anche considerando che le cuffie a
conduzione ossea incorporate sono parte integrante della maschera e non sono
rimuovibili, per cui è indispensabile indossarla per poter ascoltare la musica, aspetto che
quindi ne limita molto l’utilizzo alle sole occasioni di sport e con particolari condizioni.
3.3.4 Google Glass
Il 5 aprile 2012 Google annuncia pubblicamente l’ultimo prototipo della sua più recente
invenzione, i Google Glass. Il progetto, sulla quale il reparto Google X5 stava lavorando
già da un anno, prevedeva la creazione di un dispositivo ottico indossabile a realtà
aumentata. L’obiettivo era quello di permettere all’utente di controllare il proprio
smartphone senza la necessità di usare le mani e, attraverso comandi vocali, era possibile
4
La maschera usa un normale protocollo di comunicazione Bluetooth 4.0 per connettersi a uno
smartphone e riprodurre la musica caricata. Questo protocollo, ovviamente, supporta anche tutte le altre
funzionalità supportate normalmente, come la gestione delle chiamate e la possibilità di utilizzare dei
tasti posti direttamente sulla maschera per cambiare traccia audio, alzare o abbassare il volume o
rispondere alle telefonate.
5
GOOGLE X, O GOOGLE X LAB è un laboratorio semi-segreto di Google con sede a Mountain View che si
occupa di sviluppare nuove tecnologie. Oltre ai citati Google Glass un esempio prodotto in questo
laboratorio è la Google car.
24
interagire con l’occhiale che poteva mostrare i risultati direttamente sulle lenti oppure
dare un feedback audio. È proprio per questo motivo che Google ha utilizzato la
conduzione ossea. La possibilità di incorporare un dispositivo audio nella montatura
dell’occhiale che non occupasse l’orecchio dell’utente ma al contempo gli consentisse di
sentire privatamente (l’output audio è udibile solo da chi indossa gli occhiali e non da
chi gli sta intorno) era data solo dall’utilizzo della conduzione ossea.
Sebbene il prodotto non sia mai arrivato alla vendita libera le sue destinazioni principali
erano in campo medico, giornalistico e militare, e in questi stessi campi si sono svolte le
maggiori sperimentazioni con forniture a gruppi militari o complessi ospedalieri.
Nel 2013 un gruppo di Google I/O6 developers è stato scelto per testare, dietro il
pagamento di un corrispettivo di 1500$, una versione prototipo dei Google Glass nella
propria quotidianità e quindi con l’idea di valutarne il comportamento nella vita urbana
di tutti i giorni. Da questi test sono emersi diversi problemi legati all’isolamento di chi
indossava i Google Glass e all’interazione con le persone circostanti, con spesso
questioni legate alla privacy di chi non era disponibile a essere potenzialmente ripreso
dalla telecamera incorporata negli occhiali.
Il progetto così come lo conosciamo è stato abbandonato nel 2015 sebbene Google abbia
annunciato che ha comunque intenzione di continuare la ricerca in questo campo.
I motivi del fallimento di questo primo sviluppo sono probabilmente da imputare al
prezzo di vendita perché i 1500$, pur essendo un prodotto assolutamente avveniristico,
erano comunque il prezzo da pagare per un prototipo, con tutti i rischi del caso annessi,
in più considerando che la spesa era per un oggetto opzionale, che sfrutta le stesse
funzioni fornite dallo smartphone che ogni utente deve possedere e, soprattutto, comprare
a parte. In aggiunta, secondo quanto riportato dopo i primi test effettuati dagli utenti, in
seguito a un utilizzo prolungato i Google Glass tendevano a causare mal di testa a chi li
indossava. Questo aspetto è sotto indagine da parte degli sviluppatori ma è probabile sia
dovuto alla vicinanza dello schermo all’occhio che quindi sarebbe costretto a uno sforzo
notevole per focalizzare una sorgente visiva così ravvicinata.
6
GOOGLE I/O è
una conferenza di sviluppatori Google che si tiene annualmente a San Francisco,
California
25
Al di là di questi inconvenienti progettuali che ne hanno limitato il mercato prima ancora
che arrivasse alla vendita di massa, il progetto verrà comunque continuato da Google e
la conduzione ossea rimane, tra le tecnologie attuali, quella più indicata a svolgere le
funzioni di riproduzione audio e più facilmente incorporabile in un dispositivo di questo
tipo. Con ogni probabilità subirà anch’essa delle modifiche, dal momento che le voci che
circolano tra gli addetti ai lavori insistono su un restyling dell’occhiale, in quanto pare
che l’estetica sia stato un tallone d’Achille del prodotto, e ridurre le dimensioni e
l’ingombro sarà uno dei primi obiettivi, ma non è possibile pensare di ottenere li stessi
risultati per resa sonora con gli stessi vantaggi di libertà di ascolto con tecnologie
alternative.
Figura 8 GOOGLE GLASS hardware e componenti.
26
3.3.5 Buhel Soundglasses
Concettualmente molto simili ai Google Glass sono i Soundglasses ideati da Buhel.
Questo prodotto è nato come unione tra un paio di occhiali da sole e un dispositivo di
riproduzione sonora, il nome stesso, infatti, gioca sull’unione tra la parola inglese
sunglasses, occhiali da sole appunto, e sound, suono.
Il prodotto è stato pensato e ideato nel 2013, quindi un anno dopo l’annuncio pubblico
dei Google Glass, ed è stato lanciato su Kickstarter7 nel novembre dell’anno successivo
con la consegna della prima unità acquistata nel maggio 2015.
Da considerarsi alla pari dei dispositivi wearable che sono l’ultima moda del momento,
unisce a un oggetto non certo innovativo come gli occhiali da sole la possibilità di
ascoltare musica, telefonare tramite connessione Bluetooth attraverso il proprio
smartphone e interagire con applicazioni a comando vocale.
Le somiglianze con i Google Glass non sono poche, anche se resta comunque un prodotto
con aspirazioni inferiori, la mancanza di fotocamera e display lo rendono, infatti, molto
più semplice ma al contempo riducono anche notevolmente i rischi di un flop come
quello occorso agli occhiali Google.
Tuttavia il punto di forza di questo prodotto è ancora la conduzione ossea che, unita a un
microfono bidirezionale a condensatore posizionato nel ponte, fornisce a un prodotto di
uso comune una nuova dimensione in un campo differente ampliandone gli orizzonti di
mercato.
7
KICKSTARTER è una piattaforma di finanziamento per progetti creativi. Basato su una raccolta fondi di
tipo croudfunding permette a inventori o produttori di lanciare sul mercato un nuovo prodotto
raccogliendo il denaro di chi decide di supportare l’iniziativa. I creatori di un progetto indicano una data
di scadenza per la raccolta fondi e un minimo da raggiungere, se l’obiettivo non viene raggiunto entro
tale data i fondi non vengono raccolti.
27
Figura 9 BUHEL SOUNDGLASSES.
Due trasduttori a conduzione ossea sono posizionati in entrambe le aste in modo da
fornire una riproduzione sonora adatta anche alla riproduzione musicale.
Il prodotto ha avuto un notevole successo durante la sua campagna di raccolta fondi su
Kickstarter a dimostrazione che questa tecnologia è apprezzata e ottiene un ottimo
riscontro da parte del pubblico incrementando sempre di più la propria diffusione.
Anche i Soundglasess, però, presentano dei limiti commerciali più o meno influenti,
come ad esempio il dover indossare un paio di occhiali anche nei casi in cui si vuole
solamente sentire la musica e, sebbene vengano fornite anche delle lenti trasparenti per
permettere l’utilizzo in condizioni di scarsa luminosità o una cornice che permette di
adattare l’occhiale a delle lenti correttive, vanno comunque considerati un prodotto in
più, che può essere utilizzato in particolari condizioni in cui si utilizzerebbero
contemporaneamente occhiali da sole e auricolari.
28
4. Progetto
4.1 Materiale utilizzato
Il materiale che ho scelto di usare per questo progetto comprende principalmente un
trasduttore a conduzione ossea di produzione Adafuit Industries8, una scheda audio con
amplificatore di classe D e una batteria al polimero di litio9 per alimentare il dispositivo
in modo che sia portatile.
È stata presa in considerazione la possibilità di utilizzare delle cuffie a conduzione ossea
disponibili in commercio, ma questa ipotesi è stata scartata in quanto queste cuffie
permettevano una scarsa personalizzazione e in fase di realizzazione ho preferito
mantenere la possibilità di realizzare un dispositivo che potesse prestarsi a qualsiasi
situazione senza perdere la sua funzionalità.
Mi era infatti impossibile prevedere in fase di progetto quanta elasticità avrei poi
richiesto al dispositivo in fase di montaggio, pertanto mi sono basata sull’idea più
complessa che comportava la somma di diversi trasduttori con la conseguente necessità
che tutti fossero indossabili anche contemporaneamente.
Tutti i test e le indagini statistiche svolte successivamente, pertanto, sono stati effettuati
usando questo dispositivo.
8
Adafruit Industries è una società di hardware open source con sede a New York. La società produce una
vasta gamma di dispositivi, componenti elettronici, accessori o attrezzi che distribuisce online in kit
completi o singolarmente. Fornisce anche guide, tutorial e articoli di approfondimento per neofiti e utenti
esperti. È stata fondata nel 2005 da Limor Fried presso l’MIT.
9
ACCUMULATORE LITIO-POLIMERO: tipo di batteria ricaricabile basata sulla tecnologia litio-ionepolimero, ovvero un’evoluzione della batteria litio-ione. Questo tipo di batteria presenta numerosi
vantaggi tra cui il fatto che il polimero utilizzato, di stato solido, non è infiammabile a differenza del
liquido organico utilizzato nelle precedenti battere agli Li-Ion, rendendole, di fatto, più sicure e
affidabili. Vengono generalmente indicate con l’abbreviazione Li-Po o Li-Poly.
29
4.2 Composizione e diagramma del circuito
Figura 10 SCHEMATICO del circuito fornito da Adafruit per la realizzazione del dispositivo con trasduttore a conduzione
ossea utilizzato per questo progetto.
1. Trasduttore a conduzione ossea
2. Scheda audio stereo – Class D, 2.1W TPA2016
3. Batteria Li-Po da 150mAh a 3.7V
4. Stereo jack
5. Interruttore di tipo slide switch
Il dispositivo realizzato si basa su una scheda audio stereo di classe D (modello
TPA2016) alla quale vengono collegati il trasduttore a conduzione ossea, la batteria di
alimentazione, un ingresso stereo jack da 3,5 mm e un interruttore di tipo slide switch.
Come si può notare dal grafico del circuito una sola uscita della scheda audio viene
effettivamente utilizzata, vanificando di fatto la caratteristica stereo e ottenendo un
risultato monofonico, tuttavia, sebbene possa sembrare uno spreco in termini di
componenti, risulta in effetti assai difficile trovare una scheda audio mono di classe D
che abbia tutte le caratteristiche necessarie per sostituire quella utilizzata in questo
circuito.
La batteria che alimenta il circuito ha una capacità di 150mAh e una tensione di 3,7V.
30
Oltre ai componenti di cui si è già parlato sono poi parte del circuito anche il connettore
jack e l’interruttore di tipo switch a due posizioni.
4.2.1 Trasduttore a conduzione ossea
Scheda tecnica:

Dimensioni: 14mm x 21.5mm

Peso: 9.6g

Potenza: 1 watt RMS/2 Watt max

Induttanza: 1.26 mH

Impedenza: 8 ohm

Resistenza: 5.8 ohm

Risposta in frequenza: 300-19000 Hz (varia a seconda della superficie su cui
viene appoggiato il trasduttore)

Frequenza di risonanza: 1600 Hz

SPL: 90.1 dB 1W/1m (varia a seconda della superficie su cui viene appoggiato il
trasduttore)
Figura 11 SCHEDA TECNICA del trasduttore a conduzione ossea.
31
Da questi dati tecnici, forniti direttamente da Adafruit, possiamo ricavare alcune
interessanti considerazioni a priori.
In primo luogo possiamo notare che questo specifico trasduttore è più indicato per
riprodurre le alte frequenze rispetto alle basse. Naturalmente, le dimensioni
estremamente ridotte del componente influenzano in maniera determinante questo
aspetto.
Il secondo aspetto rilevante è la frequenza di risonanza. Questo aspetto rispecchia quando
evidenziato precedentemente dalla risposta in frequenza, la frequenza di risonanza a 1600
Hz fa rientrare questo trasduttore nella gamma dei tweeter, ovvero il tipo di altoparlante
dedicato alle alte frequenze.
Figura 12 DETTAGLIO delle dimensioni del componente confrontato con una moneta da un quarto di dollaro.
32
4.2.2 Scheda audio stereo
Specifiche tecniche:

Potenza in output: 2.8W a 4Ω, 10% THD10, 1.7W a 8Ω, 10% THD, con
alimentazione a 5V

PSRR11: 80 dB, 5ms di tempo di avvio

Gain impostabile da -28dB a 30dB

Eccellente soppressione dei click

Thermal shutdown protection

Modalità di spegnimento pin per risparmio energetico.

Basso assorbimento di corrente: 3.5mA corrente di polarizzazione e 0.2uA a
dispositivo spento.
Questo amplificatore è di classe D, ovvero un amplificatore digitale a commutazione12
molto efficiente. Questo tipo di amplificatori, infatti, hanno un’efficienza teorica del
100% che diventa del 94% a livello reale. Ciò vuol dire che il 94% dell’energia elettrica
utilizzata dalla scheda viene effettivamente tradotta in potenza erogata, minimizzandone
di fatto la dissipazione. Proprio per la loro efficienza, quindi, questo tipo di amplificatori
sono utilizzati molto frequentemente come amplificatori audio.
THD: Dall’inglese total harmonic distortion è un parametro che indica la distorsione che un dispositivo
introduce nei segnali elettrici che lo attraversano.
11
PSRR: Power supply rejection ratio termine usato nell’elettronica degli amplificatori, generalmente
espresso in dB, che indica la quantità di rumore proveniente dalla tensione di alimentazione che un
dispositivo può rigettare.
12
AMPLIFICATORE A COMMUTAZIONE: Questo tipo di amplificatore è prodotto generalmente utilizzando
una coppia di MOSFET che funzionano come switch elettronici. Viene detto a commutazione perché
passa dallo stato attivo a quello non attivo ad una determinata frequenza. Per le qualità proprie dei
transistori MOSFET questi amplificatori sono o completamente aperti o completamente chiusi, fattore
che determina la bassa potenza dissipata a dispositivo spento.
10
33
La minima potenza assorbita da questa classe di amplificatori rende possibile le loro
dimensioni notevolmente ridotte, specialmente se confrontate a quelle di amplificatori di
classe precedente, e quindi li rende adatti a dispositivi mobili.
Figura 13 SCHEDA AUDIO TPA2016 usata per questo progetto
4.3 Difficoltà iniziali
La parte pratica del progetto ha presentato inizialmente alcune difficoltà. L’assemblaggio
del circuito, come si vede dallo schema, è di per sé semplice ed essenziale, tuttavia la
saldatura non lo è altrettanto. Proprio la parte del trasduttore, infatti, è composta da cavi
di collegamento estremamente fini che sono sì necessari per via delle ridotte dimensioni
del componente, ma al tempo stesso sono molto delicati. Le saldature, perciò, tendono a
rompersi facilmente, soprattutto nei punti di congiunzione con la scheda audio. Dopo
aver constatato la scarsa tenuta dei cavi originali un secondo tentativo è stato fatto
sostituendoli con altri lievemente più resistenti ma allo stesso tempo sufficientemente
34
flessibili. Questo accorgimento ha permesso di migliorare la resistenza delle saldature
dal lato del trasduttore ma poco ha potuto per migliorare la tenuta dei punti di saldatura
sulla scheda audio.
Inevitabilmente è stato necessario trovare una soluzione per garantire la protezione dei
componenti assemblati, la scelta è ricaduta su un inscatolamento in materiale plastico
apribile per consentire l’accesso ai singoli componenti e la loro estrazione per evidenti
necessità, come la ricarica della batteria. Tuttavia la lavorazione della plastica è difficile
a causa della sua resistenza e rigidità, che portano spesso a crepe e rotture. Inizialmente,
quindi, ho preso in considerazione altre opzioni come una normale scatola in cartone e
un involucro in gommapiuma e con questi materiali ho fatto le prime prove realizzative.
Entrambe le opzioni però non hanno dato i risultati sperati. Il cartone, più facilmente
lavorabile della plastica, aveva come effetto collaterale quello di funzionare da scatola
di risonanza del trasduttore. Il contatto con le pareti del contenitore, infatti, metteva in
vibrazione il cartoncino, e questo effetto, unito alla struttura cava della scatola, generava
una dispersione di suono udibile a orecchio nudo.
La gommapiuma, al contrario, è notoriamente un materiale acusticamente isolante,
motivo per il quale è stata presa in considerazione. Il problema in questo caso è sorto in
fase di lavorazione, la struttura estremamente elastica della gommapiuma la rende
difficile da trattare e da formare secondo le necessità e si è dimostrata anche inadatta in
quanto non garantiva sufficiente stabilità al dispositivo assemblato.
Questi due tentativi mi hanno ricondotto al punto di partenza, ovvero alla plastica. Per
superare i problemi iniziali è stato fatto un altro tentativo usufruendo, però, questa volta
di una stampante 3D. La stampa 3D permette di sfruttare tutte le caratteristiche favorevoli
della plastica e di formarla su misura secondo le necessità.
Non possedendo però personalmente una stampante 3D, mi sono servita di un hub di
stampa 3D, del gruppo 3D Hubs, di Seregno che ha stampato un case in PLA 13 con
spessore 200µm utilizzando una stampante FlashForge Dreamer.
PLA: acido polilattico o politattato è il polimero dell’acido lattico. È il materiale più usato per la
realizzazione di prodotti tramite macchine di prototipazione rapida che funzionano per FDM (Fused
Deposition Modeling).
13
35
Dimensioni: 3,2x2,5x0,7 cm
Aperture:
una da 1,2x0,4 cm per lo switch e
una da 1,2x0,7 cm dotata di clip per
ingresso jack da 3,5.
Figura 14 COPERCHIO DEL CASE
Dimensioni:3,5x3,4x2,5 cm
Interno
cavo
per
permettere
l’alloggiamento dei componenti e
dei fili di collegamento.
Figura 15 CORPO DEL CASE
Dimensioni: 3,2x2,5x0,1 cm
Aperture: una sola da 1,5x2,2 cm
dotata di clip per il posizionamento
del trasduttore.
Figura 16 FONDO DEL CASE
36
Il progetto di questo case è fornito da Adafruit specificamente per il trasduttore e i
componenti usati in questo progetto, pertanto la progettazione ad hoc garantisce una
discreta precisione nelle misure e nelle dimensioni.
Come si può vedere dalle immagini questo tipo di contenitore è composto da tre pezzi
distinti da assemblare dotati di scanalature per un incastro a pressione.
Sui due lati piccoli del parallelepipedo ci sono delle aperture, da un lato una sola, più
grande, della misura del trasduttore, dall’altro due, più piccole e affiancate, che sono
delle dimensioni dello switch e dell’ingresso per il jack audio. La parte centrale, come
facilmente intuibile, ospita la scheda audio, la batteria e i fili di collegamento.
L’uso di un materiale plastico rigido garantisce un grado di resistenza sufficiente da
proteggere i componenti ed evitare che subiscano danni, soprattutto nei punti più delicati
come le saldature e le piccole parti.
Una volta ricevuta la stampa del case, il passo successivo è stato quello di adattare il
circuito così come era stato assemblato alle ridotte dimensioni del contenitore e, sebbene
quest’ultimo fosse appositamente pensato per questo scopo, si sono presentate alcune
criticità.
In primo luogo si è ripresentato il problema legato alla fragilità delle saldature e ai fili
molto sottili che ha reso complicato l’incastro dei componenti nei loro specifici siti.
L’uso di clip incorporate nel case permette di mantenere i componenti fissi e in posizione,
ma al contempo richiede una certa pressione per incastrarli e questo passaggio è stato
molto delicato, in quanto movimenti bruschi o una forza eccessiva causavano facilmente
la rottura delle giunzioni.
Come secondo aspetto è stato necessario ristrutturare l’assemblaggio dei componenti in
modo che rispecchiassero le necessità del contenitore. In un primo momento, infatti, il
circuito era stato assemblato con struttura planare, ovvero con tutti i fili saldati sulla
faccia superiore della scheda, aspetto però che si è rivelato limitante in fase di montaggio
del case. La struttura è creata per avere la sezione trasversale delle stesse dimensioni
della scheda e quest’ultima, una volta posizionata all’interno del parallelepipedo ne
occupava precisamente la sezione, non lasciando in questo modo un eventuale margine
37
di spazio per far passare lateralmente i fili in modo che il trasduttore e la coppia switchjack giungessero alle due facce opposte. Per risolvere questo problema è stato quindi
dissaldato e risaldato il trasduttore in modo che fosse collegato direttamente alla faccia
inferiore della scheda.
Un’ulteriore modifica che si è resa necessaria è stata la riduzione della lunghezza dei fili.
I cavi di collegamento, infatti, vanno ritorti e riposti all’interno del case, ma ovviamente,
più i cavi sono lunghi più spazio occupano e quando sono troppo lunghi impediscono poi
che il contenitore si chiuda.
Sempre riguardo ai fili bisogna anche constatare che l’uso di fili più spessi, come quelli
scelti per collegare il connettore jack alla scheda, garantiscono sì una maggiore durata
dei collegamenti, ma sono meno facilmente piegabili e oppongono più resistenza quando
devono essere risposti nel contenitore. Per questo, quindi, è bene prestare molta
attenzione e creare collegamenti appena sufficienti a giungere dalla scheda alle aperture
evitando il più possibile di eccedere con la lunghezza.
38
5.Test
Un comune esame audiometrico tonale, di quelli che generalmente vengono effettuati da
un otorinolaringoiatra per verificare le condizioni uditive di un paziente, serve per
verificare l’eventuale perdita uditiva in dB per ciascun orecchio e alle diverse frequenze.
Il test si svolge facendo sentire al paziente ad un volume adeguato un suono a una
determinata frequenza per poi diminuire l’intensità finché questo suono resta udibile e
verificare così la soglia minima di udibilità per le diverse frequenze. Generalmente le
frequenze più utilizzate sono 125 – 250 – 500 – 1000 – 2000 – 3000 – 4000 – 8000 Hz.
I risultati dell’esame vengono poi segnati su una tabella dove viene indicata per ogni
frequenza la soglia minima di intensità percepita, con lo 0 dB che corrisponde alla
perfezione acustica. Il test viene eseguito per entrambe le orecchie e il risultato si traduce
in due linee che uniscono le minime soglie di intensità per ogni orecchio, una di colore
rosso per l’orecchio destro e una blu, o nera, per l’orecchio sinistro.
Figura 17 ESEMPIO DI TABELLA dei risultati di un test audiometrico tonale.
39
Questo tipo di esame è uno dei più utilizzati in quanto si concentra sulle frequenze più
comuni, ovvero quelle del parlato, che sono quelle di maggior importanza per il paziente
medio. Come è possibile vedere dall’immagine, infatti, le frequenze dai 125 ai 3000 Hz
vengono contrassegnate come importanti per la comprensione delle conversazioni,
questa fascia di frequenze è detta, appunto, udito sociale.
La zona di destra del grafico, quella superiore ai 3000 Hz, comprende un range di
frequenze ben percepibili dall’orecchio umano ma che non riguardano la comunicazione
verbale e la conversazione bensì comprendono i suoni degli strumenti musicali, dei
segnali acustici e degli allarmi. Una valutazione dell’udito in questa fascia di frequenze
è essenziale per verificare la corretta percezione in ogni campo, riuscire a distinguere
chiaramente il parlato o sostenere senza problemi una conversazione non è sempre
necessariamente indicativo di un buon udito.
Questo esame viene svolto, inoltre, sia per via aerea che per via ossea con simboli diversi
utilizzati per segnare i risultati ottenuti sul grafico. Questo perché i due tipi di
trasmissione generano risultati diversi a seconda del tipo di ipoacusia e le differenze tra
i due contribuiscono a raggiungere la diagnosi clinica.
5.1 Tipologia di test svolto
Una volta assemblato il dispositivo è stato necessario testarne la funzionalità e, per
raggiungere questo scopo, mi sono servita di un semplice test audiometrico ispirato agli
esami audiometrici tonali che prevede una serie di frequenze dai 50 ai 16000 Hz per
valutare la banda di frequenze udibili.
Ogni persona ha ascoltato le frequenze, in crescendo, di 50 Hz, 100 Hz, 1000 Hz, 10000
Hz, 14000 Hz, 15000 Hz e 16000 Hz prima con il trasduttore posizionato in prossimità
dell’orecchio e successivamente sulla fronte.
Il motivo per cui ho scelto queste frequenze è che le zone limite dell’area di percezione
sono più problematiche e necessitano di un’indagine più approfondita per verificare
l’effettiva risposta in frequenza del trasduttore. In particolar modo le ridotte dimensioni
del componente influiscono in maniera determinante sulla sua capacità di riprodurre le
40
basse frequenze. Le frequenze medie, al contrario, sono facilmente riproducibili dalla
maggior parte dei trasduttori pertanto non sono particolarmente interessanti sotto il
profilo sperimentale.
In secondo luogo ho ritenuto fosse rilevante ai fini del mio studio valutare eventuali
differenze nell’ascolto a seconda del posizionamento del dispositivo, per questo ogni test
è stato fatto in prossimità dell’orecchio, ovvero il punto più sensibile, e sulla fronte,
ovvero un punto equidistante da entrambe le orecchie.
Figura 18 PUNTI DI POSIZIONAMENTO del trasduttore durante i test.
Ad ogni soggetto è stato poi chiesto di esprimere dal punto di vista personale la differenza
percepita durante gli ascolti riguardo l’intensità sonora e la definizione della
riproduzione, facendo le opportune distinzioni in base alle frequenze e specificando
eventuali variazioni al cambiare delle stesse.
È bene specificare che queste tipologie di test non intendono sostituirsi ai testi ufficiali e
alle dichiarazioni del costruttore riguardo la risposta in frequenza o il funzionamento del
trasduttore, ma sono stati fatti per poter adattare al meglio il componente allo specifico
utilizzo che se ne intende fare in questo progetto.
41
L’eventuale differenza effettiva di intensità in relazione al posizionamento del trasduttore
è rilevante solo nel momento in cui questa risulti sensibilmente percettibile alla maggior
parte degli ascoltatori influendo di fatto sull’esperienza d’ascolto, per questo è stato
ritenuto sufficiente un giudizio soggettivo espresso da ogni persona sottoposta al test.
Il campione analizzato è composto da un insieme eterogeneo sia per età che per genere,
in particolar modo testare persone con età differenti è stato molto utile al fine di verificare
quanto il normale restringimento della fascia di frequenze udibili influisca anche a livello
di conduzione ossea.
5.2 Risultati ottenuti
I risultati ottenuti dai test effettuati sono stati divisi in quattro grafici: uno relativo
all’ascolto con il trasduttore in prossimità dell’orecchio, uno con il trasduttore
posizionato in fronte, uno contenente le sensazioni relative alla differenza di volume dei
soggetti testati e uno, più specifico, che indica per i casi in cui è stata percepita una
differenza di intensità se questa era a favore della posizione temporale o frontale per ogni
frequenza.
Come possiamo vedere da entrambi i grafici relativi alle frequenze percepite i 100 Hz
possono essere riprodotti dal dispositivo e sentiti dall’ascoltatore. Questo dato non
rispecchia le dichiarazioni della casa madre, che davano i 300 Hz come frequenza
minima riproducibile ma è tuttavia un dato da trattare con attenzione. I 100 Hz sono una
frequenza sì riproducibile ma che sarebbe meglio evitare, questo dal momento che la
maggior parte degli ascoltatori li ha percepiti in posizione temporale ma con un drastico
calo una volta spostato il trasduttore in posizione frontale, come evidenziato dai dati, e
in alcuni casi sono stati percepiti con clip o disturbi, evidenziando così l’inaffidabilità
del componente per frequenze così basse.
Quindi, bisogna considerare che al di sotto della frequenza minima si può verificare una
riproduzione del suono distorta. Nello specifico, in alcuni casi, qualche ascoltatore ha
lamentato un clip udibile in questa fascia, effetto che può essere ricondotto sia alla
42
difficoltà del trasduttore di riprodurre la frequenza, sia ad un’eventuale interazione con
il case.
La frequenza uguale a 50 Hz è stata inserita nel test per verificare che effettivamente il
componente al di sotto dei 100 Hz non riesce assolutamente a riprodurre il suono,
riallineandosi con le specifiche dichiarate.
In totale sono state testate venti persone, cinque di età inferiore ai 25 anni, nove di età
compresa tra i 25 e i 50 e sei di età maggiore di 50 anni. Di queste venti persone sette
erano maschi e tredici femmine.
Orecchio
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
50 Hz
100 Hz
1000 Hz
10000 Hz
<25
25-50
14000 Hz
15000 Hz
16000 Hz
>50
Figura 19 GRAFICO con i risultati ottenuti con il trasduttore posizionato in prossimità dell'orecchio.
Per eseguire questa parte di test il trasduttore è stato posizionato a contatto con l’osso
temporale, mantenendo il più possibile una pressione adeguata e costante. Per questo
motivo ho preferito tenere personalmente il dispositivo in posizione evitando, quindi, che
il risultato potesse essere influenzato da una componente soggettiva in fase di
posizionamento.
43
La posizione prossima all’orecchio, come era lecito immaginarsi, si è rivelata essere la
parte più sensibile dove la maggior parte dei soggetti testati ha percepito quasi tutti i
campioni sonori.
Come si vede dal grafico, le persone di età inferiore ai venticinque anni e coloro che si
collocano tra i venticinque e i cinquanta hanno percepito tutte le frequenze testate,
compresi i 100 Hz.
Le persone di età superiore ai cinquant’anni, invece, hanno mostrato qualche difficoltà
in più a percepire le frequenze alte con andamento direttamente proporzionale
all’invecchiamento.
L’unico caso in cui un soggetto testato non ha percepito le frequenze dai 10000 Hz in su
è quello con ipoacusia diagnosticata trattato nel capitolo relativo ai casi particolari ed è
per tanto da attribuire alla particolare situazione.
Fronte
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
50 Hz
100 Hz
1000 Hz
10000 Hz
<25
25-50
14000 Hz
15000 Hz
16000 Hz
>50
Figura 20 GRAFICO con i risultati del test con il trasduttore posizionato in fronte.
44
Più delicata è la questione riguardo l’ascolto con il trasduttore in posizione frontale. In
questo caso, infatti, i risultati sono più incerti e variabili a seconda di numerosi fattori,
spesso impossibili da controllare, e, in modo più generale, dipendono da una componente
soggettiva a livello di conformazione cranica, densità ossea e predisposizione naturale
che non è possibile accertare in un test di questo tipo e di questa portata.
Come dimostrano i risultati non tutti i soggetti testati hanno percepito tutte le frequenze,
con un drastico peggioramento per quanto riguarda i 100 Hz rispetto a quanto emerso dai
test effettuati con il trasduttore in posizione temporale. I 1000 Hz si sono rivelati come
la frequenza migliore in quando percepiti da tutti i soggetti testati e il trend è stato
mantenuto al crescere delle frequenze per tutti i soggetti di età inferiore ai cinquant’anni.
Coloro, invece, con età maggiore di cinquant’anni hanno seguito un andamento calante
man mano che cresceva la frequenza, arrivando in molti casi a non percepire le frequenze
dai 14000 Hz in su e rispecchiando, di fatti, il normale calo uditivo che si verifica
progressivamente con l’avanzare dell’età.
Un discorso a parte va fatto per quanto riguarda la diversa percezione dei volumi a
seconda del posizionamento del trasduttore.
Sappiamo, infatti, che per quanto riguarda gli impulsi sonori puri l’intensità con cui un
suono viene percepito varia a seconda della sua frequenza. Se consideriamo che l’udito
umano percepisce suoni dai 20 Hz ai 20kHz con questa soglia superiore che diminuisce
con il passare degli anni, possiamo restringere alla fascia compresa tra i 1000 e i 5000
Hz la banda di frequenze a cui il nostro orecchio è più sensibile. Questo aspetto è dovuto
principalmente alla conformazione del condotto uditivo, alla sua risonanza e alla capacità
trasmissiva della catena degli ossicini.
Dal momento che la percezione sonora è un aspetto generalmente personale si possono
definire come suoni a uguale intensità due segnali sinusoidali aventi frequenza diversa
ma percepiti con la stessa intensità da un individuo giovane e senza problemi di udito.
I primi studiosi a sperimentare in questo campo furono Fletcher e Munson nei primi anni
‘30, che effettuarono un test basato su suoni puri a differenti frequenze al fine di
45
raccogliere un numero sufficiente di dati in modo da poter stabilire un andamento
generale nel campo della percezione uditiva.
I loro studi furono portati avanti e ampliati negli anni fino ad essere standardizzati nel
2003 con la sigla di ISO 226.
Gli audiogrammi che derivano da questi studi, sono quindi dei grafici indicanti
l’andamento percettivo a livello di intensità sonora per le diverse frequenze, e sono più
comunemente noti come curve isofoniche.
Figura 21 CURVE ISOFONICHE COME DA STANDARD ISO 226:2003
46
Come possibile vedere dall’immagine che rappresenta le curve isofoniche così come
definite nello standard ISO 226, la pressione sonora è espressa in dB SPL14 mentre
l’intensità sonora è misurata in phon15.
Queste curve indicano molto chiaramente come i suoni compresi tra i 400 e i 4000 Hz
abbiano una soglia di udibilità minima molto inferiore rispetto ai suoni al di sotto e al di
sopra.
Bisogna quindi tenere in mente anche per questo progetto, che a seconda della frequenza
emessa c’è una componente soggettiva di percezione sonora e che alcune frequenze sono,
per nostra natura, più facile da sentire.
Non deve quindi sorprendere se le frequenze molto basse e, allo stesso modo, quelle più
alte sono quelle che hanno mostrato maggiori limiti durante questi test.
Differenza di volume
14
12
10
8
6
4
2
0
100 Hz
1000 Hz
Nessuna differenza
10000 Hz
14000 Hz
Lieve differenza
15000 Hz
16000 Hz
Differenza sensibile
Figura 22 GRAFICO che rappresenta la differenza di volume percepita da chi si è sottoposto al test.
14
DB SPL: i dB SPL vengono usati in acustica per indicare il livello di pressione sonora, SPL indica,
appunto, Standard Pressure Level. Secondo questa scala a 0 dBSPL corrisponde la soglia minima di
udibilità mentre a 130 dBSPL viene indicata la soglia del dolore.
15
il PHON viene utilizzato in psicoacustica per indicare il livello di sensazione sonora, rappresentando
quindi l’udibilità soggettiva dell’orecchio umano e non sempre la reale differenza in dB tra due suoni.
47
Per valutare la differenza di volume percepita, come già detto, l’indagine è stata basata
sulle impressioni e esperienze dei soggetti sottoposti al test. Nel caso dell’utilizzo di
questo trasduttore per un utente medio, infatti, l’aspetto principale era assicurarsi che non
ci fosse una differenza di intensità sonora legata al posizionamento dello stesso tale da
disturbare l’ascolto.
I dati raccolti, come possibile vedere dal grafico, sono meno costanti e prevedibili
rispetto ai precedenti riguardanti la percezione delle diverse frequenze.
Notiamo subito come pochi soggetti non abbiano notato alcuna differenza tra i due
posizionamenti, mentre la maggior parte ha notato una lieve differenza.
Altri, infine, hanno notato una differenza sensibile tra le due posizioni, dichiarando senza
alcun dubbio come al variare della posizione del trasduttore variasse anche in modo
sostanziale anche il volume.
Bisogna specificare che, purtroppo, questi dati sono internamente contrastanti. Vengono
raggruppati in un’unica categoria tutti coloro che hanno percepito una differenza senza,
in effetti, specificare a favore di quale posizione, questo perché in ottica di sviluppo di
un’eventuale installazione è semplicemente necessario assicurarsi che non ci siano
dislivelli troppo accentuati, indifferentemente da un lato o dall’altro.
Rimane comunque singolare notare come alcuni abbiano percepito i suoni con un volume
maggiore in fronte mentre altri, in numero maggiore, in prossimità dell’orecchio,
evidenziando quindi una componente soggettiva per questo aspetto ed impedendo così
di trovare una soluzione comune che potesse risolvere la questione per tutti gli utenti.
48
14
12
10
8
6
4
2
0
Fronte
100 Hz
1000 Hz
Orecchio
10000 Hz
14000 Hz
15000 Hz
16000 Hz
Figura 23 GRAFICO con il dettaglio delle differenze percepite in favore dell'orecchio o della fronte.
In generale però possiamo constatare, osservando il grafico, che vengono percepite con
intensità maggiore le basse frequenze in posizione frontale mentre le alte frequenze
vengono meglio percepite all’orecchio.
Questo aspetto è riconducibile a quanto già affermato più volte, ovvero che la struttura
ossea del cranio trasmette più facilmente le basse frequenze e quindi, allontanando la
sorgente sonora dall’orecchio sono queste frequenze quelle che vengono trasmesse
maggiormente.
Infine, altro aspetto da non sottovalutare, bisogna considerare che in alcuni casi solo
determinate frequenze, generalmente fino ai 1000 Hz, venivano percepite con una
differenza di intensità, mentre dai 10000 Hz in su il delta andava via via appiattendosi al
crescere delle frequenze.
49
5.3 Considerazioni
5.3.1 Considerazioni preliminari
Durante la fase di test, parallelamente allo studio sulla resa sonora del dispositivo, ho
potuto notare e valutare anche alcuni aspetti strutturali e funzionali del componente.
La struttura, così come è stata sviluppata è sufficientemente stabile da essere maneggiata
da chiunque, seppure con un minimo di accortezza e delicatezza. Il case in plastica è
rigido in modo da impedire che il contenuto interno subisca urti o pressioni e le ridotte
dimensioni lo rendono estremamente maneggevole. L’unico punto che presenta alcune
criticità è la parte del trasduttore. Per garantirne un corretto funzionamento, infatti, il
trasduttore non deve essere a contatto con il case per tutta l’estensione della superficie
vibrante, ed è quindi tenuto in posizione da due alette laterali che si fissano a clip sulla
struttura del componente. Queste due alette svolgono in maniera discreta il loro compito
di mantenere il traduttore in posizione, ma si rivelano poco efficaci nel momento in cui
si esercita una pressione asimmetrica su un lato del componente. In questo caso, infatti,
può capitare che si verifichi una rotazione dello stesso lungo il suo asse maggiore che
compromette parzialmente l’efficienza di funzionamento.
La parte di contatto, inoltre, deve essere completamente esposta all’esterno del case in
modo da poter aderire facilmente una volta posizionata sul cranio dell’ascoltatore,
caratteristica però che la rende particolarmente esposta e a rischio per quanto riguarda
urti, attriti con le superfici con cui può venire in contatto, sporcizia e polvere.
Un discorso a parte va fatto per l’insonorizzazione verso l’esterno. La plastica è stata
scelta in quanto materiale più adatto rispetto alle altre opzioni, derivati di carta e cartone
su tutti, ma non si può dire sia assolutamente perfetta. Già dai primi test infatti è stato
possibile riscontrare che le frequenze medie, nel caso del test i 1000 Hz, sono udibili
anche a orecchio nudo quando il trasduttore è utilizzato da qualcun altro. Il motivo di
questo fenomeno è probabilmente riconducibile a un inevitabile interazione tra
trasduttore e case, con quest’ultimo che reagisce più facilmente a queste frequenze.
Per le basse frequenze questo aspetto si verifica meno, i 100 Hz sono lievemente udibili
ma solo in un ambiente silenzioso e da distanza ravvicinata. Le alte frequenze sono poi
50
quelle meno udibili in assoluto, 14000 Hz, 15000, Hz e 16000 Hz non sono percepibili
da un ascoltatore in prossimità di chi indossa un trasduttore a conduzione ossea.
5.3.2 Casi particolari
Rientrano nel campione analizzato anche alcuni casi particolari, come soggetti con
diagnosticati problemi uditivi. Nello specifico un soggetto con una lesione timpanica
cicatrizzata, un altro con ipoacusia diagnosticata dovuta all’avanzamento dell’età con
predisposizione genetica familiare e uno con iperacusia algica.
Nel primo caso era quindi presente una lesione a livello dell’orecchio esterno ed è stato
utile verificare come effettivamente questa lesione non limitasse in alcun modo l’ascolto
tramite conduzione ossea. Il test, infatti, è risultato assolutamente in linea con i risultati
ottenuti per la medesima fascia di età da persone senza alcun tipo di problema uditivo, a
dimostrazione del fatto che la trasmissione del suono con questa tecnica non dipende
dalla funzionalità timpanica. Il soggetto era di sesso femminile e appartenente alla fascia
di età maggiore di cinquant’anni
Il discorso è però diverso nel caso di ipoacusia legata all’anzianità. Questo test ha
evidenziato risultati che si discostano sensibilmente dalla media, nello specifico è stata
riscontrata una mancanza di percezione delle alte frequenze sia con il trasduttore
posizionato in prossimità dell’orecchio, sia, con ulteriori peggioramenti, col trasduttore
posizionato in fronte.
Tuttavia questi risultati non possono essere la base per una deduzione di carattere
generale in quanto un singolo caso non è sufficiente a livello statistico per definire un
comportamento valido al di fuori del caso stesso. Possiamo però dedurre che, nello
specifico, l’ipoacusia non è sempre aggirabile con la conduzione ossea ma, in casi di
degrado della normale funzionalità uditiva, le carenze presenti nel soggetto permangono
o vengono solo limitatamente attenuate.
A titolo puramente esemplificativo, possiamo quindi dire che in questo caso particolare
il soggetto non riusciva a percepire in alcun modo le frequenze al di sopra dei 10000 Hz
compresi, sia all’orecchio che in fronte, e possiamo ricondurre questa mancanza alla
51
specifica ipoacusia di cui soffre. In questo caso, il soggetto era di sesso maschile e di età
maggiore di cinquant’anni.
Per quanto riguarda il terzo caso particolare, ovvero quello con iperacusia algica, il test
ha prodotto risultati allineati con la media dei campioni della medesima fascia d’età.
Tuttavia, l’ascolto delle frequenze più alte di questo test ha creato, nei momenti
immediatamente successivi, un leggero fastidio che, però, non si manifestava come
sintomo doloroso durante lo svolgimento della prova. Quest’ultimo caso particolare
riguardava un individuo di sesso femminile ed età compresa tra i venticinque e i
cinquant’anni.
5.3.3 Risultati dei test
Come considerazioni generali da questo test possiamo dedurre le seguenti conclusioni:
innanzi tutto c’è una componente di soggettività nell’ascolto mediante conduzione ossea,
in secondo luogo l’ambiente e le condizioni d’ascolto influiscono in maniera significativa
su quella che è l’esperienza uditiva e, infine, per quanto la conduzione ossea, per sua
natura, non sia limitata da alcuni tipi di ipoacusia ci sono delle carenze uditive,
specialmente se legate all’invecchiamento, che non possono essere evitate.
La componente di soggettività nell’ascolto la ritroviamo, perlopiù, nella differenza di
intensità in base al posizionamento del trasduttore. Il test ha evidenziato come, a seconda
dell’ascoltatore, alcuni soggetti testati abbiano trovato più alto il volume con il
trasduttore in fronte e altri vicino all’orecchio, senza considerare chi ha fatto una
distinzione, trovando più forti le frequenze basse in fronte e quelle alte vicino
all’orecchio.
L’ambiente e le condizioni d’ascolto, naturalmente, condizionano l’esperienza. In parte
è un aspetto da considerarsi normale, un ambiente silenzioso permette un ascolto
migliore anche quando si tratta di ascolto in cuffia o su altoparlanti, in più, però, la
conduzione ossea ha due aspetti che è bene non sottovalutare. In primo luogo funziona
per contatto, e ciò significa che necessariamente varia a seconda delle superfici che
vengono a contatto tra loro, la loro pressione, la vastità dell’area interessata, la stabilità,
52
sono tutti fattori che determinano un buon ascolto e sono spesso determinati da come il
trasduttore è posizionato.
Il secondo aspetto da considerare è che spesso, durante i test, le persone che vi erano
sottoposte erano inevitabilmente influenzate dalla novità. L’essere messi di fronte a
qualcosa che non si conosce e di cui non si capisce il funzionamento può generare
l’inganno psicologico che si verifica anche nei test psicoacustici per cui un soggetto
sottoposto a un test afferma di percepire un suono solo perché si aspetta di doverlo
percepire e non perché realmente lo percepisce. Tuttavia, anche ripetere il test non
porterebbe a risultati differenti in quanto, nel caso, il soggetto sa già cosa aspettarsi e
cosa deve essere pronto a sentire.
53
6. Struttura e realizzazione pratica del progetto
6.0.1 Materiale utilizzato
Per la realizzazione di questo progetto sono stati utilizzati:

Notebook Dell Inspiron 15 7000 Series

Motu Ultralite Hybrid MK3 audio interface

Max/MSP 7

3 trasduttori a conduzione ossea di produzione Adafruit Industries

Korg NanoKONTROL 2
Con il programma Max/MSP è stata realizzata una patch per la gestione dei diversi
strumenti che consentisse di avere canali separati per ogni strumento. Una mappatura
della scheda audio basata sulla struttura del programma permette quindi di gestire quali
strumenti vengono diffusi su una coppia di altoparlanti stereo e quali vengono mandati
ai trasduttori a conduzione ossea.
Attraverso un controller MIDI, inoltre, è possibile impostare i volumi per ogni singolo
strumento, così che le differenze legate all’ambiente, alla situazione specifica di ascolto
o alla diversa percezione di ogni ascoltatore, possano essere bilanciate e compensate
prima di sperimentare l’installazione e personalizzare l’esperienza.
6.1 Descrizione generale
Il progetto si basa sulla creazione di un’orchestra “componibile”, dove gli strumenti
solisti vengono aggiunti a piacimento a una base orchestrale fissa.
La base orchestrale è riprodotta da una coppia di altoparlanti stereo, mentre gli strumenti
solisti sono riprodotti da diversi trasduttori a conduzione ossea, uno per strumento.
L’idea è nata dalla possibilità offerta dalla conduzione ossea di poter ascoltare
contemporaneamente sia normalmente dalle orecchie che dalle ossa del cranio. Tra tutte
le caratteristiche di cui gode, questa è forse quella di maggior impatto e che
maggiormente si presta ad un’applicazione interattiva con il pubblico. Rendere ogni
54
esperienza unica è alla base di questo progetto, chiunque utilizzi questa installazione avrà
una percezione diversa in base alle proprie caratteristiche e certo, in alcuni casi sarà più
piacevole che in altri ma questo fa, appunto, parte della soggettività.
Riducendo la questione ai minimi termini, inoltre, un trasduttore a conduzione ossea non
è altro che un diffusore, pertanto può idealmente essere utilizzato per riprodurre qualsiasi
brano si voglia. Per questo progetto, però, sono stati scelti due brani di musica classica
poiché quest’ultima si presta favorevolmente alla tecnologia applicata per via dell’ampio
numero di strumenti disponibili e utilizzati.
6.2 Realizzazione
Il primo punto che ho sviluppato è stata la parte di controllo tramite software. Con
Max/MSP è stato abbastanza semplice e immediato realizzare una patch che gestisse tutte
le funzioni necessarie. Queste funzioni comprendono la riproduzione delle singole tracce
audio, la gestione dei volumi, la suddivisione dei canali e i comandi di play e stop.
La patch creata, quindi, non è altro che un lettore multicanale che riproduce le diverse
parti strumentali singolarmente e le indirizza a uno specifico canale audio di uscita. Ogni
traccia è poi provvista di un singolo gain per regolare i volumi gestibile tramite il
controller MIDI pre-mappato. Ogni utente, pertanto, può regolare a piacimento i volumi
delle singole tracce, ad eccezione naturalmente dei due canali stereo che sono tra loro
collegati.
Virtualmente è possibile gestire i canali come si vuole, ad esempio avere più strumenti
solisti per trasduttore raggruppandoli magari per famiglie d’appartenenza, ma per questo
progetto è stata data la precedenza alla volontà di far sperimentare la conduzione ossea a
chi ancora non la conosce nel modo più pulito e semplice possibile, così da poterne
apprezzare al meglio i pregi e i difetti.
55
Figura 24 Primo prototipo di PATCH MAX/MSP realizzata per la gestione delle tracce audio.
In questa immagine vediamo un primo prototipo di patch realizzato per testare il
funzionamento del progetto in fase embrionale. Tutte le tracce sono state separate e
affidate a un lettore, per un totale di quattro, e successivamente ridistribuite sui canali.
Questa scelta è stata fatta per permettere una maggiore esplorazione del funzionamento
per sovrapposizione tra la conduzione ossea e la diffusione stereo e l’interazione tra i
diversi strumenti, con la possibilità di riprodurli anche singolarmente.
La mappatura interna della scheda audio, poi, è strutturata in modo che le uscite stereo
MAIN OUT vadano ad un impianto di diffusione stereo standard, mentre sugli altri
canali, come uscite analogiche, ci siano singole tracce mono ognuna dedicata a un
singolo strumento. Le uscite analogiche sono poi provviste di adattatore mini jack/jack
in quanto il trasduttore a conduzione ossea presenta solo ingresso mini jack non
compatibile con un normale cavo audio jack/jack.
Una volta realizzata la parte software sono passata a testare il funzionamento.
Inizialmente ho provato un singolo trasduttore sommato agli altoparlanti stereo. Le prime
56
prove sono state fatte utilizzando il quartetto per flauto n. 4 in la maggiore di Mozart,
K298, composto per flauto, violino, viola e violoncello.
Di questi strumenti la viola e il violoncello sono stati inviati all’uscita stereo mentre il
flauto e il violino a singole e distinte uscite analogiche e testate a turno con il trasduttore.
È infatti preferibile, per la conformazione del trasduttore e le sue caratteristiche,
suddividere gli strumenti in modo che quelli con estensione più acuta vengano indirizzati
sui canali a conduzione ossea mentre i più gravi all’impianto stereo.
Questo perché, come è stato possibile constatare dai test, il trasduttore a conduzione
ossea riproduce al meglio le frequenze alte, con una preferenza per quelle intorno ai 1000
Hz, mentre fatica a riprodurre quelle più basse. Se manteniamo come esempio il quartetto
per flauto di Mozart possiamo vedere come il flauto traverso, che ha un’estensione che
va da Do3 a Do6 ovvero dai 131 ai 1047 Hz, sia più indicato del violoncello, che ha invece
un’estensione, da Do1 a Mi5, che va dai 33 ai 659 Hz.
Purtroppo si è rivelato molto difficile reperire le singole parti in tracce audio differenti,
pertanto, al fine di verificare la resa complessiva di questo primo sviluppo, mi sono
servita di una versione MIDI dell’opera.
Per quanto il MIDI sia qualitativamente di gran lunga inferiore a un vero quartetto
permette una serie di modifiche e un certo grado di elasticità e facilità di rielaborazione
che l’hanno reso un’ottima scelta ai fini pratici di sviluppo.
Attraverso una DAW16, infatti, mi è stato possibile scomporre l’intera traccia e creare
quattro distinti canali audio contenti ognuno uno strumento, in modo da esportare ogni
canale singolarmente ed ottenere quattro file in formato WAV contenenti i singoli
strumenti.
Sfortunatamente, anche dopo successive ricerche, è stato impossibile trovare le singole
tracce strumentali di un’opera classica, l’unica possibilità, idealmente, sarebbe avere la
possibilità di reperire le registrazioni fatte durante un evento dal vivo o in fase di
produzione per la creazione di cd o produzioni digitali destinate alla vendita. Pertanto, il
16
Nello specifico è stato utilizzato FL Studio 12.
57
MIDI è stato una scelta forzata mantenuta, a dispetto dell’idea iniziale, per tutto il
progetto.
È possibile però, nel campo di strumenti virtuali, utilizzare diverse librerie con,
conseguentemente, diversi livelli di qualità. Ho quindi avviato una ricerca nel campo
delle librerie virtuali per trovare una soluzione che migliorasse la resa sonora del MIDI
rendendo l’audio finale di livello accettabile.
Contemporaneamente, sempre relativamente al processo di espansione del progetto, ho
provveduto a realizzare altri due dispositivi con trasduttore a conduzione ossea per un
totale di tre.
Un maggior numero di dispositivi era alla base del progetto, l’idea di comporre
un’orchestra aggiungendo a piacimento i diversi strumenti doveva necessariamente
rispecchiarsi in una quantità sufficiente di dispositivi per supportarla. Il numero tre, ad
ogni modo, non è un numero casuale, due soli dispositivi infatti sarebbero stati poco più
che l’equivalente di una normale cuffia, mentre, d’altra parte, quattro avrebbero richiesto
una superficie di posizionamento sul cranio dell’utente con ogni probabilità più vasta
della disponibilità.
Tre trasduttori, quindi, idealmente posizionabili in prossimità di entrambe le orecchie e
sulla fronte.
I dispositivi sono posi stati realizzati con case di colori diversi, uno nero, uno rosso e uno
bianco, per avere un riscontro cromatico con la patch di controllo realizzata in Max/MSP
che rendesse più intuitiva e user friendly l’interfaccia grafica.
58
Figura 25 Seconda versione della PATCH MAX/MSP.
Come è possibile vedere da questa seconda immagine, la patch è stata poi sviluppata con
un’interfaccia grafica a blocchi. Il blocco più a sinistra gestisce gli strumenti destinati
all’uscita stereo e quindi alla diffusione su casse, è necessario che tutti gli strumenti
destinati alle casse vengano raggruppati in un’unica traccia. Gestendo le singole tracce
audio con una DAW e generandole da una traccia MIDI non avrebbe alcuna utilità
generare tante tracce differenti per poi sommarle in uscita attraverso la patch.
Il blocco centrale, nero, gestisce e controlla il dispositivo con il case di uguale colore, e
lo stesso discorso vale per i blocchi adiacenti di colore rosso e bianco, rendendo così
immediata la comprensione e l’associazione tra i componenti e il loro controllo.
Come nella prima versione realizzata sono stati mantenuti i controlli per i volumi sia
degli strumenti indirizzati all’uscita stereo, sia per i solisti gestibili singolarmente per
ogni singolo trasduttore.
La patch vista precedentemente è stata poi modificata in modo che i lettori fossero
sempre quattro, ma uno per la parte stereo e tre per i trasduttori a conduzione ossea.
Questo tipo di sviluppo prevede che le tracce audio vengano precedentemente create già
con la distribuzione pensata per essere utilizzata in questo progetto. Pertanto, gli
59
strumenti considerati solisti avranno una traccia singola, mentre l’insieme di strumenti
destinato alla riproduzione su altoparlanti andrà raggruppato in un’unica traccia.
Qui di seguito possiamo vedere lo sviluppo con il lettore dedicato alla parte stereo sulla
sinistra e i tre lettori singoli per la conduzione ossea sulla destra. Il riferimento cromatico
del contorno richiama la suddivisione fatta nella presentazione della stessa patch e quindi
ai trasduttori utilizzati.
Figura 26 Versione finale della PATCH MAX/MSP
6.2.1 Scelta dei brani
Per ampliare le possibilità dell’installazione è stata inserita l’opzione di scelta del brano
da riprodurre tra due opere disponibili. La struttura della patch di controllo rimane
immutata ma è possibile caricare opere diverse.
La prima opzione comprende il quartetto per flauto n.4 di Mozart usato per i test iniziali
di questo progetto. Mantenere come opzione un’opera con organico ridotto offre la
possibilità di sperimentare singolarmente gli strumenti e il funzionamento
dell’installazione in maniera più semplice e intuitiva.
60
La seconda opzione, invece, è un’opera con un organico più vasto, di tipo orchestrale,
che quindi si presta a esplorare il funzionamento e il comportamento della tecnologia in
un ambito più esteso e generale.
Come tributo al compositore che per primo ha esplorato il funzionamento della
conduzione ossea sperimentando in prima persona le sue possibili applicazioni, l’opera
scelta è la Sinfonia n. 9 in re minore con voci e coro finale Op. 125 di Beethoven.
La Nona sinfonia è l’ultima sinfonia completa composta da Beethoven e fu ultimata
quando il compositore era già completamente sordo.
Per questo progetto è stato usato solamente il secondo movimento che, per una scelta
puramente personale è stato preferito al primo e al terzo. Il quarto movimento, invece,
sebbene sia quello più noto non è stato preso in considerazione per via della presenza
della parte corale.
L’organico di quest’opera, relativamente al solo secondo movimento, comprende:
Legni

2 flauti

2 oboi

2 clarinetti

2 fagotti
Ottoni

2 corni

2 trombe

3 tromboni
Percussioni

timpani
Archi

violini I, II
61

viole

violoncelli

contrabbassi
Le parti suonate da due o tre strumenti, in questo caso, trattandosi di una traccia MIDI
sono state ridotte ad un’unica linea melodica per cui a un singolo strumento, a eccezione
dei violini I e II che sono da considerarsi, naturalmente, come due parti distinte.
L’organico è stato poi diviso in modo da ricostruire una parte orchestrale che potesse
essere riprodotta sugli altoparlanti stereo e per individuare i tre strumenti più indicati per
essere indirizzati ai tre trasduttori a conduzione ossea.
Della traccia stereo fanno parte fagotti, clarinetti, corni, trombe, trombone, trombone
basso, timpani, violini II, viole, violoncelli e contrabassi.
I solisti destinati alla conduzione ossea sono quindi flauto, oboe e violini I.
Bisogna considerare che questa divisione viene fatta principalmente in base alle parti
suonate, per cui le componenti ritmiche o armoniche sono più indicate per essere
riprodotte come base sulla quale aggiungere o sommare le parti melodiche.
Strumenti come fagotto, violoncello, contrabasso, tromboni e timpani, in questo caso,
ricoprono una parte principalmente armonica, mentre flauto, oboe, tromba e violini
hanno, sebbene in misura diversa, parti prevalentemente melodiche.
Purtroppo, avendo a disposizione solamente tre trasduttori è stato necessario fare una
scelta che limitasse le parti melodiche a tre.
6.2.2 Interazione con il device
Una volta completato e assemblato, questo dispositivo è di dimensioni ridotte, facilmente
impugnabile e dotato di una discreta solidità grazie alla struttura in plastica rigida che lo
compone e alla sua geometricità.
62
Il modo migliore per applicarlo è a contatto con il cranio in punti dove solo l’epidermide
si frappone tra la scatola cranica e il trasduttore, in modo da evitare che i tessuti molli
attutiscano la diffusione delle vibrazioni, e in posizione quanto più possibile
perpendicolare.
Il trasduttore, infatti, si sviluppa su una superficie planare e l’aderenza di quest’ultimo
con le ossa craniche è indispensabile per una buona resa sonora.
Come possibile vedere nell’immagine che segue, il trasduttore è composto da una parte
centrale sporgente ancorata al corpo del dispositivo. Questa parte è quella che, vibrando,
trasmette le vibrazioni alle ossa craniche o, più in generale, alla superficie su cui è
appoggiata.
È indispensabile, per il corretto funzionamento del dispositivo, che questa parte sia
completamente esposta in modo da consentire al trasduttore di aderire in maniera
ottimale. In caso di incasso all’interno del case, infatti, questo creerebbe uno spessore
che in fase di posizionamento impedirebbe al trasduttore di aderire alla superficie,
impedendo la corretta diffusione delle vibrazioni.
Figura 27 ASPETTO DEL DISPOSITIVO ULTIMATO.
63
Per posizionare un dispositivo è quindi sufficiente impugnarlo o tenerlo saldamente tra
le dita e poi appoggiarlo in posizione esercitando una discreta pressione. Avere il
dispositivo posizionato correttamente ma senza premere a sufficienza contro la superficie
causerebbe una dispersione delle vibrazioni e, di conseguenza, una scarsa trasmissione
del suono, avendo come risultato un suono con prevalenza alle alte frequenze e
accompagnato da fastidiosi ronzii.
Per questo motivo è stato molto importante riuscire ad avere un case resistente che
permettesse a chi lo utilizza di maneggiare il dispositivo senza dubitare della sua tenuta
o preoccupandosi di poterlo rompere o danneggiare. Poter avere un’impugnatura ben
salda, infatti, è essenziale per poter premere adeguatamente il trasduttore contro le ossa
craniche.
Ogni dispositivo deve essere inoltre facilmente posizionabile e rimuovibile, in modo da
favorire un’esperienza di utilizzo basata sul confronto tra quanto si sente per via aerea,
quanto per via ossea e il risultato dell’unione tra le due.
Per comprendere meglio il funzionamento e apprezzare a pieno il tipo di conduzione che
avviene per via ossea è spesso istintivo, per le prime volte, indossare e rimuovere anche
per pochi secondi il trasduttore. Questo gesto, per quanto ho potuto personalmente
sperimentare, viene automatico ai più e risulta come necessità dettata dal confronto tra
uno stimolo noto e facilmente riconoscibile con un altro, dal risultato molto simile, che
però in molti casi non è mai stato sperimentato precedentemente.
Ho quindi preferito evitare complessi sistemi di sostegno che permettessero di
“indossare” il dispositivo in quanto, necessariamente, avrebbero avuto bisogno di tempi
tecnici più o meno lunghi per essere posizionati.
Dopotutto, però, i dispositivi utilizzati in questo progetto sono tre e di conseguenza è
impossibile per una persona sola maneggiarli tutti contemporaneamente. La soluzione
ideale è individuabile nella possibilità di lasciare due dispositivi liberamente manovrabili
e gestibili, uno per mano, e posizionare il terzo su un supporto rigido che permetta di
mantenere il trasduttore fermo in una determinata posizione.
64
L’utente, con questa conformazione, può quindi gestire manualmente i due dispositivi
impugnati e utilizzarli preferibilmente applicandoli in posizione temporale, mentre il
terzo verrebbe sfruttato appoggiando direttamente la fronte contro il dispositivo sorretto
dal supporto.
Durante l’interazione col dispositivo, chiunque utilizzi l’installazione, può liberamente
posizionare i trasduttori in prossimità delle orecchie rimuovendoli e applicandoli con la
semplicità di un gesto e, contemporaneamente, posizionare e ritrarre la testa per
interagire col terzo dispositivo disponibile.
È evidente come, in questo tipo di conformazione, due dispositivi siano accessibili e
utilizzabili più comodamente del terzo, pertanto in casi in cui non vengano utilizzati tutti
e tre i dispositivi, come il quartetto utilizzato in questo progetto, è preferibile dare la
precedenza ai due trasduttori liberi
6.2.3 Parallelismo con Imaginary Landscape n° 5 di John Cage
Imaginary Landscape n° 5 è una composizione di John Cage del 1952 per 42 nastri
magnetici.
L’opera prevede la composizione di un nastro finale realizzato mediante un collage di 42
nastri magnetici diversi e a scelta dell’esecutore, montati seguendo le indicazioni della
partitura. Nella versione originale, pensata per accompagnare la danza di Jean Erdman
in Portrait of a Lady, le registrazioni utilizzate comprendevano esclusivamente brani
jazz.
65
Figura 28 PRIMA PAGINA della partitura di Imaginary Landscape n°5 di John Cage.
Chiunque voglia realizzare la propria versione di Imaginary Landscape n°5 può, una
volta scelti i 42 nastri, creare il proprio brano così da ottenere infinite versioni della stessa
opera a seconda dei nastri scelti e di chi la esegue.
Il parallelismo con questo progetto è più che altro di tipo concettuale. Nell’opera di Cage
i diversi nastri venivano montati precedentemente in modo da avere un nastro finale
definitivo e non più modificabile. A lavoro concluso il brano risulta essere una
sovrapposizione e un continuo salto tra brani diversi che trasmette diverse sensazioni a
seconda dei nastri originali utilizzati.
Un risultato simile potrebbe essere ottenuto con i trasduttori a conduzione ossea. Se
immaginiamo diversi dispositivi che riproducono ciascuno un nastro diverso possiamo
ricreare un’idea compositiva simile a quella pensata da Cage. Nulla ci vieterebbe, infatti,
di posizionare uno o più trasduttori a turno per sentire i diversi brani in segmenti e
sovrapposti gli uni con gli altri.
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Certo riesce difficile immaginare di ricreare esattamente la partitura così come scritta da
Cage, in quanto servirebbero 42 trasduttori e in alcuni punti ne andrebbero posizionati
fino a sei contemporaneamente.
Anche eseguire manualmente i cambi tra una traccia e l’altra, e quindi tra un dispositivo
e un altro, con segmenti della durata di pochi secondi risulterebbe difficilmente
realizzabile.
Tuttavia è possibile ispirarsi a quest’opera di Cage per realizzarne una versione rivisitata.
L’utilizzo di diversi trasduttori con una traccia diversa è sempre possibile e, invece di
creare un file audio con un singolo strumento per ogni trasduttore più uno dedicato alla
diffusione stereofonica, avere diversi file audio con tracce differenti da riprodurre
alternativamente.
Rimangono i limiti legati allo spazio a disposizione sul quale applicare i dispositivi e i
tempi necessari perché un utente ne rimuova uno per applicarne un altro, questo
supponendo di avere più di tre dispositivi e seguendo quindi la partitura a otto tracce di
Cage.
Indicativamente, considerando la dimensione dei dispositivi e i punti più indicati per la
loro applicazione, è ipotizzabile l’utilizzo in contemporanea di un massimo di quattro/sei
dispositivi. Le posizioni considerate idonee sono, infatti, oltre alle tre già trattate in
questa tesi comprendenti un trasduttore in zona frontale e due in zona temporale, anche
quella mandibolare e due immediatamente dietro le orecchie.
Questo ragionamento è da considerarsi del tutto teorico dal momento che utilizzare
contemporaneamente sei dispositivi richiederebbe che questi siano tenuti in posizione
autonomamente e ciò rallenterebbe ulteriormente il passaggio di cambio da un
dispositivo all’altro.
In alternativa, si potrebbe raggiungere un compromesso tra la versione originale di Cage
e un’eventuale riproduzione con la conduzione ossea. Se consideriamo che l’intero brano
si sviluppa su otto canali, è possibile pensare di ridurre a otto anche il numero dei
trasduttori necessari. Creare, seguendo la partitura, otto tracce composte a partire dalle
42 scelte, assegnarne una per ogni canale e quindi una per dispositivo.
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Questo tipo di soluzione si pone tra quella originale e il tipo di configurazione utilizzata
in questo progetto, necessitando infatti di una rielaborazione dei brani scelti e di un
montaggio delle parti seguendo la partitura, ma venendo poi diffusa tramite conduzione
ossea su canali distinti sfruttando la trasmissione del cranio per avere un risultato finale
equivalente alla somma delle diverse tracce.
6.3 Considerazioni
6.3.1 Considerazioni in fase di sviluppo
Il primo problema riscontrato in fase di sviluppo del progetto riguarda la non perfetta
insonorizzazione del dispositivo. Le vibrazioni emesse da trasduttore, infatti, vengono
inevitabilmente trasmesse anche al case che per la sua struttura e la cavità interna funge
da cassa di risonanza rendendo udibile anche a chi non “indossa” il trasduttore ciò che
da esso viene riprodotto. Questo aspetto, purtroppo, si traduce in un risultato spiacevole
nel caso in cui siano presenti più persone che utilizzano l’installazione a turno, dal
momento che, mentre uno interagisce con il progetto, chi gli sta intorno potrà sentire
quanto riprodotto. Inoltre, l’audio emesso dalla risonanza del case è spesso gracchiante
e poco definito.
Per ovviare o quantomeno limitare questo inconveniente, almeno per quanto riguarda la
situazione in cui in trasduttore non è utilizzato, sono stati creati dei mini stand isolanti in
gommapiuma sui quali appoggiare i trasduttori inutilizzati.
Un argomento da trattare a parte, inoltre, è il contatto con la pelle umana. Adafruit
consiglia infatti, in caso di contatto prolungato con il la pelle, di coprire il trasduttore con
un materiale plastico, nello specifico suggeriscono di usare Sugru17, per evitare che il
sudore possa rovinare il componente o entrare in contatto con la corrente di pilotaggio.
Tuttavia, in questo caso, non è previsto un contatto con la pelle umana così duraturo da
rendere necessario un isolamento del componente. Inoltre, una volta applicato un
17
SUGRU: Sugru è un materiale plastico malleabile che può essere formato secondo le proprie necessità e
una volta essiccato mantiene la forma, è elastico, resiste a temperatore da -50 C° a +180 C° e isola
elettricamente fino a 24 V.
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materiale di questo tipo diventa permanente, ed è sembrato troppo rischioso modificare
in modo irreversibile il componente senza sapere che effetti avrebbe potuto avere sulla
resa sonora e in che modo avrebbe modificato il funzionamento del trasduttore
discostandolo da quanto precedentemente testato.
Questo aspetto va comunque tenuto in considerazione per sviluppi futuri e in caso di
prosecuzione e ampliamento del progetto così come presentato in quanto sarebbe un
punto fondamentale per l’utilizzo su larga scala di questo tipo di trasduttori.
6.3.2 Considerazioni finali
Questo progetto, una volta ultimato, è da considerarsi come dimostrazione dei possibili
utilizzi che si possono fare di questa tecnologia, con una particolare attenzione ai pregi e
ai difetti che la caratterizzano relativamente ai materiali e ai componenti utilizzati.
La scelta di brani esclusivamente strumentali e la distribuzione degli strumenti in modo
che ognuno fosse singolarmente riprodotto da un dispositivo è a testimonianza della
volontà di incentrare il lavoro sulle caratteristiche di funzionamento della trasmissione
ossea.
Complessivamente, una volta sperimentata la conduzione ossea attraverso questi
dispositivi, ritengo che le informazioni e la conoscenza diretta acquisita siano sufficienti
per capire in linea generale quali siano i pregi più evidenti e quali i limiti altrettanto
facilmente individuabili, fornendo una panoramica sufficientemente completa da
permettere a chi ancora non aveva mai sperimentato questa tecnologia di sviluppare un
proprio pensiero e giudizio al riguardo.
L’utilizzo dei componenti scelti, dopotutto, posiziona questo progetto nella fascia delle
produzioni di tipo non professionale e, pertanto, nella categoria di dispositivi pensati per
un uso strettamente personale o per progetti di prototipazione.
Per questo motivo, voglio quindi considerare questo progetto come un prototipo. Sia
durante il suo sviluppo che nelle prove di funzionamento effettuate, mi sono sempre più
convinta che sia una tecnologia largamente utilizzabile in installazioni di questo tipo, ma,
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allo stesso tempo, è assolutamente necessario rendere la struttura e i dispositivi più solidi
e affidabili. Oltre a una maggiore resistenza strutturale non bisogna dimenticare quanto
già precedentemente accennato riguardo all’uso prolungato del dispositivo e al possibile
deterioramento dei componenti legato al contatto con la pelle umana.
Pensare di rendere accessibile a un pubblico, più o meno vasto, questa struttura
esattamente così come presentata sarebbe indicativo di un’eccessiva e ingiustificata
fiducia nella resistenza della stessa.
Tuttavia, qualora fosse possibile creare dei dispositivi con il medesimo funzionamento
ma prodotti e pensati in modo specifico per questo utilizzo, si aprirebbero molti diversi
scenari di applicazione tecnologica e artistica.
Al momento attuale, però, bisogna considerare che i componenti utilizzati in questo
progetto sono anche gli unici con una distribuzione commerciale che è stato possibile
reperire. Questo aspetto sta ad indicare, in maniera evidente, quanto la conduzione ossea
sia ancora un argomento di nicchia e in secondo piano, e come sia spesso sconosciuta a
chi non ne entra in contatto attraverso altri dispositivi che la integrano.
Al contempo, ho ritenuto più che soddisfacente l’aver portato a termine un progetto di
questo tipo basato su una tecnologia di cui io stessa avevo solamente sentito parlare in
maniera descrittiva. Sperimentare con un contatto diretto il suo funzionamento e
applicarmi nel trovare diverse possibili soluzioni di impiego mi ha stimolato nella ricerca
di un punto di unione tra la tecnologia in sé con un suo possibile utilizzo in campo
musicale.
Allo stesso modo, sono ugualmente soddisfatta di aver dovuto trovare molto raramente
dei compromessi in fase di realizzazione del progetto, riuscendo quindi nell’intento di
creare qualcosa che rispecchi in modo marcato l’idea iniziale così come era stata pensata,
raggiungendo l’obiettivo che mi ero preposta senza stravolgimenti o particolari
ridimensionamenti.
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7. Proposte per sviluppi futuri
7.1 Proposte artistiche
Per eventuali proposte artistiche alternative future, il suggerimento è quello di avvalersi,
come proposto anche in questo lavoro di tesi, delle particolari caratteristiche di questa
tecnologia e dei vantaggi che essa offre. Punto di forza di questo dispositivo è, come già
detto, la possibilità di sentire suoni senza occupare le orecchie applicando il trasduttore
a qualunque punto del cranio creando, inoltre, una situazione di ascolto personalizzata e
privata.
L’idea, quindi, di creare dei contesti interattivi dove proporre ambienti d’ascolto isolati
per ogni utente favorisce lo sviluppo di un’atmosfera emozionale in cui chi gode
dell’interazione con il progetto installativo vive anche un’esperienza unica e strettamente
personale.
Per facilitare questa genesi emotiva, inoltre, si potrebbe creare un ambiente in cui tutta
l’attenzione viene concentrata sull’ascolto, riducendo gli stimoli visivi e le interazioni tra
persone, magari in un ambiente buio con un’esperienza in solitario.
Tutto questo, eventualmente, sfruttando lo stesso principio utilizzato per questo progetto
di somma di più trasduttori. Questo concetto, di fatto, è applicabile a moltissimi campi
di studio.
Ad esempio, in particolari musei tematici, come i musei di carattere scientifico, si
potrebbe ipotizzare la creazione di un’installazione dove i visitatori possono ascoltare sia
singolarmente che come insieme, i suoni si un particolare ambiente.
A questo scopo, mi sento di suggerire nello specifico a titolo puramente esemplificativo,
un ambiente naturale, come la riproduzione di una foresta in un museo di storia naturale,
dove ogni visitatore, a turno, può ascoltare singolarmente i suoni tipici come i versi degli
animali che abitano un certo ambiente oppure sommarli per ricreare un’atmosfera più
immersiva e completa.
In alternativa, lo stesso principio può essere applicato alla riproduzione di ambienti
urbani o rivisitazioni storiche.
71
7.2 Proposte commerciali
Dal punto di vista commerciale questa tecnologia si presta a diversi possibili sviluppi.
Come già visto nell’introduzione storica, più volte è stata utilizzata in dispositivi audio
che si ponevano l’obiettivo di arricchire e migliorare la quotidianità dell’ascoltatore
medio. Per via delle sue naturali caratteristiche, infatti, è istintivo cercare di sfruttarne le
peculiarità per superare i limiti presentati dal normale ascolto in cuffia.
In modo particolare, la possibilità di recepire un’informazione sonora mantenendo libero
il timpano e quindi la sensibilità ai suoni che provengono dall’ambiente circostante è di
notevole interesse.
Per restare in campo musicale, ad esempio, questo tipo di tecnologia potrebbe essere
molto utile in ambito di eventi live in cui è necessaria una sincronizzazione degli
esecutori attraverso il click in cuffia. Avere un riferimento metronomico durante eventi
dal vivo è spesso necessario per mantenere la precisione nella performance soprattutto in
assenza di un direttore d’orchestra, tuttavia possono presentarsi alcuni inconvenienti.
Capita infatti, specialmente in eventi di carattere acustico in ambienti di piccole
dimensioni, che il click diventi udibile anche dal pubblico o, in alternativa, risulti troppo
debole per gli esecutori, creando così un conflitto tra la necessità dello strumentista di
sentire bene e in modo chiaro il click durante l’esecuzione e la necessità, per la buona
riuscita dell’evento, che questo non sia udibile in sala da tutto il pubblico, risultando
spiacevole e rovinando la performance.
La soluzione per questi casi particolari potrebbe arrivare proprio dalla conduzione ossea.
Un trasduttore posizionato indifferentemente in zona temporale o a contatto con la
mascella, per garantire una certa discrezione, potrebbe permettere agli strumentisti di
sentire distintamente il click riducendo però notevolmente il rischio che questo venga
udito anche da chi assiste all’evento. Tuttavia è bene ricordare che la conduzione ossea
non è completamente isolata dall’esterno ma alcune frequenze, a seconda della
conformazione del trasduttore e del tipo di superficie sulla quale viene posizionato, sono
maggiormente udibili nell’ambiente circostante. È quindi necessario un ulteriore studio
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per cercare il tipo di frequenza più adatta in relazione al modello di trasduttore che si
intende utilizzare.
Contemporaneamente, questa soluzione avrebbe anche un ulteriore vantaggio: l’uso della
conduzione ossea, come già ampiamente detto, lascerebbe liberi i timpani permettendo
anche agli strumentisti di non isolarsi dall’esterno per via di una cuffia in-ear e sentire
ciò che gli altri esecutori stanno suonando così da interagire meglio come insieme.
Un altro possibile sviluppo potrebbe essere in ambito ludico-educativo. L’idea è quella
di creare un gioco educativo per bambini, per insegnare le differenze che ci sono tra i
vari strumenti. L’apprendimento tramite il contatto e quindi un’esperienza diretta di
interazione con un oggetto risulterebbe più facile e sicuramente di maggior impatto.
Certo, il gioco non sarebbe adatto a bambini troppo piccoli e perderebbe utilità per
bambini troppo grandi, ma potrebbe essere utile per avvicinare alla musica quelli che
sono nelle prime fasi di scoperta e apprendimento.
Ad esempio, utilizzare dei case che riproducono la forma dello strumento e dei bottoni
che attivano i suoni aiuterebbe a memorizzare l’associazione tra l’aspetto visivo dello
strumento, il suono che produce e il suo nome.
Un’ulteriore proposta potrebbe prendere spunto dai Google Glass. In una società dove
prendono sempre più campo gli smartwatch per avere costantemente a portata di mano
in tempo reale tutte le comunicazioni, la creazione di un dispositivo incorporato a
conduzione ossea consentirebbe la gestione di chiamate, comandi vocali e notifiche
audio, senza bisogno di gesti o di spostare lo sguardo su uno schermo. Questo aspetto
renderebbe il dispositivo adatto per essere usato alla guida, lasciando le orecchie libere
di sentire i rumori del traffico, clacson e sirene18, e consentendo al guidatore di non
distrarsi distogliendo lo sguardo dalla strada. Inoltre, per le sue caratteristiche,
eviterebbe, come invece accade con le moderne tecnologie di vivavoce Bluetooth di
condividere le proprie conversazioni e informazioni con eventuali altri passeggeri.
L’art. 173 del codice della strada viete l’uso di cuffie e auricolare durante la guida che limitano la
capacità uditiva di entrambe le orecchie. Sono consentiti vivavoce Bluetooth e auricolari che coprano un
solo orecchio.
18
73
8. Conclusioni
Nel corso di questo studio mi è stato possibile analizzare e sperimentare un metodo di
diffusione audio che non avevo mai potuto provare precedentemente. Non è stato solo
un progetto divulgativo, quindi, ma anche un’occasione di approfondimento delle mie
conoscenze e la soddisfazione di una curiosità maturata nel tempo.
La conduzione ossea e la possibilità di trasmettere il suono in modi differenti dalla
normale via aerea mi ha sempre affascinato, stimolando la voglia di trovare nuove
applicazioni a questa tecnologia ancora poco diffusa.
L’aver potuto sperimentare personalmente il funzionamento della conduzione ossea,
dall’assemblaggio del dispositivo, ai test per verificare la sua effettiva percezione e,
successivamente, all’applicazione pratica della tecnologia in un progetto funzionante, mi
ha permesso di rispondere a molte delle domande che mi sono sempre posta riguardo a
questo argomento.
In primo luogo posso dirmi molto soddisfatta dei limiti che ho riscontrato. Spesso può
capitare che la novità venga vista esclusivamente nei sui aspetti positivi e innovativi,
tralasciandone i limiti e i difetti. Per la conduzione ossea, così come commercializzata
ora, questo fenomeno accade frequentemente da parte delle aziende per regioni di
marketing, e da parte del pubblico perché l’impatto emotivo della novità limita il senso
critico. È stato necessario uno sforzo per cercare un punto di vista obiettivo che mi
permettesse di valutare il progetto nel complesso e la tecnologia usata con sguardo critico
e distaccato, ma questo passaggio è stato fondamentale per poter comprendere appieno
quanto studiato e applicato in questo lavoro.
Alla fine di questo studio, mi sento di affermare che la conduzione ossea è una tecnologia
innovativa che offre molti spunti e altrettante possibili applicazioni, ma che necessita
ancora di uno sviluppo tecnologico per sopperire alle mancanze che ancora la
contraddistinguono e che spesso ne limitano il possibile utilizzo.
I punti fondamentali, come trattato più volte in questo lavoro, sono la possibilità di sentire
tramite conduzione ossea lasciando contemporaneamente intatta la capacità di percepire
per via aerea i suoni che ci circondano e la possibilità di sommare diversi trasduttori
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andando oltre all’ormai radicata cultura stereo per i dispositivi portatili di riproduzione
audio.
Tuttavia, l’inconveniente per cui spesso i suoni riprodotti dal trasduttore sono udibili
anche all’esterno limita notevolmente le applicazioni di questa tecnologia.
Per quanto visto e studiato, però, ritengo che questo aspetto sia risolvibile ricercando un
metodo migliore per isolare il componente all’interno della struttura in cui è alloggiato.
Nelle prime fasi di sviluppo, infatti, sono state fatte delle prove con il circuito assemblato
ma libero da case e contenitori e, tenendo il componente tra le dita e a contatto con le
ossa del cranio la dispersione e diffusione di suono all’esterno era sensibilmente
inferiore, a volte del tutto impercettibile.
Come è facile intuire questo vantaggio è stato sacrificato in nome di una maggiore
solidità dal momento che i fili scoperti si sono rotti e dissaldati più volte.
La delicatezza è un altro aspetto da considerare. Bisogna però ricordare che per questo
progetto sono stati utilizzati materiali e componenti hardware pensati per creazioni DIY19
amatoriali, pertanto con un livello qualitativo, seppur buono, indubbiamente non il
migliore disponibile e non paragonabile con prodotti hardware progettati e realizzati
internamente da aziende specializzate.
È possibile immaginare, comunque, che a livello commerciale siano tutt’ora utilizzati
componenti più resistenti e, soprattutto, che il problema legato alle saldature venga
evitato con l’utilizzo di componenti integrati e progettati specificamente per l’obiettivo
prefissato.
Una volta superato il limite della dispersione sonora credo che la conduzione ossea possa
trovare numerose applicazioni commerciali nella vita quotidiana arricchendo, in un
futuro sempre più digitalmente connesso e interattivo, l’offerta ad un pubblico che agisce
sempre più attraverso smartphone, tecnologie integrate e sistemi di comunicazione
hands-free ricoprendo di fatto un ruolo di primo piano nel mercato relativo all’interazione
sonora e agli stimoli uditivi.
19
DIY: Do It Yourself, termine usato commercialmente per indicare prodotti creati o modificati
autonomamente senza l’ausilio di personale specializzato e un esborso economico.
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9. Ringraziamenti
Andrea, Laura e Giulia, per ventiquattro anni di supporto.
Walter Caracca, per le competenze di saldatura messe a mia disposizione.
Maestro Andrea Vigani, per avermi seguito nello sviluppo di questo lavoro.
Maestro Luca Richelli, per gli spunti e i suggerimenti dati in fase di ideazione di questa
tesi.
Tutte le persone che si sono sottoposte con disponibilità al test.
76
10. Riferimenti
10.1 Bibliografia
AA.VV., Anatomia dell’uomo, Edi Ermes, 2006
AA.VV., Enciclopedia Treccani
R. ALBERA, G. ROSSI, Otorinolaringoiatria, Minerva Medica, 2016
G. BERTUCCIO, Dispense di Fondamenti di Elettronica – Elettronica digitale
J. CAGE, Imaginary Landscape No. 5 – For any 42 phonograph records, Henmar, 1961
E. CARTA, Acustica e psicoacustica, TiPubblica, 2014
A. CIPRIANI, M. GIRI, Musica elettronica e sound design. Teoria e pratica con Max/MSP –
volume 1, ConTempoNet, 2009.
F. GIACOMANTONIO, Fisica della percezione sonora, Pellegrini, 2016
R. PERFETTI, Circuiti elettrici, Zanichelli, 2003
S. PROSSER, A. MARTINI, Argomenti di audiologia, Omega, 2013
Radio-Craft no marzo anno 1934
77
10.2 Sitografia
https://it.wikipedia.org/wiki/Orecchio
https://en.wikipedia.org/wiki/Bone_conduction
http://www.audioboneheadphones.com/how-it-works/
https://it.wikipedia.org/wiki/Ludwig_van_Beethoven
https://www.google.com/patents/US1521287
http://www.cochlear.com/wps/wcm/connect/it/home/understand/hearing-and-hl/trattamentiipoacusia/bone-conduction-implant
http://www.medel.com/it/candidacy-bone-conduction-implants/
https://en.wikipedia.org/wiki/Google_Glass
https://it.wikipedia.org/wiki/Timpano_(anatomia)
https://it.wikipedia.org/wiki/Distorsione_armonica_totale
http://www.getdatgadget.com/digicare-lead-anti-pollution-mask-bone-conduction-headphone/
https://it.wikipedia.org/wiki/Accumulatore_litio-polimero
http://www.orchestraharmonie.it/Orchestrazione.php
http://www.amplifon.com/web/it/-/occhiali_acustici_modelli_e_utilizzo
http://www.carlogovoni.it/interviste/227-lettura-audiometria4
https://it.wikipedia.org/wiki/Phon_(psicoacustica)
https://it.wikipedia.org/wiki/Diagramma_di_uguale_intensit%C3%A0_sonora
http://www.buhel.com/
https://www.kickstarter.com/projects/maumau/hi-tech-sunglasses-headphones-no-moreearphones-or
https://aftershokz.com/pages/technology
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http://isordiforum.forumfree.it/?t=68290722
http://www.corriere.it/tecnologia/economia-digitale/cards/google-glass-motiviflop/principale.shtml
http://www.kunstderfuge.com/mozart.htm
http://www.kunstderfuge.com/beethoven/variae.htm
https://learn.adafruit.com/3d-printed-bone-conduction-transducer-box/overview
http://johncage.org/pp/John-Cage-Work-Detail.cfm?work_ID=103
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