INFORMATICA MUSICALE
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L'orecchio
L’orecchio è formato da: orecchio esterno, medio e interno.
L'orecchio
L'orecchio
Nella coclea vi sono tre canali
(rampa timpanica, vestibolare e
cocleare) ripieni di un liquido
dove si propagano le vibrazioni,
captate dall’organo del Corti.
L'orecchio
Le parti principali dell’orecchio sono suddivise in
orecchio esterno, orecchio medio e orecchio interno.
L’orecchio esterno comprende il padiglione auricolare e
il canale uditivo che termina con la membrana del timpano;
l’orecchio medio è una cavità piena d’aria in cui si trovano
tre ossicini detti martello, incudine e staffa. Questi tre
ossicini collegano meccanicamente il timpano alla
chiocciola (o coclea).
Quest’ultima costituisce l’orecchio interno, che termina
nel nervo acustico, diretto al cervello.
L'orecchio: il padiglione auricoloare
Il padiglione auricolare raccoglie il suono e fornisce al cervello
elementi per la valutazione della direzionalità del suono. Esso cioè
sovrappone al suono stesso informazioni (frequenze) riguardo alla
direzione dalla quale il suono è giunto al padiglione stesso. Ciò
spiega la forma particolarissima del padiglione auricolare umano,
che si distingue da quello degli altri animali. Si può condurre un
esperimento psicoacustico per dimostrare questa capacità: si
ascolta con un auricolare (saltando cioè il filtro del padiglione, e
perciò ingannando l’orecchio) la gamma di un’ottava di rumore
casuale. Se regoliamo la frequenza centrale a 7,2 kHz, il rumore
sembra provenire da una sorgente all’altezza dell’osservatore. Se
la regoliamo a 8 kHz, il suono sembra provenire da una sorgente
posta in alto. Se invece regoliamo la frequenza centrale a 6,3 kHz,
il suono sembra provenire dal basso.
L'orecchio: il canale uditivo
Il canale uditivo si può rappresentare in modo semplificato
come un cilindro dal diametro di circa 0,7 cm e dalla
lunghezza di circa 3 cm (La forma reale, ovviamente, non è
perfettamente cilindrica). Al termine di questo tubicino c’è la
membrana del timpano.
Le dimensioni del canale uditivo indicano che esso ha una
frequenza di risonanza a 3000 Hz (lunghezza d’onda 12
cm, 4 volte la lunghezza del canale) in corrispondenza della
quale si ha un picco nella risposta in frequenza
dell’orecchio. Un picco secondario si ha a 9000 Hz. Il picco
in risposta ai 3000 Hz indica che l’orecchio è
specificamente “tarato” sulla voce umana.
L'orecchio: il canale uditivo
L'orecchio medio
L’orecchio medio ha un compito molto particolare:
trasmettere l’energia sonora da un mezzo rarefatto come
l’aria ad un mezzo molto più denso come il fluido che
riempie l’orecchio interno. L’energia sufficiente a causare
le vibrazioni nell’aria sarebbe insufficiente per causare le
stesse vibrazioni nel fluido dell’orecchio interno: il
rapporto, assimilabile ad un rapporto d’impedenza, è di
circa 4000:1. Assolvono allo scopo di “adattatori
d’impedenza” i tre ossicini martello, incudine e staffa, i
quali, con un complesso gioco di leve meccaniche,
compensano la situazione di partenza sfavorevole,
adottando cioè un sistema di trasmissione vantaggiosa.
Nella figura che segue si vedono una raffigurazione
semplificata della struttura dell’orecchio medio ed una
raffigurazione meccanica del sistema di leve.
L'orecchio medio
L'orecchio: la tromba di Eustachio
La tromba di Eustachio è un condotto che collega
l’orecchio medio alla faringe, e svolge varie funzioni
di grande importanza. La prima è quella di condurre
aria all’orecchio medio equilibrando l’azione di
“sospensione” operata dalla membrana del timpano.
La seconda è di compensare la pressione statica
dell’orecchio medio con la pressione esterna, il che
avviene ogni volta che si deglutisce: la tromba di
Eustachio in questo caso si apre ed equilibra la
pressione interna. Un’ultima funzione è di
emergenza: attraverso la tromba di Eustachio
possono fuoriuscire materiali in caso di infezione
dell’orecchio.
L'orecchio interno
L’orecchio interno è costituito dalla chiocciola, strumento di alta ingegneria
biologica il cui funzionamento non è ancora perfettamente chiaro. È la chiocciola
che deve trasformare gli impulsi di pressione provenienti dall’orecchio medio in
impulsi nervosi (elettrici) destinati al cervello, conservando tutte le informazioni
(frequenza, intensità...) relative al suono. Nell’immagine seguente vediamo la
chiocciola in una rappresentazione “srotolata”: la lunghezza della spirale della
chiocciola così svolta è di circa 2,5 cm. Al centro si vede la cosiddetta membrana
basilare, immersa nel fluido di cui abbiamo già detto.
All’interno della chiocciola questo fluido vibra ogni volta che la staffa, solidale alla
finestra ovale, preme su quest’ultima. Ogni volta quindi che un suono raggiunge
gli ossicini, la finestra ovale genera una pressione sul fluido interno della
chiocciola; quest’ultimo trasmette la pressione al suo interno attorno alla
membrana basilare, e la sfoga infine sulla finestra circolare, la quale viene spinta
verso l’esterno.
La pressione che si genera all’interno del fluido crea delle onde stazionarie sulla
membrana basilare. L’onda stazionaria di una particolare frequenza avrà un picco
in una particolare posizione sulla membrana: se il suono è a bassa frequenza, in
un punto lontano della membrana, se il suono è ad alta frequenza, in vicinanza
della finestra ovale. Le onde stazionarie, attraverso un particolare sistema di
stereocilia (terminali nervosi della membrana), si trasformano nell’informazione
inviata al cervello per l’interpretazione del suono. I dettagli di questo meccanismo
sono estremamente complessi e non li vedremo qui.
L'orecchio interno
L'orecchio interno
L'orecchio interno
L'acustica si occupa sostanzialmente di fenomeni ondulatori nell'aria o in
altri materiali (acqua, legno etc) che consentono al nostro orecchio di
ricevere la pressione esercitata su questi materiali e di inviare al
cervello un impulso corrispondente. In acustica ci occupiamo perciò di
frequenze, lunghezze d'onda, riflessioni e così via da un punto di vista
strettamente fisico e - potremmo dire - oggettivo: un diapason, ad
esempio, produce oggettivamente una vibrazione di 440 Hz con una
certa intensità sonora misurabile. Tutto ciò si può analizzare con
strumenti della Fisica e si possono attribuire unità di misura certe a
grandezze come la frequenza o la pressione sonora. Ma cosa accade
quando questi fenomeni giungono all'orecchio umano? Cosa avviene nel
cervello?
Cos'è ciò che noi chiamiamo "suono" e che certamente non
interpretiamo come una pressione o come una vibrazione, ma come
un'esperienza di tipo unico e indefinibile? E perchè il suono influisce sui
nostri stati d'animo? Tutto ciò rientra nello studio della psicoacustica,
una scienza sperimentale che cerca di approfondire la conoscenza dei
fenomeni sonori in rapporto all'uomo che li percepisce.
Il cervello
Il cervello funziona in maniera
modulare ed è asimmetrico.
La «mappa» della corteccia
indica aree circoscritte adibite
alle diverse percezioni.
La corteccia somatica
sensoriale gestisce le
sensazioni, quella motoria
controlla i movimenti.
Il cervello
Teoria posizionale
Teoria della frequenza
L'orecchio: link
ORECCHIO 1: La sua rappresentazione e l'anatomia
ORECCHIO 2: L'udito
ORECCHIO 3: L'orecchio e il suono
ORECCHIO 4: il senso dell'equilibrio
L'orecchio. Come è fatto. Come funziona
