Ti sei mai chiesto quale sia il fattore che differenzia un suono da un’altro? La risposta è molto semplice: il Timbro. Detta così è molto facile, ma per capire appieno cos’è che ci fa distinguere gli innumerevoli suoni che troviamo in natura dobbiamo analizzare gli elementi che compongono il timbro: le Forme d’onda.

Quanto segue è una breve panoramica delle forme d’onda semplici che compongono i vari suoni, dedicando pochi minuti alla lettura dell’articolo avrai modo di avere una conoscenza generale, utilissima, di uno degli elementi principali che compongono il suono.

 

Il Timbro

Il Timbro è il terzo parametro del suono, insieme all’ampiezza e la frequenza.

E’ l’elemento che ci fa distinguere un suono, ad esempio una nota emessa da un violino non avrà lo stesso suono della stessa nota suonata da un flatuo.

Il Timbro non è altro che una differenza nell’ampiezza delle armoniche di un suono.

“Eh?”

Ora ti spiego tutto!

 

Armoniche

Tu puoi dirmi “Ma un suono ha solo una frequenza! Altrimenti come faccio a distinguere le note?”, quella di cui parli si chiama Frequenza Fondamentale, ma oltre a quella ci sono altre frequenze, con meno ampiezza che si chiamano Armoniche, in tutti i suoni.

Le Armoniche sono frequenze multiple della frequenza Fondamentale:

Dove f1 sta per la frequenza Fondamentale, f2 per la prima armonica, f3 per la seconda armonica e così via.

In base all’ampiezza differente delle Armoniche il suono cambia “forma” e quindi Timbro.

 

Spettro Sonoro

No, non è il fantasma che parla da sotto il letto, bensì la rappresentazione di quante e quali frequenze, e con quale ampiezza, ci sono in un suono.

E’ una rappresentazione grafica delle frequenze che compongono un suono, è quello che vedi quando usi un equalizzatore grafico su una DAW.

Sull’asse delle ascisse ci sono le frequenze, mentre sull’asse delle ordinate ci sono i valori in ampiezza di queste.

 

Forme d’Onda

Vediamo ora quali sono le forme d’onda semplici partendo da quella che è la base di ogni suono.

 

Sinusoide

Secondo il Teorema di Fourier, ogni suono è composto da infinite sinusoidi. Già, perché la Sinusoide è l’unica forma d’onda che non contiene armoniche, è proprio quella che le compone invece.

La Sinusoide è il “mattone” che costruisce tutte le altre forme d’onda, viceversa, se scomponiamo una forma d’onda complessa avremo una serie di sinusoidi che contengono una sola frequenza.

Il nome Sinusoide è dato dalla rappresentazione grafica di questa, che è la funzione trigonometrica Seno.

La forma d’onda gemella alla Sinusoide è la Cosinusoide, che è la funzione trigonometrica Coseno.

La differenza sta nel valore di ampiezza di partenza, l’ampiezza della Sinusoide parte da 0, mentre l’ampiezza della Cosinusoide parte dal punto di ampiezza massima positiva.

Onda Sinusoidale a 440 Hz

 

Onda Quadra

L’onda Quadra è una forma d’onda composta da una sinusoide fondamentale e da solo le armoniche dispari.

L’ampiezza delle Armoniche decresce in base al numero dell’armonica stessa.

• Ak sta per Ampiezza delle Armoniche (Onda Quadra);
• Kp sta per il numero delle Armoniche Pari;
• Kd sta per il numero delle Armoniche Dispari;
• Af sta per Ampiezza della Fondamentale.

Onda Quadra a 440 Hz

 

Duty Cycle

L’onda Quadra può anche diventare un’onda Rettangolare se viene cambiato il rapporto del ciclo tra la parte positiva e la parte negativa.

Nell’onda Quadra abbiamo infatti metà ciclo positivo e metà ciclo negativo.

Se cambiamo le parti del ciclo, come ad esempio 1/4 positivo e 3/4 negativo, avremo un’onda Rettangolare.

Il rapporto tra le parti positivo e negativo si chiama Duty Cycle e viene indicato con un numero compreso tra 0 e 1.

Quando abbiamo un Duty Cycle a 0,5 avremmo un’onda quadra, mentre se sta a 0,25 avremmo 1/4 di fase positiva e 3/4 di fase negativa, quindi un’onda Rettangolare. Più il numero è basso e più avremmo fase negativa, viceversa, più il numero è alto e più avremmo una fase positiva.

Onda Quadra a 440 Hz con Duty Cycle 0,25 (Rettangolare)

 

Onda Triangolare

L’onda Triangolare è una forma d’onda composta da una sinusoide fondamentale e da solo le armoniche dispari.

La differenza dall’onda Quadra è che l’ampiezza delle armoniche decresce in maniera esponenziale.

• Ak sta per Ampiezza delle Armoniche (Onda Triangolare);
• Kp sta per il numero delle Armoniche Pari;
• Kd sta per il numero delle Armoniche Dispari;
• Af sta per Ampiezza della Fondamentale.

Onda Triangolare a 440 Hz

Anche l’onda Triangolare può essere modificata secondo il Duty Cycle, se lo portiamo agli estremi, quindi un valore che sia 0 o 1, come risultato avremo la prossima forma d’onda.

 

Onda a Dente di Sega

L’onda a Dente di Sega è una forma d’onda composta da una sinusoide fondamentale e da tutte le armoniche.

L’ampiezza delle armoniche decresce in base al numero dell’armonica stessa.

• Ak sta per Ampiezza delle Armoniche (Onda a Dente di Sega);
• K sta per il numero delle Armoniche;
• Af sta per Ampiezza della Fondamentale.

Onda a Dente di Sega a 440 Hz

 

Conclusioni

Ora hai tutte le conoscenze per poter distinguere le varie forme d’onda semplici e sapere il motivo per cui un suono è diverso da un’altro. Spero di essere riuscito a spiegati al meglio un argomento che, per quanto semplice, è alquanto intricato.

Se ti sono rimasti dei dubbi e vuoi farci una domanda, scrivici nei commenti! Ti risponderemo appena possibile!