LA DISTORSIONE DINAMICA

Prima di lasciarvi in compagnia dell'ing. Bianchi, che stuzzicato dal mio ultimo post, ha voluto replicare e approfondire l'argomento suono, dal punto di vista di un tecnico, voglio ringraziare di cuore il Maestro Ilya Grubert per il magnifico concerto che si è tenuto durante l'ultima Mondomusica. Spero che il Maestro mi consenta di poter pubblicare sul web l'incisione; è stato uno dei concerti più belli a cui abbia assistito negli ultimi anni, e mi farebbe piacere condividerlo con voi.

Grazie Ilya!

Da sinistra: Fabien Gram, M°Ilya Grubert, Daniel Tobias Navea Vera, Jakob Ludwig

 

Salve a tutti

L'articolo di Paolo sul violoncello Cristiani ha stimolato in me una riflessione, che mi piacerebbe condividere col pubblico di questo Blog.

Il Cristiani, è probabilmente uno dei violoncelli Stradivari più belli e famosi esistenti, Mendelssohn ha scritto per lui; ovviamente non mi sono fatto ripetere l'invito due volte.
Dal primo momento che è entrato in sala ha imposto la sua presenza; non solo la fattura tecnica dello strumento è superlativa, ma guardandolo si ha quasi l'impressione che sia vivo, tanta è l'energia che emana.


Dinamica

C'era suono ovunque, una sensazione di pienezza mai sentita, quasi come se ti oltrepassasse. Quando dopo alcuni minuti lo strumentista si è fermato per una pausa, è stato come risvegliarsi.
Non so per quale motivo, il musicista aveva portato con se il suo violoncello, e ad un certo punto ha voluto fare due note con il suo strumento, credo per mettere meglio a fuoco le differenti misure dei due.

Non riuscivo a credere alle mie orecchie. Lasciando perdere il timbro dello strumento, neanche affiancabile allo Stradivari, la cosa più sorprendente è che mi ha riportato bruscamente e sorprendentemente alla realtà. La sala di colpo era diventata dieci volte più grande; simile alla differenza che si avverte quando si passa da un salotto di casa, ad un teatro.
Avevo già sentito il violoncello del mio cliente, suonato con quell'arco, e nel nostro laboratorio mi sembrava avere, oltre ad un buon timbro anche una ottima massa sonora; quella mattina sembrava afono!

Le differenze di cui si parla qui sono probabilmente differenze di Dinamica.

Il diagramma che segue (credit: columbia.edu) dà un'idea delle performance del nostro sistema auditivo. La dinamica totale (differenza fra il suono più debole percepito e il più forte che non causi una sensazione dolorosa) è intorno ai 130 - 140 dB.
Roba da far paura.


Per confronto, gli strumenti a corda, a 3 metri di distanza, possono mediamente raggiungere i 95 dB.
Alcuni numeri per chi desiderasse approfondire:

http://www.dpamicrophones.com/en/Mic-University/Technology-Guide/acoustical-characteristics.aspx

Uno strumento che sia in grado di esprimere una maggiore dinamica, sarà in grado di riempire grandi sale con il suo suono. A confronto, strumenti che ne abbiano di meno sembreranno dei giocattoli. Non ho (ancora) avuto il piacere di conoscere il Cristiani, ma scommetto che la sua dinamica è superiore a quella della grande maggioranza dei suoi colleghi.

In termini banali, se volete, questo strumento, a parità di esecutore ed arco, dev'essere in grado di suonare più forte degli altri. Molto più forte.

Distorsione

Come se ci muovessimo in un paesaggio onirico, la prova ha avuto inizio, e il suono ha letteralmente inondato la sala. Ero immobilizzato. C'era suono ovunque, una sensazione di pienezza mai sentita, quasi come se ti oltrepassasse. Quando dopo alcuni minuti lo strumentista si è fermato per una pausa, è stato come risvegliarsi.
(…)
La distorsione disturba l'emissione e la portabilità del suono, che rimane dentro lo strumento materializzandolo. Quando invece, come nel caso del "Cristiani", la distorsione è molto bassa, lo strumento perde di fisicità e diventa solamente suono.

Che cosa succede quando, per esempio, si fa passare un segnale elettrico troppo forte in un amplificatore, superando il massimo livello che il dispositivo può accettare?

L'immagine seguente (credit: wikipedia.org) ne dà un esempio. Quella che dovrebbe essere un'onda sinusoidale viene distorta assumendo forme spigolose. L'esempio in figura è chiamato clipping o saturazione.


Il segnale che era stato fornito all'amplificatore era un segnale puro (sinusoidale), poniamo, a 1000 Hertz, che se analizzato con la Trasformata di Fourier, cioè scomposto nelle frequenze che contiene, avrebbe dato luogo ad una rappresentazione di questo tipo: (credit: hades.mech.northwestern.edu):

 

Come vedete, un tono puro a 1000 Hertz (grafico superiore) contiene la sola frequenza di 1000 Hertz (il picco rappresentato nei due diagrammi inferiori).

Cosa succede invece se un tono puro a 1000 Hertz viene distorto come avete visto nell'immagine rappresentata dall'oscilloscopio?

Come potete osservare, in uscita abbiamo sì il segnale a 1000 Hertz (fondamentale), ma anche segnali a 2000, 3000, 4000, 5000 Hertz, e oltre, con livelli gradualmente discendenti, Queste frequenze, che nel segnale originale non c'erano, sono dette armoniche di distorsione, e hanno frequenze multiple della fondamentale.

Le armoniche in musica sono, lo sappiamo, ciò che dà il timbro di una nota suonata su uno strumento musicale: osservate di seguito cosa succede con il pianoforte:
(credit: SIAM REVIEW Vol. 44, No. 3, pp. 457–476 / Jeremy F. Alm, James S. Walker)

L'immagine in alto mostra di nuovo la scomposizione di un tono puro (un oscillatore elettronico), quella in basso la scomposizione di una nota di pianoforte, che contiene una frequenza fondamentale, di 330 Hz, poi altre di 660, 990... dette armoniche, che hanno frequenze multiple della fondamentale.

http://www.wolframalpha.com/input/?i=musical+note+E4&lk=1

Com'è piccolo l'universo.

Se nel caso dei dispositivi elettronici di riproduzione si parla di distorsione (che altro non è che l'aggiunta di armoniche al segnale di ingresso) nel caso di uno strumento musicale le armoniche ci devono essere, e definiscono il suo timbro.

In fondo è ovvio: un amplificatore non dovrebbe avere un 'timbro' ma solo riprodurre il segnale che gli è stato trasmesso, e quindi NON deve aggiungere armoniche, uno strumento musicale affida invece alle sue armoniche il timbro della sua musica.

Per (ad esempio) un amplificatore elettronico la qualità musicale è legata all' assenza di armoniche, per uno strumento musicale alla perfetta 'dosatura' delle armoniche prodotte.
Ogni strumento ha, come nel caso del pianoforte visto sopra, un suo 'cocktail' di armoniche distintivo, e naturalmente ogni specifico esemplare di strumento presenta delle caratteristiche peculiari.

... Quando invece, come nel caso del "Cristiani", la distorsione è molto bassa...

Credo di capire l'affermazione di Paolo. Nel linguaggio della riproduzione del suono, bassa distorsione significa di solito qualità sonora. Ed è questo che il violoncello in questione possiede: un suono di grande qualità.  Sarebbe bello poter misurare e 'mappare' l'emissione di armoniche per ogni singola nota suonata. Forse un giorno lo faremo...

Non riuscivo a credere alle mie orecchie.

E' il destino che spesso chi lavora con la Musica si trova a condividere.

Un saluto

Simone.