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Cos’è l’HRTF? Una spiegazione rapida

Iniziamo a fare amicizia con la psicoacustica.

L’HRTF è la funzione di trasferimento della nostra testa (Head Related Transfer Function).

Ovvero: la risposta in fase e in frequenza della nostra testa, in quanto una funzione di trasferimento è una particolare formula matematica che raccoglie entrambe le informazioni.
Il modo in cui la nostra testa modifica i suoni che arrivano ai nostri timpani.

Queste modifiche sono date dalla conformazione fisica della nostra testa: naso, fronte, bocca, capelli, consistenza ossea, padiglioni auricolari… Ogni nostra fattezza che il suono incontri prima di arrivare al timpano. E, in caso arrivi da più in basso, anche le nostre spalle.

Ogni “ostacolo” incontrato andrà a modificare impercettibilmente il suono, variandone frequenze e fasi.

Quindi, a seconda della provenienza del suono (davanti, dietro, sopra di noi, sotto di noi), andrà incontro a differenti ostacoli. E differenti modifiche acustiche.

Il nostro cervello ha memorizzato finemente queste caratteristiche, e le sfrutta per capire da che parte arrivi un suono.

Motivo per cui, anche se chiudiamo gli occhi, continuiamo a capire la posizione di una fonte sonora.

L’organo che più caratterizza queste modifiche sono i padiglioni auricolari: tutte le loro circonvoluzioni servono a caratterizzare maggiormente le modifiche sonore, facendocele “sbattere sopra”.
(Finalmente avete scoperto come mai le orecchie sono così “strane”, anziché essere semplicemente piatte.)

Ecco un esempio di HRTF frontale (linea continua) e posteriore (linea tratteggiata).

HRTF frontale e posteriore

HRTF frontale e posteriore

Se applicheremo la risposta in frequenza della linea continua a un segnale, il nostro cervello capirà che questa fonte sonora si trova davanti a noi.

Se applicheremo la risposta in frequenza della linea tratteggiata a un segnale, il nostro cervello capirà che questa fonte sonora si trova dietro di noi.

Va da se che ognuno di noi ha una diversa conformazione fisica, per cui le HRTF non saranno mai perfettamente identiche. Ma, comunque, c’è una sottile somiglianza tra tutte le HRTF che permette al nostro cervello di interpretare relativamente efficientemente anche segnali elaborati con HRTF altrui.

E sapete che esistono sistemi per registrare in HRTF, così la nostra registrazione non localizzerà solo destra e sinistra (monodimensionale) ma anche sopra, sotto, a fianco (tridimensionale, o binaurale)?
Ecco uno dei più diffusi: una dummy head (in italiano, all’incirca, “testa di manichino”)
Dummy head (Neumann KU100)

Dummy head (Neumann KU100)

 

Ovvero, un apparecchio che simula le fattezze di una testa umana, con dei microfoni posizionati al posto dei timpani. In modo da tentare di registrare efficientemente le informazioni HRTF.

E funziona piuttosto bene: le registrazioni fatte con questo apparecchio permettono di ascoltare quasi come se si fosse presenti nella scena.

A livello software, esistono dei codificatori HRTF che permettono di allegare informazioni HRTF a un segnale, dandogli così spazialità 3D.

Un altra interessante implementazione di HRTF sono praticamente tutte le cuffie moderne: per cercare di ovviare all’effetto “suono all’interno della testa” delle cuffie, si cerca di imprimere un impronta HRTF frontale agli altoparlanti.

Che è anche il motivo per cui le risposte in frequenza delle cuffie non sono interpretabili “a occhio nudo”.

Ecco un esempio di, tra l’altro, un’ottima cuffia professionale

http://www.headphone.com/

http://www.headphone.com/

Anche se la curva è piuttosto irregolare, il risultato sonoro sarà comunque affidabile dato che le irregolarità son dovute a una particolare impronta HRTF frontale.

Non perfettamente frontale, dato che la tipica posizione di 2 altoparlanti è in 2 vertici di un triangolo equilatero in cui 1 dei vertici è la nostra testa.


Se volete sapere il perché della creazione di questi tutorial, lo troverete in questo post

Il nostro primo post.

E nel nostro sito potete ascoltare e vedere i risultati del nostro lavoro.


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Cos’è la risposta in frequenza?

Conoscere i vostri strumenti alle loro basi.

La risposta in frequenza è il modo in cui un’attrezzatura audio modifica le frequenze che gli manderemo dentro.

In parole povere: è il modo in cui lo strumento a cui appartiene “suonerà”. Il modo in cui lo strumento in questione altererà le frequenze che gli invieremo.

Attenzione: un segnale sonoro non è caratterizzato dalle sole frequenze, ma anche dalla loro fase. Riportata in un grafico a parte, chiamato grafico di risposta in fase.
È una caratteristica fondamentale del suono. Ma, per lavori di produzione musicale, data la qualità degli strumenti moderni, è generalmente trascurabile.
Stessa cosa non vale per discorsi di fonia e impiantistica audio
(PA system) live, in cui la fase gioca un ruolo primario a causa delle forti interazioni ambientali in gioco. Il vento, l’umidità e le enormi dimensioni delle platee, per esempio.  
Se volete approfondire l’argomento, in un futuro tutorial ve ne parleremo.

Il modo più frequente per illustrare una risposta in frequenza è il grafico di risposta in frequenza. 

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In verticale, il grafico riporterà come lo strumento altererà le frequenze. Ovvero, il valore in dB della variazione cromatica (“cromatica” in quanto le componenti frequenziali di un suono andranno a crearne il “colore”. Ovvero, le sue qualità timbriche).

In orizzontale, il grafico riporterà quale frequenza verrà alterata. 

Questo era l’esempio di un grafico vuoto.

Adesso, vedremo un grafico con al suo interno una risposta in frequenza.

Grafico risposta in frequenza

Grafico con risposta in frequenza

La linea all’interno di questo grafico è la risposta in frequenza.

Interpretare questo grafico è molto semplice.
Per esempio, possiamo dedurre che questo strumento, a 30 Hz sottrarrà 20 dB al suono originale. A 40 Hz sottrarrà 10 dB. A 300 Hz sottrarrà circa 3 dB.

Parlando di questo stretto esempio, si tratta di uno strumento abbastanza affidabile al di sopra dei 100 Hz,  in quanto variazioni di +/- 2 dB sono considerate relativamente accettabili per standard professionali.

Vediamo adesso il grafico di uno strumento eccezionalmente affidabile.

Risposta in frequenza eccellente

Risposta in frequenza eccellente

A parte un picco sui 10 KHz, in cui avviene una somma di 10 dB (una caratteristica correggibile facilmente in postproduzione, casomai sia necessario), questo strumento non altererà minimamente il segnale originale. 

Uno strumento con un grafico così lineare è uno strumento affidabile.

Infatti, è la risposta in frequenza di uno dei nostri microfoni preferiti durante le registrazioni orchestrali.

Ora vediamo il grafico di uno strumento nella media

Risposta in frequenza nella mediaq

Risposta in frequenza nella media

Questo strumento non è affidabile sotto i 100 Hz, e presenta delle irregolarità intorno ai 7 KHz mediamente fastidiose.
Ma, tutto sommato, è uno strumento fruibile in situazioni dove non sia richiesta totale fedeltà. Come, per esempio, rumorosi spettacoli dal vivo.

Infatti, è la risposta in frequenza di un piuttosto noto microfono dinamico.

Ora vediamo il grafico di uno strumento pessimo.

Grafico risposta in frequenza pessima

Grafico risposta in frequenza pessima

Se vedete uno strumento con una risposta in frequenza con irregolarità così frequenti e marcate, lasciatelo nello scaffale: si tratta di uno strumento non affidabile.

Salvo non abbiate idee terribilmente originali per le vostre riprese.

E quando vedete grafici con curve multiple per singolo strumento, come per esempio questo

Effetto prossimità.

Effetto prossimità.

non spaventatevi: è semplicemente l’effetto prossimità.

Alcune tipologie di microfoni variano il loro comportamento in base alla distanza dalla fonte sonora ripresa.
Questi grafici mostrano come gli strumenti reagiranno a seconda della distanza a cui li porremo dalla fonte sonora, offrendo curve diverse per distanze diverse.

Per strano che vi possa sembrare, questo sistema vi permetterà di capire come suonerà uno strumento senza neanche averlo sentito.

Salvo rare eccezioni, di cui parleremo in altri articoli.

Se volete sapere il perché della creazione di questi tutorial, lo troverete in questo post

Il nostro primo post.

E nel nostro sito potete ascoltare e vedere i risultati delle nostre conoscienze.

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