Un riepilogo e un approfondimento
Abbiamo ormai visto, con i due precedenti articoli, sia i criteri generali di localizzazione del suono nello spazio, che la differenza di intensità sonora.
Se vogliamo essere un po’ più specifici, possiamo riferirci ai criteri di localizzazione orizzontale come l’ILD (Interaural Level Difference), o forse per meglio dire IID (Interaural Intensity Difference) e l’ITD (Interaural Time Difference).
Abbiamo visto che se l’intensità sonora è maggiore, per dire, all’orecchio destro che sinistro, si avrà IID, ma allo stesso modo, se un suono arriverà prima all’orecchio destro che a quello sinistro, si avrà ITD.
I neuroni, tuttavia, non comparano l’ITD direttamente, bensì l’IPD (Interaural Phase Difference). ITD e IPD sono riferiti come differenza temporale interaurale.
Una equazione piuttosto accurata per calcolare l’ITD è:
Dove r è la metà della distanza fra le orecchie espressa in metri (generalmente la distanza fra le orecchie è di circa di 18 cm), θ è l’angolo di arrivo del suono espresso in radianti, e c è la velocità del suono in ms-1 .
Da ciò si ricava il massimo ITD (cioè per un angolo di 90° o pi greco mezzi radianti), che è:
Per lo stesso angolo, non vi sono differenze temporali per la localizzazione avanti/dietro.
Vi è inoltre un limite di frequenza, per cui la direzione orizzontale del suono possa essere risolta in questo modo, e ciò, come detto, dipende dal fatto che l’orecchio usa la differenza di fase nella forma d’onda, causata dalla differenza di tempo interaurale, per effettuare la localizzazione.
La differenza di fase fra le orecchie, espressa in radianti, è
Dove f esprime la frequenza in Hertz.
Quindi la frequenza massima è
Per un angolo di 90°, tale frequenza è uguale a 743 Hz.
L’effetto precedenza
Dal momento che sia l’IID che l’ITD sono usati ai fini della percezione della localizzazione angolare orizzontale (Azimut), si può avere il cosiddetto scambio fra ITD e IID.
Entro certi limiti, una differenza temporale interaurale può essere compensata da una differenza interaurale di intensità.
Tale scambio è effettivo sopra gli ambiti di tempo di ritardo che corrispondono al massimo ITD di 673 µs. Oltre questa soglia di ritardo, piccole differenze di intensità non alterano la percezione della direzione del suono; si avrà, invece, una localizzazione del suono da dove arriva prima.
Tale effetto si presenta fra 673 µs e 30-40 ms. Però, se l’ampiezza del segnale ritardato è di più di 12 dB superiore rispetto al primo arrivo, percepiremo la direzione del suono come provenire dal suono ritardato.
Oltre i 30-40 ms il segnale ritardato sarà percepito, invece, come un’eco.
Un effetto di questo scambio fra ITD e IID è il cosiddetto effetto precedenza, descritto da Hans Wallach nel 1949. Spesso, tale effetto viene anche chiamato effetto Haas (da Helmut Haas e il suo articolo del 1951).
Per l’effetto precedenza, le riflessioni che arrivino prima di circa 5 ms (per i segnali audio d’impulso) o 30-40 ms (per altri tipi di segnali, quale ad esempio la voce) sono fuse nella percezione del primo arrivo, e l’orecchio si affiderà alla direzione del suono che arriverà prima.
Si supponga di avere due impulsi sonori, presentati contemporaneamente all’ascoltatore a sinistra e destra. L’ascoltatore percepirà il suono come provenire dal centro, o in fronte a lui. Se uno degli impulsi viene ritardato, ma l’altro no, l’ascoltatore percepirà sempre un singolo impulso, ma come proveniente dall’impulso non ritardato.
Nel prossimo articolo, parleremo della percezione della distanza del suono.
