A parità di pressione sonora a quale di queste frequenze 100Hz 1000Hz 10000Hz corrisponde un maggiore livello di decibel?




È noto che in età giovanile sentiamo suoni di frequenza compresa tra circa 20 e 20 mila Hertz ed invecchiando si abbassa notevolmente l’udibilità sia alle basse che alle alte frequenze.

Ma è meno noto che l’apparato uditivo umano ha una risposta ampiezza verso frequenza che non è costante. L’orecchio umano reagisce alle varie frequenze in modo diverso ed ha un massimo di sensibilità nell’intervallo di frequenza approssimativamente tra 500 e 7000 Hz con un leggerissimo picco attorno a 4000 Hz, come ha scritto Annalisa Tassini. Si legga pure l’inizio della sua risposta, le caratteristiche del suono che non sto a ripetere http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=13177

Non solo. Forse è ancora meno noto che a complicare le cose, la risposta ampiezza verso frequenza non è lineare e varia in funzione del valore medio di rumorosità dell’ambiente. Fino ad un valore di intensità sonora oltre il quale si ha una diminuzione della sensibilità uditiva causa trauma acustico (ipoacusia da intenso suono/rumore).

La quasi totalità delle nostre conoscenze di oggi sono basate su un enorme lavoro dei ricercatori della Bell Telephone agli inizi degli anni trenta, quando per la rivoluzione delle onde corte e della conseguente estensione telefonica fu necessario, per non sprecare inutilmente lo spettro radio, studiare in ogni particolare il ricevitore acustico umano. (La stessa cosa sarà fatta per l’occhio umano quando nel 1952 un comitato scientifico dovette analizzare la fattibilità della televisione a colori).

Gli scienziati si posero la seguente semplice domanda: come misurare oggettivamente la funzione di trasferimento ampiezza verso frequenza dell’apparato uditivo umano? E’ impossibile introdurre delle sonde per misurare il valore della percezione avvertita a pari intensità sonore trasmessa al variare delle frequenze audio.

Non rimaneva che raccogliere una quantità di dati ricavati da risposte soggettive di centinaia e centinaia di persone (di ogni età e quoziente intellettivo), ma la cosa non fu semplice.

Subito ci si accorse che era impossibile ottenere delle risposte serie, chiedendo la percezione della forza del suono,corrispondente ad un fissato livello di pressione sonora emesso al variare della frequenza come è posto nella domanda.

L’unica strada percorribile era incrementare la pressione sonora (metodo in salita) fino a quando il soggetto ne indicasse la percezione di esistenza del suono.

E questo minimo livello percepibile d’esistenza a quella determinata frequenza, per analogia dei ricevitori radio fu chiamato “ livello di soglia “o massima sensibilità.

Ci si accorse che iniziando da un tono chiaramente percepito, con diminuzione progressiva di intensità (metodo in discesa) fino a che esso non veniva percepito, il livello di soglia era da 2 a 4 volte (6-12dB) migliore rispetto a quello ottenuto con il metodo in salita. Per il nostro apparato uditivo è più facile stabilire quando un tono chiaramente percepito (conosciuto) in precedenza, non provoca più una sensazione sonora, che stabilire quando un tono non conosciuto perché non percepito in precedenza, comincia a diventare significativo.

Furono ridotti al minimo tutti i fattori di variabilità possibili sia degli strumenti d’emissione, audiometri, che delle problematiche dell’ambiente e ci si concentrò sui fattori di variabilità legati all’individuo in esame.

Trattandosi di una ricerca di un’intensità sonora notevolmente inferiore a quella dei suoni che l’orecchio umano è normalmente abituato a percepire ci si accorse che era importante tener conto di fattori come: l’attenzione, l’allenamento e l’intelligenza del soggetto sotto test.

Dopo tre anni di lavori, nei laboratori Bell, anche di elaborazioni statistiche (disciplina sviluppata per i processi aleatori del rumore radio ), nel 1933 fu pubblicato dai leaders, di questa ricerca, Fletcher e Munson, lo studio che in seguito, ulteriormente perfezionato, è oggi alla base dell’intensità minima di sensazione sonora al variare sia della frequenza che dal livello di rumore di fondo dell’ambiente.

In breve, l’ascoltatore medio, normoudente, in un ambiente silenzioso è in grado di percepire alla frequenza di riferimento 1000 Hz ( in pratica alla massima sensibilità ) un livello di pressione minimo di 20 μPascal, che in unità logaritmica corrisponde ad un livello di 0 dBspl ( vedi dettagli in una mia precedente risposta.

http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=8911

In conclusione, per percepire l’esistenza del suono, alle frequenze poste nella domanda allo stesso modo, rispetto alla minima ’intensità udibile di 20 μPascal alla frequenza di 1000 Hz, occorre incrementare il livello di pressione sonora con i valori riportati nella seguente tabella:

 




Livello di pressione necessario per essere percepito, avvertito allo stesso modo dall’ascoltatore medio, in un ambiente con un rumore di fondo non udibile.

Frequenza

Hertz

20

 

100

1000

4000

10000

20000

 

Livello di pressione in unità lineari.

66 mPa

0,2 mPa

20 μPa

18 μPa

28 μPa

63,2 μPa

In unità logaritmiche

70 dBspl

20 dBspl

0 dBspl

-1 dBspl

3 dBspl

10 dBspl

Risposta Ampiezza vs frequenza Ascoltatore medio

-70 dB

-20 dB

0dB

+ 1dB

-3 dB

-10 dB

 


Si può osservare come il nostro ricevitore acustico è praticamente sordo alle frequenze minori uguali di 100 Hz . Per percepire un suono di 20 Hz, in un ambiente silenzioso, occorre incrementare la pressione sonora di ben 3300 volte rispetto alla frequenza di massima sensibilità a 1000 Hz ( 66mPa/20 μPa).

Come ho scritto all’inizio sia i livelli dei suoni percepiti che l’andamento verso frequenza cambiano a seconda del livello del rumore ambientale. Questi andamenti sono riportati nel famoso grafico di curve isofoniche dette di Fletcher e Munson.

Per maggiori dettagli e come interpretare queste curve isofoniche si rimanda alla mia precedente risposta oppure cercate in rete “Fletcher e Munson “.

Gianfranco Verbana