STUDIO DELL’INTERPRETAZIONE DI SEGNALI ACUSTICO-MUSICALI CON UN RIDOTTO NUMERO DI ARMONICHE

BACKGROUND When listening to an acoustic-musical sound, the human ear is capable of recognising the fundamental frequency by carrying out a tonal analysis. OBJECTIVES This research aims to investigate whether this process of recognition is possible also with sounds comprising fewer harmonics and the removal of the fundamental frequency, furthering the research of a previous study carried out by the otorhinolaryngology ward of the AOU Città della Salute e della Scienza in Turin. PATIENTS AND METHODOLOGIES The study has been carried out in 2021 in the otorhinolaryngology ward of the AOU Città della Salute e della Scienza of Turin. 25 test subjects- all over eighteen years old and without any auricular pathologies- were recruited: 13 test subjects were not musicians and 12 instead were, 10 were women and 15 men. The youngest patient was 23 and the oldest 61, with a standard deviation of 10.81 and an average of 32.02 years old. Five series of pure sounds were generated through an IT system called NCH tone generator. In the design phase of this research, two experiments were developed to investigate two inquiries: what happens by reducing the number of harmonics (experiment 1 constituted by SERIE 1, SERIE 2, and SERIE 3) and what happens when using four harmonics- like in the previous set of studies- but further distanced from the fundamental tone (experiment 2 constituted by SERIE 4 and SERIE 5). To reduce as much as possible the risk of influencing the results, the sounds were transmitted through headphones in a casualised way, and the test subjects were asked to identify on a keyboard of 88 keys the note they considered closest to the proposed sound. The study had an average length of 19 minutes and 25 seconds with a standard deviation of 5.6. RESULTS Generally, the test subjects correctly recognised the fundamental frequency 58% of the time, they gave wrong answers 20% of the time, and gave partially correct answers- meaning they correctly identified the note, but they attributed it to the wrong octave- 22% of the time. Comparing the results obtained in the two sets of series, it appeared that the subjects were more likely to identify sounds made of harmonics further distanced from the fundamental frequency and with notes belonging to the higher octaves. Across both experiments, it was registered qualitative and quantitative differences in the answers given by musicians compared to non-musicians. Finally, comparing the results of the third and fourth series it is possible to affirm that the sounds comprising a bigger number of harmonics were easier to recognise. CONCLUSIONS This research allowed to create additional evidence to support the theories already suggested by the previous study about the properties of the human ear and its ability to carry out a tonal analysis of acoustic musical signals created with a limited number of harmonics, recognising in most cases the fundamental frequency.

BACKGROUND L’orecchio umano ascoltando un segnale acustico-musicale, svolgendo un’analisi tonale, è in grado di riconoscerne la frequenza fondamentale. OBIETTIVI In questo lavoro si intende indagare se ciò sia possibile anche con suoni costituiti da poche armoniche e privati della frequenza fondamentale, continuando ed approfondendo quanto proposto da un precedente studio. PAZIENTI E METODI Lo Studio è stato condotto nel 2021 presso il reparto di Otorinolaringoiatria dell’AOU Città della Salute e della Scienza di Torino. Sono stati reclutati 25 soggetti, maggiorenni e privi di patologia auricolare; di questi 13 erano non musicisti e 12 erano musicisti; 10 femmine e 15 maschi. L’età minima del gruppo era di 23 anni e l’età massima di 61 anni, con DS 10,81 e media di 32,03 anni. Per mezzo di un programma informatico (NCH tone generator) sono state generate 5 serie di suoni puri. Nella fase di progettazione di questo studio si è deciso di portare avanti due esperimenti indagando due possibilità: cosa succede riducendo il numero di armonici (Esperimento 1 costituito dalla SERIE 1, SERIE 2 e SERIE3) e che cosa succede utilizzando quattro armonici, come nello studio precedente, ma più distanti dalla fondamentale (Esperimento 2 costituito dalla SERIE 4 e SERIE 5). Nell’ottica di ridurre il più possibile l’influenza degli sperimentatori i suoni sono stati trasmessi per mezzo di cuffie in maniera casuale ed è stato chiesto ai soggetti di identificare su una tastiera ad 88 tasi la nota che a loro sembrava più simile al suono proposto. L’esperimento ha avuto una durata media di 19 minuti e 25 secondi con deviazione standard di 5.6. RISULTATI Globalmente i soggetti hanno riconosciuto la frequenza fondamentale il 58% delle volte, hanno dato una risposta errata nel 20% dei casi e hanno fornito risposte parzialmente corrette, cioè identificando correttamente la nota ma attribuendole un’ottava sbagliata, il 22% delle volte. Confrontando i risultati ottenuti nelle serie, è emersa la tendenza a identificare suoni costituiti da armonici più distanti dalla frequenza fondamentale con note di ottave superiori. In entrambi gli esperimenti sono state segnalate differenze qualitative e quantitative nelle risposte fornite dai non musicisti rispetto ai musicisti. Infine, confrontando i risultati della terza e quarta serie è stato possibile affermare che i suoni costituiti da un numero maggiore di armoniche risultano di più facile riconoscimento. CONCLUSIONI Questo lavoro ha permesso di rafforzare le evidenze già proposte dallo studio precedente sulle proprietà dell’orecchio umano e su come questo sia in grado di effettuare un’analisi tonale di segnali acustici musicali costituiti da un numero limitato di armoniche, riconoscendo nella maggioranza dei casi la frequenza fondamentale.