Cos'é il timbro di un suono?

Buongiorno a tutti!

da un po' di tempo ho deciso di studiare qualche concetto che sta alla base del suono.
Essendomi comprato da poco un synth VA ero interessato alla creazione delle varie forme d'onda e mentre mi stavo documentando un po' su internet mi é sorta questa domanda:

Guardando il grafico di un onda sonora, da cosa di puó evincere il possibile timbro?
provo a spiegarmi meglio, quali sono le variabili che incidono sul timbro e SOLO sul timbro di un onda sonora?

Grazie in anticipo per le risposte

Un suono nella sua formazione non è una semplice onda sonora unica a frequenza unica, ma bensi un insieme di onde sonore. Il timbro viene creato grazie ad una composizione tra la frequenza della nota fondamentale e alcune onde con frequenze superiori dette anche ipertoni; ovviamente amentando a mano a mano le varie frequenze si arrivano anche a dei multipli di frequenza, questo implica una formazione di ottave superiori dalla frequenza fondamentale, queste invece si dicono armonici. Per capirci: il suono di un flauto è povero di ipertoni e la maggiorparte della sua formazione è data dalla frequenza fondamentale ed il suono risulta povero. Una chitarra distorta invece è ricca di ipertoni e da quella sensazione di grande quantità di suono, tra parentesi più aumenti decibel e guadagnol più senti bene gli ipertoni e ti da un piacere di ascolto impareggiabile, ed ecco perche i chitarroni spesso hanno un volume afrodisiacamente alto ahahahah. Spero di essere stato chiaro

Dipende dal grafico
Una porzione di suono può essere espressa rappresentando il contenuto armonico della forma d'onda stessa, oppure l'andamento della tensione nel tempo, cioè la cosiddetta "forma d'onda".

Nel primo caso, ogni forma d'onda è considerata come composta da una somma di sinusoidi (onda primaria pura), ciascuna con propria ampiezza, frequenza e fase, chiamate armoniche.
Tutte queste grandezze combinate concorrono a caratterizzare la timbrica finale e possono essere rappresentate in un grafico.

La seconda rappresentazione è quella della forma d'onda risultante (dente di sega, triangolare, quadra, ecc).


Comunque, tolte le forme d'onda principali, è abbastanza difficile "immaginare" il risultato sonoro guardando i grafici suddetti. Si possono solo avanzare concetti generali tipo: una forma d'onda più appuntita e stretta ha un suono più "brillante" di una con transizioni smussate che genera invece un suono più morbido

In breve: "Il TIMBRO è dato dalla somma dei parziali superiori armonici e inarmonici della frequenza fondamentale, nonché dalla loro evoluzione temporale, con particolare predominanza dei transitori di attacco"

Se parti con un po' di sintesi additiva dovrebbe venirti tutto più chiaro.
Buona musica.
Stefano.

Con un computer è facile disegnare forme d' onda e percepirne le evoluzioni...

Dovendo rispondere precisamente alla domanda si può dire che il timbro dipende dalla quantità di picchi che sono presenti in un ciclo.

Per esempio una sinusoide: ha 2 picchi, uno positivo e uno negativo e questi vengono raggiunti con la "dolcezza" della forma a seno, senza quelle asperità che comportano turbolenze nell' aria che evidenziano gli armonici, perciò si dice che la sinusoide è debole, senza carattere...

Ma cosa definisce nella normalità una forma d' onda? diciamo che è la risposta dell' aria alle sollecitazioni date da un corpo elastico in oscillazione.
Ed ogni oggetto o strumento ha un suo particolare modo di liberare energia:

il clarinetto, strumento ad ancia semplice, proprio col movimento dell' ancia sottoposta a pressione col fiato determina il suo timbro, in pratica l' ancia, moltissime volte al secondo, apre e chiude l' afflusso d' aria nello strumento ma questa immissione avviene in un modo particolare: l' ancia quando si apre lo fà in maniera repentina e sosta un pò in questa posizione, quando si satura del carico pressorio trova sfogo ribaltando la sua posizione andando a chiudere la colonna d' aria, quando non ne può più si riscarica dall' altra parte riaprendo il flusso. La colonna d' aria che si crea nel tubo risente di questi "on" "off" che graficamente potremmo definirli grossolanamente così: ---__---__---__ in pratica un flusso ad onda quadra.

Nell' ancia doppia, tipo l' oboe, le linguette dell' ancia sono dello stesso materiale e quando, nell' oscillazione, entrano in contatto, probabilmente per l' umidità della saliva, quasi restano incollate per un periodo superiore a quello che si ha quando si aprono, e l' "on" "off" di questa situazione possiamo definirla graficamente così: --___--___--___ si chiama onda impulsiva che non a caso è d' obbligo quando con un synth si vuole replicare il suono dell' oboe.

Tutto questo è a livello elementare, indicativo... nella realtà ci sono tanti altri fattori che modulano la forma d' onda originaria.

Consiglio di sperimentare con questa applet (attenzione, è necessario avere il plugin Java installato)

Ho letto oggi questo thread e sono rimasto affascinato dalla spiegazione di vin_roma.
Non avevo mai trovato una descrizione di funzionamento che mettesse insieme acustica, fisica, elettronica analogica e digitale, in quattro righe e che fosse così chiara.
A volte mi chiedo davvero che ho studiato a fare.

Dici sul serio?

Se sì, sono lusingato.
la mia è una ricerca empirica e quando ho qualche lacuna (spesso) vado ad informarmi sullo specifico. Ma il tutto avviene con scarse basi di fondo, aggiungo solo intuito e curiosità.

Per esempio voglio mostrare quello che ho osservato, con sorpresa, e che credo sia la causa del fatto che gli ottoni registrati in digitale mostrino forme d' onda prevalentemente nel campo positivo, differentemente da altri corpi oscillati (corde, legno, metalli).

questo è il motivo del risultato di una corda eccitata:
corda


questo è il motivo del risultato di uno strumento aerofono a bocchino con campana (tromba, corno etc...):
tromba

in pratica la campana funge da "muro" col valore di pressione uguale all' ambiente esterno, quindi questa crea una sorta di inerzia che assorbe la pressione proveniente dal canneggio sino ad un punto di rottura in cui la campana si svuota del carico d' aria in maniera violenta e successivamente progressiva, come una sorta di esplosione.
E credo che anche un' esplosione vera, se registrata da vicino, dovrebbe creare lo stesso effetto sul microfono e di conseguenza sulla forma d' onda risultante: un violento picco positivo e successivamente un progressivo ritorno alla pressione "0" riconquistata nel vuoto creato dall' accelerazione delle molecole d' aria, quindi senza valori negativi visibili nella forma d' onda risultante.

E' solo un' ipotesi... che credo plausibile.

Per prima cosa, si è un complimento.
Per il resto non sono un conoscitore del funzionamento di strumenti a fiato, quelli a corda sono ovviamente più intuitivi.

Comunque il ragionamento sembra corretto, giustamente lo 0 si pone sul valore medio.

Ovviamente: lo "0" è lo stato di riposo tra i valori positivi e quelli negativi.

E si la fisica è incontrovertibile.
Comunque davvero affascinante la teoria degli strumenti a fiato.