Wirgilio

Se in questi giorni vi è capitato di vedere una partita dei mondiali di calcio in Sudafrica, avrete senz’altro fatto caso all’insopportabile rumore delle vuvuzela.

In questo articolo voglio mostrare come sia possibile eliminare un rumore sfruttando le caratteristiche fisiche del suono stesso. Il suono è una “vibrazione prodotta da un corpo in rapida e regolare oscillazione, che si propaga nell’aria o in altri mezzi elastici producendo una sensazione uditiva”, questa vibrazione si propaga sottoforma di disturbi di pressione consecutivi che assumono le caratteristiche di onde longitudinali.

Asse delle ascisse: tempo; asse delle ordinate: ampiezza dell'onda

Nell’immagine è rappresentato l’andamento della variazione pressione dovuta all’onda, prodotta da un suono a frequenza costante.

L’eliminazione del rumore si basa sul principio di sovrapposizione delle onde, secondo il quale due onde che si incontrano danno vita a un’onda la cui ampiezza è la somma delle due. Il concetto è chiaramente rappresentato nella seguente animazione:

In base a questo principio, se le due onde sono perfettamente identiche ma hanno ampiezza opposta, queste si annullano. Perciò, per eliminare un rumore, è sufficiente generare un «antirumore» che si annichilisca con il fastidioso suono. I due suoni, rumore e antirumore, devono provenire dalla stessa sorgente, in modo che tutti i disturbi di pressione possano essere eliminati.

Vediamo un semplicissimo esempio di eliminazione di un rumore utilizzando il software opensource Audacity, disponibile sia per sistemi Windows che GNU/Linux.
Apriamo Audacity e creiamo un nuovo suono da Generate -> Tone, impostiamo una frequenza di 1000 Hz per poterlo udire e lasciamo inalterati gli altri parametri. Creiamo una nuova traccia audio tramite Project -> New Audio Track e generiamo un altro suono utilizzando gli stessi parametri del primo. A questo punto, tramite lo strumento Zoom, andiamo a ingrandire le due tracce audio sino a poterne distinguere la forma dell’onda. Selezioniamo interamente una delle due tracce con Edit -> Select -> Cursor to End e clicchiamo sull’icona del Time Shift Tool. Tramite questo strumento è possibile spostare la traccia audio, quindi spostiamo la traccia selezionata fino a far coincidere esattamente la cresta di un’onda con la gola dell’altra, come nell’immagine:

Infine, spostate il bilanciamento di una traccia tutto a sinistra (L) e quello dell’altra tutto a destra (R).

A questo punto, collegate due casse uguali al vostro computer e disponetele una accanto all’altra. Riproducete il suono appena creato e posizionatevi davanti alle due casse: finché vi trovate in questa posizione il suono sarà praticamente impercettibile, se vi spostate più a destra o più a sinistra riuscirete invece a sentirlo.
L’effetto è mostrato anche in questo video girato da me:

Nel video purtroppo non sono riuscito a trovare il punto preciso in cui i due suoni che arrivano al microfono si annullano, perché l’ho girato con il cellulare e non avevo la possibilità di ascoltare il suono registrato durante la ripresa. È comunque possibile notare come varia l’intensità del suono semplicemente cambiando la posizione delle casse.

Il file audio utilizzato è scaricabile tramite il seguente link:
– Rumore.wav –

In questo esempio il rumore eliminato è un semplice suono a frequenza costante, ma ci consente di capire il principio su cui si basano sistemi molto più complessi di eliminazione del rumore, che invece di basarsi su suoni preregistrati analizzano il rumore identificandolo in base a determinati parametri e generano un suono uguale dall’ampiezza opposta, che annulla il rumore.