Cultura e scienze

No, non è possibile vedere la forma d'onda di una corda con il telefonino

Tutti sappiamo che le corde di uno strumento vibrano e hanno una loro lunghezza d’onda ma quello che vediamo ad occhio nudo quando percuotiamo la corda di una chitarra è una vibrazione più o meno indistinta. Quella è la propagazione ondulatoria che siamo in grado di osservare e probabilmente vedere la corda ondeggiare come nei video e nei vine qui sotto non ci aiuterebbe a suonare anzi sarebbe un’esperienza decisamente straniante. Le macchine fotografiche digitali però “vedono” tutta un’altra cosa, sembra quasi che riescano a catturare la forma d’onda del suono. Così succede che guardando le corde di una chitarra attraverso il sensore CMOS di una fotocamera è possibile, anche per noi, osservare quello che apparentemente è il moto ondulatorio della corda.

“VEDERE” LA FORMA D’ONDA? TUTTA COLPA DELL’OTTURATORE
Quello che siamo abituati a vedere e una cosa del genere, le corde vibrano ma non si vede una vera e propria “onda”, mentre se scattiamo una foto o facciamo un video con il cellulare o con una macchina fotografica digitale vediamo le corde comportarsi come delle onde, una cosa come questa, ovvero qualcosa di analogo a quello che vedremmo se analizzassimo il suono prodotto dalle corde su un oscilloscopio.

Com’è possibile che il cellulare sia in grado di catturare e riprodurre questo strano effetto visivo mentre il video al rallentatore non ci mostra la stessa cosa? Stiamo realmente vedendo la forma d’onda del suono della corda? Ovviamente no. Ecco come si muove una corda quando viene percossa:

La spiegazione è nel tipo di otturatore usato dalle fotocamere degli smartphone. Nel primo video la macchina da presa utilizza quello che viene chiamato “global shutter”, ovvero uno scatto dell’otturatore cattura tutta l’immagine.

fonte http://www.dslrvideocollege.com/what-is-rolling-shutter-and-the-jello-effect
fonte http://www.dslrvideocollege.com/what-is-rolling-shutter-and-the-jello-effect

Nei telefonini invece viene utilizzata una versione (meno costosa) chiamata “rolling shutter” dove l’immagine viene acquisita un segmento alla volta: sostanzialmente dobbiamo immaginare questa seconda modalità in un modo simile al movimento compiuto da una tapparella quando scende.
L'acquisizione di un'immagine con il rolling shutter, fonte: http://www.dslrvideocollege.com/what-is-rolling-shutter-and-the-jello-effect
L’acquisizione di un’immagine con il rolling shutter, fonte: http://www.dslrvideocollege.com/what-is-rolling-shutter-and-the-jello-effect

COME RIPRODURRE L’EFFETTO
Se l’immagine da catturare si muove troppo velocemente il movimento dell’otturatore mentre procede linea dopo linea perde una parte del movimento della corda, un po’ come succede quando guardiamo il movimento di un oggetto illuminato da una luce stroboscopica e sembra che si muova al rallentatore.

Insomma le corde della chitarra in realtà non vibrano producendo onde “perfette” come quelle che si vedono nei video e nei Vine. È un’illusione ottica generata dal funzionamento del dispositivo di acquisizione che non sta veramente registrando il movimento “reale” delle corde. Come è spiegato qui per ottenere l’effetto è sufficiente utilizzare un frame rate molto basso e un tempo di scatto molto veloce.

E c’è chi ha realizzato un sistema in grado di proiettare in tempo reale sullo strumento l’effetto generato dalla macchina fotografica in modo da rendere visibile l’oscillazione delle corde vista attraverso la fotocamera.