Anno accademico 2021-2022

AUDITORY AND TACTILE INTERACTIONS

Docenti

Federico Fontana
Totale crediti
6
Periodo didattico
Secondo Periodo
Tipologia
Caratterizzante
Prerequisiti. Costituisce vantaggio nella fruizione del corso la conoscenza

dell’interazione uomo-macchina, dell’algebra di base (logaritmi, esponenziali, derivate, integrali, successioni aritmetiche e

geometriche, funzioni), della fisica di base (rudimenti di cinematica dei

sistemi inerziali e della propagazione delle onde) e dell’informatica di

base (nozione di calcolo e algoritmo, costrutti di base della

programmazione).

Metodi didattici. L’insegnamento prevede:

– attività di didattica frontale finalizzata all’apprendimento della psicologia della percezione uditiva e tattile, l’analisi spettrale, i sistemi

per la sintesi di suono e vibrazioni;

– attività di laboratorio finalizzata allo sviluppo delle capacità dello

studente di applicare le conoscenze acquisite su casi applicativi reali

inerenti i fenomeni percettivi uditivi e tattili, la definizione e ispezione di

segnali discreti, la trasformazione di Fourier, la realizzazione e

valutazione di convoluzioni, la realizzazione di filtri e l’utilizzo di

funzionalità standard per il suono al calcolatore.

I concetti vengono esposti dal docente a lavagna e attraverso l’uso di lucidi nel caso della lezione frontale, e proiettando l’attività al calcolatore nel caso della lezione di

laboratorio. Il calcolatore viene adoperato anche per mostrare pagine di

testo e altre fonti legate all’argomento in esposizione.

Gli studenti possono scegliere di affrontare l’esame dando maggior enfasi agli aspetti creativi legati alla realizzazione d’interfacce per il

suono e vibrazioni. In tal caso, essi possono intraprendere un percorso guidato in cui con maggiore autonomia sviluppano una tematica legata al

programma. In particolare, il docente presenta durante il corso le ricerche

in cui è coinvolto e suggerisce le fonti da cui partire nel caso in cui l’assignment scelto cada all’interno di una di queste ricerche.

Modalità di verifica. A ogni studente è proposto di completare e infine esporre un assignment, dal quale scaturisce il punteggio iniziale che sarà completato in sede d’esame. Ulteriori punteggi possono essere accumulati contribuendo allo svolgimento di uno o più esperimenti di ricerca. In ogni caso agli studenti è richiesta la

conoscenza del programma dell’insegnamento.

Obiettivi formativi
https://www.uniud.it/it/didattica/info-didattiche/regolamento-didattico-del-corso/LM-comunicazione-multimediale-tecnologie-informazione/all-B2
Contenuti
l corso prevede una serie di lezioni frontali corredate da specifici esempi

pratici e applicativi sulle principali questioni legate alla sintesi di suono e

vibrazioni.

1. Basic Design – Fondamenti. Cenni storici. Metodologie. L’interfaccia

non visuale. Sinestesia

2. Psicologia della percezione uditiva – L’apparato uditivo. Intensità e

intensità percepita. Mappe psicofisiche. Ipotesi di Fechner, legge di

Weber. Altezza. Mascheramento. Bande critiche. Percezione spaziale.

3. Psicologia della percezione tattile – L’apparato somatosensoriale:

percezione cinestetica e cutanea; tipi di recettori e sensibilità associate.

Percezione di vibrazioni: fenomeni additivi, di mascheramento, di

magnificazione, di adattamento. Conduzione ossea.

4. Cenni di analisi spettrale – Richiami di trigonometria, algebra dei

complessi, integrali di funzioni. Segnali a tempo continuo. Significato

della Trasformata di Fourier. Campionamento. Trasformata di Fourier a

tempo discreto: spettro di un segnale e sua interpretazione. Effetti di

campionamento, finestratura temporale e discretizzazione in frequenza.

Trasformata discreta di Fourier: definizione, risoluzione nel tempo e in

frequenza; invertibilità della matrice di Fourier. Trasformata veloce di

Fourier (FFT). Spettrogrammi.

5. Sistemi a tempo discreto (solo aspetti prevalentemente qualitativi) –

linearità, tempo-invarianza, risposta all’impulso, convoluzione. Stabilità.

Funzione di Trasferimento (FdT): risposta in frequenza, risposta in

ampiezza. Nozione di filtro numerico. Composizione di serie e paralleli di

filtri. Linee di ritardo. Caratteristiche della FdT. Ordine del filtro.

Interpretazione della risposta in ampiezza. Filtri FIR: esempio di risposta

all’impulso di durata finita; caratteristiche di trasferimento del filtro FIR.

Filtri IIR: esempio di

risposta all’impulso di durata infinita; caratteristiche di trasferimento del

filtro IIR. Valutazione della risposta in ampiezza e fase di semplici filtri FIR

e IIR.

6. Sintesi di suono e vibrazioni (solo aspetti prevalentemente qualitativi) –

Risonatori IIR: caratteristiche; formalizzazione della FdT; normalizzazione

della risposta; risposta in ampiezza; selettività. Filtri “comb” FIR e IIR:

caratteristiche e utilizzo. Filtro comb-allpass. Riverbero acustico: modello

lineare; approccio fisico e percettivo; misura di parametri acustici

caratteristici: prime riflessioni, riflessioni successive, decadimento;descrizione modale; descrizione statistica. Realizzazione di oscillatori:

digitali e wavetable. Sintesi additiva, inviluppo ADSR. Sintesi sottrattiva. Sintesi

di vibrazioni: pattern tipici; controllo delle risonanze.

7. Tecnologie allo stato dell’arte per la presentazione di suono e

vibrazioni – Altoparlanti, trasduttori piezoelettrici e loro utilizzo nella

diffusione nella focalizzazione della risposta acusto-tattile di un’interfaccia non visuale.

In più, durante il corso sono previsti momenti di laboratorio guidato dal docente.

1. Introduzione all’ambiente Processing – Comprensione di script per la riproduzione, l’elaborazione e l’analisi spettrale interattiva di suoni.

2. Introduzione a Python per l’audio in tempo reale – Comprensione di

programmi per la realizzazione di effetti sonori.

3. Introduzione all’ambiente Unity per l’audio – Comprensione degli asset per il suono e loro utilizzo nell’elaborazione interattiva del suono.

4. Comprensione di prototipi e interfacce di laboratorio per la sintesi sperimentale di suoni e vibrazioni.

Testi di riferimento
Davide Rocchesso, Introduction to Sound Processing, ed. Mondo Estremo,

2003, ISBN 8890112611. Matjaž Mihelj, Janez Podobnik, Haptics for

Virtual Reality and Teleoperation, Springer, 2012, ISBN 9400757174.

Selezione di articoli scientifici curata dal docente.