lunedì 11 maggio 2009

CORSO BASE IN PRODUZIONE AUDIO DIGITALE - Capitolo 2 - Da analogico a digitale

DISTINZIONE TRA ANALOGICO E DIGITALE

Per capire fino in fondo cosa significa campionare un segnale audio bisogna partire dalla fondamentale distinzione tra segnale analogico e segnale digitale:

  • segnale analogico: è un segnale continuo, caratterizzato dagli infiniti valori che lo compongono. Si pensi ad una particella che oscilla ad una determinata frequenza e ampiezza attorno ad una posizione di riposo; la trascrizione dell'esatto movimento di tale particella su un determinato supporto (ad esempio un nastro magnetico) genera un segnale "analogo" a quello originario.
  • segnale digitale: a differenza di quello analogico questo tipo di segnale è costituito da valori discreti e soprattutto finiti; questo significa che quando si digitalizza un segnale analogico non vengono considerati tutti gli infiniti valori che lo compongono ma vengono estratti solo alcuni di essi causando un degrado della qualità del segnale originario. L'entità di questo degrado dipende dalla maggiore o minore qualità della conversione in digitale.
A questo punto la domanda che ci si pone è: qual'è il vantaggio nella conversione di un segnale da analogico a digitale?

Ci sono molteplici risposte a questa domanda: si può pensare al risparmio sui dispositivi di memorizzazione dati, di gran lunga meno costosi dei natri magnetici, oppure il minor costo dei dispositivi per la digitalizzazione a fronte del costo di registratori analogici, ecc.

Tuttavia il maggior vantaggio introdotto dalla digitalizzazione di un segnale audio è probabilmente dato dalla maggiore facilità nel processo di editing che, con pochi click, permette di tagliare o ridimensionare una o più tracce audio al contrario del nastro che deve essere fisicamente tagliato e incollato con estrema cura; inoltre l'editing in dominio digitale è un'operazione facilmente reversibile, contribuendo a facilitare molto il lavoro del fonico.


IL CAMPIONAMENTO


"Campionare un segnale audio significa prelevare valori istantanei della sua ampiezza e discretizzarli"

Nel campionare un segnale audio si devono gestire due parametri fondamentali:

  • frequenza di campionamento: misurata in Hertz (Hz) è il numero di prelievi puntuali dell'ampiezza del segnale audio effettuatiin un secondo;
  • quantizzazione: misurata in bit dipende dalla risoluzione impostata sul convertitore e rappresenta l'approssimazione con cui viene digitalizzata l'ampiezza di segnale.


segnale analogico
segnale analogico campionato

Dalle immagini si può notare che la distanza tra i pallini sull'asse delle x rappresenta la frequenza con cui preleviamo i valori d'ampiezza (frequenza di campionamento), mentre il valore sull'asse y ne costituisce l'approssimazione del valore reale analogico (quantizzazione). Si parla di approssimazione dell'ampiezza poichè nella seconda immagine i valori y non sono continui (infiniti) ma discreti (finiti) e questo perchè il campionatore non può lavorare su intervalli infiniti.

Al fine di minimizzare il deterioramento del segnale analogico si deve impostare una frequenza di campionamento maggiore del doppio della frequenza massima contenuta all'interno dello spettro del segnale da campionare (teorema del campionamento di Nyquist); se si sceglie una frequenza inferiore a tale limite il convertitore prenderà in considerazione pochi punti del segnale originale, i quali saranno insufficienti nella ricostruzione della forma d'onda di partenza.

Nell'immagine si può notare come, ponendo una frequenza di campionamento bassa (quadrati blu), il segnale orinale (onda rossa) viene sostituito da un altro segnale con frequenza più bassa (onda blu). Questo effetto prende il nome di aliasing.
Maggiore sarà quindi la frequenza di campionamento, minore sarà la possibilità di introdurre frequenze alias nello spettro del segnale campionato.

giovedì 19 febbraio 2009

CORSO BASE IN PRODUZIONE AUDIO DIGITALE - Capitolo 1 - Il suono

LA NATURA FISICA DEL SUONO
Il suono ha natura ondulatoria, generato da un corpo in vibrazione il quale produce una variazione continua di un determinato parametro dell'ambiente in cui esso si trova. Le vibrazioni si propagano dalla sorgente e innescano oscillazioni in ogni oggetto sul loro percorso, compresa l'aria, che viene utilizzato come mezzo di trasmissione.
Un moto ondulatorio descrive un andamento sinusoidale. La rappresentazione grafica di un suono nel dominio del tempo si può schematizzare nel seguente modo:


I parametri che si osservano sono:
  • periodo: tempo necessario a completare un ciclo completo;

  • frequenza: numero di oscillazioni per unità di tempo;

  • fase: posizione dell'oscillazione in un preciso istante;

  • lunghezza d'onda: distanza tra due punti identici e adiacenti sulla sinusoide;

  • ampiezza: distanza tra un picco positivo ed uno negativo.

Il concetto base legato alla frequenza è che valori maggiori di questo parametro descrivono suoni più acuti, quindi frequenze minori sono tipiche dei suoni più grevi. Nell'ambito musicale le frequenze considerate vanno da 20 a 20000 Hz, ossia quelle che individuano il campo dell'udibile umano.
La fase è un concetto importante se considerato all'atto della comparazione di due segnali distinti: questi si dicono “in fase” se, a parità di frequenza, raggiungono lo stesso valore di fase nello stesso istante; viceversa i due segnali si dicono “in opposizione di fase”. La fase assume un ruolo molto importante durante la registrazione e/o il missaggio di un brano.
L'ampiezza descrive l'intensità di un suono ossia l'energia trasportata dall'onda di propagazione, o anche l'entità dello spostamento della singola particella d'aria. All'ampiezza è legato un importante parametro per la misura dell'intensità di un segnale: l'SPL (Sound Pressure Level), misurato in decibel (dB), il quale rappresenta la pressione dell'aria causata dall'onda sonora intesa come variazione di uno stato iniziale, ossia la pressione atmosferica.

LA FORMA D'ONDA
La schematizzazione osservata nel grafico precedente è valida per i suoni puri, ossia quei segnali composti da una sola frequenza. In natura (e soprattutto in musica) i suoni sono generalmente complessi, composti da più frequenze sommate tra loro le quali compongono un'onda articolata con andamento più o meno periodico.
La rappresentazione di un suono complesso prende il nome di “forma d'onda” (waveform), un parametro di distinzione univoca che consente di individuare ed isolare la fonte del segnale. In generale il waveform è descritto dal punto di vista percettivo con il concetto di “timbro”.

L'INVILUPPO

Se si considera che in natura non esistono suoni di durata infinita, allora ogni forma d'onda sarà caratterizzata da alcune fasi transitorie che descrivono l'inizio del suono, lo stato di vibrazione fino ad arrivare alla più o meno veloce estinzione. Queste variazioni di ampiezza nel tempo prendono il nome di inviluppo, la cui rappresentazione grafica si ottiene unendo i picchi della sola fase positiva.
Generalmente le fasi d'inviluppo sono quattro:
  • A (Attack): attacco, va da zero al valore massimo di ampiezza;

  • D (Decay): decadimento, dove l'ampiezza diminuisce fino ad un certo livello;

  • S (Sustain): sostegno, fase ad ampiezza costante;

  • R (Release): estinzione, dove l'ampiezza si riduce fino al valore zero.

lunedì 19 gennaio 2009

CORSO BASE IN PRODUZIONE AUDIO DIGITALE - Introduzione

Tempo fa io e il mio fratello-in-musica Lello Borrelli, entrambi appassionati di audio e della sua digitalizzazione, ci siamo messi in testa di scrivere un piccolo corso sull'audio fatto con il computer. Di buona lena e sfruttando internet per scambiarci testi e bozze (lui a Roma, io ad Altamura), abbiamo realizzato un librettino contenente le nozioni base di fonia, digitalizzazione, ecc.


Lo scopo di questo corso è fornire i mezzi conoscitivi e pratici tramite i quali è possibile realizzare una produzione audio digitale completa, a partire dalla pre-produzione fino al missaggio e mastering.Vengono trattati i vari argomenti a livello teorico di base al fine di migliorare la comprensione del concetto di dominio digitale e delle operazioni in esso eseguibili.


Questo corso è un primo passo per chi vuole avvicinarsi all'ambito del suono digitale; al contempo rappresenta un utile approfondimento per chi già possiede una certa confidenza con il concetto di “computer music” oppure di “home studio”.


Il corso si compone di vari moduli attraverso i quali verranno discussi i seguenti argomenti:

La natura fisica del suono

  1. parametri fondamentali

  2. forma d'onda

  3. inviluppo

Da analogico a digitale
  1. distinzione tra analogico e digitale

  2. il campionamento

I mezzi di acquisizione
  1. il microfono

  2. tipi di microfono

  3. tecniche di ripresa microfonica

  4. le connessioni audio/midi

  5. il preamplificatore

La scheda audio
  1. come funziona la scheda audio

  2. tipi di scheda

  3. caratteristiche ed uso delle schede DSP

L'elaborazione audio
  1. editing di base

  2. interventi sulla dinamica

  3. applicazione di filtri/effetti

Il mixer
  1. caratteristiche generali

  2. metodi d'uso

La DAW (Digital Audio Workstation)
  1. dal mixer al soft sequencing

  2. tipologia di tracce e loro uso

  3. i Virtual Instruments

  4. il Piano Roll

  5. la consolle

  6. gli effetti in Real Time