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.